Warm water condenserende ketels (CB) hebben sinds de jaren 1980 gericht op het efficiënter maken door met behulp van de hitte van condensatie van waterdamp uit rookgas. Moderne CB blijven berucht voor corrosie en koud weer problemen [ThisIsMoney, Guardian] en moeten grondig (en dure) huis isolatie. Nog, het marktaandeel van CB groeit gestaag, dankzij gunstige prikkels en overheidsvoorschriften.
De waarde van de jaarlijkse brandstof gebruik efficiëntie (AFUE) voor CB wordt geschat op 92-98%, vergeleken met 82-86% voor niet condenserende ketels. "Veel mensen vandaag zijn zeer verheugd om te beweren dat de efficiëntie van bepaalde ruimte-Warmelucht-Verwarmingssystemen bijna 100 zijn %. Deze manier van denken projecten vaak een onjuist beeld van een ruimte-verwarmingssysteem"[muur Goran].
AFUE wordt gemeten op basis van de eerste wet van de thermodynamica als een verhouding van benutte warmte (hitte van de verbranding van de brandstof verminderd warmteverlies via de schoorsteen) tot de geleverde warmte (hitte van verbranding van brandstof). "Ketel efficiëntie, zo vaak gedefinieerd, is echter zeer misleidend. Deze efficiëntie zijn normaal in de orde van 80 tot 90%, terwijl de tweede-wet-efficiëntie van industriële ketels over het algemeen 30 à 45 is %... Twee ketels met identieke eerste-wet-efficiëntie kunnen sterk afwijken van een tweede-recht oogpunt; bijvoorbeeld één genereren stoom bij een hoge druk (en derhalve de temperatuurinstelling) zullen veel efficiënter dan een leveren stoom bij een lage p (en T) "[energie Engineering]
Tweede-wet-efficiëntie is ook bekend als exergie-efficiëntie. Een snelle en eenvoudige uitleg van het begrip exergie kan hier worden gevonden. Exergie handelt over de kwaliteit van de energie en het potentieel voor de productie van nuttige werken vanuit het oogpunt van de SLT. Een Btu van warmte heeft verschillende mogelijkheden voor nuttige werk bij hoge en lage temperaturen, net als de VS en Taiwan dollar hebben verschillende koopkracht. Onder andere betekent dat de maximale mogelijke efficiëntie nooit 100% kan overschrijden. Het is niet ongewoon voor leden van milieuactivist groepen te omzeilen van deze wet. Verslagen van energie-efficiëntie van 104% en zelfs 109% gerezen weinigen, eventueel, twijfels of bezwaren.
De efficiëntie van de exergetische van een stoom of heet water ketel kan worden berekend met behulp van de volgende algemene vergelijking [Szargut Jan, eq. 2,33]:
ηB = (ηE/α) (1- To/Tm) (1)
Waar ηB - ketel exergie-efficiëntie,
ΗE-ketel energie-efficiëntie,
Α-verhouding van chemische exergie van brandstof naar de chemische energie (weloverwogen 1 hiernamaals)
Tot, K-omgevingstemperatuur,
TM, K – betekenen thermodynamische temperatuur van de verwarmde vloeistof tijdens warmte opname (temperatuur van de warmwatervoorziening).
Normaal gesproken is de werkende temperatuur van een warm water boiler onder 180oF / 82.2oC. In een condenserende ketel, is deze hogere temperatuur gebonden gereduceerd tot onder 130oF/55oC om te condenseren water uit rookgas [Lehigh U, Engineering Toolbox]. De aanbevolen temperatuur voor water in het condenserende gedeelte (ook genoemd de retour temperatuur van de ketel) is 100oF / 37.8oC of lager. Ervan uitgaande dat de typische temperatuurverschil van 20oF in het hele systeem warm water, dat overeenkomt met een temperatuur van de 120oF voor de watervoorziening van de ketel.
Voor schatting, een gesloten systeem waarin een ketel, radiatoren en een huis op om = 63oF/17oC is aangenomen in evenwicht met de omgeving. Warmteverlies van een huis is evenredig met het temperatuurverschil tot de buitentemperatuur en wordt gecompenseerd door de warmte van de radiatoren bij temperatuur Tm. In Table1.pdf, zijn de efficiëntie van de exergetische van een boiler voor warm water, een condenserende ketel van warm water en een stoomketel berekend op basis van typische energetische efficiëntie AFUE en media temperatuur Verwarming. Houd er rekening mee dat deze exergetische efficiencyeffecten zijn maximale waarden die alleen haalbaar ideaal en die onafhankelijk is van de ketel en distributie systeemontwerp.
Exergetische analyse geeft duidelijk aan dat, hoewel de AFUE van een CB is bijna 100%, de relatieve exergetische-efficiëntie 39,7% minder dan een niet-condenserende ketel van (9,4% versus 15,6% – tabel 1 is). De geschatte CB exergie-efficiëntie valt binnen het gegevensbereik in de literatuur gemeld [Lohani -5%, Kilkis-5%, CCS - 8%, Favrat -12%]. "Deze lage efficiëntie is het resultaat van de conversie van een kwalitatief hoogwaardige brandstof, aardgas, in lage temperatuur warmte." Een vergelijking van de typische energie en exergie stromen van een CB wordt hier weergegeven.
Wat deze cijfers betekenen? In wezen, als de ketel brandstof gebruiken moet, het is logischer de verwarming om media te gebruiken bij hogere temperaturen. Vanuit het oogpunt van een exergie is een stoomketel een betere optie dan een warm water, maar de hoogmis, slechte controle en ongelijke warmteverdeling in oude doekjes van de systemen van de stoom uit dit voordeel.
Deze conclusie is in tegenspraak met de talrijke verslagen over de energiebesparing bereikt door CB. Om te verduidelijken de discrepantie, kunt u overwegen de jaarlijkse verdeling van de belasting van de boiler. Voor illustratie, worden DOE en CARB operationele gegevens over seizoensgebonden thermisch rendement van een CB gepresenteerd in de Table2.pdf en Table3.pdf, respectievelijk. Berekende waarden zijn cursief weergegeven. Een gemiddelde temperatuur van de kamer van 65oF en levering de temperatuur van het water gewend bent als en Tp, respectievelijk.
Exergie analyse van elke gegevensset blijkt dezelfde trend: totaalrendement wordt toegeschreven aan een stijging van de "condenserend modus energie-efficiëntie" bereikt tijdens 31-35% van de vracht van de verwarming met 6-7%. Weggelaten uit het beeld is dat de ketel bij een 43-47% hoger-exergetische efficiency in de modus niet-condenserend (tijdens de overige 65-69% van de tijd werkt). Richard P. Feynman zei, is"het eerste beginsel dat je moet jezelf niet gek, en u de makkelijkste persoon om gek bent."
Volgens traditionele energie analyse is condenserend modus gebruik (samen met zijn naar verluidt machtige besparingen) het hoogst bij warmere buitentemperaturen en lagere temperaturen van teruglopend water. Maar CB zijn goed voor slechts 2% van alle ketels in zonnig Italië [sprong], vermoedelijk vanwege gebrek aan stimuleringsmaatregelen van de overheid. Verrassend, in het Verenigd Koninkrijk, de CB-percentage ligt honderd [UK markt update, p. 17], Bedankt verordeningen en de koudere, meer vochtig weer.
De gepresenteerde exergie analyse blijkt hoe en waarom de resultaten van een zeer grondig onderzoek foutieve conclusies geproduceerd. Niets van dit is bedoeld om te verwerpen van het concept van CB in het algemeen; Integendeel, ik bedoel te verduidelijken van de aangeboren catch-22 van warm watersystemen. Het concept kan in feite slagen in 2-pipe stoom en vacuüm-systemen, waarin een groot temperatuurverschil tussen het aanbod waterdamp en vloeibare condensaat terug natuurlijk wordt bereikt door een wijziging van de fase in de radiatoren.
Meer:
http://homeenergypros.LBL.gov/Profiles/blog/show?id=6069565%3ABlogPost%3A118226&commentId=6069565%3AComment%3A119813&xg_source=activity
