Краще, ніж очікувалося
Спеціальна технологія опалення на заводі Richter + Frenzel в Касселі має зразковий характер
Кредо компанії: "Майбутнє - за інноваційними, сучасними технологіями. Ми маємо грамотно з ними розбиратися і передавати свої знання нашим клієнтам - майстрам, проектувальникам, архітекторам. Звичайно, особливо переконливо ми можемо аргументувати, якщо маємо власний досвід, наприклад, щодо енергозбереження старого у порівнянні з новим". Маркус Ортлауф, який говорить про це, є технічним радником оптової компанії Richter + Frenzel. Півтора роки тому він виступав за встановлення незвичайної системи опалення у приміщенні оптової компанії в Касселі. Операційні результати після гарного року винагородили його та його компанію за не зовсім безризикове рішення.
Рис. 1: Трубопровідна система розподілу на об'єкті зі змішувачами rendeMIX (ліворуч від співробітника R + F Штефана Дорнеманна і паралельна модель установки для навчальних цілей з розподільником Magra на задньому плані).
Модульний котел "Ecocraft" від Vaillant знаходиться в центрі оновленої технології. У філії R + F на півночі Гессену старі атмосферні котли вже не могли працювати з прийнятним коефіцієнтом використання і потребували заміни. Однак це не могли бути стандартні продукти, оскільки в Гессені, рідній землі Viessmann і Buderus, потрібно мати кілька козирів, якщо ви хочете вижити як постачальник теплогенераторів, серед іншого, поряд з двома потужними конкурентами.
Рис. 2: Система опалення Ecocraft в технологічному/навчальному класі в R + F в Касселі.
Маркус Ортлауф бачив і бачить один з козирів у газовому конденсаційному каскадному котлі "Екокрафт". Каскад означає, що установка складається з самодостатніх модулів, фланцево з'єднаних паралельно, кожен модуль потужністю до 40 кВт. Найменший модуль складається з двох елементів, найбільший - з семи. Це забезпечує потужність до 280 кВт, залежно від об'єкта. Потужність кожного окремого пальника також можна регулювати за допомогою ковзної шкали в діапазоні від 12 до 40 кВт, що означає, що діапазон регулювання розширюється від 12 до 280 кВт.
Перерва без помітних наслідків
Самодостатність означає, що якщо один з блоків у каскаді виходить з ладу, його сусіди працюють на нього. Котел не виходить з ладу. Несправність не помітна для зовнішнього світу. Тому "Екокрафт" подібний до твердопаливного дизеля, який також може впоратися з відмовою циліндра. Ортлауф: "Ця особливість даної моделі дає нам можливість відігравати сильнішу роль у котельному бізнесі з Vaillant. Звичайно, ми також повинні про це повідомити. Саме тому ми розширили технічну кімнату з "Екокрафтом" до навчального центру".
Рис. 3: Приріст тепла від конденсації та теплова ефективність у Касселі. Пояснення див. у тексті.
Другим козирем, який, перш за все, свідчить на користь досвіду планування та консультування компанії Richter + Frenzel, кассельська філія називає особливу комутацію трьох опалювальних контурів комплексу будівель у поєднанні з системою "rendeMIX" від компанії HG Baunach з Хюккельховена, що на німецько-бельгійському кордоні. Вона послідовно перемикає високотемпературні та низькотемпературні мережі, перетворюючи зворотний потік однієї в потік іншої системи розподілу тепла і таким чином оптимізуючи вихід енергії, особливо в поєднанні з конденсаційними котлами. Ця архітектура, заснована на особливому багатопортовому змішувачі, була виведена на ринок близько семи років тому. За цей час вона пройшла випробування кислотою в численних відгуках, тобто довела свою економічну ефективність: адже вона гарантує найнижчі температури зворотного теплоносія і, відповідно, найвищий приріст теплоти конденсації.
Три кола як одне коло
У Касселі "rendeMIX" знайшов особливо цікаву місцевість, а саме три температурні зони: по-перше, адміністративний комплекс у вигляді радіаторного контуру з температурою потоку близько 60 °C, по-друге, виставка з підлогою з підігрівом максимум до 40 °C і, по-третє, нарешті, склад з трубними котушками в підлозі з температурою потоку до 30 °C. В принципі, ця третя секція повинна підтримуватися тільки без замерзання. В принципі, ця третя секція повинна підтримуватися тільки в незамерзаючому стані. Тому схема системи базується на наступних розподілах: Офісні приміщення 62/42 °C, виставкова зона 40/30 °C, складські приміщення 39/20 °C. Завдяки "rendeMIX" практично весь комплекс опалюється за одноконтурною схемою. Раніше, з двома старими атмосферними котлами, три змішувачі змішували три температури для кожної підзони, і тому загальна температура ніколи не опускалася нижче 42 °C.
Отже, це все для системи. Вона була введена в експлуатацію на початку опалювального періоду 2005/2006 року, а через кілька тижнів навесні розпочалися навчальні курси для майстрів і проектних бюро по "Екокрафт" і "rendeMIX". Перші навчальні курси повинні були задовольнятися вибірковими результатами на додаток до функції. Наскільки стабільні за температурою і з яким рівнем використання окремі об'ємні потоки, що проходять через трубні змійовики, радіатори та теплообмінники "Ecocraft", можна було дізнатися лише з миттєвих значень термометрів і балансу за кілька тижнів, але не з балансу двох опалювальних періодів, як порівняння "до і після".
Така оцінка тепер доступна. За два роки до впровадження "Екокрафт" і "rendeMIX", з липня 2003 року по червень 2004 року і за той самий період з 2004 по 2005 рік, споживання теплової енергії на підприємстві Richter + Frenzel в Касселі становило 506 000 і 499 000 кВт-год відповідно. Якраз вчасно для зими 2005/2006 року місцевий підрядник, компанія Günter Tromp Haustechnik, Кассель, встановила модульний теплогенератор Vaillant і послідовно з'єднала три опалювальні контури за допомогою арматури Baunach. Результат: лише 356 000 кВт-год. Це значення не скориговане на погодні умови, а зчитується з газового лічильника. Однак це мало впливає на пропорційність, оскільки кліматичні дані за три роки, про які йде мова, суттєво не змінювалися.
Структура Ecocraft
Газовий конденсаційний котел складається з двох, максимум семи модулів по 40 кВт кожен. У Касселі достатньо п'яти блоків загальною потужністю 200 кВт. Кожен модуль має ширину близько 14 см, оснащений вентиляторним перемичковим пальником і може регулюватися в діапазоні від 12 до 40 кВт. Окремі елементи каскаду працюють автономно. У разі несправності пристрій автоматично розподіляє потужність між іншими елементами. У нормальному режимі роботи система управління вмикає якомога більше модулів зі зниженою тепловою потужністю. Схема ілюструє режим роботи: На 12 кВт працює лише модуль 1. Для 48 кВт, наприклад, достатньо двох модулів по 24 кВт кожен. В реальності, однак, модулі 1, 3, 5 і 7 покривають цей випадок по 12 кВт кожен. Це зменшує навантаження на камеру згоряння, а температура відпрацьованих газів знижується на користь високої ефективності системи.
На малюнку нижче показано газову лінію. Кожен елемент складається з модулюючого поверхневого пальника потужністю від 12 до 40 кВт, вентилятора, газової арматури та компактного високопродуктивного теплообмінника V-подібної форми, виготовленого з литого під тиском алюмінію. Цей матеріал забезпечує невелику вагу, що робить систему особливо придатною для проектів модернізації, особливо в готелях, багатофункціональних житлових/комерційних об'єктах, будинках для людей похилого віку, лікарнях та інших подібних будівлях, де важлива висока експлуатаційна надійність.
Рис. 4: Газопровід з автономним пальником/піддувалом.
Рис. 5: Приклад розподілу навантаження.
Перевагою широкого діапазону модуляції є не тільки точне регулювання потужності в поєднанні з низькою температурою зворотної лінії, що сприяє ефективному використанню конденсаційного котла. Це також дозволяє завантажувати відносно невеликі накопичувальні баки для питного водопостачання, що зазвичай не гармоніює з великою потужністю котла. Система керування "Ecocraft" дозволяє паралельно працювати насосу опалення та насосу заповнення баку. Програма також враховує регулярну термічну дезінфекцію.
Котел не тільки не займає багато місця і не має великої ваги. Він також ледь помітний акустично. Навіть при максимальному навантаженні пристрій потужністю 200 кВт видає не більше ніж шепіт. І, звичайно, каскад можна зручно контролювати, регулювати або параметризувати дистанційно, наприклад, за допомогою телефонного пульта дистанційного керування або пульта дистанційного керування або за допомогою технології vrnetDialog від Vaillant.
Доведена економія до 30 відсотків
Рис. 6: Прилад для вимірювання конденсату BrennCon www.consoft.de.
Таким чином, сучасний котел і схема опалювального контуру дозволили скоротити витрати на природний газ приблизно на 30 відсотків. Грубо кажучи, дві третини цього успіху можна віднести на рахунок теплогенератора, а третину - на рахунок компонування системи. Щоб реалізувати це, HG Baunach довелося переконати проектувальника та компанію Vaillant. Якщо ви подивитеся на три окремі розкиди та врахуєте кілька допусків, загальний розкид становитиме 40 К. Спочатку компанія Vaillant не хотіла нав'язувати цю різницю між витратою та віддачею теплогенератору через побоювання, що окремий модуль може постраждати від нестачі води за несприятливих умов. Компанія з Ремшайда спочатку наполягала на переповненні, тобто гідравлічному короткому замиканні. Це пов'язано з тим, що Ecocraft належить до сімейства циркуляційних водонагрівачів, а вони потребують мінімальних об'ємних потоків.
Технічний персонал вирішив цю проблему з боку системи. Вони створили ієрархію управління, яка узгоджена таким чином, що окремі контури завжди гарантують мінімальний об'єм циркулюючої води, коли модулі працюють, тобто вони не регулюють повністю.
Три температурні рівні в Richter + Frenzel забезпечують загальну потужність 200 кВт. Тому в навчально-технологічній кімнаті встановлено котел Ecocraft з п'ятьма модулями (5 x 40 кВт). Оператори підрахували кількість запусків і визначили, що середній час роботи котла становить 2,5 дні на один запуск. Це не повинно бути особливо дивним показником для модулюючої системи опалення, яка може працювати до декількох кіловат. У суворі зими потреба в теплі та теплова потужність повинні врівноважувати один одного, і система повинна працювати практично безперервно, але якщо розглядати весь опалювальний період, то 2,5 дні свідчать на користь дуже надійної конфігурації системи.
Тепер Magra є дистриб'ютором rendeMIX
Рис. 7: rendeMIX з дистриб'ютором Magra.
Якщо ви подивитеся на інсталяцію в Richter + Frenzel, то помітите складні трубопроводи для окремих груп змішувачів. Вони коштували дорого. У випадку з Richter + Frenzel це не відіграло значної ролі у прийнятті рішення, оскільки, по-перше, вони хотіли створити демонстраційну установку, а по-друге, вже велися переговори з виробником фітингів Magra про те, щоб виготовити спеціальний розподільник для "rendeMIX". Це дозволило б згодом зменшити витрати в комерційному бізнесі і, таким чином, зробити спеціальну архітектуру послідовного з'єднання більш привабливою в цілому з точки зору витрат і монтажу.
Magra та Baunach представили цю арматуру на виставці Essen SHK у 2006 році. Вона поєднує в собі схему "rendeMIX" з принципом знайомої нам колекторної планки. Особливість полягає в тому, що на кожну групу змішувачів передбачено три з'єднання, а не два, як у стандартній версії, а саме: гаряча подача, гаряча обратка і холодна обратка. Колектор дозволяє з'єднати до п'яти груп фланцевим з'єднанням. Щоб уникнути плутанини, окремі муфти чітко промарковані. Єдине, чого потрібно дотримуватися, - це послідовність опалювальних контурів, з'єднуючи їх у напрямку до теплогенератора зі зменшенням температури обратки. В іншому, немає ніякої різниці з перевіреною і випробуваною системою Magra.
Високе використання теплоти згоряння
Це також відображається на коефіцієнті використання теплоти згоряння. Виробники зазвичай обіцяють коефіцієнт використання 105%. Однак часто існує значний розрив між теорією і практикою або між випробувальним стендом і полем. Це пов'язано з надмірно високими температурами на виході. При значенні близько 40 °C кількість конденсату становить дві третини від "приросту" при 20 °C. Результатом є втрата п'яти відсотків ефективності порівняно з можливою. У філії Richter + Frenzel потрійне використання потоку до 20 °C не повинно призвести до різниці між запланованою та виміряною теплотою конденсації.
Однак консультанти та тренінгові менеджери також хотіли покладатися на достовірні докази і запропонували встановити вимірювальний пристрій BrennCon. Він відводить конденсат. В принципі, це конденсатозбірник з інтегрованим підйомним насосом, який спорожняє повний контейнер в мережу стічних вод і визначає об'єм конденсату за кількістю ходів. Перерахунок від Richter + Frenzel був надзвичайно приємним: витрата газу 4182 м3 або 43 284 кіловат-годин за період з 20 грудня 2005 року по 12 січня 2006 року компенсуються питомою вагою конденсату 94 г/кВт-год. Рисунок 3 показує середню температуру повернення близько 25 oC і тепловим ККД котла 104% за період, що розглядається. При 42 oC - як і в минулому - "Екокрафту" довелося б задовольнятися приблизно на 4 % меншою ефективністю - і, таким чином, віддавати 16 000 кВт-год.
Деякі покращення
Щонайменше 16 000 кіловат-годин було витрачено даремно. У перші кілька тижнів після введення в експлуатацію система все ще базувалася на старому програмному забезпеченні, яке не було адаптоване до триконтурної архітектури. Компанія Vaillant внесла зміни. Рисунок 3 також підтверджує успіх: починаючи з січня, кількість конденсату вирівнялася на рівні 98 г/кВт-год, що означає принаймні на піввідсотка більше або на 2 000 кВт-год.
Ще один початковий недолік: була допущена помилка при монтажі. Це, ймовірно, зашкодило показнику ефективності системи, визначеному Постановою про енергозбереження. На жаль, як з'ясувалося пізніше, один із зовнішніх датчиків постійно показував мінусову температуру. Як наслідок, навіть у м'яку погоду потік надходив до радіаторів при максимальній температурі котла 67 °C. Хоча зворотний потік залишався на рівні 22-25 °C, згідно з DIN 4701, частина 10 "Енергетична оцінка систем опалення та вентиляції", тепловтрати системи розподілу тепла зростають із підвищенням температури системи. Однак, оскільки більша частина розподільчого рівня в Касселі розташована в тепловій оболонці будівлі, скорочення, ймовірно, мало лише мінімальний вплив в євро і центах.
Бернд Генатh
Завантажити технічну статтю у форматі PDF
