Nồi hơi khí ngưng tụ: đặc điểm hoạt động, ưu và nhược điểm + sự khác biệt so với các mẫu cổ điển
Người bán máy phát nhiệt kiểu ngưng tụ khẳng định rằng hiệu suất của thiết bị cải tiến được cung cấp cho chúng tôi vượt quá 100%. Nhưng bạn phải thừa nhận, điều này hơi mâu thuẫn với định luật bảo toàn năng lượng, vốn quen thuộc với tất cả chúng ta từ khóa học vật lý ở trường. Vậy bí ẩn là gì?
Một mặt, những tuyên bố như vậy là một mưu đồ của các nhà tiếp thị. Tuy nhiên, mặt khác, có một phần sự thật trong những lời đảm bảo của họ sẽ thuyết phục được người mua. Chúng tôi sẽ phân tích chi tiết cách thức hoạt động của nồi hơi ngưng tụ: những ưu điểm và nhược điểm, hoạt động và thiết kế cụ thể của nó đáng được nghiên cứu chi tiết.
Để hiểu đầy đủ về loại thiết bị ngưng tụ, chúng ta hãy so sánh nó với loại máy phát năng lượng nhiệt cổ điển. Dưới đây là các tính năng kết nối và hoạt động của nó. Hãy tiết lộ bí mật của hiệu suất cực cao.
Nội dung của bài viết:
Nồi hơi ngưng tụ khí
Hiệu suất cao của máy tạo nhiệt khí ngưng tụ được đảm bảo nhờ sự hiện diện của bộ trao đổi nhiệt bổ sung trong thiết kế của nó. Bộ trao đổi nhiệt tiêu chuẩn đầu tiên dành cho tất cả các nồi hơi gia nhiệt sẽ truyền năng lượng của nhiên liệu đã đốt sang chất làm mát. Và cái thứ hai làm tăng thêm nhiệt từ việc thu hồi khí thải.
Nồi hơi ngưng tụ hoạt động bằng “nhiên liệu xanh”:
- chính (hỗn hợp khí có chủ yếu là metan);
- bình xăng hoặc xi lanh (hỗn hợp propan và butan với thành phần thứ nhất hoặc thứ hai chiếm ưu thế).
Có thể chấp nhận sử dụng bất kỳ loại khí nào.Điều chính là đầu đốt được thiết kế để hoạt động với loại nhiên liệu này hoặc loại nhiên liệu khác.
Máy tạo nhiệt ngưng tụ cho thấy hiệu quả tốt nhất khi đốt cháy khí metan. Hỗn hợp propan-butan ở đây kém hơn một chút. Hơn nữa, tỷ lệ propan càng cao thì càng tốt.
Về vấn đề này, khí “mùa đông” cho bình xăng cho hiệu suất đầu ra cao hơn một chút so với khí “mùa hè”, vì thành phần propan trong trường hợp đầu tiên cao hơn.
Không giống như nồi hơi khí ngưng tụ, trong nồi hơi đối lưu, một phần nhiệt năng đi vào ống khói cùng với các sản phẩm cháy. Do đó, thiết kế cổ điển có hiệu suất khoảng 90%. Có thể nâng nó lên cao hơn nhưng về mặt kỹ thuật thì quá khó.
Về mặt kinh tế, điều này là không hợp lý. Nhưng trong thiết bị ngưng tụ, nhiệt thu được từ quá trình đốt khí được sử dụng hợp lý và đầy đủ hơn, vì nhiệt thoát ra trong quá trình xử lý bằng hơi nước được tích lũy và truyền đi hệ thống máy sưởi. Điều này còn làm nóng chất làm mát, giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu trên 1 kW nhiệt nhận được.
Thiết kế và nguyên lý hoạt động
Thiết kế của nồi hơi ngưng tụ về nhiều mặt tương tự như đối lưu của nó với buồng đốt kín. Chỉ bên trong nó mới được bổ sung bộ trao đổi nhiệt thứ cấp và bộ phận thu hồi.
Một nồi hơi ngưng tụ khí bao gồm:
- buồng đốt kín có đầu đốt điều biến;
- trao đổi nhiệt sơ cấp số 1;
- buồng làm mát khí thải lên tới +56–57 0C (điểm sương);
- thiết bị trao đổi nhiệt ngưng tụ thứ cấp số 2;
- ống khói;
- quạt cấp gió;
- bể ngưng tụ và hệ thống thoát nước của nó.
Thiết bị được đề cập hầu như luôn được trang bị bơm tuần hoàn tích hợp để chất làm mát. Ở đây, lựa chọn thông thường với dòng nước chảy tự nhiên qua các ống sưởi ấm ít được sử dụng. Nếu máy bơm không được bao gồm trong bộ sản phẩm thì chắc chắn nó sẽ cần được cung cấp khi chuẩn bị dự án đường ống nồi hơi.
Nồi hơi ngưng tụ được bán bao gồm mạch đơn và mạch kép, cũng như trong các phiên bản sàn và tường. Về điểm này, chúng không khác gì các mô hình đối lưu cổ điển.
Nguyên lý hoạt động của nồi hơi khí ngưng tụ như sau:
- Nước nóng nhận nhiệt lượng chính trong bộ trao đổi nhiệt số 1 từ quá trình đốt khí.
- Sau đó chất làm mát đi qua mạch gia nhiệt, nguội đi và đi vào bộ trao đổi nhiệt thứ cấp.
- Do sự ngưng tụ của sản phẩm cháy trong bộ trao đổi nhiệt số 2, nước làm mát được làm nóng lên bằng nhiệt thu hồi (tiết kiệm tới 30% nhiên liệu) và quay trở lại số 1 trong chu trình tuần hoàn mới.
Để kiểm soát chính xác nhiệt độ khí thải, nồi hơi ngưng tụ luôn được trang bị đầu đốt điều chế với dải công suất từ 20 đến 100% và quạt cấp gió.
Sắc thái hoạt động: ngưng tụ và ống khói
Trong nồi hơi đối lưu, sản phẩm cháy của khí tự nhiên CO2, oxit nitơ và hơi nước chỉ được làm lạnh đến 140–160 0C. Nếu bạn làm mát chúng ở bên dưới, gió lùa trong ống khói sẽ giảm xuống, sự ngưng tụ mạnh sẽ bắt đầu hình thành và đầu đốt sẽ tắt.
Trong tình hình phát triển này, tất cả các nhà sản xuất máy phát nhiệt khí cổ điển cố gắng tránh để tối đa hóa an toàn vận hành, cũng như kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
Trong nồi hơi ngưng tụ, nhiệt độ của khí trong ống khói dao động trong khoảng 40 0C. Một mặt, điều này làm giảm yêu cầu về khả năng chịu nhiệt của vật liệu ống khói, nhưng mặt khác, nó đặt ra những hạn chế đối với sự lựa chọn của nó về khả năng kháng axit.
Bộ trao đổi nhiệt trong máy tạo nhiệt ngưng tụ được làm từ:
- thép không gỉ;
- silumin (nhôm có silicon).
Cả hai vật liệu này đều có đặc tính kháng axit nâng cao. Gang và thép thông thường hoàn toàn không phù hợp với bể ngưng tụ.
Ống khói của nồi hơi ngưng tụ chỉ được phép lắp đặt bằng thép không gỉ hoặc nhựa chịu axit. Gạch, sắt và các ống khói khác không phù hợp với các thiết bị như vậy.
Khi vận hành nồi hơi ngưng tụ có công suất 35–40 kW, khoảng 4–6 lít nước ngưng được hình thành. Đơn giản hóa, nó tiêu tốn khoảng 0,14–0,15 lít trên 1 kW năng lượng nhiệt.
Trên thực tế, đây là một loại axit yếu, bị cấm đổ vào hệ thống thoát nước tự động, vì nó sẽ tiêu diệt các vi khuẩn tham gia xử lý chất thải. Và trước khi xả vào hệ thống tập trung, trước tiên nên pha loãng bằng nước theo tỷ lệ lên tới 25:1.Và sau đó bạn có thể tháo nó ra mà không sợ làm hỏng đường ống.
Nếu lò hơi được lắp đặt trong một ngôi nhà nhỏ có bể tự hoại hoặc VOC thì trước tiên nước ngưng phải được trung hòa. Nếu không, nó sẽ tiêu diệt toàn bộ hệ vi sinh vật trong hệ thống xử lý tự động.
“Bộ trung hòa” được chế tạo dưới dạng thùng chứa đá cẩm thạch vụn với tổng trọng lượng 20–40 kg. Khi nước ngưng từ nồi hơi đi qua đá cẩm thạch, độ pH của nó tăng lên. Chất lỏng trở nên trung tính hoặc có độ kiềm thấp, không còn nguy hiểm cho vi khuẩn trong bể tự hoại và vật liệu của bể chứa. Chất độn trong chất trung hòa như vậy cần được thay đổi sau mỗi 4–6 tháng.
Hiệu suất trên 100% đến từ đâu?
Khi biểu thị hiệu suất vận hành của nồi hơi gas, các nhà sản xuất lấy chỉ số nhiệt trị thấp hơn của khí làm cơ sở mà không tính đến nhiệt sinh ra trong quá trình ngưng tụ hơi nước. Trong máy phát nhiệt đối lưu, năng lượng sau cùng với khoảng 10% năng lượng nhiệt bị mất hoàn toàn vào ống khói, nên không được tính đến.
Tuy nhiên, nếu bạn cộng nhiệt thứ cấp ngưng tụ và nhiệt chính từ khí tự nhiên đã đốt cháy, bạn sẽ đạt được hiệu suất hơn 100%. Không lừa đảo, chỉ là một số con số phức tạp.
Về bản chất, hiệu suất “sai” trên 100% xuất phát từ mong muốn của các nhà sản xuất thiết bị tạo nhiệt để so sánh các chỉ số so sánh.
Chỉ là trong thiết bị đối lưu “hơi nước” hoàn toàn không được xem xét, nhưng trong thiết bị ngưng tụ thì phải tính đến điều đó. Do đó có những khác biệt nhỏ với logic của vật lý cơ bản được dạy ở trường.
Ưu và nhược điểm của máy sưởi ngưng tụ
Ưu điểm của nồi hơi ngưng tụ bao gồm:
- Giảm lượng khí thải độc hại từ 60–70% (hầu hết carbon dioxide và oxit nitơ chuyển thành chất ngưng tụ).
- So với các mô hình đối lưu, tiết kiệm tới 30% nhiên liệu khí trên 1 kW tạo ra.
- Kích thước nhỏ hơn của thiết bị sưởi gas có cùng công suất.
- Nhiệt độ sản phẩm cháy trong ống khói thấp (chỉ khoảng 40 0VỚI).
- Khả năng cài đặt một loạt các nồi hơi.
- Tính linh hoạt (thích hợp cho cả bộ tản nhiệt sưởi ấm và “sàn ấm”).
- Sự hiện diện của tự động hóa thông minh và khả năng tự chủ hoàn toàn của máy tạo nhiệt khí mà không cần sự can thiệp của con người.
Hệ thống xếp tầng gồm hai hoặc ba máy tạo nhiệt cho phép bạn lắp đặt các nồi hơi công suất thấp, tạo ra ít tiếng ồn và rung hơn trong quá trình vận hành so với các mẫu mạnh hơn.
Điều này giúp đơn giản hóa việc lắp đặt toàn bộ hệ thống sưởi và cho phép giảm kích thước. phòng nồi hơi gia đình. Ngoài ra, nhờ khả năng điều chỉnh quá trình sinh nhiệt linh hoạt hơn, hiệu quả tổng thể của việc sử dụng thiết bị sinh nhiệt sẽ tăng lên.
Những nhược điểm của máy tạo nhiệt ngưng tụ bao gồm:
- Giá thiết bị cao (cao hơn 1,5–2 lần so với các mẫu loại đối lưu cổ điển có công suất tương tự).
- Các vấn đề với việc xử lý nước ngưng.
- Giảm hiệu quả khi sử dụng lò hơi trong hệ thống sưởi ấm nhiệt độ cao.
- Sự phụ thuộc vào năng lượng - quạt, tự động hóa và bơm tuần hoàn cần có điện để hoạt động.
- Cấm sử dụng với chất chống đông.
Mặc dù có chi phí ban đầu đáng kể, nhưng nồi hơi ngưng tụ khá hợp lý xét về mặt kinh tế. Trong quá trình hoạt động, nó không chỉ trả lại tất cả số tiền đã chi ban đầu.
Ở Nga, thiết bị như vậy vẫn chưa phổ biến. Nồi hơi gas có khả năng thu hồi vẫn còn quá bất thường và ít được nghiên cứu trên thị trường của chúng tôi. Nhưng sự quan tâm đến những máy tạo nhiệt như vậy đang dần tăng lên.
Kết luận và video hữu ích về chủ đề này
Máy tạo nhiệt ngưng tụ hoạt động như thế nào:
Thi công nồi hơi gas có thu hồi hơi nước:
Tất cả những ưu điểm của nồi hơi ngưng tụ:
Nếu bạn hiểu kỹ cách thức và nguyên tắc hoạt động của nồi hơi ngưng tụ khí, thì thoạt nhìn, hiệu suất “không chính xác” 108–110% sẽ trở nên khá dễ hiểu và hợp lý bằng các số liệu.
Một máy tạo nhiệt có khả năng thu hồi khí thải thực sự hiệu quả hơn so với thiết kế cổ điển. Hạn chế nghiêm trọng duy nhất của nó là nước ngưng có tính axit cao, phải được xử lý ở đâu đó.
Vui lòng viết bình luận ở dạng khối bên dưới. Có thể bạn có thông tin bổ sung cho kho thông tin được trình bày trong bài viết. Đặt câu hỏi, chia sẻ kinh nghiệm lựa chọn và vận hành nồi hơi kiểu ngưng tụ, đăng ảnh theo chủ đề bài viết.
