Жидкотопливный котел для отопления частного дома: классификации

Отопительные котлы на жидком топливе встречаются в российских домах нечасто. Нам гораздо привычнее отапливать жилье дровами, а по возможности газом или с помощью электроэнергии. Однако есть ситуации, где альтернативу жидкому топливу найти сложно. Вот несколько из них: газообеспечение региона в ближайшее время не предвидится; выделенной мощности дома не хватает на установку электрического котла; есть неограниченный доступ к жидкому топливу, позволяющий существенно сэкономить.

Классификация жидкотопливных котлов

В первую очередь отопительные котлы данного типа различаются по виду топлива.

• Дизельное топливо (солярка)
• Топливное масло
• Биотопливо
• Техническое масло («отработка»)

Дизельное топливо — самый распространенный вид, которым заправляют котлы в более чем 50% случаев. При сгорании имеет весьма неприятный, но не токсичный запах, отличается минимальным образованием смолы. Это качественное топливо с соответствующей ценой, сравнимой с отоплением газом и электроэнергией. Рекомендуется к использованию для систем в жилых помещениях.

Топливное масло, оно же нефтяное печное масло — вид топлива классом ниже. Удельная теплота сгорания топливного масла, по сравнению с дизельным, меньше на 20%, а расход при этом больше. Что касается цены, то топливное масло — это половина стоимости солярки, в чем и заключается его преимущество. При работе в котлах требует дополнительной установки фильтров.

Биотопливо представляет собой смесь растительных горючих масел и продуктов нефтепереработки, к примеру, того же топливного масла. По теплотворной способности и расходу мало чем отличается от второго вида, а вот цена его еще меньше при меньшей доступности на рынке.

«Отработка» — специфичный вид топлива, получаемый из отработанных смазочных и моторных масел. «Отработку» попросту сливают из различных механизмов, когда масло уже отслужило и требуется очистить резервуар. Не слишком подходит для отопления жилых помещений. Это, скорее, варианты для сельхоз помещений, автосервисов, где всегда есть доступ к такому топливу.

Интересно, что котлы на дизеле, несмотря на их современный модельный ряд и технические возможности, стоят дешевле котлов, работающих на «отработке» и с несколькими видами топлива. Дело в том, что эти колы оснащены горелкой с функцией предварительного нагрева топлива. Нагрев обеспечивает более густую консистенцию масла, повышающую удельную теплоту его сгоранию.

Делятся жидкотопливные котлы на одноконтурные и двухконтурные

Одноконтурные котлы предназначены только для отопления помещений. Двухконтурные обеспечивают дом горячим водоснабжением. Для качественного отопления дома от 200 кв.м. специалисты рекомендуют устанавливать одноконтурный котел в паре с бойлером минимум на 100 литров.

По способу установки котлы на жидком топливе бывают: настенные и напольные

Из-за довольно сложной системы подключения к топливохранилищу, а также высокой мощности аппаратов настенные жидкотопливные котлы встречаются редко и используются для обогрева небольших помещений. С учетом расхода топлива, затрат на установку и эксплуатацию оборудования настенные котлы уступают напольным. Жидкотопливные аппараты оправдывают себя на площади свыше 200 кв.м., а потому предпочтительно их напольное исполнение.

По типу горелки котлы бывают трех типов:

Одноступенчатые — без регулировки мощности нагрева

Двухступенчатые — возможна регулировка нагрева на 30 и 100%

Модулируемые — с широким диапазоном регулировки

Последние модели, хоть и дороже, но энергоэффективнее. Точная регулировка степени нагрева позволяет сэкономить от 10% топлива и подстроить отопление под индивидуальные требования жильцов. А если аппарат усилен еще и автоматикой, которая подстраивает показатели под температуру на улице и внутри дома, то реально говорить об экономичности жидкотопливных котлов. Самые современные котлы на жидком топливе интегрируются в систему «Умный дом», имеют дистанционное управление, оснащены функциями отложенного старта и перехода в режим экономии топлива. Интеллектуальное управление котлами отвечает также за возможность определять качество топлива, снижать или повышать давление в системе, сигнализировать об ошибках, предупреждать аварии.

По материалу теплообменника на рынке представлены чугунные и стальные котлы

Чугунные более долговечны, их срок годности достигает 30 лет, но при этом они боятся ударов, перепадов температур между подающей и обратной линией. К тому же, чугунные котлы громоздки и занимают много места. Хотя при условии расположения котла в отдельном помещении это некритично.

Стальные компактны, среди них преимущественно настенные модели, однако их срок годности гораздо меньше. Сталь боится коррозии, которая неизменно возникает в результате сгорания топлива и образования конденсата. Среди стальных самыми прочными считаются котлы из высоколегированной стали, но они находятся в премиум сегменте и по карману далеко не всем потребителям.

Эксперты по отопительному оборудованию советуют покупать чугунные котлы для постоянного использования, стальные — для временного (дачи, гостевого дома и т. д.)

Недавно производители жидкотопливных котлов начали выпускать конденсационные модели. Они отличаются от основных конструкцией теплообменника. В конденсационных теплообменник состоит их двух частей. В нижней сгорает топливо, а в верхней газы от него. Т.е. процесс сгорания осуществляется дважды без увеличения расхода солярки или масла. Скорость нагрева теплоносителя увеличивается, проще говоря, дом прогревается быстрее.

Уплотнители и гели от производителя, которые дополнят качественную и долгосрочную эксплуатацию котлов покупайте прямо сейчас.

Жидкотопливный котел отопления на отработанном масле, солярке, расход топлива

Популярность таких котлов объясняется их автономностью и автоматизированной работой. Однако топливо для них довольно дорогое и также недешево обходится их монтаж. Жидкотопливный котел отопления будет оправдан в том случае, если дом не имеет доступа к газовой магистрали. Твердотопливные котлы, по сравнению с жидкотопливными котлами отопления, обладают более высокой степенью автоматизации, поэтому иногда они тоже оправдывают себя с этой точки зрения.

Жидкотопливный котел отопления

• Принцип работы и параметры
• Ставим котел

Принцип работы и параметры

Если говорить о принципе работы таких котлов, то во многом они схожи с газовыми котлами напольного типа. Основное отличие заключается в их конструкционных особенностях. Жидкотопливные самодельные котлы отопления на отработке оснащены вентиляторной горелкой, в независимости от того, какими параметрами мощности обладает котел. Роль такой горелки состоит в следующем: она распыляет топливо под большим давлением и подает его в камеру сгорания. На мелкие капли топливо распыляется, когда проходит через форсунку. После этого топливо обретает туманообразную форму и смешивается с воздухом, который нагнетает вентилятор котла. Смесь топлива и воздуха попадает в газовую горелку и после этого происходит процесс ее воспламенения.

Котел, работающий на жидком топливе, можно оснастить дополнительно котловым регулятором. Этот регулятор управляет различными устройствами, которые подключены к котлу, например, насосом, а также горелкой.

Принцип работы жидкотопливного котла

Самый важный параметр жидкотопливного котла, впрочем, как и котлов другого типа – это его мощность. Чтобы определить, какой мощностью должны обладать жидкотопливные котлы отопления, чтобы наиболее эффективно обогреть дом, потребуется провести подробный теплотехнический расчет. Нужно учесть такие детали, как: количество окон и дверей, их расположение, толщину стен, толщину перекрытий. Даже количество проживающих в доме людей тоже можно принять во внимание. Такой расчет может осуществить специалист с фирмы, у которой вы приобретаете котлы отопления на жидком топливе. Самостоятельно можно осуществить приблизительный расчет параметров котла, который потребуется для организации отопительной системы. Для дома с высотой потолков 3 метра и довольно утепленными стенами на 10 кв. метров площади потребуется примерно 1 кВт мощности котла.

Многие котлы, работающие на жидком топливе, могут работать и с помощью газовой горелки.

Такой котел отопления на солярке будет оправдан в том случае, если в ближайшем будущем планируется проведение возле дома газовой магистрали.

Для того чтобы перевести котел с одного типа топлива на другое, потребуется осуществить некоторые процедуры. Такие процедуры лучше доверить профессионалам. Речь идет о прочистке дымовых каналов и настройке новой горелки.

Ставим котел

Для установки котла, работающего на жидком топливе, потребуется подготовить отдельное помещение. Также потребуется позаботиться о том, чтобы в нем была вытяжка. Помимо этого, потребуется подготовить место, где будет храниться запас топлива. Если топливо хранится в емкости из пластика, то ее потребуется поставить на металлический поддон для того чтобы топливо не растеклось по полу в случае образования течи.

Котел устанавливается как правило в отдельное помещение

Для того чтобы посчитать примерный расход топлива, можно воспользоваться следующей формулой: максимальная мощность котла делится на 10.

Если дом обладает площадью от 150 до 300 кв. метров, то потребуется от 2000 до 4000 литров топлива. Чаще всего жидким топливом служит солярка.

Топливопроводы, которые подают топливо, потребуется утеплить. Это делается для того чтобы вязкость топливо не возросла, так как в этом случае, чтобы перекачивать топливо, потребуется насос с большей мощностью.

Также следует позаботиться о правильной и качественной установке топливопроводов. Если в топливном канале будет даже одно плохо герметизированное место, туда будет попадать воздух. Это приведет к тому, что котлы отопления на отработанном масле могут остановиться на время. И этот процесс может периодически повторяться.

Для того чтобы не загрязнялись форсунки котла, устройство потребуется оснастить специальным фильтром для тонкой очистки солярки. Если этого не сделать, то засорение форсунок неизбежно приведет к тому, что снизится производительность такого устройства, как самодельный котел отопления на отработке.

Фильтр тонкой очистки для систем отопления на жидком топливе

В Европе пользуются популярностью жидкостные котлы отопления, которые на обогрев одного квадратного метра площади требуют в год расхода 3 литров солярки. Такие дома, как правило, хорошо утеплены и оснащены вентиляцией принудительного характера.

Не стоит забывать о том, что твердотопливному котлу периодически потребуется технический осмотр и обслуживание. Такие компоненты котла, как дымовые каналы, камера сгорания или горелка, будут покрываться пылью и сажей. Кроме этого, дымоход может покрываться ржавчиной, а в трубопроводе и теплообменнике может наблюдаться образование накипи. Все эти факторы не могут сказаться положительно на работе и производительности котла. Это может спровоцировать поломку или повлияет на расход топлива.

Многое зависит и от качества топлива. Не рекомендуется использовать топливо с разными параметрами, так как такие масляные котлы для отопления обладают высокой чувствительностью.

Если вы и меняете тип дизельного топлива, то потребуется перенастроить горелку. Для этого потребуется специальный газоанализатор. Все эти характеристики в совокупности с большой ценой на дизельное топливо снижают популярность жидкотопливных котлов.

Есть у жидкотопливных котлов и свои весомые преимущества: котлы отопления на солярке работают довольно тихо и не так быстро загрязняются. Если сравнивать их с котлами газового типа, то в случае с первыми не потребуется получать разрешение на их установку, а также котлы отопления на отработке почти ничем не отличаются по такому параметру, как производительность.

Еще одним достоинством можно назвать высокую степень автоматизации. Если в топливные емкости залить максимальное количество дизельного топлива, то его хватит на 2-3 месяца работы котла. За это время котел отопления на отработанном масле может функционировать в автономном режиме. Полную автономность можно достичь, если добавить к устройству генераторы дизельного типа. Источник электроэнергии потребуется для того чтобы обеспечить автономную работу таких компонентов котла, как насос, горелка и других приборов.

Безрезервуарные змеевики и косвенные водонагреватели

Изображение

Косвенные водонагреватели, которые иногда называют интегрированными или комбинированными системами водяного отопления и отопления помещений, используют домашнюю систему отопления помещений для нагрева воды.

Косвенные водонагреватели

Изображение

Косвенные водонагреватели являются более эффективным выбором для большинства домов, даже если для них требуется накопительный бак. Косвенный водонагреватель использует основную печь или котел для нагрева жидкости, которая циркулирует через теплообменник в накопительном баке. Косвенный водонагреватель, если он используется с высокоэффективным котлом и хорошо изолированным баком, может быть наименее дорогим средством обеспечения горячей водой, особенно если котел источника тепла настроен на «холодный пуск».

Косвенные водонагреватели являются более эффективным выбором для большинства домов, даже если для них требуется накопительный бак. Косвенный водонагреватель использует основную печь или котел для нагрева жидкости, которая циркулирует через теплообменник в накопительном баке. Энергия, запасенная баком для воды, позволяет печи реже выключаться и включаться, что экономит электроэнергию. Косвенный водонагреватель, если он используется с высокоэффективным котлом и хорошо изолированным баком, может быть наименее дорогим средством обеспечения горячей водой, особенно если котел источника тепла настроен на «холодный пуск».

Косвенные системы могут работать на газе, нефти, пропане, электричестве, солнечной энергии или их комбинации.

 

Проточные змеевиковые водонагреватели

Изображение

Безбаковый змеевиковый водонагреватель обеспечивает подачу горячей воды без бака. Когда кран горячей воды открыт, вода нагревается, проходя через нагревательный змеевик или теплообменник, установленный в главной печи или котле. Безбаковые змеевиковые водонагреватели наиболее эффективны в холодные месяцы, когда система отопления используется регулярно, но могут быть неэффективным выбором для многих домов, особенно в более теплом климате. Безрезервуарные системы обычно работают на электричестве, жидком топливе или газе. Эти системы водяного отопления работают с системами принудительной подачи воздуха и водяными или лучистыми системами обогрева пола.

Выбор комбинированной системы водяного отопления и отопления помещений

Интегрированные или комбинированные системы водяного отопления и отопления помещений обычно стоят дороже, чем отдельный водонагреватель и печь или бойлер, но затраты на установку и техническое обслуживание могут быть меньше. Например, вам не потребуется несколько подключений к инженерным сетям, так как есть один источник тепла. Также не так много движущихся частей, которые нужно обслуживать или обслуживать. Некоторые из этих высокоэффективных систем могут обеспечить более низкие затраты на коммунальные услуги.

Большинство комбинированных систем водяного отопления и отопления помещений обычно проектируются для нового строительства. Тем не менее, есть некоторые модернизированные устройства, которые могут работать с существующим водонагревателем.

При выборе системы необходимо учитывать ее размер. Расчет комбинированной системы включает некоторые другие расчеты, чем те, которые используются для расчета отдельной системы водяного отопления или отопления помещений. Лучше всего обратиться к квалифицированному специалисту по сантехнике и отоплению.

Чтобы определить энергоэффективность комбинированной системы водоснабжения и отопления помещений, используйте рейтинг эффективности комбинированного прибора (CAE). Чем выше число, тем выше энергоэффективность. Рейтинг эффективности комбинированного прибора варьируется от 0,59 додо 0,90.

Установка и техническое обслуживание системы

Надлежащая установка и техническое обслуживание комбинированной системы водяного отопления и отопления помещений может оптимизировать ее энергоэффективность.

Правильная установка вашей системы зависит от многих факторов. Эти факторы включают тип топлива, климат, требования местных строительных норм и правил и вопросы безопасности. Поэтому лучше всего, чтобы квалифицированный подрядчик по сантехнике и отоплению справился с установкой. При выборе подрядчика обязательно сделайте следующее:

• Запросить смету расходов в письменной форме
• Спросите рекомендации
• Проверьте компанию в местном Better Business Bureau
• Узнайте, получит ли компания при необходимости местное разрешение и понимает ли местные строительные нормы и правила и т. д.

Периодическое техническое обслуживание вашей системы может значительно продлить срок службы вашего водонагревателя и свести к минимуму потерю эффективности. Проконсультируйтесь с вашим установщиком и прочтите руководство пользователя для конкретных рекомендаций по техническому обслуживанию.

Повышение энергоэффективности

После того, как ваша комбинированная система будет правильно установлена ​​и обслуживается, попробуйте некоторые дополнительные стратегии энергосбережения для нагрева воды и обогрева и охлаждения помещений, чтобы снизить счета за коммунальные услуги.

Котлы, чиллеры | Консультации – инженер-специалист

Котлы используются в коммерческих зданиях для нагрева воды и систем, использующих горячую воду, таких как системы отопления. Чиллеры используются для производства охлажденной воды или для охлаждения здания.

Котлы, чиллеры Артикул

Просмотреть еще Котлы, чиллеры Статьи

Основы водогрейных котлов

Водогрейные котлы широко используются в жилых, коммерческих и административных зданиях

BY 70 Ian Marchant and April Ricketts 9003 9003 Цели обучения

• Узнать о влиянии насосных схем и оптимизации установок систем охлажденной воды.
• Узнайте, как и когда использовать водяной экономайзер.
• Узнайте, как и когда использовать чиллер с рекуперацией тепла.

Во многих зданиях система охлажденной воды обеспечивает огромный потенциал для экономии энергии. Однако из-за той роли, которую система охлажденной воды играет в обеспечении теплового комфорта людей, находящихся в здании, эти потенциальные стратегии экономии энергии не всегда отдаются предпочтение традиционным подходам. Можно спроектировать системы охлажденной воды, отвечающие требованиям теплового комфорта здания и обеспечивающие эксплуатационную и энергетическую эффективность, что может значительно снизить текущие эксплуатационные расходы.

Распределение охлажденной воды

Система распределения охлажденной воды должна быть оценена до того, как будет завершен проект новой холодильной установки или модернизация существующей холодильной установки. Необходимо учитывать несколько факторов, в том числе:

• Существующая или предлагаемая проектная дельта Т или более низкие температуры возвратной воды.
• Максимальная и минимальная температура подачи охлажденной воды.
• Тип регулирующих клапанов системы охлажденной воды, установленных или предлагаемых (трехходовые или двухходовые клапаны).
• Значительные перепады давления в распределительных контурах трубопроводов охлажденной воды.
• Терминальное оборудование, предлагаемое или установленное.

Влияние этих критериев будет определять решения по производству охлажденной воды и наиболее эффективное расположение насосов.

Наиболее распространенными типами насосных установок холодильных установок являются системы с постоянным расходом, первично-вторичные системы с переменным расходом и системы с переменным первичным расходом. Для подавляющего большинства установок с охлажденной водой энергоэффективность установки может быть максимизирована за счет изменения производительности насосов в соответствии с требуемой тепловой нагрузкой. Когда производительность насоса соответствует тепловой нагрузке, увеличивается разница температур между температурой подачи охлажденной воды и температурой возврата охлажденной воды.

Это известно как дельта T системы охлажденной воды, и чем выше дельта T, тем меньше энергии насоса, необходимой для системы. Увеличение разницы температур между подачей и обраткой охлажденной воды позволяет в полной мере использовать общую мощность чиллеров; Системы с переменным первичным потоком обычно имеют более низкую начальную стоимость, чем первично-вторичные системы с переменным потоком.

Модернизация существующей установки с постоянным потоком или первично-вторичным потоком охлажденной воды до установки с регулируемым первичным потоком охлажденной воды, которая подключена к распределительной системе с трехходовыми клапанами, приведет к созданию системы с постоянным потоком с низким значением дельта Т для большой диапазон работы установки охлажденной воды. Предоставление установки с переменным расходом охлажденной воды, которая подключена к сети трубопроводов распределения охлажденной воды с двумя или более существенно отличающимися перепадами давления, может привести к значительному снижению энергосбережения насосов и возможности утечки существующих регулирующих клапанов в охлажденной воде с более низким перепадом давления. петля.

Внесение изменений в существующую распределительную систему требуется при модернизации многих холодильных установок, и их нельзя упускать из виду при правильном проектировании модернизируемой установки. Замена трехходовых регулирующих клапанов на двухходовые регулирующие клапаны и оценка использования двухходовых регулирующих клапанов, не зависящих от давления, решит многие из этих проблем распределения. Существующие змеевики с охлажденной водой, вероятно, не были выбраны для соответствия стандарту ASHRAE Standard 90.1 2019 года: Энергетический стандарт для зданий, за исключением малоэтажных жилых зданий, требующий разницы температур в 15 ° F между температурой воды на входе и на выходе.

Оценка существующих змеевиков охлажденной воды при различных температурах подачи охлажденной воды необходима, чтобы определить, нужно ли заменить змеевики или какие перепады температур могут быть достигнуты с помощью существующих змеевиков (см. рис. 1).

Насосное оборудование

Когда параметры распределения охлажденной воды понятны, можно спроектировать насосное устройство охлажденной воды. Насосная система с переменным первичным потоком обычно является наиболее энергоэффективной системой и обеспечивает преимущество меньшего количества насосов в системе. Параллельная работа регулируемых первичных насосов для достижения точки оптимального КПД на кривой системы распределения охлажденной воды является эффективным способом минимизации энергии насосов системы.

Некоторые производители насосов предлагают насосы без датчиков со встроенными частотно-регулируемыми приводами, характеристики работы которых встроены в частотно-регулируемый привод насоса, и которые могут управлять одним или несколькими насосами в наиболее эффективной точке системной характеристики. Эти насосы представляют собой очень экономичный способ ограничить количество датчиков и элементов управления, устанавливаемых на месте, при минимизации энергопотребления насоса.

Конденсаторные водяные системы с переменным расходом также позволяют снизить общую энергию, потребляемую насосами на установках охлажденной воды. Необходимо соблюдать осторожность при уменьшении расхода воды в конденсаторной системе, чтобы избежать осаждения взвешенных твердых частиц в системе. В градирнях важно поддерживать минимальную скорость потока, чтобы обеспечить полное увлажнение наполнителя градирни. Минимальные скорости потока также должны поддерживаться в секции конденсатора чиллера. Даже несмотря на потенциальные проблемы, переменный расход в системе водяного охлаждения конденсатора по-прежнему является жизнеспособным вариантом и может еще больше снизить общее количество киловатт на тонну охлаждающей воды, производимой во всем диапазоне работы установки.

Оптимизация холодильной установки

Оптимизация – это действие по наилучшему или наиболее эффективному использованию ситуации или ресурса. В соответствии со стандартом ASHRAE 90.1 и Международным кодексом энергосбережения это означает, что для установки охлаждения воды это означает управление соответствующим оборудованием, новым или существующим, чтобы оно работало максимально эффективно и, в конечном счете, потребляло наименьшее количество энергии при соблюдении здание нуждается. В настоящее время в отрасли применяются различные уровни оптимизации, начиная от простого определения последовательности работы оборудования и заканчивая установкой счетчиков потребления электроэнергии, позволяющих корректировать систему в режиме реального времени с помощью программного обеспечения.

В настоящее время некоторые производители систем управления интегрируют оптимизацию предприятия в свои стандартные пакеты управления. Обычно это ограничивается вводом данных о производительности оборудования для конкретного проекта в управляющее программное обеспечение, которое, в свою очередь, определяет последовательность определенного количества чиллеров, градирен и насосов на основе рабочих «зон наилучшего восприятия» для удовлетворения нагрузки здания. Это может также включать использование последовательностей управления, таких как сброс перепада давления в насосе и оптимальное управление запуском для систем, использующих управление понижением.

Следующий уровень оптимизации — это автономные программные пакеты, которые работают в фоновом режиме с использованием собственных алгоритмов и работают вместе с системой управления зданием. Обычно это включает в себя установку счетчиков потребления электроэнергии для сбора данных в режиме реального времени при определении последовательности работы оборудования, а также выполнение прогнозирующих действий на основе программных алгоритмов.

Производители оборудования также начинают включать аспекты оптимизации в свои бортовые средства управления. Например, центробежный охладитель с несколькими компрессорами, способный включать и выключать их в зависимости от работы с минимально возможной мощностью киловатт на тонну.

С точки зрения владельца, внедрение той или иной формы оптимизации установки охлажденной воды может быть привлекательным по нескольким причинам. Например, ссылаясь на стратегии ASHRAE 90.1, это может означать использование насосов со встроенными частотно-регулируемыми приводами для системы с переменным расходом или использование сброса охлажденной воды в системе со встроенным экономайзером на стороне воды, как описано в разделе ниже. Наблюдается очевидное снижение энергопотребления, что напрямую выражается в экономии долларов на коммунальных предприятиях.

Оптимизация привлекательна еще и тем, что способствует продлению срока службы установленного оборудования. Чтобы по-настоящему понять преимущества оптимизации холодильной установки, рекомендуется выполнить базовый анализ существующей системы или новой установки, чтобы подтвердить преимущества для производительности системы. Установление базового уровня является важным аспектом этого процесса, особенно в том, что касается окупаемости инвестиций, поскольку существует надбавка, связанная с оптимизацией установки охлажденной воды.

Важным аспектом, на который следует обратить внимание, является согласие владельца и оператора установки на программное обеспечение, позволяющее ему работать по назначению. Например, в сценарии, где работают два чиллера, программное обеспечение может запустить три насоса охлажденной воды, тогда как обычно их может быть только два. Это может произойти потому, что три насоса, работающих на более низкой частоте, могут потреблять меньше энергии, чем два насоса, работающих на частоте 60 Гц. Подобные сценарии могут быть трудны для операторов после многих лет работы традиционным способом.

Наилучшие результаты оптимизации достигаются, когда размеры всего системного оборудования соответствуют фактической потребности в охлажденной воде, а не завышены или занижены. Обычно оборудование на старых установках охлажденной воды выбиралось на основе пиковой нагрузки, а не общего рабочего диапазона установки. Эти заводы часто проектировались как системы постоянного объема, поэтому перед определением размера модернизации и/или замены завода рекомендуется провести исследование нагрузки, учитывающее фактическую программу здания.

Исследование нагрузки для нового здания выполнить проще. Понимание фактической нагрузки на здание, чтобы можно было правильно подобрать оборудование, имеет решающее значение. Это позволяет программному обеспечению упорядочивать оборудование, чтобы оно могло работать наиболее эффективно в течение более длительных периодов времени в течение года, что обеспечивает большее общее процентное снижение энергопотребления.

Экономайзер на стороне воды

Экономайзер на стороне воды использует испарительную охлаждающую способность градирни для производства холодной воды, которая обменивается через теплообменник для получения охлажденной воды, что компенсирует потребность в механическом охлаждении. В климатических зонах без значительной круглогодичной высокой относительной влажности встроенные водяные экономайзеры могут обеспечить значительную экономию энергии за счет сокращения часов работы чиллеров и снижения нагрузки на чиллеры в часы, когда 100% экономайзер невозможен.

Преимущества водяных экономайзеров увеличиваются с повышением температуры подачи охлажденной воды, поэтому они особенно хорошо сочетаются с водяными системами, такими как радиационное охлаждение, охлаждающие балки и специальные фанкойлы для систем наружного воздуха, где экономайзеры на стороне воздуха либо неприменимы, либо не применимы. достижимый.

В других сценариях, где традиционные экономайзеры на стороне воздуха не идеальны, например, в климатических зонах, где экономайзер наружного воздуха создает слишком большую нагрузку по осушению, или в критически важных центрах обработки данных, где избыток наружного воздуха может снизить относительную влажность внутри помещения до слишком низкого уровня, экономайзеры на стороне воды можно использовать для достижения значительной экономии. Как и при любом выборе систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, важно понимать влияние на все системы вместе, включая ограждение здания, массу здания, профиль нагрузки и ожидаемый комфорт жильцов.

Когда экономайзеры на берегу оптимизированы вместе с каждой из этих влияющих систем, потенциальные преимущества экономии на берегу только увеличиваются (см. рис. 2).

Традиционные системы с охлажденной водой

Традиционные системы с охлажденной водой, производящие охлажденную воду с температурой от 42°F до 44°F, будут ограничены по времени, в течение которого они могут использовать преимущества 100% водяного экономайзера, особенно если инженер определил традиционный подход градирни от 6°F до 7°F и требовал пластинчато-рамного теплообменника с подходом от 1°F до 2°F. Это может привести к тому, что система сможет работать в режиме экономайзера на 100 % только тогда, когда температура по влажному термометру равна или ниже 36°F. Традиционный подход к проектированию охлажденной воды в здании с высокими внутренними нагрузками, таком как офисное здание, приводит к низкому проценту часов работы, которые можно использовать в 100% режиме экономайзера.

Несмотря на то, что стоимость градирни увеличивается по мере уменьшения расстояния между градирнями, каждая проектная группа должна провести анализ затрат и выгод, чтобы выбрать градирни с близким подходом в диапазоне от 2°F до 3°F. Это увеличивает количество полных часов работы экономайзера и еще больше сокращает часы работы чиллеров и соответствующее потребление ими энергии.

Системы водяного охлаждения умеренной температуры

Настоящая красота водяных экономайзеров проявляется в сочетании с системами водяного охлаждения умеренной температуры. Вместо того, чтобы работать в диапазоне от 42 ° F до 44 ° F, эти системы, как правило, работают при температуре от 54 ° F до 58 ° F и обеспечивают системы лучистого охлаждения, охлаждающие балки или только разумные фанкойлы DOAS. Как правило, эти системы работают параллельно с системой DOAS, которая обеспечивает осушение с помощью системы прямого расширения или автономного низкотемпературного змеевика с охлажденной водой, питаемого отдельной системой.

Поскольку излучающие системы, охлаждающие балки и фанкойлы DOAS предназначены только для физического охлаждения, им не требуется низкотемпературная охлажденная вода и фактически не требуется температура охлажденной подаваемой воды, которая может привести к конденсации. Таким образом, повышенная температура охлажденной воды идеальна. Эти повышенные температуры подаваемой воды значительно увеличивают количество часов, доступных для 100% водяного экономайзера, показывая часы работы экономайзера с градирней традиционного подхода (см. Рисунок 3).

Когда вы соедините эти системы с близко подходящими башнями, вы увидите резкое увеличение часов работы в режиме полного экономайзера. Таким образом, в Окленде, штат Калифорния, общее количество часов, доступных для полного экономайзера, превышает 80% часов (см. рис. 4).

Усовершенствованные стратегии водяного экономайзера

Помимо выбора близко расположенных градирен, существует несколько других стратегий, которые можно использовать для увеличения времени работы водяного экономайзера, сокращения времени работы чиллера и, возможно, полного устранения необходимости охлаждения компрессора. Первая стратегия — это последовательность управления сбросом температуры подачи охлажденной воды (ASHRAE 9).0.1-2019 Часть 6.5.4.4), которые должны быть развернуты на всех системах водяного экономайзера.

В этом сценарии BMS контролирует все положения охлаждающих клапанов. Как только все клапаны охлажденной воды будут открыты менее чем на 100 %, BMS будет линейно повышать температуру подачи охлажденной воды до тех пор, пока первый клапан не откроется на 100 %, чтобы удовлетворить местную нагрузку. Это может привести к значительному увеличению часов работы при полном экономайзере, особенно в зданиях с высокопроизводительными ограждениями и в большинстве зданий в межсезонье, когда нагрузки на ограждающие конструкции невелики.

Кроме того, водяные экономайзеры хорошо сочетаются с системами накопления тепловой энергии, особенно с системами с умеренными температурами, обслуживающими разумные системы охлаждения. Системы хранения тепловой энергии максимально используют ночную зарядку резервуаров для хранения, когда наружная температура по влажному термометру самая низкая, что позволяет производить недорогую охлажденную воду с использованием ночных непиковых тарифов на электроэнергию. Если здание было спроектировано как низконагруженное и высокопроизводительное здание, бригады могут установить достаточный накопитель тепла, чтобы полностью устранить потребность в чиллерах для удовлетворения разумной нагрузки здания.

Хотя типичным теплоаккумулирующим средством является вода (или лед для низкотемпературных систем водяного охлаждения), недавние исследования Калифорнийского университета и Центра искусственной среды Беркли показали значительную гибкость систем охлаждения с массовым излучением для поддержки переключения нагрузки только посредством управляющих манипуляций и собственной тепловой массы плиты. Эта гибкость показала, что в некоторых случаях активное охлаждение в плите может сдвигаться на 12 часов вперед от времени пиковой нагрузки в помещении, сохраняя при этом рабочую температуру в помещении в пределах комфортного диапазона, ожидаемого стандартом ASHRAE 55: тепловая среда. Условия пребывания человека.

Добавление в пространство потолочных вентиляторов, которые при умеренной скорости воздушного потока поддерживают температурный комфорт даже при заданных значениях температуры в помещении до 78°F, может еще больше повысить гибкость переключения нагрузки, потенциально позволяя обеспечить 100% часов охлаждения с помощью экономайзера, работающего на стороне воды.

Чиллеры с рекуперацией тепла

Чиллеры с рекуперацией тепла могут обеспечить экономию энергии в помещениях, где требуется одновременное отопление и охлаждение, таких как гостиничные и медицинские учреждения. Несмотря на то, что доступны чиллеры с рекуперацией тепла с шестью трубами и двумя конденсаторами, в данном обсуждении основное внимание уделяется применению чиллеров с рекуперацией тепла с четырьмя трубами и одним конденсатором.

Стандартный чиллер с водяным охлаждением отводит тепло из контура охлажденной воды и передает это тепло в водяной контур конденсатора. Затем тепло от водяного контура конденсатора отводится наружу с помощью градирни. Отработанное тепло, которое обычно выбрасывается наружу, может быть утилизировано и использовано в приложениях, где требуется тепло, например, для нагрева воды для бытовых нужд или для вторичного нагрева.

Чиллер с рекуперацией тепла предназначен для нагрева горячей и охлажденной воды. Отработанное тепло, удаляемое из контура охлажденной воды, улавливается в контуре горячей воды, который используется для отопления. При определении чиллера с рекуперацией тепла важно учитывать базовые профили нагрузки на отопление и охлаждение здания, чтобы правильно подобрать чиллер с рекуперацией тепла.

При рассмотрении вопроса о рекуперации тепла всегда выбирайте самую низкую практическую температуру нагрева, соответствующую потребностям. Системы отопления помещений обычно рассчитаны на температуру подаваемой воды 140°F. Как правило, чиллеры с рекуперацией тепла предназначены для подачи горячей воды для отопления помещений с температурой от 105°F до 110°F. Чтобы приспособиться к этой более низкой температуре воды, системы повторного нагрева терминала могут быть спроектированы для работы с водой с температурой 110 ° F, если указано с более высокой производительностью, многорядными нагревательными змеевиками.

Другое применение, такое как предварительный нагрев технической воды, обычно использует температуру рекуперационной воды от 85°F до 95°F. Выбор самой низкой практической температуры нагрева снижает подъем чиллера и приводит к тому, что чиллер работает более эффективно.

Чиллеры с рекуперацией тепла могут быть очень эффективными в медицинских учреждениях. В больницах обычно имеются большие вентиляционные установки с переменным объемом воздуха, которые обеспечивают охлаждение и осушение и подают воздух с температурой приблизительно 55°F. Чтобы помочь в инфекционном контроле, медицинские помещения в медицинских учреждениях должны иметь минимальную скорость воздухообмена. В результате минимальной скорости воздухообмена помещения часто получают больше воздуха, чем необходимо для охлаждения помещения. Для противодействия этому переохлаждению требуется терминальный перегрев. В результате повторное нагревание энергии исторически было одним из крупнейших видов конечного использования энергии в больнице, на долю которого приходилось от 25% до 30% от общего годового потребления энергии в зависимости от климатической зоны.

Охладитель с рекуперацией тепла, рассчитанный на обеспечение конечной нагрузки по промежуточному нагреву в летний период, может полностью компенсировать нагрузку на промежуточный нагрев, а также обеспечивать охлажденную воду и снижать нагрузку на основную холодильную установку. Во время зимней эксплуатации чиллер с рекуперацией тепла может работать для удовлетворения технологических потребностей больницы в охлаждении, а также обеспечивать горячую воду для снижения нагрузки на котельную. По сути, владелец здания получает тепловую энергию практически бесплатно, поскольку она является побочным продуктом процесса охлаждения.

Проектирование чиллерной установки может существенно повлиять на текущие эксплуатационные расходы здания. Такие стратегии, как оптимизация чиллерной установки, водяной экономайзер и чиллеры с рекуперацией тепла, могут дать положительные результаты за счет повышения общей эффективности установки и снижения затрат на электроэнергию. Тип здания, климат и профиль нагрузки влияют на то, следует ли рассматривать одну или все эти стратегии.

Котлы, чиллеры Часто задаваемые вопросы

• Бойлеры и чиллеры одно и то же?

  Нет, бойлеры и чиллеры не одно и то же. Оба типа механических систем служат разным целям и используют разные технологии.

  Котел — это устройство, которое нагревает воду для создания пара для производства тепла. Затем тепло распределяется по всему зданию через сеть труб и радиаторов. Котлы обычно используются для систем отопления в зданиях, а также используются в некоторых промышленных процессах.

  Чиллер, с другой стороны, представляет собой устройство, которое отводит тепло от жидкости, обычно воды или водно-гликолевой смеси, для производства охлажденной воды или хладагента. Охлажденная вода или хладагент затем распределяются по всему зданию для охлаждения воздуха или обеспечения охлаждения для промышленных процессов. Чиллеры обычно используются для систем кондиционирования воздуха в зданиях, а также в некоторых промышленных процессах.

• Как работает система охлаждения котла?

  Система бойлер-чиллер представляет собой тип механической системы, которая сочетает в себе бойлер и чиллер для обеспечения отопления и охлаждения здания или объекта. Система обычно работает следующим образом:

  В отопительный сезон котел нагревает воду и распределяет ее по всему зданию через сеть труб и радиаторов для обеспечения тепла.

  В сезон охлаждения чиллер отводит тепло от жидкости, обычно воды или водно-гликолевой смеси, для производства охлажденной воды или хладагента. Охлажденная вода или хладагент затем распределяются по всему зданию через сеть труб и змеевиков для обеспечения охлаждения.

  Температура воды или хладагента контролируется термостатами, настроенными на поддержание заданной температуры в здании.

  Система также имеет систему управления, которая контролирует и регулирует температуру, влажность и качество воздуха в здании, а также контролирует работу котла и чиллера.

  Система охлаждения котла может быть либо центральной системой, в которой все оборудование расположено в центральном техническом помещении, либо децентрализованной системой, в которой оборудование расположено в нескольких местах по всему зданию.

  Система чиллера с бойлером может быть либо одноблочной системой, в которой котел и чиллер объединены в один блок, либо многоблочной системой, в которой котел и чиллер являются отдельными блоками.

  Система бойлер-чиллер может быть либо стандартной системой, в которой котел и чиллер работают по отдельности, либо комбинированной системой, в которой котел и чиллер работают вместе для обеспечения как нагрева, так и охлаждения.

• Почему котлы и охладители используются в больших зданиях?

  Бойлеры и чиллеры используются в больших зданиях, поскольку они обеспечивают эффективный и экономичный способ обогрева и охлаждения здания. Некоторые причины, по которым котлы и чиллеры используются в больших зданиях, включают:

  • Большие нагрузки по отоплению и охлаждению: Большие здания, такие как офисные здания, гостиницы, больницы и школы, имеют высокую потребность в отоплении и охлаждении, которую можно удовлетворить с помощью центрального котла и системы охлаждения.
  • Энергоэффективность: Котлы и охладители спроектированы так, чтобы быть энергоэффективными, что может помочь снизить затраты на электроэнергию для здания.
  • Гибкость: Котлы и охладители можно эксплуатировать отдельно или вместе, что обеспечивает гибкость в способах обогрева и охлаждения здания.
  • Зональное управление: Системы котлов и чиллеров могут быть спроектированы так, чтобы обеспечивать зональное управление, что позволяет нагревать или охлаждать различные зоны здания до разных температур.
  • Комфорт: Системы котлов и чиллеров могут обеспечить комфортную внутреннюю среду для жителей здания, контролируя температуру, влажность и качество воздуха в здании.
  • Низкие эксплуатационные расходы: Котлы и чиллеры спроектированы так, чтобы не требовать особого обслуживания, что может помочь снизить эксплуатационные расходы здания.
  • Безопасность: Котлы и чиллеры спроектированы так, чтобы быть безопасными, и они должны быть спроектированы, установлены, испытаны и обслуживаться в соответствии с нормами и стандартами для обеспечения безопасности людей, находящихся в здании.
  • Экологичность: системы котлов и чиллеров могут быть спроектированы для использования альтернативных источников энергии, таких как геотермальная энергия, или могут быть спроектированы так, чтобы быть энергоэффективными и использовать топливо с низким содержанием углерода для снижения воздействия на окружающую среду.

• Можно ли использовать чиллеры для отопления?

  При определенных обстоятельствах чиллеры могут использоваться для обогрева, но это не является их основной функцией. Чиллеры предназначены для отвода тепла от жидкости, обычно воды или водно-гликолевой смеси, для производства охлажденной воды или хладагента.