Многое из того, что характеризует «традиционную» конструкцию гидравлического контура отопления — температура обратной воды выше 140°F, консервативное значение ΔT 20°F, первичный/вторичный трубопровод, контроль температуры на оконечных устройствах, воздуховоды и вентиляционные приспособления — было изменено. сильное влияние на эксплуатационные ограничения котельного оборудования, работающего на газе. В этой статье будет обсуждаться, как новое поколение котлов бросает вызов традиционной практике и поддерживает новые подходы к повышению стоимости и энергоэффективности контуров водяного отопления.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
Традиционные методы проектирования водяного контура отопления представляют собой взаимосвязанные усилия по предотвращению конденсации тепла в теплообменниках котлов прямого нагрева.
Конденсация происходит, когда водяной пар в дымовых газах котла падает ниже точки росы и переходит в жидкое состояние. Высвобождая примерно 1,000 БТЕ тепла на каждый фунт созданной жидкости, это изменение состояния происходит естественным образом — в результате воздействия на холодную поверхность теплообменника — когда в котел поступает обратная вода с температурой ниже 135°F.
Хотя это желательно с точки зрения эффективности системы (возможно увеличение на 11–12 процентов), работа с конденсацией может нанести ущерб обычным котлам. При извлечении скрытой энергии из водяного пара на поверхности теплообменников остается кислотный конденсат. Если теплообменник не изготовлен из материалов самого высокого качества и не предназначен для свободного слива, со временем теплообменник подвергается коррозии. При использовании неконденсирующего оборудования, которое обычно изготавливается из материалов более низкого качества (медь, чугун, углеродистая сталь и т. д.), проектировщики систем должны полагаться на вспомогательные компоненты, такие как специальные насосы для котлов, смесительные клапаны и компоненты для усреднения температуры, чтобы предварительно – нагреть поступающую воду до температуры выше 140°F.
Современные высокоэффективные котлы спроектированы для конденсации. Их теплообменники изготовлены из высококачественных материалов и предназначены для свободного слива, что позволяет им выдерживать годы работы в режиме конденсации без значительной коррозии. Некоторое оборудование даже может выдерживать термический удар, вызванный резкими изменениями температуры. Следовательно, конденсационное оборудование может быть непосредственно включено в основной контур. Без трубопроводов, насосов, смесительных клапанов и других компонентов, которые исторически использовались для защиты котлов от холодной обратной воды, конденсационные котлы упрощают гидравлические контуры и снижают затраты на проектирование и техническое обслуживание.
ПОВЫШЕННЫЙ КОМФОРТ И КОНТРОЛЬ
Обычные котлы работают с переключателем температуры включения / выключения (аквастат) или несколько грубым регулятором температуры, обеспечивающим умеренный (3-к-1, 2-к-1) диапазон регулирования горелки. В результате потребность в тепле удовлетворяется с полной (или почти полной) мощностью котла, рассчитанного на пиковые проектные условия. Это приводит к циклическому включению и выключению котла и может привести к срабатыванию клапана и плохому регулированию температуры на оконечных устройствах. Следовательно, инженеры проектируют системы так, чтобы они надежно справлялись с колебаниями температуры подаваемой воды от 10°F до 20°F, в то время как клиенты видят более высокие, чем необходимо, сезонные счета за топливо.
Еще одним недостатком режима включения/выключения являются циклические потери, возникающие при каждом отключении устройства. Теплообменники охлаждаются и должны быть полностью «повторно нагреты», прежде чем начнется теплопередача. Кроме того, после повторного запуска устройства его 100-процентная скорострельность может быть намного больше, чем требуется для удовлетворения нагрузки здания. Напротив, сегодняшние высокоэффективные котлы обычно имеют полную модуляцию (диапазон горелки) при коэффициентах до 20:1. Такая плавная и постоянная работа не только поддерживает температуру внутри теплообменника, но и сжигание при уменьшенной мощности увеличивает время контакта продуктов сгорания с поверхностями теплообменника, способствуя большей передаче энергии и более холодным выхлопным газам. Полностью модулирующие котлы обычно имеют обратную кривую КПД (рис. 1), которая лучше всего работает при более низких нагрузках. При том, что большую часть времени котлы работают в «условиях частичной нагрузки», полностью модулирующие агрегаты обещают большую сезонную эффективность.
Котлы с самым высоким КПД сочетают в себе точный контроль температуры с большим диапазоном регулирования горелки, чтобы точно и с минимальными затратами согласовать производительность установки с потребностью в отоплении. Эти котлы могут использовать ПИД-регулятор для поддержания температуры подаваемой воды в пределах ±2°F. После определения требований к нагрузке и температуре эти ПИД-регуляторы модулируют горелки с большим динамическим диапазоном с шагом в 1 процент. Это позволяет котлам изменять вход/выход для точного соответствия нагрузке. Нет перерегулирования температуры, и эти котлы могут работать во всем своем диапазоне за считанные секунды. Такой высокий динамический диапазон в сочетании с рекуперацией скрытой энергии во время конденсации может привести к повышению эффективности на 30-40% по сравнению с обычными гидравлическими системами.
Полностью модулирующие продукты обычно более экономичны при частичной нагрузке. В то время как котельная, состоящая из пяти агрегатов мощностью 2 млн БТЕ/ч, каждый с динамическим диапазоном регулирования 20:1, может вырабатывать от 100,000 10 до 60 млн БТЕ/ч, ей требуется меньше топлива, когда все пять блоков работают на 6 % мощности, чтобы соответствовать 100 на миллион британских тепловых единиц, чем когда всего три агрегата работают на XNUMX процентов. Такая эффективность при частичной нагрузке может быть дополнительно улучшена с помощью системы управления котлом (BMS). В некоторых случаях как BMS, так и контроллеры отдельных блоков обеспечивают доступ к исчерпывающей операционной информации для поддержки передовых программ управления энергопотреблением, позволяя разработчикам систем использовать графики сброса внутренних и наружных значений, удаленные заданные значения и даже полную интеграцию с программным обеспечением для автоматизации зданий. для максимальной экономии топлива.
ЭКОНОМИЯ ПРОСТРАНСТВА
Выделение достаточного пространства в здании и техническом помещении для поддержки обычных котлов было давней проблемой при проектировании зданий. Хотя появление модульного оборудования помогло, все еще существуют значительные затраты на материалы и строительство, связанные с требованиями к атмосферным впускным каналам, вытяжной вентиляции с естественной тягой и насосами с фиксированным потоком котлов традиционной конструкции.
Современные высокоэффективные котлы предлагают различные варианты вентиляции. Блоки могут иметь общую вентиляцию через потолок или индивидуальную вентиляцию через боковую стену, при этом конструкция с принудительной тягой некоторого оборудования может значительно уменьшить длину и диаметр дымоходов. Это приводит к снижению затрат на проект и увеличению «полезной» площади здания. Даже в пределах механического помещения большая часть оборудования имеет размер дверного проема и занимает небольшую площадь. Способность поддерживать переменные потоки (и выдерживать условия отсутствия потока) устраняет необходимость в специальном насосном оборудовании, экономя деньги и место.
Заключение
В этой статье были рассмотрены некоторые из традиционных недостатков конструкции гидравлической системы. Когда конденсационные, полностью модулирующие, интеллектуальные котлы встраиваются в контуры, системы упрощаются и дают лучшие результаты.
В настоящее время директор по глобальным продажам Нил Пилаар более 18 лет участвовал в инициативах по развитию продуктов и рынков для AERCO International. Член Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха и Американского общества инженеров-сантехников, он имеет степень бакалавра машиностроения, полученную в Технологическом институте Нью-Джерси.
Сельское хозяйство Азии
Далеко большая часть Азии остается неосвоенной, прежде всего из-за неблагоприятных климатических и почвенных условий. Наоборот, в лучших сельскохозяйственных районах практикуется чрезвычайно интенсивное земледелие, что стало возможным благодаря орошению аллювиальных почв в дельтах и долинах больших рек. Из основных возделываемых культур больше всего воды требуют рис, сахарный тростник и, в Средней Азии, сахарная свекла. Бобовые, корнеплоды и злаки, кроме риса, можно выращивать даже на землях, орошаемых только естественными осадками.
Сельскохозяйственные технологии
Традиционный метод орошения в Азии — самотечной водой. Вода из вышележащих водохранилищ или отводных дамб по каналам отводится в полевые водораспределители. В некоторых системах поля примыкают друг к другу, и вода может перетекать с одного поля на другое; однако может потребоваться некоторое время, чтобы вода переместилась через поля обратно в систему каналов. Недостатки этой системы включают потери воды в результате испарения и просачивания, а также возможность того, что постоянно текущая вода будет нести с собой питательные вещества почвы, удобрения и пестициды. В Японии и на Тайване вода перемещается небольшими электрическими насосами, которые работают непрерывно в течение вегетационного периода.
Все большее внимание уделяется откачке подземных вод. Использование обычных насосов, а также турбинных насосов для глубоких скважин стало обычным явлением, особенно в Индии, Пакистане и Иране. Такое орошение позволяет избежать некоторых недостатков проточного орошения и обеспечивает более легкий дренаж.
Самым важным современным достижением в азиатском сельском хозяйстве стало внедрение новых высокоурожайных сортов злаков. Несколько азиатских стран использовали эту технологию, и с конца 1960-х годов урожай зерновых с акра значительно увеличился. Эти повышенные урожаи можно объяснить партнерством между международными организациями, такими как Международный научно-исследовательский институт риса (IRRI) на Филиппинах, и национальными сельскохозяйственными исследовательскими станциями. Так, в случае с рисом страны адаптировали штаммы IRRI к местным условиям и внедрили свои собственные программы улучшения семян и консультационные услуги для фермеров. Доступ к надежному водоснабжению имел решающее значение для новой сельскохозяйственной технологии, которая также требовала использования удобрений в сочетании с улучшенными семенами злаков, которые были разработаны. Огромные ирригационные проекты в Южной Сибири, Центральной Азии и Пакистане быстро изменили традиционные модели ведения сельского хозяйства.
Основные культуры
Злаки и зерно
Рис является основной продовольственной культурой для большинства азиатов. Азия производит около 90 процентов мировых запасов риса. За исключением Ближнего Востока, Пакистана, Афганистана, Сибири, Центральной Азии и Малайзии, рис занимает больше земли, чем любая другая отдельная культура. Общая доля посевных площадей риса по сравнению с общей пахотной землей наиболее высока во Вьетнаме, Бангладеш и Шри-Ланке; он колеблется от одной четверти до половины в большинстве азиатских стран за пределами Ближнего Востока, Центральной Азии и Сибири. Несмотря на это, многие страны (среди них Шри-Ланка и Бангладеш) не обеспечивают себя рисом. Таиланд, Пакистан и Вьетнам являются известными экспортерами риса.
Черноземная (черноземная) полоса на юге Сибири возделывается несколькими зерновыми культурами, из которых наибольшее значение имеет пшеница. Пшеница также является доминирующей культурой в Центральной Азии (особенно в Казахстане), на Ближнем Востоке, в Афганистане и Пакистане. Зерновые культуры, главным образом пшеницу, возделывают в Северном Китае, где выращивают также сою, и в Японии. Ячмень выращивают в Китае и Индии, а также в других странах. Кукуруза (кукуруза) выращивается в Китае, Сибири, Средней Азии, Индии, на Филиппинах, в Таиланде, Северной Корее и др. странах. Индия, Китай, Пакистан и Центральная Азия также выращивают сорго и просо. Интенсивное использование водных ресурсов из колодцев и речных оросительных систем позволило выращивать зерновые культуры в Ираке, Иране, Пакистане и Северной Индии.
Фрукты и овощи
Континент производит разнообразные тропические и субтропические фрукты, в основном для внутреннего потребления. Транспортные средства, если таковые имеются, могут использоваться только на ограниченных расстояниях. Ввиду климатических условий и общей нехватки рефрижераторного транспорта потребление, как правило, носит сезонный характер и ограничивается районами, расположенными вблизи центров производства. Среди основных сортов производимых фруктов — бананы, манго, яблоки, апельсины и другие цитрусовые, ананасы, папайя и некоторые деликатесы, такие как мангустин (темно-красновато-коричневый фрукт), личи (виноградообразный фрукт с ломкой красной кожурой). ) и дуриан (крупный овальный фрукт с колючей кожурой, мягкой мякотью и характерным запахом). Цитрусовые выращивают на землях, граничащих со Средиземным морем, в Закавказье, в Китае и Японии. Тайвань, Филиппины и Малайзия экспортируют бананы в Японию.
За исключением нескольких стран, таких как Филиппины, Тайвань и Малайзия, которые выращивают и консервируют ананасы на экспорт, консервирование излишков фруктов развито лишь в ограниченной степени. Ввиду огромного потенциала для увеличения производства фруктов можно увеличить консервирование как фруктов, так и фруктовых соков на экспорт.
Те же факторы влияют на производство овощей. Овощи выращивают в основном для местного потребления, и только клубни можно перевозить на расстояния и хранить в течение любого периода времени. Тайвань добился успеха в консервировании грибов и спаржи, и оба продукта стали ведущими экспортными товарами.
Товарные культуры
Азия известна несколькими плантационными товарными культурами, наиболее важными из которых являются чай, каучук, пальмовое масло, кокосы и сахарный тростник. Джут, коммерческое волокно, хотя его значение уменьшилось, остается основной экспортной культурой Бангладеш. Хлопок важен для государств Центральной Азии, а также является основной культурой в Индии и Пакистане. Каучук был завезен в Азию из Бразилии в 19 веке; основными производителями являются Индонезия, Таиланд и Малайзия, а в меньших количествах – Индия, Китай и Филиппины. Пальмовое масло стало важным в Индонезии и Малайзии. Чай выращивают на коммерческих плантациях в горах Индии, Шри-Ланки и Индонезии; а Китай, Тайвань и Япония производят несколько видов чая на приусадебных участках. Кокосы являются важной культурой на Филиппинах, в Индонезии, Индии и Шри-Ланке. Индия, мировой лидер по производству сахарного тростника, выращивает его в основном для внутреннего потребления, тогда как Филиппины, Индонезия и Тайвань производят его как для внутреннего потребления, так и на экспорт. Табак широко выращивается, особенно в Китае, Индии, Турции, Центральной Азии, Пакистане и Индонезии. Финиковые пальмы выращивают, особенно на Аравийском полуострове. Солодка выращивается в Турции. Большое разнообразие специй выращивают в Индии, Бангладеш, Шри-Ланке и Юго-Восточной Азии, особенно в Индонезии.