Как повысить энергоэффективность котельных установок | Вейл-Маклейн

Как повысить энергоэффективность котельных установок

Многие легкие коммерческие и жилые здания в США имеют старые системы отопления с котлами, которые неэффективны и могут выиграть от более эффективной модернизации или замены котлов. Ниже приведены примеры того, что можно сделать для повышения их энергоэффективности, снижения эксплуатационных расходов, продления срока службы оборудования и повышения комфорта людей, находящихся в здании.

Понимание рейтингов эффективности

Новые котлы мощностью менее 300,000 85 BTUH должны показывать годовой рейтинг эффективности использования топлива (AFUE). По сути, это отношение тепловой мощности к топливу, используемому для питания котла. Например, рейтинг 15% означает, что XNUMX% энергии топлива не использовалось для выработки тепла. Это также считается эффективностью отношения топлива к пару. Узнайте больше о рейтингах эффективности здесь.

Факторы, влияющие на КПД котла

Каждый котел будет иметь свои сильные и слабые стороны эффективности, но есть некоторые элементы, которые влияют на производительность. Теплообменники являются одним из ключевых факторов, влияющих на эффективность, в частности, они хорошо передают тепло от сгорания в воду в баке. Потери тепла – еще один фактор. Тепло, уходящее из котла в результате конвекции или излучения, распределяется неэффективно. Еще одной важной переменной является то, насколько хорошо горелка котла сжигает свое топливо, оставляет ли она несгоревшее топливо или как оно выбрасывается.

Советы по повышению энергоэффективности вашей котельной установки

Независимо от того, хотите ли вы выяснить, насколько эффективен ваш котел, или уже знаете, что хотите повысить эффективность нагрева, есть несколько вещей, которые вы можете учитывать при принятии решений. Есть варианты от обновления элементов управления до правильного размера.

Замена котла

Замена старых неэффективных неконденсационных котлов на высокоэффективные котлы может привести к значительной экономии энергии. Типичный котел без конденсации извлекает ощутимое тепло, выделяемое в процессе сгорания. Конденсационный котел может извлекать как явную, так и скрытую теплоту, то есть количество энергии, поглощаемой при превращении воды в пар. Чтобы скрытая теплота высвобождалась из дымовых газов, температура дымовых газов должна быть ниже точки росы, которая обычно составляет около 135 градусов по Фаренгейту (точная температура точки росы зависит от содержания топлива, а также от количества углекислого газа в выхлопных газах). Когда температура дымовых газов падает ниже точки росы, водяной пар конденсируется с выделением дополнительного тепла. Если бы весь пар мог быть сконденсирован, то было бы высвобождено приблизительно 10,100 10 БТЕ/терм потребленного газа, что дало бы XNUMX-процентный прирост энергии. Количество рекуперируемого скрытого тепла зависит от температуры дымовых газов. Чем ниже температура, тем больше выделяется скрытой теплоты.

Существует множество существующих неконденсационных котлов с КПД в диапазоне от 70% до 80% для более новых котлов. Котлы старше 25 лет могут иметь эффективность около 65% или даже ниже. Новые конденсационные котлы имеют КПД от среднего до высокого 90 процентов. Когда старые неконденсационные котлы заменяются конденсационными котлами, повышение эффективности может достигать 30 и более процентов. Чтобы максимизировать ваши инвестиции, тип вашего котла должен соответствовать вашим потребностям. Конденсационный котел может никогда не работать по назначению в режиме конденсации, что ограничивает его потенциал энергосбережения. Например, такие устройства, как фанкойлы, плинтусы с ребристыми трубами, чугунные плинтусы и чугунные радиаторы, рассчитаны на температуру подачи 180 градусов по Фаренгейту и температуру обратной воды 160 градусов по Фаренгейту и поэтому, скорее всего, не будут работать в режиме конденсации. Водяные лучистые панели, системы лучистого отопления под полом, подогрев плавательных бассейнов и системы снеготаяния, с другой стороны, вероятно, большую часть времени будут работать в режиме конденсации, что позволит повысить эффективность котла.

Крупногабаритные котлы

Во многих зданиях тепловая нагрузка менялась с годами из-за улучшения изоляции (более плотная оболочка здания), новой обмотки и дверей, новой крыши, количества людей и внутреннего притока тепла из других источников, таких как действующее оборудование, освещение и компьютеры. Важно убедиться, что котельная система соответствует ее применению и необходимости резервирования. В некоторых случаях следует использовать отдельные бойлеры для нагрева воды для бытовых нужд, в то время как в других случаях для нужд центрального отопления. Наиболее эффективным способом модернизации вашей старой котельной системы является «гибридная» система, комбинация старого котла, все еще работающего, с новым высокоэффективным котлом. В этом сценарии неконденсационный котел с большой массой будет работать в периоды пиковой отопительной нагрузки, обычно менее 5% отопительного сезона, в то время как конденсационный котел будет справляться с отопительной нагрузкой, когда температура наружного воздуха выше макс. расчетная точка (условия частичной нагрузки, существующие большую часть времени). Гибридная система отопления позволит вам максимально повысить общую эффективность системы отопления, одновременно снизив затраты на модернизацию, и в то же время обеспечит резервирование. Заменяйте только то, что необходимо, и максимизируйте свою экономию.

Стратегии контроля

Многие системы, использующие устаревшие элементы управления, могут извлечь выгоду из более новых цифровых элементов управления с использованием программируемых термостатов, ночных и выходных понижений, сброса температуры наружного воздуха, отключения в теплую погоду, оптимизации системы котлов (работа нескольких котлов вместо одного котла) и поддержания большой разницы температур воды (подача). температура по сравнению с температурой обратки). Так как теплопотери здания зависят от разницы между температурой воздуха внутри и снаружи, то температура подаваемой воды может существенно меняться в зависимости от температуры наружного воздуха. Пример линейного отношения температуры подаваемой воды к температуре наружного воздуха показан ниже.

Сброс температуры наружного воздуха и управление отключением в теплую погоду при правильном применении может привести к значительной экономии энергии, что делает конденсационный котел жизнеспособным решением. Ни управление сбросом, ни отключение в теплую погоду не применимы в режиме ГВС, что делает конденсационный котел менее эффективным. Эти методы управления при правильном использовании со схемами отключения в ночное время/выходные дни могут привести к экономии энергии до 50 процентов.

Сколько денег вы можете сэкономить, зависит от ваших тарифов на коммунальные услуги, часов работы, разницы в эффективности котла и тепловой нагрузки (размера вашей системы). Ниже приведена формула, используемая для расчета сезонных эксплуатационных расходов котла:

Эксплуатационные расходы ($) = тепловая нагрузка (MBH)/100 X часов работы (часы) X $/терм X КПД котла (%)

Каждый из вышеперечисленных компонентов влияет на ваши сбережения и может быть устранен. Тарифы на коммунальные услуги могут время от времени пересматриваться, часы работы могут быть оптимизированы в зависимости от уровня занятости, отопительная нагрузка может быть снижена за счет минимизации потерь тепла в здании, и, наконец, может быть решен вопрос об эффективности котла (системы). Модернизация или замена котла – это лишь один из способов повышения эффективности. Другим способом было бы использование нескольких котлов вместо одного котла. Модулирующие котлы также повысят эффективность за счет работы оборудования при пониженных нагрузках и, таким образом, сокращения времени цикла (количества пусков и остановов).

«Счетчик находится в здании» – эффективность не должна рассматриваться только на уровне котла, а должна рассматриваться с точки зрения всей системы. Выбор топлива и возможность переключения между различными типами топлива (двойное топливо) для использования преимуществ внепиковой нагрузки могут значительно снизить эксплуатационные расходы. Поскольку цены на природный газ в настоящее время находятся на самой низкой отметке, перевод котлов с жидкого топлива на газовый позволяет значительно снизить эксплуатационные расходы. Затраты на перекачку также можно снизить за счет использования регулируемой первичной системы вместо первичного вторичного контура.

В новых зданиях использование большей разницы температур (30 градусов по Фаренгейту и выше) может привести к значительной экономии энергии. Во-первых, проектирование новой системы отопления с большой дельтой Т позволяет уменьшить расход через систему, что приводит к уменьшению размеров насосов (более низкая стоимость установки). Существующие системы отопления могут быть оснащены насосами с частотно-регулируемым приводом (VFD), что может еще больше повысить эффективность системы. Более широкая дельта T также может помочь снизить температуру обратной воды, что приводит к более высокой скорости конденсации, что способствует повышению эффективности котла. Часто выгодно использовать несколько котлов в конденсационных установках. Несколько котлов с динамическим диапазоном обеспечивают лучшее согласование общей нагрузки системы. Установив несколько конденсационных котлов меньшего размера, управляющий предприятием может распределить котлы в зависимости от тепловой нагрузки, что поможет сэкономить топливо по сравнению с системой, в которой используется один бойлер большего размера.

Производительность системы отопления со временем будет снижаться без надлежащего ухода и ежегодного обслуживания. Это включает в себя сезонный запуск, отключение, очистку теплообменника при необходимости и мониторинг водно-химического режима. Жесткая вода может привести к образованию накипи, снижающей скорость теплопередачи. Большие отложения в теплообменнике также снижают скорость теплопередачи и негативно влияют на КПД котла. Изолирующий эффект отложений вызывает повышение температуры дымовых газов, предотвращая образование конденсата, что, в свою очередь, снижает эффективность котла.

Источник: Джон Зигенталер, «Современное водяное отопление: для жилых и небольших коммерческих зданий (третье издание)», январь 2011 г.

10 вещей, которые вы должны знать о системах нагревательных котлов

Вы думаете о покупке красивого старого дома, но беспокоитесь о возможной устаревшей системе нагрева котла? Стандартный техник по отоплению Дэвид Хауленд всегда готов помочь. В этом посте Дэвид отвечает на распространенные вопросы о котлах, такие как: Как они работают? Что необходимо для их оптимальной работы? Опасны ли они? Когда пора задуматься о замене котла? Попутно он развенчает распространенные мифы о котлах.

1. Действительно ли бойлеры нагревателя «кипятят» воду?

Нет, действующие сегодня котлы не кипятят воду (миф номер один развеян!). Термин «котел» является переносом из прошлого, когда были распространены паровые котлы, которые кипятили воду для производства пара. Сегодняшние котлы представляют собой водонагреватели и обычно используют природный газ. Большинство из них могут нагревать воду в диапазоне от 145 до 190 градусов, в зависимости от системы излучения.

2. Как котлы обеспечивают тепло?

Котлы обеспечивают лучистое тепло, которое нагревает предметы в помещении. Напротив, печь с принудительной вентиляцией нагревает воздух в помещении, а это означает, что предметы медленнее поглощают тепло. Некоторые люди предпочитают бойлеры, потому что они могут установить свой термостат на более низкую температуру, а лучистое тепло заставляет комнату чувствовать себя теплее, чем фактическая температура воздуха. Другие говорят, что котлы обеспечивают более сбалансированное тепло по всему дому в зимние месяцы.

3. Что самое важное нужно знать о вашей котельной системе отопления?

Вот краткий список:

• Ваш котел стандартной или высокоэффективной модели? Стандартная эффективность вентилируется в металлической трубе. Высокоэффективная модель должна иметь вентиляцию в трубе из ПВХ либо сверху, либо сбоку от котла.
• Какое у вас излучение? Fintube или плинтус, или чугунные радиаторы?
• Кто возьмет на себя ответственность за обслуживание котла? Готовы ли вы и способны научиться делать это самостоятельно, или вы собираетесь поручить обслуживание за вас компании? Компания US Boiler Company рекомендует проводить ежегодное техническое обслуживание, чтобы убедиться, что котел работает безопасно и эффективно. Ежегодное техническое обслуживание также может выявить потенциальные проблемы и предотвратить ситуацию с отсутствием тепла в вашем котле.

4. По каким частым причинам котлы ломаются или перестают работать?

Насосы выходят из строя, и электрические компоненты могут перестать работать (элементы управления, термостат и т. д.). Кроме того, в систему может попасть ненужный воздух или может возникнуть низкое давление воды, что может привести к тому, что система не будет перемещать воду, поэтому котел не сможет правильно или вообще не излучать тепло. В редких случаях вода может замерзнуть в очень холодных условиях. Миннесотские снежные птицы должны принять меры предосторожности, например, иметь няню (или контактное лицо на случай чрезвычайной ситуации) и всегда выполнять техническое обслуживание перед отъездом в более теплый климат. Наконец, если вы используете термостат с пониженным температурным режимом, обязательно оставьте настройку на 55 градусов или выше.

5. Предотвращают ли водонагреватели проблемы с влажностью, характерные для печей с принудительной подачей воздуха, в которых нет встроенного увлажнителя?

Да или нет, в зависимости от эффективности вашего котла. Технически котельные системы не удаляют и не добавляют влагу, за исключением чугунных котлов. Однако низкоэффективный котел будет использовать воздух в помещении для создания необходимого пламени горения, которое может высушить ваш дом. Напротив, высокоэффективный котел забирает воздух снаружи для сжигания и не влияет на воздух в помещении.

Теперь еще один совет о чугунных котлах, которые рассчитаны на использование для горения комнатного воздуха. Вы можете улучшить качество воздуха при использовании этого типа котла, убедившись, что для чугунного котла достаточно воздуха. Установка воздухозаборника для горения (CAI) — небольшой гибкой трубы, открытой наружу, — обеспечивает приток свежего воздуха в ваш дом.

6. Каков риск ожогов, связанных с использованием горячей воды для отопления, например, когда маленькие дети находятся рядом с горячими батареями?

Риск относительно низок (из-за более распространенных нагревателей плинтуса), если вы поддерживаете правильную температуру воды. Это особенно важно, если в вашем доме используются старые чугунные радиаторы, которые могут стать горячими на ощупь, если установить слишком высокую температуру воды.

7. Бойлеры расходуют воду или энергию?

Нет, они не сливают воду, потому что котлы – это герметичная система. Современные котельные системы так же эффективны, как и любая газовая печь с принудительной подачей воздуха.

8. Как узнать, эффективно ли работает ваш котел?

Стандартное отопление может помочь, выполнив настройку котла для оценки вашей системы. Котлы требуют ежегодного обслуживания для обеспечения эффективной работы.

9. Можно ли модернизировать старый котел, чтобы сделать его более энергоэффективным?

Нет. Стандартное отопление не изменит первоначальную конструкцию котла, потому что они внесены в список/маркированы UL и не должны изменяться. Однако в большинстве случаев «Стандартное отопление» может заменить котел более эффективным агрегатом. Если вашему оборудованию 20-30 лет, будьте готовы задуматься о замене котла.

10 Что входит в замену котла?

Бойлеры могут быть простыми или сложными для установки системами и требуют глубокого понимания системы распределения воды в доме.. Опытный специалист должен провести полный анализ вашего дома и системы распределения, который предоставит вам информацию, необходимую для того, чтобы сделать лучший выбор для вашего дома. Стандартное отопление побуждает клиентов задуматься над такими вопросами, как «как долго вы планируете жить в доме?» и «Вы можете позволить себе дорогой ремонт?» Наши консультанты по котлам будут работать с вами, чтобы найти наилучший баланс экономичности и функций, соответствующих вашим потребностям.