Na návrhu a inštalácii solárnych systémov si treba dať ... - iDB Journal

idbjournal.sk

Na návrhu a inštalácii solárnych systémov si treba dať ... - iDB Journal

Energetická efektívnosť.

Výhody kondenzačných kotlov.

Energetická účinnosť je miera využitia energie, ktorá vyjadruje pomer medzi energetickým výstupom a energetickým vstupom. Zemný

plyn je palivo s vysokým energetickým obsahom, je ekologicky pomerne čistý a umožňuje veľmi komfortné využitie. Preto je snaha

o najvyššie využitie energie, ktorú odberateľovi prináša, logickým krokom k znižovaniu nákladov. Zvyšovanie energetickej účinnosti

plynových spotrebičov je zároveň príspevkom do plnenia jednotnej politiky EÚ, prijatej v decembri 2008 s cieľom znížiť spotrebu

energie do roku 2020 o 20 %.

Výroba tepla a energetická efektívnosť

Spaľovaním jednotkového množstva paliva sa uvoľňuje teplo. Jeho

energetická hodnota závisí od druhu paliva a podmienok horenia.

Tranzitný zemný plyn obsahuje v priemere 97 % metánu (CH 4

) [1]

a jeho spaľovanie možno definovať stechiometrickým vzťahom [2]:

CH 4

+ 2 O 2

+ (N 2)

= CO 2

+ 2 H 2

O + (N 2

) (1)

Na spálenie 1 m 3 metánu (CH4) sú potrebné 2 m 3 kyslíka (O 2

),

spálením vznikne 1 m 3 oxidu uhličitého (CO 2

) a 2 m 3 vlhkosti

vo forme vodnej pary (H 2

O). Kyslík na spaľovanie sa do kotlov

dodáva ako súčasť vzduchu, do bilancie preto musíme započítať aj

ďalšiu zložku vzduchu, ktorú tvorí dusík (N 2

). Kyslíka je vo vzduchu

približne 21 %, dusíka až 78 % celkového objemu. Na spálenie

1 m 3 CH 4 sú teda potrebné 2 m 3 O 2

, s ktorým je do spaľovacej

komory privedených až takmer 8 m 3 N 2

. Na spálenie 1 m 3 CH 4

je

potrebných 10 m 3 vzduchu (2 m 3 O 2

+ 8 m 3 N 2

). Spálením vznikne

1 m 3 oxidu uhličitého (CO 2

) a 2 m 3 vodnej pary (H 2

O). Objem

suchých spalín je 1 + 8 = 9 m 3 , objem vlhkých spalín je 11 m 3 [3].

Všetko pri tlaku 101 325 Pa a teplote 0 °C.

Podľa vzorca (1) vzniká spaľovaním zemného plynu (metánu) CO 2

a voda, proces horenia je sprevádzaný vznikom tepla. Vplyvom

tohto tepla mení voda svoje skupenstvo na paru a stáva sa súčasťou

spalín. Množstvo energie vo vodnej pare predstavuje približne

1,09 kWh. Ak má spaľovacie teplo zemného plynu hodnotu približne

10,6 kWh/m 3 , vo vodnej pare zostáva takmer 11 % energie

obsiahnutej v zemnom plyne (t. j. výhrevnosť + latentné teplo).

Pri klasických kotloch energia obsiahnutá vo vodnej pare vychádza

nevyužitá spolu so spalinami von komínom. Nízkoteplotné kotly sú

v porovnaní s klasickými účinnejšie približne o 2 – 3 %, no kondenzačné

teplo stále nezužitkovávajú.

Kondenzačné kotly však predstavujú podstatný pokrok vo zvyšovaní

účinnosti využitia paliva (obr. 1). Vylepšením konštrukcie kotlov

vznikla technológia výroby tepla s možnosťou využitia kondenzácie

vodnej pary spalín na teplovýmenných plochách kotlov. Tým

sa využíva latentné teplo vodných pár v spalinách, čo prispieva

k výraznému zlepšeniu využitia energetického obsahu zemného

plynu. Kondenzovanie vodnej pary bolo riešené ochladzovaním

spalín pod teplotu rosného bodu (pri optimálnych spaľovacích

podmienkach je to 57 °C [4]).

Výhrevnosť (Qi) je množstvo tepla uvoľnené úplným spálením 1 m 3

zemného plynu pri tlaku 101 325 Pa a v adiabatických podmienkach

za predpokladu, že sa spaliny ochladia na teplotu východiskových

látok a vodná para obsiahnutá v spalinách zostane v plynnom

stave.

Spaľovacie teplo (Qs) je množstvo tepla uvoľnené úplným spálením

1 m 3 zemného plynu pri tlaku 101 325 Pa a v adiabatických

podmienkach za predpokladu, že sa spaliny ochladia na teplotu

východiskových látok a vodná para obsiahnutá v spalinách je v kvapalnom

stave.

Rozdiel medzi spaľovacím teplom a výhrevnosťou je v prípade

zemného plynu až 11 %.

Rozdiely medzi plynovými kotlami

Plynové kotly sa od seba odlišujú konštrukčnými detailmi a prevádzkovými

špecifikami, na základe ktorých ich delíme na klasické,

nízkoteplotné a kondenzačné (tab. 1).

Typ kotla

Teplota

spalín

Min. teplota

vstupnej

vody do kotla

Využitie

energie

vodných pár

Reálna

účinnosť

odvodená zo

spaľovacieho

tepla

Klasický 120 ÷ 180 °C 60 °C Nie 79 ÷ 81 %

Nízkoteplotný 90 ÷ 140 °C 40 °C Nie 81 ÷ 83 %

Nie je

Kondenzačný 40 ÷ 90 °C

Áno 95 ÷ 97 %

obmedzená

Tab. 1 Parametre jednotlivých druhov plynových kotlov

Klasický kotol

Je navrhnutý na prevádzku so suchými horúcimi spalinami.

Najnižšia dovolená teplota vstupnej vody do kotla je obmedzená

hodnotou 60 °C. Teplota spalín býva v rozsahu 120 až 180 °C.

Pri napojení na vykurovaciu sústavu musí byť za kotlom osadené

zariadenie na zaisťovanie dostatočne vysokej teploty vstupnej vody

(spiatočky), aby nedochádzalo ku kondenzácii vodnej pary obsiahnutej

v spalinách a následne k nízkoteplotnej korózii teplovýmennej

plochy v zaústení vstupu vody do kotla. Priemernú účinnosť kotlov

výrobca často uvádza okolo 90 %. Táto hodnota však vychádza

iba vtedy, ak sa vypočítava z výhrevnosti zemného plynu. Reálna

účinnosť (pri výpočte zo spaľovacieho tepla) predstavujúca skutočné

využitie energie zemného plynu pri týchto kotloch je iba okolo

80 %.

Nízkoteplotný kotol

Obr. 1 Účinnosť kondenzačného kotla [5]

HVAC

Je navrhnutý na prevádzku so suchými spalinami, pričom môže

pracovať i so vstupnou vodou do kotla s teplotou 35 až 40 °C.

Za určitých podmienok môže v kotle dochádzať ku kondenzácii,

preto musí byť teplovýmenná plocha zhotovená z materiálu odolného

korózii. Teplota spalín býva v rozsahu 90 až 140 °C. Napojenie

na vykurovaciu sústavu môže byť priame. Využitie energetického

obsahu spaľovaného zemného plynu sa pohybuje na úrovni 83 %.

2/2013

21

More magazines by this user
Similar magazines