<powrót do bloga

Prędkość obrotowa pompy i temperatura zasilania

Większa wydajność zbiornika buforowego przy mniejszym wysiłku

Niektóre regeneracyjne generatory ciepła, takie jak kotły na drewno lub pelety czy jednostki kogeneracyjne, mogą być eksploatowane tylko ze stałą temperaturą powrotu. W tym celu stosuje się zwiększenie przepływu zwrotnego (RLA), które doprowadza część przepływu generatora ciepła do jego przepływu zwrotnego. Bardzo często prędkość obrotowa pompy jest dobierana niepotrzebnie, co zmniejsza efektywność ładowania zasobnika buforowego.

Temperatura przepływu ma decydujące znaczenie

Ilość ciepła, która może zostać ostatecznie pochłonięta przez zasobnik buforowy, zależy nie tylko od temperatury zasilania: jeśli na przykład zasobnik buforowy o pojemności 1 m³ zostanie podgrzany z 30°C do 75°C, może on pochłonąć do 52,5 kWh; przy temperaturze zasilania 90°C byłoby to 70 kWh - aż o 33% więcej! Kocioł o mocy 35 kW miałby zatem maksymalny czas pracy wynoszący 2 godziny przy temperaturze zasilania 90°C, ale tylko 1,5 godziny przy temperaturze 75°C.

Ilość ciepła = 7/6 × objętość bufora × Delta-T
Ilość ciepła = 7/6 × 1 m³ × (75-30)K = 52,5 kWh
Ilość ciepła = 7/6 × 1 m³ × (90-30)K = 70,0 kWh

Decydujący przepływ objętościowy

Jak więc można zwiększyć temperaturę zasilania generatora ciepła z RLA? Po prostu zmniejszając natężenie przepływu! Jeśli przez generator ciepła o mocy 35 kW przepływa 1 m³/h, jego temperatura zasilania jest o 30 K wyższa od temperatury powrotu; przy 2 m³/h jest to tylko 15 K. Jeśli określona temperatura powrotu wynosi 60°C, natężenie przepływu 2 m³/h skutkuje temperaturą zasilania 75°C, a 1 m³/h temperaturą zasilania 90°C. Ponadto zmniejszenie natężenia przepływu o połowę pozwala zaoszczędzić 7/8 lub 87,5% wymaganej mocy elektrycznej pompy.

Delta-T = 6/7 × wydajność : objętościowe natężenie przepływu
Delta-T = 6/7 × 35 kW : 1 m³/h = 30 K
Delta-T = 6/7 × 35 kW : 2 m³/h = 15 K

Ostatecznie, to właśnie nakładanie warstw załatwia sprawę

Ale to nie wszystko: aby zapewnić, że bufor może wchłonąć całą ilość ciepła, zawarta w nim zimna woda o temperaturze 30°C nie może być mieszana z gorącą wodą z generatora ciepła. Wynika to z faktu, że ładowanie można przeprowadzić tylko do momentu, gdy bufor osiągnie temperaturę 60°C na dnie. Następnie temperatura powrotu nie może być już regulowana do 60°C; generator ciepła musi zostać wyłączony. Przepływ objętościowy przez zasobnik buforowy odpowiada za mieszanie ciepłej i zimnej wody w zasobniku buforowym: im jest on większy, tym większe turbulencje i mieszanie ciepłej i zimnej wody. Dlatego warto przyjrzeć się przepływom objętościowym.

Rysunek 1a

Rysunek 1a przedstawia zasobnik buforowy, który jest zapełniony mniej niż w połowie i jest ładowany przez kocioł o mocy 35 kW. Woda wypływa z dolnego przyłącza bufora o temperaturze 30°C. Wzmacniacz przepływu powrotnego (RLA), który utrzymuje temperaturę powrotu kotła na poziomie 60°C, ma natężenie przepływu 1 m³/h przez pompę. Delta-T wynosi zatem 30 K, a temperatura zasilania 90°C. RLA miesza zatem wodę o temperaturze 30°C i 90°C w równych częściach po 0,5 m³/h do przepływu powrotnego. W związku z tym natężenie przepływu wody przez zbiornik buforowy również wynosi 0,5 m³/h.

Rysunek 1b

Na rysunku 1b pompa RLA została ustawiona na podwojenie natężenia przepływu wynoszącego 2 m³/h. Oznacza to, że delta T w generatorze ciepła wynosi 15 K, a temperatura zasilania wynosi 75°C. Teraz dwie części 75°C (1,33 m³/h) muszą zostać zmieszane z jedną częścią 30°C (0,67 m³/h) w celu osiągnięcia żądanej temperatury 60°C w przepływie powrotnym. Natężenie przepływu wody przez cylinder buforowy wynosi teraz 0,67 m³/h, co również stanowi plus 33%. Ale ten plus jest dużym minusem dla stratyfikacji! Ponieważ 33% większa przepustowość wody oznacza również 33% większą prędkość przepływu, co skutkuje 78% większą energią kinetyczną, ponieważ: Każdy, kto podróżuje 33% szybciej, ma o 78% dłuższą drogę hamowania.

Rysunek 2a

Rys. 2a przedstawia zasobnik buforowy napełniony do ponad połowy. Wzmacniacz przepływu powrotnego (RLA) utrzymuje temperaturę powrotu kotła na poziomie 60°C; pompa przepływa przez niego z natężeniem przepływu 1 m³/h. Delta T wynosi zatem nadal 30 K, a temperatura zasilania 90°C. Delta-T wynosi zatem nadal 30 K, a temperatura zasilania 90°C. Kocioł o mocy 35 kW pobiera teraz wodę o temperaturze 45°C z dolnego przyłącza buforowego. RLA miesza teraz dwie części wody o temperaturze 45°C (0,67 m³/h) z jedną częścią o temperaturze 90°C (0,33 m³/h) w przepływie powrotnym. W rezultacie natężenie przepływu wody w zbiorniku buforowym wynosi teraz 0,67 m³/h.

Rysunek 2b

Na Rys. 2b pompa RLA została ponownie ustawiona na dwukrotność natężenia przepływu wynoszącego 2 m³/h. Delta T wynosi zatem 15 K, a temperatura zasilania wynosi 75°C. Teraz temperatura 75°C musi być zmieszana z temperaturą 45°C w równych częściach (po 1,0 m³/h każda) w celu osiągnięcia żądanej temperatury 60°C w przepływie powrotnym. Natężenie przepływu wody przez zasobnik buforowy wynosi teraz 1,0 m³/h, co odpowiada plusowi 50%. Jednakże, jeśli 50% pracuje szybciej, droga hamowania jest dłuższa o 125%.

Wszystko w skrócie

Podsumowanie jest całkowicie jasne:

Wszystko przemawia za jak najmniejszym przepływem objętościowym przez generator ciepła. Nasuwa się pytanie: Jak mały może być przepływ objętościowy? Nie tak mały, aby przekroczyć maksymalną dopuszczalną temperaturę zasilania generatora ciepła! Innymi słowy, tak mały, jak to możliwe, ale tak duży, jak to konieczne. Najlepiej sprawdzić to podczas uruchamiania systemu, ustawiając generator ciepła na maksymalną moc, a następnie dostosowując prędkość pompy tak, aby osiągnąć najwyższą możliwą temperaturę zasilania w celu zapewnienia bezawaryjnej pracy.