Современные системы отопления: слаженная производительность.

В прошлом не предполагалось, что котлы должны взаимодействовать с другими коммуникациями. Сегодня котлы приспособлены к коллективной работе. Современные отопительные системы ориентированы на то, что котел  - это гибкий механизм, который может быть подключен к постоянно изменяющейся тепломеханической системе. Например, котлы могут служить запасным источником тепла для больших геотермальных или солнечных тепловых систем, могут быть связаны со сложными системами переменного нагрева расхода воздуха как первичный источник гидро-воздушного тепла.

Таким образом, системные инженеры, разрабатывающие промышленную отопительную систему, должны стремиться к достижению толкового взаимодействия производительности котла и системных производительных критериев.

Существует четыре ключевых аспекта разработки отопительной системы, которые в первую очередь должны учитывать инженеры-разработчики и владельцы зданий:

себестоимость,

стоимость жизненного цикла,

годовая производительность

и оптимизация стоимости.

Себестоимость

При планировании строительства котельной или её реконструкции, владельцы зданий зачастую делают упор  на минимизацию себестоимости компонентов системы. Однако первоначальная стоимость системы должна стоять на последнем месте, когда речь идет о расчете наилучшего решения. Может оказаться так, что низкая начальная стоимость обернется владельцу здания дополнительными расходами на жизненный цикл системы.

Сегодняшний рынок отличается высокой конкурентоспособностью, уровень конкурентоспособности приводит к появлению огромного количества опций, которые необходимо учитывать при выборе наилучшего бойлера в том или ином случае. Иногда полезно отступить на один шаг и найти разумное решение, которое прекрасно сработает, нежели гнаться за сумасшедшей производительностью.

Широкая доступность и приемлемость технологии модуляционных и конденсационных котлов открывает новую отопительную стратегию, которая является разумной, выгодной, очень эффективной, а также предлагает владельцу здания надежное и долгосрочное решение.

Системный подход это ключ к передаче правильного количества тепла за правильное время.

Одно из самых разумных решений конфигурации оборудования – это использование модуляционного и конденсационного котла для поддержки старта и циркуляционной фазы на низких температурах. Затем для удешевления нагревания и циркуляции можно использовать не конденсационные системы, а системы для обычного нагрева т.к. возвратная вода уже достигает температуры 45-51 градусов Цельсия.

Стоимость жизненного цикла

Стоимость жизненного цикла включает в себя стоимость покупки оборудования, расходы на обслуживание, ремонт и энергию для работы системы котлов за время всей жизни оборудования.

Для точности расчета, расчеты делаются с поправкой на будущие расходы  от момента покупки и прибавляются к производственной жизни котла.

Когда расчетная стоимость жизненного цикла известна, возможно, рассчитать время окупаемости. Это показывает количество времени, необходимое для компенсации себестоимости отопительной системы относительно  расходов на стоимость эксплуатации.

Зачастую, после завершения расчета расходов на жизненный цикл, смешанная установка конденсационных и модуляционных котлов оказывается самым экономичным решением для владельца здания на протяжении всего времени эксплуатации котлов.

Годовая производительность

Лучший показатель производительности системы это годовая производительность. Только несколько лет назад, многие люди в отопительной промышленности считали КПД полноты сгорания и температурный КПД самыми важными факторами в определении общей производительности системы.

Каждый котел проходит  тесты по государственным стандартам для определения его номинальной производительности.  Однако показатель установленной температурной производительности котла основывается на устройстве котла и его эксплуатации внутри определенной отопительной системы и  настройками данной системы.

Поэтому ключевым компонентом годовой производительности является передача тепла из котла в систему в правильном количестве за правильное время.

Для создания системы с высоким годовым КПД разумно было бы начать с высокопроизводительного «двигателя». Производители котлов могут создавать котлы, которые максимально увеличивают передачу тепла в воду, таким образом, производительность является ключевым аспектом в эксплуатации котла. Однако, во многих случаях не требуется высокая производительность сгорания (конденсирующее оборудование), т.к. температура воды слишком высокая. Проектирование систем со ступенчатым нагревом, модуляцией, или несколькими котлами зачастую может давать более высокую эффективность всей системы, нежели системы, основанные на единственном конденсирующем оборудовании -  неважно насколько высока его производительность.

Оптимизация стоимости: общий системный подход

Насколько эффективно котел работает в системе, определяется количеством быстро или медленно передаваемого тепла, в зависимости от нужд системы и способности котла подстраиваться под изменяющиеся требования системы. Ключевым понятием здесь является «подгон под загрузку».  Так общая производительность системы сильно увеличивается, если оборудование эксплуатируется на пределе производительности.

Другой важный фактор это ПИП (пропорциональная-интегральная-производная) контролирует изменение показателя на протяжение времени и «узнает» реакцию системы на изменения в условиях, таких как тепловая загрузка, температура внешнего воздуха, стадий разогрева котла (ов).

Модуляционные и ступенчатые котлы (такие как Pennant, MightyTherm) например, сокращают потребление топлива за счет подгонки загрузки таким образом, что количество тепла производимого системой точно соответствует нуждам системы.

Наряду с этим существует реакция системы на внешнюю температуру, температуру воды в хранилище и температуру цикла. Вышеуказанные условия являются важными факторами для общей производительности системы. Системы контроля должны быть также весьма продвинутыми, чтобы учитывать все ключевые показатели. Всем этим характеристикам соответствует конденсационный котел MagnaTherm имеющий КПД 99%, систему эффективной модуляции и интеллектуальную систему управления насосами «Vari-Prime», заметим, что диапазон регулировки котла идет в соотношении 5:1, т.е. модуляция горения может составлять лишь 20% от мощности котла. Уже в стандартной комплектации котел MagnaTherm имеет контроллер позволяющий управлять каскадом до 8 котлов и с возможностью подключения всех внешних датчиков.

Производительность является не единственным преимуществом установки конденсационного котла в качестве ведущего, поддерживаемого модуляционными или вентиляторными котлами. Устойчивость конденсационного котла к температурному шоку и способность принимать возвратную воду низкой температуры открывает новые возможности для высоко-объемных систем и систем холодного запуска. Конденсирующий котёл легко переносит низкие входные температуры. Фактически, чем ниже входная температура воды (или смеси воды/гликоля как часто бывает), тем выше  КПД котла.

Когда котел может эксплуатироваться при низких температурах возвратной воды и низких показателях разогрева, соотношение поверхности передачи тепла и потребляемого топлива, а также производительности сгорания, оптимизируется. При установке нескольких котлов, каждый справляется только с частью температурной загрузки, что еще больше увеличивает производительность системы. Некоторые системы, требующие более высоких температур для работы, могут также выиграть при установке конденсационного котла в качестве ведущего, в то время как оставшиеся котлы, обеспечивающие основную загрузку теплом, будут не конденсационные.

В вопросе определения промышленного котла для отдельного случая, всегда существует определенная спецификация в соответствие, с которой компания может предложить свой лучший брэнд или продукт. Но на следующем этапе переговоров понимающий проектировщик может спросить: что мы действительно хотим получить? Возможно, гибридная система будет наилучшим решением в нашем случае. Такая система может сочетать ведущий конденсационный котел с не конденсирующей или около конденсирующей системой, которая будет работать короткий период несколько дней в году, когда условия загрузки теплом будут предельными.

Это идеальная организация больших зданий с холодной возвратной водой на старте, конденсирующий котел выдаёт начальное тепло, быстро появляется высокая дельта Т возвратной воды.

Мы добились большого успеха в использовании новых конденсационных котлов MagnaTherm с котлами обычной производительности. Наши клиенты обнаружили, что при низких загрузках и низкой температуре возвратной воды они могут использовать конденсирующий котел в качестве ведущего. По мере возрастания загрузки наряду с температурой возвратной воды, стандартные котлы затапливаются и эксплуатируются на тех же уровнях производительности, как и дорогие модулирующие-конденсирующие котлы из-за возрастания температуры циркуляции.

Данная конфигурация должна быть использована в связке с внешним  интегральным управлением относительно показателей воды, чтобы с наибольшей выгодой использовать  низкую загрузку и низкую температуру возвратной воды.

Низкая загрузка с высокой температурой возвратной воды не принесет большой выгоды от использования конденсационного котла. Когда отопительная нагрузка снижена, система внешнего интегрального контроля понижает заданную температуру, что позволяет конденсационному котлу конденсировать.

 Мы часто сталкиваемся с  целым списком вопросов. Самым повторяющимся вопросом является «Зачем тратить наши сбережения на полностью конденсационную систему?» В конце концов, конденсационные котлы требуют большего внимания к их обслуживанию.

 Последнее преимущество, которое учитывается при выборе сочетания конденсационного/около конденсационного котла – это способность управлять двумя различными видами технологий в одной системе управления.

Когда сокращение себестоимости является ключевым в проектировании системы, необходимо учесть спецификацию ведущего конденсационного котла во взаимодействии с неконденсационными системами. Это новое отопительное решение обеспечит потребителю честную и конкурентоспособную себестоимость оборудования, которое требует минимальных затрат на обслуживание при хорошей годовой производительности и относительно низких затратах на жизненный цикл. Первоначальная стоимость будет значительно выше, если установить ультра высоко производительное оборудование для удовлетворения тех же самых потребностей в тепловых единицах.