Лексикон отопительной техники - технические термины ясно и просто

Энергия, выделяемая при сгорании масла или газа в котле, не может быть подана в систему отопления без потерь. Горячие дымовые газы, которые уходят в атмосферу через дымоход, содержат относительно большое количество тепла, известное как "потери дымовых газов".

Во время ежегодного испытания на выбросы инспекторы по дымовым газам определяют, соответствуют ли качество сгорания и потери дымовых газов, возникающие при работе горелки, законодательным нормам. Они проверяют правильность работы горелки и безопасность системы. Даже если они присуждают котлу отличную оценку, это мало что говорит о фактическом энергопотреблении котла (его стандартном сезонном КПД), поскольку на него также существенно влияет уровень поверхностных потерь.

Абсорберы являются неотъемлемой частью каждого солнечного коллектора. Они располагаются под прозрачной стеклянной крышкой коллектора с низким коэффициентом отражения, так что солнечное излучение попадает непосредственно на них.

Абсорбер практически полностью поглощает солнечное излучение, и солнечная энергия преобразуется в тепло. С точки зрения высокой эффективности особенно выделяются абсорберы с высокоселективным покрытием, к которым относятся все солнечные коллекторы Viessmann.

Комбинированная теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) состоит, в основном, из двигателя, синхронного генератора и теплообменника. Синхронный генератор, приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания (приводной блок), вырабатывает 3-фазный переменный ток с частотой 50 Гц и напряжением 400 В, который обычно используется на месте.

Для электрического подключения используется сеть низкого напряжения (уровень 0,4 кВ). Как правило, когенерационные установки работают параллельно с сетью. В принципе, однако, они могут использоваться и в режиме замещения сети путем установки синхронных генераторов.

Избыточная мощность может быть экспортирована в сеть энергоснабжающей организации. Двигатель вырабатывает тепло, которое может поглощаться во "внутреннем контуре охлаждения" последовательно от смазочного масла, охлаждающей жидкости двигателя и выхлопных газов и передаваться в систему отопления через пластинчатый теплообменник.

Такая система выработки и использования энергии называется комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (ТЭЦ), поскольку механическая энергия (мощность), вырабатываемая двигателем, и тепловая энергия (тепло), выделяемая двигателем при работе генератора, используются одновременно.

Схематическая диаграмма

Газовый двигатель внутреннего сгорания приводит в действие генератор для выработки электроэнергии. Тепло, которое при этом образуется, отводится от охлаждающей жидкости и выхлопных газов через теплообменник и затем может быть использовано.

При двухрежимном нагреве ГВС бытовая горячая вода нагревается двумя различными теплогенераторами - например, котлом и солнечными коллекторами. Тепло от солнечных коллекторов передается в ГВС через косвенный змеевик в цилиндре ГВС. При необходимости вода может быть подогрета бойлером через второй косвенный змеевик.

Водород и кислород - это все, что необходимо для получения тепла и энергии. Химическая реакция между этими двумя веществами составляет основу того, что иногда называют "холодным горением". Она происходит между двумя электродами: Водород подается на анод, где катализатор расщепляет его на положительные ионы и отрицательные электроны. Электроны перемещаются к катоду по электрическому проводнику, вызывая электрический ток. В то же время положительно заряженные ионы водорода достигают катода через электролит (ионообменную мембрану), где они вступают в реакцию с кислородом, образуя воду. При этом выделяется тепло. Весь процесс полностью свободен от загрязняющих веществ и является экологически ответственным.

Теплотворная способность брутто (Hs) определяет количество тепла, выделяемого при полном сгорании, включая теплоту испарения, скрытую в водяном паре горячих газов.

До недавнего времени теплота испарения не могла быть использована, так как для этого не существовало технических возможностей. Поэтому в качестве основы для всех расчетов эффективности была выбрана чистая теплотворная способность (Hi). Таким образом, использование Hi и дополнительной теплоты испарения может привести к КПД выше 100 %.

Конденсационная технология использует не только тепло, выделяемое при сгорании, в виде измеряемой температуры горячих газов (теплотворная способность нетто), но и содержание водяного пара (теплотворная способность брутто). Конденсационные котлы способны извлекать почти все тепло, содержащееся в дымовых газах, и преобразовывать его в тепловую энергию.

В конденсационных котлах используются высокоэффективные теплообменники. Они охлаждают дымовые газы перед их выходом через дымоход до такой степени, что водяной пар, содержащийся в этих газах, намертво конденсируется. При этом выделяется дополнительное тепло, которое передается в систему отопления.

Благодаря этой технологии конденсационный котел достигает стандартного сезонного КПД [по DIN] до 98 % (относительно Hs). Таким образом, конденсационные котлы являются особенно энергоэффективными и заботятся как о вашем кошельке, так и об окружающей среде.

Принцип конструкции трехпроходного котла способствует снижению вредных выбросов. Горячие газы сначала проходят через камеру сгорания, затем возвращаются через реверсивную зону и поступают в третий проход. Это сокращает время пребывания продуктов сгорания в самой горячей части котла, уменьшая образование оксида азота (NOx).

Инновационный источник энергии для соляных/водяных тепловых насосов

В новостройках сегодня каждый третий теплогенератор - это тепловой насос, и тенденция к росту растет. Для отопления тепло берется из окружающего воздуха, грунта или грунтовых вод.

С системой льдохранилища от Viessmann появился дополнительный привлекательный источник тепла для тепловых насосов рассол/вода. Ледохранилище состоит из бака со встроенными теплообменниками, который закапывается в саду и заполняется обычной водопроводной водой. На крыше дома устанавливаются специальные солнечные поглотители воздуха. Они забирают тепло из окружающего воздуха и солнечного излучения и подают его в хранилище. Хранилище льда также получает энергию непосредственно из земли.

Отопление льдом - дополнительная энергия

При необходимости тепловой насос извлекает из резервуара энергию, необходимую для отопления и нагрева ГВС, охлаждая или, возможно, замораживая при этом воду. Даже когда накопитель обледенел, тепла, поступающего от солнечных/воздушных абсорберов и грунта, достаточно, чтобы тепловой насос мог безопасно и экономично обогревать здание. Энергия солнца и окружающего воздуха, а также геотермальное тепло используются для повторного оттаивания резервуара.

В каждом процессе сжигания ископаемого топлива наряду с неизбежным диоксидом углерода (CO₂) образуются вредные газы - угарный газ (CO) и оксид азота (NOx). Оксиды азота здесь особенно актуальны. Увеличение содержания этих газов не только приводит к повышению уровня ядовитого озона, но и является одним из факторов, вызывающих кислотные дожди.

В системах тепловых труб солнечная среда не проходит непосредственно через трубы. Вместо этого технологическая среда испаряется в тепловой трубе под абсорбером и передает тепло солнечной среде. Сухое соединение трубок тепловой трубы внутри коллектора, небольшое количество жидкости внутри коллектора и автоматическое отключение в зависимости от температуры в случае Vitosol 300-T обеспечивают особенно высокую эксплуатационную надежность.

Системный котел - это настенный прибор, предназначенный исключительно для отопления. Такие приборы также могут быть объединены с цилиндром ГВС для обеспечения нагрева ГВС.

Регулятор отопления с погодной компенсацией обеспечивает соответствие температуры потока фактической потребности в тепле (температура потока - это температура воды, подаваемой в радиатор или систему напольного отопления).

Для этого измеряется наружная температура и рассчитывается температура потока в зависимости от требуемой комнатной температуры и условий на периферии здания.

Соотношение между наружной температурой и температурой потока описывается кривыми отопления. Проще говоря: Чем ниже наружная температура, тем выше температура воды в котле или температура потока.

Чистая теплотворная способность (Hi) относится к количеству тепла, выделяемого при полном сгорании топлива, если полученная вода отводится в виде пара. Теплота испарения, скрытая в водяном паре горячих газов, не используется.

Гибридное устройство - это устройство, питающееся от нескольких источников энергии. К таким системам относятся, например, двухрежимные системы с тепловым насосом. Это системы отопления с тепловым насосом с электрическим приводом в сочетании с по меньшей мере одним котлом на ископаемом топливе и блоком управления более высокого ранга.

Во время работы тепловой насос покрывает базовую нагрузку, используя большую долю свободной энергии окружающей среды. Для этого наружный блок извлекает скрытое тепло из наружного воздуха и с помощью компрессора нагревает его до температуры потока до 55 °C.

Газовый конденсационный котел "включается" только тогда, когда это выгодно с точки зрения заданного режима работы, т.е. когда это приводит к снижению эксплуатационных расходов пользователя системы, снижению выбросов CO₂ или повышению удобства ГВС.

Все настенные и компактные конденсационные приборы Viessmann теперь оснащены теплообменником Inox-Radial из нержавеющей стали. Эта технология обеспечивает чрезвычайно высокий КПД до 98 процентов [по DIN] и исключительно надежную и эффективную работу в течение длительного срока службы.

Теплообменник Inox-Radial охлаждает дымовые газы перед их отводом в дымовую трубу до такой степени, что водяной пар, содержащийся в этих газах, намертво конденсируется. Выделяющееся при этом дополнительное тепло передается в систему отопления. Эта функция не только экономит ценную энергию, но и защищает окружающую среду благодаря значительному снижению выбросов CO₂.

В тепловых насосах коэффициент производительности (COP) - это отношение теплопередачи к потребляемой мощности. Сезонный коэффициент эффективности - это среднее значение всех коэффициентов эффективности, встречающихся в течение года. COP используется для сравнения тепловых насосов в отношении эффективности, однако он выводится из конкретной рабочей точки при определенных температурных условиях.

При проектировании системы необходимо учитывать ее работу в течение всего года. Для этого количество тепла, передаваемого за год, определяется по отношению к общей электрической мощности, потребляемой системой теплового насоса (включая мощность насосов, блоков управления и т.д.) за тот же период. Результат приводится как коэффициент сезонной производительности. Пример: SPF 4,5 означает, что в среднем за весь год тепловому насосу потребовался один киловатт-час электрической энергии для выработки 4,5 киловатт-часов тепла.

Комбинированный котел - это настенный прибор, который используется как для центрального отопления, так и для нагрева ГВС. ГВС нагревается по принципу мгновенного нагрева воды.

Контроллер горения Lambda Pro Control в настенных газовых конденсационных котлах Vitodens обеспечивает постоянно стабильное и экологически ответственное горение, неизменно высокий уровень КПД и высокую эксплуатационную надежность даже при изменении качества газа.

Контроллер горения Lambda Pro Control автоматически распознает каждый тип используемого газа. Это делает ненужными ручные настройки и измерения при вводе в эксплуатацию. Кроме того, Lambda Pro Control непрерывно управляет газовоздушной смесью для обеспечения постоянного чистого и эффективного сгорания, даже при изменении качества газа. Ионизационный электрод поставляет необходимые для этого исходные данные непосредственно из пламени.

Децентрализованное тепло- и энергоснабжение становится все более актуальным. Viessmann предлагает решения, которые могут способствовать нивелированию нестабильности поставок электроэнергии из возобновляемых источников. Ветряные электростанции и фотоэлектрические системы были построены в большом количестве, чтобы заменить атомные электростанции и традиционные крупномасштабные электростанции.

Однако, поскольку доступность этих возобновляемых источников энергии колеблется и, следовательно, не может быть запланирована, управляемые теплоэлектростанции (ТЭЦ) стали важными компонентами в продвижении к успешному энергетическому переходу. Это развитие обусловлено политической целью увеличения доли электроэнергии, вырабатываемой на ТЭЦ, до 25 процентов к 2020 году.

Децентрализованное производство электроэнергии

Там, где существует дефицит нестабильного производства электроэнергии, микро-ТЭЦ могут внести важный вклад в покрытие спроса. Поскольку это происходит на местном уровне и энергия вырабатывается на месте, это также снижает нагрузку на электросети. Выработка собственной электроэнергии с помощью когенерационных установок сегодня является реальной заменой потреблению электроэнергии из сети. В сочетании с накопителем энергии можно получить автономное электроснабжение, особенно с микро-ТЭЦ.

[1] Котел с пиковой нагрузкой

[2] Модуль топливных элементов

[3] Башенный цилиндр с цилиндром ГВС объемом 220 л из нержавеющей стали, гидравлика и датчики

[4] Сбалансированная дымовая система

[5] Встроенный счетчик экспорта КУ

[6] Интерфейс связи WiFi

[7] Бытовой счетчик (двунаправленный счетчик электроэнергии)

[8] Бытовая цепь питания

[9] Общественная сеть

[10] Интернет/приложение ViCare

Основное назначение тепловых насосов - обеспечение комфортного и удобного центрального отопления и надежного нагрева ГВС. Однако их также можно использовать для охлаждения здания. Если зимой грунт или грунтовые воды используются для получения энергии для отопления, то летом они могут использоваться для естественного охлаждения.

При использовании функции естественного охлаждения блок управления теплового насоса запускает только первичный насос и насос отопительного контура. Это означает, что относительно горячая вода из системы напольного отопления может передавать свое тепло через теплообменник рассолу в первичном контуре. Это отбирает тепло из всех подключенных помещений. Это делает естественное охлаждение особенно энергоэффективным и недорогим способом охлаждения внутренних помещений здания.

Стандартный сезонный КПД [по DIN] был введен для того, чтобы можно было сравнивать энергопотребление различных типов теплогенераторов. В качестве меры использования энергии котла он показывает, в течение всего года, какой процент используемой энергии преобразуется в полезную тепловую энергию.

На уровень стандартного сезонного КПД [по DIN] существенно влияет уровень потерь дымовых газов и поверхностных потерь, возникающих в процессе эксплуатации.

Поверхностные потери - это доля мощности сгорания, выделяемая в окружающий воздух поверхностью теплогенератора и, таким образом, теряемая в виде полезной тепловой энергии.

Они возникают как потери на излучение при работающей горелке или как потери в режиме ожидания, когда горелка простаивает, особенно весной/осенью, а также в летние месяцы, когда котел необходим исключительно для нагрева ГВС.

Как правило, поверхностные потери старого котла значительно выше, чем потери дымовых газов, проверенные инспектором по дымовым газам. Таким образом, уровень поверхностных потерь является критическим фактором экономической эффективности (стандартного сезонного КПД) теплогенератора.

Термины "открытый дымоход" и "герметичное помещение" описывают способ снабжения котла воздухом, необходимым для горения.

При открытом дымоходе котел получает воздух для горения из помещения, в котором он установлен. Разумеется, помещение должно иметь соответствующие вентиляционные отверстия. Здесь существует несколько вариантов. Часто подача воздуха для горения обеспечивается через отверстия или щели (форточки) в наружной стене. Если прибор размещен внутри жилого помещения, возможен другой вариант - "взаимосвязанная подача воздуха в помещение", при котором достаточная вентиляция обеспечивается посредством воздушных соединений (щели в дверях) с рядом других помещений.

При герметичной работе в помещении необходимый воздух для горения подается снаружи через вентиляционные трубы. По сути, можно выделить три решения:

1. Подача воздуха через вертикальный выход на крышу
2. Подача воздуха через соединение с наружной стеной
3. Подача воздуха через сбалансированную дымовую трубу.

Преимущества герметичной работы в помещении заключаются в том, что она обеспечивает еще большую гибкость, чем работа с открытым дымоходом, когда речь идет о размещении настенных газовых котлов. Прибор можно установить в любом месте - как в жилых комнатах, так и в нишах, шкафах или на крыше.

Независимость от воздуха в помещении также снижает потери, поскольку нагретый воздух в помещении не используется для горения. Поэтому комнатные герметичные приборы можно размещать в пределах тепловой оболочки здания.

Двухрежимный цилиндр ГВС занимает центральное место в системе этого типа. При достаточной инсоляции солнечная среда в солнечной тепловой системе нагревает воду в цилиндре ГВС через нижний косвенный теплообменник. Когда температура снижается за счет отбора горячей воды, например, для принятия ванны или душа, при необходимости запускается бойлер для обеспечения дополнительного нагрева через второй контур.

Помимо нагрева ГВС, солнечная среда, нагреваемая в солнечных коллекторах, может также использоваться для доведения до температуры отопительной воды. Для этого отопительный контур через теплообменник использует воду в солнечном цилиндре, которая постоянно нагревается солнечными коллекторами. Блок управления проверяет, может ли быть достигнута требуемая температура в помещении. Если температура ниже установленного значения, включается котел.

Солнечный коллектор вырабатывает тепло всякий раз, когда солнечный свет падает на абсорбер - даже в то время, когда тепло не требуется. Это может быть, например, летом, когда жители находятся в отпуске. Если передача тепла через цилиндр ГВС или буферную емкость для отопительной воды становится невозможной, поскольку ни то, ни другое уже полностью нагрето, циркуляционный насос отключается, и солнечная тепловая система переходит в стагнацию.

Если на коллектор будет падать дальнейшая инсоляция, его температура будет расти до тех пор, пока теплоноситель не испарится, вызывая высокие тепловые нагрузки на компоненты системы, такие как уплотнения, насосы, клапаны и сам теплоноситель. В системах с температурно-зависимым отключением ThermProtect образование пара надежно предотвращается.

Плоский коллектор с переключаемым слоем поглотителя

Впервые был разработан и запатентован плоский коллектор, который предотвращает дальнейшее поглощение энергии после достижения определенной температуры. Поглощающее покрытие Vitosol 200-FM основано на принципе "переключающихся слоев". Кристаллическая структура, а значит и мощность коллектора, меняется в зависимости от температуры коллектора, тем самым снижая температуру застоя. При температуре поглотителя 75 °C и выше кристаллическая структура покрытия изменяется, многократно увеличивая скорость теплового излучения. Это снижает производительность коллектора, так как при повышении температуры коллектора температура застоя значительно снижается и предотвращает образование пара.

Как только температура в коллекторе понижается, кристаллическая структура возвращается в исходное состояние. Теперь более 95 процентов поступающей солнечной энергии может быть поглощено и преобразовано в тепло; лишь незначительная часть (менее 5 процентов) излучается обратно. Это означает, что производительность нового коллектора выше, чем у обычных плоских коллекторов, так как коллектор никогда не входит в фазу стагнации и может в любое время снова поставлять тепло. Количество раз активации изменения кристаллической структуры не ограничено, что означает, что эта функция всегда доступна.

В стандартном режиме работы коллектора новое абсорбирующее покрытие плоского коллектора Vitosol 200-FM действует как любое стандартное абсорбирующее покрытие плоских коллекторов Viessmann. При температуре коллектора 75 °C и выше теплопередача увеличивается во много раз, что надежно предотвращает перегрев и образование пара в случае застоя.