ペグを外さない
モデルキャラクター：R + F in Kasselの暖房技術
同社の信条は、「未来は革新的な最新技術の中にある」です。私たちはそれらに対応し、職人やプランナー、建築家といったお客様に知識を伝えていかなければならないのです。もちろん、古いものと新しいものの省エネ効果など、自分たちの経験があれば、特に説得力のある主張ができる。"このように語るマルクス・オートラウフは、テクニカル・アドバイザーを務めている。 ホールセールハウス リヒター＋フレンツェル.彼は、卸売業者のカッセルの土地に、普通とは違う暖房器具を設置することに賛成する発言をしていた。
画像1：カッセルのR + Fの技術/トレーニングルームのエコクラフト暖房システム。
わずか1年余りの運転実績は、彼と彼の会社にとって、まったくリスクのない決断ではなかったことに報いている。ヴァイラント社のモジュール式ボイラー「エコクラフト」が、刷新された技術の中心となっている。R + F社の北ヘッセン支店では、旧式の大気圧ボイラーが許容できる稼働率を達成するのに苦労しており、交換する必要があった。というのも、ヴィースマンとブーデルスの本拠地であるヘッセン州では、強力な競合2社と並んで熱発電機のサプライヤーとして生き残るためには、いくつかの切り札を持っていなければならないからだ。マルクス・オルトラウフは、その切り札のひとつをガスコンデンシングカスケードボイラー「エコクラフト」に見出した。カスケードとは、独立したモジュールを並列にフランジ接続したもので、各モジュールの出力は最大40kW。最小のユニットは2セル、最大のユニットは7セルで構成されている。これにより、物件によっては最大280kWの出力が得られます。また、個々のバーナーは12～40kWの間でスライディング制御が可能で、制御範囲は12～280kWに及びます。
顕著な結果を伴わない混乱
図2：現場でrendeMIXミキサーを使って配管された配水システム（R + Fの従業員ステファン・ドルネマンの左側）。
自給自足とは、カスケードのブロックのひとつが故障しても、その隣のブロックが代わりに働くことを意味する。ボイラーが故障することはない。故障は外部にはわからない。したがって、「エコクラフト」は、シリンダーが故障しても対応できる固形ディーゼルに似ている。オルトラウフ：「このモデルのこの特別な特徴は、ヴァイラント社とともにボイラー事業でより強力な役割を果たす機会を与えてくれます。もちろん、このことを伝えなければなりません。そのため、"エコクラフト "のあるテクニカル・ルームをトレーニング・センターに拡張したのです」。第2の切り札として、リヒター＋フレンツェル・フィールド・サービスのプランニングとコンサルティングの専門知識が挙げられます。KG社製の「rendeMIX」システムと組み合わせたものです。これは、高温と低温のネットワークを直列に切り替え、一方の還流を他方の熱分配システムの流れに変えるもので、特に凝縮ボイラーとの組み合わせでエネルギー収量を最適化する。非常に特殊なマルチポート・ミキサーをベースにしたこのアーキテクチャは、5年ほど前に市場に投入された。その間に、多くの文献で検証テストに合格し、その節約効果が実証されている。つまり、最低の戻り温度と、それゆえの最高の凝縮熱利得が保証されているからだ。
図3：数値の表。
3つの円を1つの円に
図4：ブレンコン凝縮水測定装置 www.consoft.de.
カッセルでは、「rendeMIX」は特にエキサイティングな3つの温度帯を発見した。第1に、管理施設はラジエーター回路として約60℃の流下温度、第2に、展示会場は床暖房で最高40℃、第3に、倉庫は床にパイプコイルを敷設して最高30℃の流下温度とした。原則として、この第3のセクションは霜が降りないようにしなければならない。従って、システム図は以下のスプレッドに基づいている：オフィス 62/42 °C、展示会 40/30 °C、倉庫 30/20 °C。rendeMIX」によって、実質的に複合施設全体が単一回路設計として暖房される。以前は、2台の古い大気圧ボイラーが3台のミキサーを使い、サブエリアごとに3つの温度を混合していたため、共通リターンが42℃を下回ることはなかった。システムは2005/2006年の暖房シーズン初めに稼動し、その数週間後の春には、「エコクラフト」と「rendeMIX」に関するトレーニングコースが業者や計画事務所向けに開始された。最初の講習会では、機能的な説明に加え、現実の結果を選択的に説明しなければならなかった。エコクラフト」のパイプ・コイル、ラジエーター、熱交換器を通過する個々の体積流量が、どの程度温度的に安定し、どの程度利用されているかは、瞬間的な温度計の値と数週間の収支からしか読み取れなかった。そのような評価が可能になった。エコクラフト」と「rendeMIX」の前の2年間、2003年7月から2004年6月までと、2004年から2005年の同期間において、カッセルのリヒター＋フレンツェル社の暖房エネルギー消費量は、それぞれ506,000kWhと499,000kWhであった。2005/2006年の冬に間に合うように、地元の暖房請負業者であるGünter Tromp Haustechnik社（カッセル）は、モジュール式ヴァイヤン熱発電機を設置し、3つの暖房回路をバウナッハ継手と直列に接続しました。その結果、わずか356,000kWhの電力消費で済んだ。この値は天候による調整ではなく、ガスメーターから読み取ったものだ。しかし、この3年間の気候データに大きな変動がなかったため、この比率はほとんど変わりません。
MagraはrendeMIXの代理店になりました。
リヒター＋フレンツェル社の設備を見てみると、個々のミキサーグループの配管が非常に複雑であることに気づくだろう。高価なものだった。リヒター＋フレンツェル社の場合、第一に、デモシステムを設置したかったこと、第二に、「rendeMIX」の特別代理店を溶接するために、継手メーカーのマグラ社とすでに交渉中であったことから、このことは決定において重要な役割を果たさなかった。これにより、後に商業ビジネスにおけるコストが削減され、その結果、シリーズ接続の特別なアーキテクチャが、コストと設置の面で総合的に魅力的なものとなる。マグラとバウナッハは、2006年のエッセンSHK見本市でこの継手を発表した。これは「rendeMIX」方式と、おなじみのマニホールドバーの原理を組み合わせたものです。しかし、このマニホールドが特別なのは、ミキサー・グループごとに3つの接続が用意されていることで、標準バージョンのようなホットフロー、ホットリターン、コールドリターンの2つではありません。このマニホールドでは、最大5つのグループをフランジに取り付けることができる。混乱を避けるため、個々のカップリングには明確なラベルが貼られています。注意しなければならないのは、加熱回路の順番だけで、戻り温度が低くなるにつれて熱発生器に向かって接続します。それ以外は、試行錯誤を重ねたMagraシステムと違いはありません。
30％の節約を実証
最新のボイラーと暖房回路の配置により、天然ガスのコストは約30％削減された。大雑把に言えば、この成功の3分の2は熱発生装置に、3分の1はシステムレイアウトに起因している。これを実現するために、HG Baunach GmbH & Co.KGは、これを実現するために、プランナーやヴァイラント社を説得しなければならなかった。3つのスプレッドを個別に見て、いくつかの公差を考慮すると、スプレッドの合計は40Kになります。当初、ヴァイラント社は、個々のモジュールが不利な条件下で水不足に陥ることを懸念して、熱発電機の流量と還流量の間にこの差を設けたくなかった。レムシャイトに本社を置く同社は当初、オーバーフロー、つまり水力分離器にこだわっていた。というのも、「エコクラフト」は循環式給湯器に属し、循環式給湯器には最小限の流量しか必要ないからだ。エンジニアたちは、この問題をシステム側から解決した。モジュールが作動している間、個々の回路が常に最小循環水量を保証するように、つまり完全に制御を停止しないように、制御階層を調和させたのだ。リヒター＋フレンツェル社の3つの温度レベルは、合計200kWで作動する。そのため、5つのモジュール（5 x 40 kW）を備えたエコクラフトがトレーニング／技術室に設置されている。オペレーターが運転開始回数を数えたところ、1回あたりの平均ボイラー運転時間は2.5日だった。これは、数キロワットまで運転可能な調速暖房システムにとって、特に驚くべき数字ではない。厳しい冬には、熱需要と熱出力が互いに釣り合い、システムは事実上ノンストップで稼働しなければならないが、暖房期間全体で見れば、2.5日という数字は非常に堅実なシステム構成であることを物語っている。
図5：回路図。
高発熱量の利用
これは発熱量利用率にも反映されている。メーカーは一般的に105％の利用率を約束している。しかし、理論と実践、あるいはテストベンチと現場との間には、かなりのギャップがあることが多い。これは、戻り温度が高すぎることと関係がある。約40℃では、20℃での「利得」に比べ、凝縮水の生成量は3分の1になる。その結果、効率は5％低下する。リヒター＋フレンツェル支店では、20℃までの流量を3倍利用しても、実際には計画値と実測値の凝縮熱量に差は生じないはずだった。しかし、コンサルタントとトレーニングマネージャーは、ここでも検証可能な証拠を頼りにしたいと考え、ブレンコン測定装置の設置を提案した。これは凝縮水を読み取るものである。原理的には、これは内容物の決まった凝縮水回収装置で、一度に一つの容器に充填された凝縮水を排水ネットワークに排出し、ストロークの追加から凝縮水量を決定する。リヒター＋フレンツェル社による再計算は非常に満足のいくものだった。3 2005年12月20日から2006年1月12日までの期間に、43,284キロワット時の凝縮水が、94g/kWhの凝縮水によって相殺された。図3は、対象期間中の平均戻り温度が約33℃で、ボイラーの熱効率が104％であったことを示している。従来のように戻り温度が42℃の場合、「エコクラフト」の熱効率は4 %低下し、無駄が多くなる。
いくつかの改善点
少なくとも16,000キロワット時が無駄になった。試運転の最初の数週間は、システムはまだ古い制御ソフトウェアに基づいており、3回路アーキテクチャにカスタマイズされていませんでした。Vaillant社はこれを改善した。図3も成功を裏付けている。1月以降、結露の量は約98g/kWhで横ばいとなり、少なくとも半ポイント、2000kWhの増加となっている。もうひとつの最初の欠点は、設置ミスがあったことだ。これはおそらく、省エネルギー条例で定められたシステム効率の数値に悪影響を及ぼしたのだろう。残念なことに、後で判明したことだが、屋外センサーのひとつが常に霜の温度を報告していた。その結果、穏やかな天候であっても、最大67℃のボイラー温度でラジエーターに流れ込んでいた。還流はまだ30℃前後であったが、DIN 4701 Part 10「暖房換気システムのエネルギー評価」に従い、熱分配システムの熱損失はシステム温度が上昇するにつれて増加する。しかし、カッセルの配水レベルの大部分は建物の熱外皮内に位置しているため、この損失はユーロやセントで見ると最小限の影響しか与えないと思われる。
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