Хорошо, как и ожидалось
Специальная отопительная техника на предприятии Richter + Frenzel в Касселе имеет модельный характер
Кредо компании: "Будущее за инновационными, современными технологиями". Мы должны грамотно работать с ними и передавать свои знания клиентам - мастерам, проектировщикам, архитекторам. Конечно, мы можем аргументировать особенно убедительно, если у нас есть собственный опыт, например, в отношении экономии энергии при сравнении старого и нового". Маркус Ортлауф, который говорит об этом, является техническим консультантом оптовой компании Richter + Frenzel. Полтора года назад он выступил за необычную установку отопления в оптовом магазине в Касселе. Операционные результаты после удачного года вознаградили его и его компанию за не совсем безрисковое решение.
Рис. 1: Трубопроводная распределительная система на объекте со смесителями rendeMIX (слева от сотрудника R+F Штефана Дорнеманна) и параллельная модель установки для учебных целей с распределителем Magra на заднем плане.
В центре обновленной технологии - модульный котел "Ecocraft" от Vaillant. В филиале R + F на севере Гессена старые атмосферные котлы стали трудно эксплуатироваться с приемлемым коэффициентом использования и нуждались в замене. Однако это не мог быть стандартный продукт, поскольку в Гессене, на родине Viessmann и Buderus, нужно иметь несколько козырей, чтобы выжить в качестве поставщика теплогенераторов наряду с двумя мощными конкурентами.
Рис. 2: Система отопления Ecocraft в технологическом/тренировочном помещении в R + F в Касселе.
Маркус Ортлауф увидел и разглядел один из козырей газового конденсационного каскадного котла "Ecocraft". Каскад означает, что установка состоит из самодостаточных модулей, соединенных параллельно, каждый из которых имеет мощность до 40 кВт. Самый маленький модуль состоит из двух ячеек, самый большой - из семи. Это обеспечивает мощность до 280 кВт в зависимости от объекта. Каждая отдельная горелка также может регулироваться по скользящей шкале в диапазоне от 12 до 40 кВт, что означает, что диапазон регулирования расширяется от 12 до 280 кВт.
Прерывание работы без заметных последствий
Самодостаточность означает, что если один из блоков каскада выходит из строя, за него работают его соседи. Котел не выходит из строя. Неисправность не заметна для внешнего мира. Таким образом, "Экокрафт" похож на твердотопливный дизель, который также может справиться с выходом из строя одного цилиндра. Ортлауф: "Эта особенность данной модели дает нам возможность играть более активную роль в котельном бизнесе вместе с Vaillant. Конечно, мы также должны об этом сообщить. Именно поэтому мы расширили техническую комнату с "Экокрафтом", превратив ее в учебный центр".
Рис. 3: Поступление тепла от конденсата и тепловая эффективность в Касселе. Пояснения см. в тексте.
В качестве второго козыря, говорящего прежде всего в пользу опыта планирования и консалтинга выездной службы Richter + Frenzel, филиал в Касселе называет специальное переключение трех отопительных контуров комплекса зданий в сочетании с системой "rendeMIX" от HG Baunach из Хюккельховена на границе Германии и Бельгии. Она последовательно переключает высокотемпературные и низкотемпературные сети, превращая обратный поток одной из них в поток другой системы распределения тепла и тем самым оптимизируя энергоотдачу, особенно в сочетании с конденсационными котлами. Эта архитектура, основанная на специальном многопортовом смесителе, была представлена на рынке около семи лет назад. За это время она прошла проверку многочисленными испытаниями, то есть доказала свою экономичность: ведь она гарантирует самые низкие температуры обратки и, соответственно, самые высокие теплопоступления от конденсации.
Три круга как один круг
В Касселе "rendeMIX" нашел особенно интересную местность, а именно три температурные зоны: во-первых, административный комплекс в виде радиаторного контура с температурой потока около 60 °C, во-вторых, выставка с полом с подогревом максимум 40 °C и, наконец, склад с трубными змеевиками в полу с температурой потока до 30 °C. В принципе, этот третий участок должен храниться только без мороза. В принципе, эта третья секция должна быть только незамерзающей. Таким образом, схема системы основана на следующих распределениях: Офисы 62/42 °C, выставка 40/30 °C, склад 39/20 °C. Благодаря системе "rendeMIX" практически весь комплекс обогревается по одноконтурной схеме. Раньше, с двумя старыми атмосферными котлами, три смесителя смешивали три температуры для каждой подзоны, поэтому общая обратка никогда не опускалась ниже 42 °C.
Вот и все о системе. Она была введена в эксплуатацию в начале отопительного периода 2005/2006 года, а через несколько недель, весной, начались курсы обучения специалистов и проектных бюро по "Ecocraft" и "rendeMIX". Первые учебные курсы должны были довольствоваться не только функцией, но и выборочными результатами. О том, насколько стабильна температура и с каким уровнем использования отдельные объемные потоки движутся через трубные змеевики, радиаторы и теплообменники "Ecocraft", можно было судить только по мгновенным значениям термометра и балансу за несколько недель, но не по балансу двух отопительных периодов в качестве сравнения "до и после".
Теперь такая оценка доступна. За два года до появления "Ecocraft" и "rendeMIX", с июля 2003 по июнь 2004 года и за тот же период с 2004 по 2005 год, потребление энергии на отопление в компании Richter + Frenzel в Касселе составило 506 000 и 499 000 кВт/ч соответственно. Как раз к зиме 2005/2006 года местный подрядчик по отоплению, компания Günter Tromp Haustechnik, Кассель, установила модульный теплогенератор Vaillant и соединила три отопительных контура последовательно с фитингом Baunach. Результат: всего 356 000 кВт/ч. Это значение не корректируется с учетом погодных условий, а считывается с газового счетчика. Однако это мало что меняет в пропорциональности, поскольку климатические данные в течение трех лет существенно не менялись.
Структура Экокрафт
Газовый конденсационный котел состоит из двух - максимум семи модулей по 40 кВт каждый. В Касселе достаточно пяти блоков общей мощностью 200 кВт. Каждый модуль имеет ширину около 14 см, оснащен вентиляторной горелкой с перемычкой и может регулироваться в диапазоне от 12 до 40 кВт. Отдельные элементы каскада работают автономно. В случае неисправности блок автоматически распределяет мощность между другими элементами. В нормальном режиме работы система управления включает как можно больше модулей с пониженной теплоотдачей. На схеме показан режим работы: При мощности 12 кВт работает только модуль 1. Для 48 кВт, например, достаточно двух модулей по 24 кВт. В реальности, однако, модули 1, 3, 5 и 7 покрывают этот случай с 12 кВт каждый. Это снижает нагрузку на камеру сгорания, и температура дымовых газов падает в пользу высокой эффективности системы.
На рисунке ниже показан газопровод. Каждый элемент состоит из модулируемой поверхностной горелки мощностью от 12 до 40 кВт, вентилятора, газовой арматуры и компактного высокоэффективного теплообменника V-образной формы, изготовленного из литого алюминия. Благодаря этому материалу вес системы остается в пределах нормы, что делает ее особенно подходящей для проектов модернизации, особенно в гостиницах, многофункциональных жилых/коммерческих объектах, домах престарелых, больницах и подобных зданиях, где важна высокая эксплуатационная надежность.
Рис. 4: Газопровод с автономной горелкой/воздуходувкой.
Рис. 5: Пример распределения нагрузки.
Преимуществом широкого диапазона модуляции является не только точная регулировка мощности в сочетании с низкими температурами обратки в пользу эффективного использования конденсационного котла. Он также позволяет загружать для питьевого водоснабжения накопительные баки относительно небольших размеров, которые обычно не сочетаются с большой мощностью котла. Система управления "Ecocraft" позволяет насосу отопления и насосу для зарядки баллонов работать параллельно. Программа также учитывает регулярную термическую дезинфекцию.
Котел не только занимает мало места и весит мало. Он также едва заметен с акустической точки зрения. Даже при максимальной нагрузке 200-киловаттный агрегат издает не более чем шепот. И, конечно, каскад можно удобно контролировать, регулировать или задавать параметры дистанционно, например, с помощью телефонного пульта или пульта дистанционного управления или технологии vrnetDialog от Vaillant.
Доказанная экономия 30 процентов
Рис. 6: Устройство для измерения конденсата BrennCon www.consoft.de.
Таким образом, современный котел и схема отопительного контура позволили сократить расходы на природный газ примерно на 30 процентов. Грубо говоря, две трети этого успеха можно отнести на счет теплогенератора, а третью треть - на счет схемы системы. Чтобы добиться этого, HG Baunach пришлось убедить проектировщика и компанию Vaillant. Если взглянуть на три отдельных разброса и учесть несколько допусков, то общий разброс составит 40 К. Первоначально компания Vaillant не хотела устанавливать такую разницу между подачей и обраткой для теплогенератора, опасаясь, что отдельный модуль может пострадать от недостатка воды при неблагоприятных условиях. Изначально компания из Ремшайда настаивала на переливе, гидравлическом коротком замыкании. Это объясняется тем, что Ecocraft относится к семейству циркуляционных водонагревателей, а они требуют минимального расхода воды.
Технические специалисты решили эту проблему со стороны системы. Они создали иерархию управления, согласованную таким образом, чтобы отдельные контуры всегда обеспечивали минимальный объем циркулирующей воды при работе модулей, т.е. не регулировались полностью.
Для трех температурных уровней в Richter + Frenzel достаточно 200 кВт. Поэтому в учебном/технологическом помещении установлен Ecocraft с пятью модулями (5 x 40 кВт). Операторы подсчитали количество запусков и определили, что среднее время работы котла составляет 2,5 дня на один запуск. Это не должно быть особенно удивительным показателем для модулируемой системы отопления, которая может работать на мощности до нескольких киловатт. В суровые зимы потребность в тепле и тепловая мощность должны уравновешиваться, и система должна работать практически безостановочно, но если рассматривать весь отопительный период, то 2,5 дня говорят в пользу очень надежной конфигурации системы.
Теперь компания Magra является дистрибьютором rendeMIX
Рис. 7: rendeMIX с распределителем Magra.
Если вы посмотрите на установку Richter + Frenzel, то заметите очень сложные трубопроводы для отдельных групп смесителей. Они были дорогостоящими. В случае с Richter + Frenzel это не сыграло существенной роли при принятии решения, поскольку, во-первых, они хотели создать демонстрационную установку, а во-вторых, уже велись переговоры с производителем арматуры Magra о создании специального дистрибьютора для "rendeMIX". Это позволило бы впоследствии снизить затраты на коммерческий бизнес и, таким образом, сделать особую архитектуру серийного соединения более привлекательной в целом с точки зрения затрат и монтажа.
Магра и Баунах представили эту арматуру на выставке SHK в Эссене в 2006 году. Она сочетает в себе схему "rendeMIX" и принцип привычной коллекторной планки. Однако особенностью является то, что на каждую группу смесителей приходится три соединения, а не два, как в стандартном варианте: горячий поток, горячий возврат и холодный возврат. Коллектор позволяет монтировать до пяти групп на фланце. Чтобы избежать путаницы, отдельные муфты имеют четкую маркировку. Единственное, что необходимо соблюдать, - это последовательность подключения отопительных контуров, соединяя их по направлению к теплогенератору с понижением температуры обратки. В остальном система Magra ничем не отличается от проверенной и испытанной системы.
Высокая степень использования теплотворной способности
Это также отражается на коэффициенте использования теплотворной способности. Производители обычно обещают коэффициент использования 105 %. Однако зачастую существует значительный разрыв между теорией и практикой или между испытательным стендом и практикой. Это связано с чрезмерно высокими температурами возврата. При значении около 40 °C количество конденсата составляет две трети от "прироста" при 20 °C. В результате эффективность снижается на пять процентов по сравнению с возможной. В филиале Richter + Frenzel тройное использование потока до 20 °C фактически не должно приводить к разнице между запланированным и измеренным выходом тепла конденсации.
Однако консультанты и менеджеры по обучению также хотели основываться на поддающихся проверке данных и предложили установить измерительное устройство BrennCon. Это устройство для отвода конденсата. В принципе, это конденсатосборник со встроенным подъемным насосом, который опорожняет полный контейнер в сеть сточных вод и определяет объем конденсата по количеству ударов. Перерасчет, проведенный компанией Richter + Frenzel, оказался чрезвычайно приятным: расход газа составил 4182 м3 или 43 284 киловатт-часа в период с 20 декабря 2005 года по 12 января 2006 года компенсируется удельным количеством конденсата 94 г/кВт-ч. На рисунке 3 показана средняя температура обратного потока около 25 oC и тепловым КПД котла 104% в рассматриваемый период. При 42 oВ ответ, как и в прошлом, "Экокрафту" пришлось бы довольствоваться примерно на 4 % меньшей эффективностью - и, таким образом, отдать 16 000 кВт/ч.
Некоторые улучшения
По меньшей мере 16 000 киловатт-часов были потрачены впустую. В первые несколько недель после ввода в эксплуатацию система все еще базировалась на старом управляющем программном обеспечении, которое не было адаптировано к трехконтурной архитектуре. Компания Vaillant внесла улучшения. Рисунок 3 также подтверждает успех: начиная с января количество конденсата выровнялось на уровне около 98 г/кВт-ч, что означает как минимум на полпроцента больше или на 2 000 кВт-ч.
Еще один первоначальный недостаток: ошибка при монтаже. Вероятно, это повлияло на эффективность системы в соответствии с Постановлением об энергосбережении. К сожалению, как выяснилось позже, один из наружных датчиков постоянно показывал температуру замерзания. В результате даже в мягкую погоду поток поступал в радиаторы при максимальной температуре котла 67 °C. Хотя обратный поток оставался на уровне 22-25 °C, согласно DIN 4701, часть 10 "Энергетическая оценка систем отопления и вентиляции", теплопотери системы распределения тепла увеличиваются при повышении температуры системы. Однако, поскольку большая часть уровня распределения в Касселе находится внутри тепловой оболочки здания, сокращение, скорее всего, имело лишь минимальное влияние в евро и центах.
Бернд Генатh
Скачать техническую статью в формате PDF
