Kondenzációs kazánok felhasználása
2000/10. lapszám | Csanád Bálint | 14 443 |
Figylem! Ez a cikk 24 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Áttekintés a kondenzációs technikáról, kazánok és a kémény kapcsolata, kazánhatásfok elemzése, kondenzációs kazánok szerkezete.
1. Áttekintés a kondenzációs technikáról
1.1. Háztartások fűtési gázellátása
A háztartásokban igen elterjedt az egyedi gáztüzelés. A technikai fejlődés és a kultúrált berendezések iránti igény a lakásonkénti gázfűtésnél az egyedi központi fűtés telepítését helyezi előtérbe.
A lakások egyedi központi fűtését biztosító kazánjai a múlt század vége felé kialakított kis falikazánok továbbfejlesztett változatai. Az alaptípus vékony csőben áramló fűtési víz, melyet az elégetett földgáz melegít. A berendezéshez később használati meleg vizet (HMV egység) előállító szerkezetet is kapcsoltak. Az égéstermék szabadon áramlott ki a füstcsőben a kéményhez.
1.2.Gázfelhasználás a lakások fűtésénél
A világ energiaigénye folyamatosan, közelítőleg a népesedés növekvésének ütemében emelkedik. Az 1970 és 2020. év közötti energiaigény növekedését a kutatók 40-50% értékben adják meg. A megújuló energiaforrások és az atomenergia szerepe nem nő jelentősen. Napjainkban a szénhidrogén bázisú energiák felhasználása az összes energiafelhasználásnak 75%-a. Ennek az energiafajtának napjainkban 22-26%-a földgáz eredetű. Ez napjaink teljes energiafogyasztásának 18%-a. Egyes reális becslések szerint a jövő évszázad első két évtizedének energia felhasználásában a földgáz jelentősebb szerepet kap. A közeli prognózis szerint a földgázfogyasztás az EU országokban az elkövetkező 10 évben 2-3%-kal fog növekedni. A földgázfogyasztás jelentős része a háztartásoknál jelentkezik, fűtési igény formájában.
Hazánkban jelenleg a földgázfogyasztás a teljes energiafogyasztás kb. 30%-át teszi ki. A közölt adat szerint a fejlett európai országokban sokkal nagyobb a gázfelhasználás aránya, aminek csökkentése kitűzött energiapolitikai cél.
Ezek az adatok természetesen nem mind tényadatok, hanem becslések is. Annak igazolására azonban alkalmasak, hogy foglalkozzunk a gázüzemű tüzelőberendezések hatásfokának javításával.
1.3. Tüzelőberendezések fejlesztési iránya
A biztonságtechnikai szempontok és az égés tökéletesítése iránti igény kifejlesztette a kényszerégős (zárt égésterű) kazánokat. A 80-as évek végén jelent meg Nyugat-Európában (elsősorban Hollandiában és Németországban) a kondenzációs kazán. A kevésbé képzett műszaki szakemberek az átlag gázfogyasztóval együtt csodálkozva hallották a 108%-os hatásfokról szóló híreket.
1.4. Kondenzációs technika
Hollandiában és az NSzK-ban kifejlesztették a 80-as évek végén a kondenzációs kazánok első generációját.
Miről van szó:
A tüzeléstechnikában ismert hatásfok meghatározása a következő: Elégetjük a tüzelőanyagot és a kazánban hasznosult hő alapján megkapjuk a hatásfokot. A füstgáz hőfoka a kémiai reakciók szerint számítható és mérhető. A füstgázban jelentős vízgőz távozik, hiszen a hőfoka jóval 100 oC feletti. Végy egy hőcserélőt, építsd be a kazánba, konstruálj egy jó égőt, keverd el jól a földgázt a levegővel, szabályozd a lángot, fújd be a levegőt vagy szívd el a füstgázt, és máris kész a kondenzációs kazán, mely az égéstermékben lévő vízgőz hőjét hasznosítja.
A földgáz égésének reakcióegyenlete szerint a kinyerhető kondenzációs hő mintegy 11%. Ezt kell jól hasznosítani, és olyan tüzeléstechnikai feltételeket kell teremteni, melyek következtében jó hatásfokú tüzelőberendezés üzemeltethető.
Összefoglalva a jellemző meghatározások:
- Égéshő: egységnyi fizikai normálállapotú gáz tökéletes elégetésekor felszabaduló hő, ha az égéstermékben lévő víz folyékony állapotú.
- Fűtőérték: az előbbi feltételek melletti folyamat, de az égéstermékben lévő víz gőz halmazállapotú.
- Tehát az égéshő az égéstermék (füstgáz) nedvességtartalmának párolgáshőjével magasabb.
Így adódhat az a számítástechnikai módszer, hogy a párolgáshő figyelembevételével számított hatásfok több mint 100%. A szakemberek feladata, hogy egységes módszer szerint határozzák meg a hatásfokot, mely azonos számítás mellett a kondenzációs kazánoknál 98% is lehet, ugyanígy számolva a hagyományos kazánoknál ez az érték 80% körüli.
1.5. Tendenciák a kondenzációs kazánok felhasználásában
A táblázatban látható hazánkban, nehéz feladat lesz felzárkózni a fejlettebb országok szintjére. A kondenzációs technika általános térnyerése viszont elfogadott tény.
A kondenzációs hőhasznosítás mellett jelentős előny a tökéletes égés, a kis szennyezőanyag-tartalmú égéstermék és a kazán jó szabályozhatósága.
2. Kazánok és a kémény kapcsolata
2.1. Falikazánok telepítésének vizsgálata
A földgáztüzelés sarkalatos része az égéstermék-elvezetés és a levegőellátás.
Az égéstermék-elvezetés fő eleme a kémény.
A füstgázelvezetés legtöbb esetben épített téglakéményen keresztül történik. Ezek a falazott téglakémények alapvetően szilád tüzeléshez készültek. A felújítások során – akkor, ha tudták – béléscsövekkel látták el a kéményeket. A kisvárosi és falusi gázhálózatok kiépítésénél gyakran a házak fala mellé épített fémkémények oldották meg a füstgáz elvezetését. Új épületekben eleve béléscsöveket alkalmaznak gyakran a felhasználók.
Az egyedi kazán légellátása és a füstgáz elvezetése az egész lakás légállapotát befolyásolhatja. Nyílt égésterű, deflektorral rendelkező tüzelőberendezés alkalmazásakor a lakásban depressziós szellőzés nem létesíthető. Ez azt jelenti, hogy nem lehet telepíteni elszívást a WC-be, a fürdőszobába és szabadba fújó konyhai elszívó sem lehet ilyen gázkészülékkel ellátott lakásokban.
A biztonságtechnika, melynek az életvédelem az alapja, megköveteli a zárt égésterű fűtőkészülékeket.
Ha már zárt égésterű készülékeket alkalmazunk, miért ne legyen az kondenzációs készülék.
2.2. Kondenzációs kazánok füstgáz-öszszetétele
A füstgázban lévő jellemző alkotórészek mennyiségi határa több készülék vizsgálatánál:
alkotóelem szórás német-országi-igény NOx (mg/kWh) 10-45 26 CO (mg/kWh) 5-40 17
Németország állami támogatást a kazánok beszerelésénél csak jelzett érték alatt ad.
A jól kialakított és megválasztott kondenzációs kazánban a légellátás függvényében 60 – 45 oC között változhat a füstgáz hőfoka. A kazánok nagyon jól hasznosítják a tüzelőanyag energiatartalmát, és a károsanyag ki-bocsájtása az elérhető legkisebb.
3. Kazánhatásfok elemzése
3.1. Miért jó a kondenzációs kazánok hatásfoka
A kondenzációs folyamat, a vízgőz hőjének visszanyerése a legfőbb megtakarítási lehetőséget biztosítja. A kazánok modulációs teljesítményszabályozással rendelkeznek. A működési tartományuk általában a névleges teljesítmény 16% és 100%-a. Jelentkező kis igénynél a láng kis intenzitással ég, takarékoskodik a földgázzal. A kazánok felszereltsége és korszerűsége függvényében további megtakarítás érhető el modulációs szivattyú és jó minőségű szabályozóberendezés alkalmazásával.
3.2. Takarékossági táblázat
Az aktuális gázárral beszorozva a megtakarított gázmennyiséget, elérhető a közel 30 %-os megtakarítás. A hatásfok meghatározásánál egységesen az égéshőre vonatkoztatottak az adatok és nem a fűtőértékre.
4. Kondenzációs kazánok szerkezete
4.1. Történeti fejlődés
Az első kazánkonstrukció egy nyílt égésterű kazán továbbfejlesztett változata volt. A hőcserélő blokk a korábbi kialakításhoz hasonló. Egy újabb hőcserélő blokk beépítése biztosította az égéstermék kondenzációját. A füstgázoldali kis felhajtóerő és a jelentős áramlási veszteségek miatt az égéstermék csak mesterséges elszívással tudott biztonságosan eltávozni.A fejlesztések során az utóhőcserélő elmaradt és a kondenzátum képződése egyetlen hőcserélőn ment végbe. Az égési térbe már a füstgáz és levegő keveréke jutott. A konstrukció egyszerűbb lett, azonban a felhasznált anyagokkal szembeni minőségi igény megnőtt.A készülékek harmadik generációját már egy kondenzációs hőcserélő és egy fűtött melegvíz-tároló (HMV készítés!) összeépítése jelenti. A gáz és levegő előkeveréses égőn kényszeráramlással jut az égőtérbe.
4.2. Konstrukciós és szereléstechnika
A ma alkalmazott kazánok égőrésze és hőcserélője a mindenkori környezethez képest túlnyomású. A kazán belső része légtömör.
Az alkalmazott égőnek meg kell felelnie a túlnyomásos égők biztonsági követelményeinek. Az égéstermékkel érintkező részeknek korrózióálló anyagból kell készülnie.
Az égéstermék-elvezető csőrendszer csak korrózióálló anyagból készülhet. A leginkább alkalmazott anyag a nemesacél cső.
(Folytatása következik!)
