Hidrolik görünür hale getirildi
Hizalama olmadan orkestra şefi olmayan bir orkestra gibidir - Arnsberg'de bir seminer
Bilgi ihtiyacı SHK-Eğitim sektörü çok büyük. Yine de daha fazla eğitimin cömertçe tasarlanmış bir sosyal gecede paketlenmesi gerekmez. Eğer konu standart sorun alanı olan hidrolik ise ve zanaatkarlar odası ya da yeni enerji toplulukları gibi satış odaklı olmayan bir kurum davet ederse, eğitim salonu dolar. Eğer ısıtma laboratuvarında yapılan bir deney teoriyi doğrularsa, dinleyiciler programın sonunda sunucuya neredeyse beklenti içinde sorarlar: "Bir sonraki konunuz ne?"
Bir sorun alanı olarak hidrolik. Bu, ağ dijitalleşmesi ve Nesnelerin İnterneti ile giderek daha da artıyor. Gelecekte, bir toptancıdan sıhhi tesisat, ısıtma veya iklimlendirme sistemi için münferit bileşenler satın alan herkes yapboz parçaları satın alıyor olacak. Bilindiği gibi, ancak doğru yerde olduklarında birbirlerini tamamlayarak eksiksiz bir resim oluştururlar. Hidrolik açısından doğru yer, doğru ayar anlamına gelir. Münferit bileşenler ancak birbirleriyle en iyi şekilde eşleştirildiklerinde verimli çalışırlar. Hiç kimse verimsiz bileşenlerle verimli bir sistem kuramaz. Öte yandan, verimli bileşenlerin verimsiz bir sistemde birleştirilmesi kural değildir, ancak istisna da değildir. Şubat ayının başında Arnsberg'de Güney Vestfalya Zanaatkârlar Odası'nın mesleki eğitim merkezinde düzenlenen hidrolik seminerindeki konuşmacı, "Her müzisyen bir virtüöz olsa da, orkestra şefinin olmadığı bir orkestra konseri kulaklar için bir ziyafet olmaz" diyerek profesyonel dengelemeye duyulan ihtiyacı dile getirdi.
Tampon depolama tanklarının yüklenmesi ve boşaltılması
Şekil 1: Test düzeneği çok yönlü karıştırıcı ile iki bölgeli yükleme ve boşaltma Arnsberg El Sanatları Odası
Örneğin tampon depolama ve bunun en verimli şekilde şarj ve deşarj edilmesi, gelecekte sadece binaların tedariki için değil, aynı zamanda enerji dönüşümü için de sorumluluk almak zorunda kalacaktır. Bu bir abartı değil. Şu anda, ısı depolama aynı zamanda bir aşırı basınç valfi görevi de görmektedir: çünkü rüzgar çiftlikleri ve güneş enerjisi çiftlikleri altyapıdan daha hızlı büyümektedir. Yolların genişletilmesinden daha fazla. Uzmanlar, genişleme için on yıllık bir geçiş dönemi hesaplıyor. Bu da şebekenin parlamaması için önümüzdeki on yıl içinde yenilenebilir enerjilerin şebekeden çıkarılması gerektiği anlamına geliyor. Bu, enerji dönüşümünün ruhuna uygun değildir. "Alman Enerji ve Su Endüstrileri Birliği Yönetim Kurulu Başkanı Stefan Kapferer, geçtiğimiz günlerde yaptığı açıklamada, "Bu nedenle, mevcut durumu rahatlatacak her küçük önlemi kullanmalıyız" dedi. Bu olasılıklardan biri de evlerdeki fazlalığı kullanmak, yani ısıya dönüştürmektir." Enerji dönüşümü bir şeydir, altyapıyı dönüşüme hazır hale getirmek başka bir şeydir. Ve buna diğer şeylerin yanı sıra güçten ısıya da dahildir. Alman enerji ve ısıtma dünyası artık rüzgar ve PV gücü ile daha elektrikli hale geliyor. Bununla el ele giden arz ve talebin doğal ayrışması sistematik olarak telafi edilmelidir. Gerçekten dalgalanan enerji ile rahat ve verimli ısıtma, güçten ısıya, yani diğer şeylerin yanı sıra, bir ısı pompası, termal güneş sistemi ve ısıyı akşam saatlerine veya başka bir zaman aralığına kadar geçici olarak depolamak için tampon depolama ile sektör bağlantısına izin verir. Kontrol sistemi böyle bir depolama tankının kapasitesini ne kadar fazla kullanırsa, genel sistem verimliliği de o kadar artar.
Bu arada, bu durum, ısıyı kimin sağladığına bakılmaksızın, bir tamponun bir ısıtma devresine her entegrasyonu için geçerlidir: yoğuşmalı kazan, odun veya pelet, kolektör, CHP veya ısı pompası. Ama optimuma nasıl yaklaşırsınız? Arnsberg'deki konu da tam olarak buydu.
Şekil 2: Kaldırma kuvvetleri: Su ne kadar sıcaksa o kadar hafiftir.
Optimuma nasıl yaklaşıyorsunuz?
Bir soruyla başlayalım: Sıcak ve ılık suyu tabakalaştıran kaldırma kuvvetleri ne kadar büyüktür? HG Baunach GmbH & Co. şirketinden Hans-Georg Baunach tarafından verilen hidrolik gezisi. KG, böyle az bilinen rakamlarla ortaya çıktı. Kaldırma kuvveti yoğunluk farklılıklarına dayanır. 0 °C'deki suyun ağırlığı 1 litrede 1.000 g iken, 100 °C'deki, yani kaynama noktasındaki suyun ağırlığı sadece 950 g'dır. Aradaki 50 gramlık fark, 50 cm çapındaki bir rezervuarda - ve dolayısıyla yaklaşık 2.000 cm²'lik bir alanda - 1 cm kalınlığında ve sonuç olarak kabaca iki litre hacminde bir su tabakasının 100 gramlık bir basınç kuvvetiyle - buz gibi soğuk suda kaynamanın kaldırma kuvvetiyle - yukarı doğru hareket ettiği anlamına gelir. Bu çok fazla değil. Bu düşük dinamiğe yönelik en küçük bir rahatsızlık bile içeriğin tabakalaşma iradesini ortadan kaldırabilir. Mütevazı telafi: Suyun hafifliği üst sıcaklık aralığında, yani yaklaşık 50 °C'den itibaren orantısız bir şekilde artar. Öte yandan, soğuk aralıkta, 0 °C ile 20 °C arasında, yoğunlukta nispeten az fark vardır. Başka bir deyişle: su ne kadar sıcaksa, tabakalaşma o kadar istikrarlı olur: ve dolayısıyla bir tamponun kullanılabilir ısı içeriği veya kullanılabilir depolama kapasitesi: Yüklemeye bakalım. Su 50°C'ye kadar tamamen karıştırıldığında, ısı tabiri caizse geriye doğru akarak sistem fikrini tersine çevirir. Yani, tampondan bağlı güneş enerjisi sisteminin 45 derecelik tuzlu suyuna, eğer tuzlu su 45 °C'den fazla değilse. Öte yandan, içerik 30 ila 70 °C arasında birikirse, bu da önceki durumla aynı miktarda ısı anlamına gelir, kolektör güneş kazancını su ısıtıcısının soğuk bölgesine iletebilir.
Yıkıcı türbülans
Kuşkusuz, tüm bunlar bilinmeyen şeyler değil. Ancak dinleyicilerin çoğunluğu, depolama tanklarının yanlış doldurulması ve boşaltılmasının sonuçlarının bu kadar büyük ölçüde dikkate alınmadığını kabul etti. Daha doğrusu, bundan şu sonucu çıkarmıyorlar: her şeyden önce bir ısıtma sisteminden dönüş sıcaklığı mümkün olduğunca soğuk olmalıdır. Kullanılabilir ısı içeriğinin belirlenmesinde belirleyici bir faktördür. Birincisi, çok düşük olmalı, ikincisi, dönüş akışı tampona çok aşağıdan girmeli ve üçüncüsü, düşük bir hızda akmalıdır. Türbülans yaratmamak için. Tercihen saniyede en fazla on santimetre hızla. Ancak bu değer bir kontrol değişkeni değildir. Çünkü, elbette, herhangi bir türbülans tabakalaşmayı yok eder. Yüzdürme kuvvetlerinden daha önce bahsetmiştik. Türbülans gerçekten de tankın yanlış davranışını oluşturur, çünkü akışın ısı çıktısı verim ve sıcaklığa bağlıdır. Akış 60 °C olacaksa ve sadece 70 derecelik depolama suyu mevcutsa, 80 derecelik akışkana kıyasla daha fazla karışık suyun dolaşması gerekir. Daha yüksek bir hacim, dolaşım hızında gerekli bir artış anlamına gelir. Daha yüksek bir sirkülasyon hızı, tanka akan suyun momentumunda bir artış ve dolayısıyla türbülansta bir artış anlamına gelir. Hidrolik uzmanı Baunach etkiyi hesapladı: Kinetik enerji akış hızıyla birlikte dört kat artar, dolayısıyla türbülans yüzde 77 artarken verim yüzde 33 artar. Bu büyük bir çırpma teli görevi görür. Tüm ısı bölgelerini üst ve alt arasında sadece küçük bir delta T'ye karıştırır. Pratik sonuç: "Diyelim ki kazandaki karışık sıcaklık 50 °C'nin üzerine çıkmazsa, güneş sistemine rağmen duş aldığınızda kazan birkaç dakika sonra çalışacaktır. Öte yandan, 90/30'luk bir yayılımla, kazan duş sırasında kapalı kalır ve kolektör hala yüklenebilir," diye açıklıyor Hans-Georg Baunach.
Daha fazla yoğuşma suyu daha verimli
Neredeyse her ifade için uygun bir slaytı hazırdır. Her şeyin hemen canlı olarak anlaşılmasını beklemez. "Bu tür eğitimlerin birçoğunun başlangıcında iri gözler, kaş çatma çizgileri ve şaşkınlık kaydediyoruz. Bu yüzden pratik bir bölümümüz var. Birine ya da diğerine çok karmaşık gelen şey, laboratuvar deneyiyle aydınlanıyor. Teoriyi anlaşılır kılıyor." Hans-Stefan Albers daha sonra dinleyicilerden gelen geri bildirimleri özetledi. Albers, Güney Vestfalya Zanaatkârlar Odası'nda sıhhi tesisat ve ısıtma mühendisliği bölümünün başkanıdır. Hidrolik seminerleri düzenli programının bir parçasıdır. Enstalasyonlar, diğer gösterilere yer açmak için aralarda sökülmekte, ancak bir sonraki kurs için yeniden rafine edilerek kullanıma hazır hale getirilmektedir. Örneğin, şu anda tabakalaşmayı şeffaf hale getiren termografik kameranın yakında tank yüksekliğinin üzerinde on ölçüm noktası bulunan bir veri kaydedici ile destekleneceği anlamına geliyor. Albers, "O zaman katılımcılara kesin sıcaklıklar sunabileceğiz" diyor.
İki bölgeli yükleme ve boşaltma kazancı
Şekil 1: Çok yollu karıştırıcı ile iki bölgeli yükleme ve boşaltma prensibi
Mor tabakanın sıcaklığı bu sensörün ayar noktasının üzerindeyse, kazana 'Yeter' der. Böylece brülör kapanır. Sonuç olarak, tek bölge prensibi ile pratikte ısıtma sistemi için sadece strok mevcuttur. Soldaki tek bölge prensibi ve sağdaki iki bölge prensibi için iki diyagram, doldurma ve tüketim sırasındaki sıcaklık koşullarını göstermektedir. İki kesikli kare - apsiste su sıcaklıkları ve ordinatta tanktaki su sütunu yüksekliği - teorik depolama kapasitesini temsil etmektedir. Çizilen kısmi alanlar gerçek kullanılabilir ısı hacmini temsil eder.
Şekil 2: Sonuçlar Biberach Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
Biberach'taki uzun vadeli testin geometrisi ve münferit ölçüm noktaları T'nin açıklamasına burada yer verilmemiştir; belirleyici faktör farklı yüzey alanıdır: sağdaki diyagramda yer alan iki çok portlu karıştırıcı ile şarj ve boşaltma stratejileri silindirde yüksek bir yayılma için tasarlanmıştır. Örneğin, radyatörlü ve yerden ısıtmalı bir tasarımda, sadece düşük sıcaklıklı ısıtma sisteminden gelen 30 °C'lik dönüş akışı tankın altına akarken, 50 °C'lik radyatör dönüş akışı karıştırma bölgesine yönlendirilir. Üst üçte birlik kısımdaki sıcaklıklar da benzer şekilde iyi tabakalanmış halde kalır. Orta bölgenin sıcaklığı yeterli olduğundan akış karıştırıcısı en yüksek sıcaklığı bile kullanmayabilir. Bu nedenle ısı yönlendirmeli CHP ünitesi kapalı kalır. "Rendemix" ısıtma suyunu orta bölgeden çekerse, zayıflar ve "Dachs "tan gelen sıcak su için yer açar. Öte yandan, üç yollu karıştırıcının standart durumunda, radyatörlerden ve panel ısıtmadan gelen karışık dönüş, iki ısıtma devresinin çıkışına bağlı olarak zaten 40 °C'nin üzerinde bir sıcaklığa sahiptir. İlk olarak, bu yayılma pahasına olur. Hiçbir şey doğrudan mor sıcak bölgeden alınamaz. İkinci olarak, bu sıcak su için depolama alanını kısıtlar. Üçüncüsü, mikserin her akış sıcaklığı için değerli sıcak su kaynağından çekmesi ve makinenin test sırasında bunu sağlaması gerekir.
Şekil 3: Aynı çalışma süresine sahip CHP ünitesinin azaltılmış başlatma-durdurma döngüleri
Sonuç: Diploma tezindeki gibi bir sistem konfigürasyonunda çok yollu karıştırıcı ile iki bölgeli yükleme ve boşaltma için kullanılabilir depolama hacmi, tek bölgeli versiyonun tam 2,4 katıdır. Biberach'ta mevcut olan "çatı" yerine bir kazan da olabilirdi. Kazan-depolama kombinasyonunda da koşullar tamamen aynıdır. Bu arada: "Çatının" start-stop döngüleri de 2,4 kat azaltıldı.
"Yoğuşma suyu miktarından düşük dönüş sıcaklıklarının bir yoğuşmalı kazan sisteminin verimliliğini ve tek bölgeli sistemler yerine iki bölgeli bir şarj ve boşaltma stratejisiyle birlikte bir sıcak su tamponunun depolama kapasitesini nasıl artırdığını görmek ve bununla hesaplayabilmek çok etkileyici" diye itiraf ediyor bölüm başkanı. Mesleki eğitim merkezindeki sırdaşları öncelikle usta zanaatkârlardan oluşuyor. Baunach yöntemine göre özel hidroliğin verimliliğinin pratik kanıtı için - "Ellerinizi boruların üzerine koymanız neredeyse yeterli. O zaman neler olduğunu hissedebilirsiniz" - Zanaatkârlar Odası'nın dostu olan Güney Vestfalya Enerji Topluluğu'nu da davet etmişti. Şirket yöneticileri ve sahipleri, profesyonel yaşamlarının ortasında olmalarına ve bu nedenle hidroliğe büyük ölçüde aşina olmalarına rağmen, sonuçlardan en az yüksek lisans öğrencileri kadar etkilendiler.
Şekil 3: Depolama tankının termografik görüntüsü: tabakalaşmanın başlangıcı
El ile çok hantal
Söylediğim gibi, Baunach'ın geliştirilmesinde hidrolik optimizasyonun üç görevi yerine getiriliyor; birincisi ısı kullanımında sistem verimliliği, ikincisi ısı dağıtımında sistem verimliliği ve üçüncüsü de ısı depolamada sistem verimliliği, tek bir bağlantı parçasıyla sağlanıyor. Bu mimariyi tek tek bileşenlerden manuel olarak bir araya getirmek büyük bir çaba ve uzmanlık gerektirir. "rendeMIX" ile besleme ve dönüş borularını vidalamak yeterlidir. Mikser bloğunun kökeni, radyatörlerden gelen yüksek sıcaklıktaki dönüşü yer serpantinleri yerine kazana gönderen, maliyetli ve enerji israfına neden olan iki devreli sistemleri yakıt tasarrufu sağlayan tek devreli bir sisteme dönüştürme fikriydi. Bu, armatürdeki farklı su hacimlerinin dengelenmesini gerektirir. Şirket daha sonra uygulamayı iki bölgeli tampon depolama tanklarının optimum yükleme ve boşaltmasına ve güneş enerjisi sistemlerinin bağlantısına kadar genişletti. Biberach Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, bir diploma tezinin parçası olarak, bir tampon ve bir kombine ısı ve güç ünitesi ile optimum bir bağlantının kazancını belirledi: Her biri bir karıştırıcı ile iki bölgeli şarj ve boşaltma, tek bölge prensibine kıyasla bir depolama tankının kullanılabilir ısı içeriğini 240% artırır (kutuya bakın). Doğal olarak, Arnsberg'deki kısa laboratuvar testi bu şaşırtıcı değeri ortaya çıkaramadı. Ne ekipman ne de zaman yeterliydi. Bununla birlikte, ölçülen sıcaklıklar ve termal performans Biberach sonuçlarını doğrulama eğilimindedir.
Şekil 4: Yoğuşmalı kazanın dönüş sıcaklığı düşürüldükten sonra yoğuşma suyu ölçümü (alt orta). Test yöneticisi Hans-Stefan Albers.
Teknik makaleyi PDF olarak indirin
