Πέμπτη, 22 Οκτωβρίου 2015

Λέβητες συμπύκνωσης - τι είναι και πως λειτουργούν

Από τις 26 Σεπτεμβρίου 2015 έχει τεθεί επίσημα σε εφαρμογή η νέα ευρωπαϊκή οδηγία Ecodesign, σύμφωνα με την οποία όλα τα...
προϊόντα που σχετίζονται με την ενέργεια (ErP - Energy related Products) θα πρέπει υποχρεωτικά να φέρουν ετικέτα ενεργειακής απόδοσης και να πληρούν τις ελάχιστες απαιτήσεις τις οδηγίας όσον αφορά στην ενεργειακή απόδοση, τις εκπομπές ρύπων και άλλα κριτήρια.



Οι ελάχιστες απαιτήσεις ενεργειακής απόδοσης και εκπομπών ρύπων που ορίζονται στην οδηγία ειδικά για τους λέβητες πετρελαίου και αερίου, είναι τέτοιες που οι κοινοί συμβατικοί λέβητες που γνωρίζαμε μέχρι σήμερα δεν μπορούν να επιτύχουν.

Έτσι, από τις 26 Σεπτεμβρίου και μετά, στην ευρωπαϊκή ένωση επιτρέπεται η εισαγωγή και η πώληση μόνον των λεβήτων που διαθέτουν τεχνολογία συμπύκνωσης καυσαερίων, οι οποίοι καλύπτουν τις απαιτήσεις της οδηγίας.


Πως λειτουργούν οι λέβητες συμπύκνωσης

Για να λειτουργήσει σωστά ένας κοινός λέβητας πετρελαίου ή αερίου, θα πρέπει η θερμοκρασία καυσαερίων στην έξοδο του να κυμαίνεται ανάμεσα στους 180~200οC. Το πόση ακριβώς είναι αυτή η θερμοκρασία εξαρτάται από την εγκατάσταση (είδος και παλαιότητα λέβητα, κατάσταστη καπνοδόχου κ.α.) και ρυθμίζεται από τον τεχνικό καυστήρων με τη βοήθεια αναλυτή καυσαερίων.

Η υψηλή αυτή θερμοκρασία συνεπάγεται μεγάλη σπατάλη ενέργειας, αφού για να ζεστάνουμε το καυσαέριο, ξοδέψαμε χρήματα, τα οποία πετάμε στο περιβάλλον μαζί με το καυσαέριο που βγαίνει από την απόληξη της καπνοδόχου μας.

Η ρύθμιση της θερμοκρασίας καυσαερίων σε χαμηλότερη τιμή είναι αδύνατη στους κοινούς λέβητες, γιατί η μείωση της θερμοκρασίας των καυσαερίων, οδηγεί στην υγροποίηση τους. Τα υγροποιημένα καυσαέρια εκτός του ότι εμποδίζουν την σωστή ρύθμιση της καύσης, είναι ιδιαίτερα διαβρωτικά και επιθετικά προς τον χάλυβα, και καταστρέφουν τους κοινούς λέβητες όταν εισχωρήσουν στο εσωτερικό τους σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα.

Προκειμένου λοιπον να βελτιωθεί η ενεργειακή απόδοση των λεβήτων, οι εταιρίες κατασκευής ανέπτυξαν λέβητες κατασκευασμένους από υλικά τέτοια που να αντέχουν στην διάβρωση από τα (επιθετικά προς τα μέταλλα) συμπυκνώματα των καυσαερίων.





Οι λέβητες αυτοί χαρακτηρίζονται ως λέβητες συμπύκνωσης και μπορούν και εκμεταλλεύονται την ενέργεια που βρίσκεται αποθηκευμένη στα ζεστά καυσαέρια πριν τα αποβάλλουν στο περιβάλλον σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες χωρίς να κινδυνεύουν από καταστροφή.

Η ιδέα είναι απλή και περιλαμβάνει την τοποθέτηση ενός εναλλάκτη θερμότητας καυσαερίων - νερού στην έξοδο του λέβητα. Τα ζεστά καυσαέρια ανταλλάσουν ενέργεια με το νερό που επιστρέφει από τα σώματα, και κρυώνουν πριν βγουν από τον λέβητα. Οι υγροποιήσεις των καυσαερίων συλλέγονται σε μια συνήθως ανοξείδωτη λεκάνη συλλογής και οδηγούνται στην αποχέτευση χωρίς να διαβρώνουν τον λέβητα.





Με τον παραπάνω τρόπο είναι δυνατή η απομάστευση της ενέργειας των καυσαερίων σε τέτοιο βαθμό που το καυσαέριο να βγαίνει από τον λέβητα σε θερμοκρασίες μόλις 10οC μεγαλύτερες από την θερμοκρασία του νερού στον λέβητα.

Έτσι, όταν ο λέβητας λειτουργεί σε θερμοκρασία νερού π.χ. 50οC, τα καυσαέρια εξέρχονται σε θερμοκρασία 60oC (αντί για 200oC !) πετυχαίνοντας με τον τρόπο αυτόν εξαιρετική οικονομία.

Οι εναλλάκτες θερμότητας καυσαερίων - νερού, είναι συνήθως κατασκευασμένοι από ανοξείδωτο χάλυβα και σχεδιασμένοι με τέτοιον τρόπο ώστε το νερό επιστροφής από το δίκτυο θέρμανσης να διέρχεται σε εσωτερικές σπείρες του εναλλάκτη και να ανταλλάσει ενέργεια με τα ζεστά καυσαέρια.

Ο σχεδιασμός του εναλλάκτη ποικίλει από κατασκευαστή σε κατασκευαστή, αλλά η αρχή λειτουργιας του είναι η ίδια.






Βαθμός απόδοσης λεβήτων συμπύκνωσης

Οι βαθμοί απόδοσης που επιτυγχάνονται με την συμπύκνωση των καυσαερίων όπως εξηγήθηκε παραπάνω, είναι μεγαλύτεροι του 100%. Αυτό δεν είναι ένα παράδοξο της επιστήμης που έρχεται σε αντίθεση με το θερμοδυναμικό αξίωμα, αλλά αποτέλεσμα του τρόπου με τον οποίο γίνονται οι μετρήσεις στους λέβητες.

Μέχρι σήμερα, ο βαθμός απόδοσης των λεβήτων μετρούσε την ικανότητα του λέβητα να εκμεταλλεύεται την ενέργεια της καύσης και μόνο. Έτσι, όταν λέμε ότι ένας λέβητας επιτυγχάνει βαθμό απόδοσης 93%, εννοούμε ότι εκμεταλλεύεται την ενέργεια της καύσης σε ποσοστό 93% (παρουσιάζει απώλειες της τάξης του 7%) θεωρώντας ότι τα καυσαέρια οδεύουν προς το περιβάλλον σε θερμοκρασίες τέτοιες ώστε να μην συμπυκνώνονται.

Η συμπύκνωση όμως των καυσαερίων απελευθερώνει μεγάλα ποσά ενέργειας που βρίσκονται αποθηκευμένα στο καυσαέριο. Η αποθηκευμένη αυτή ενέργεια ονομάζεται "λανθάνουσα ενέργεια" και η εκμετάλευση της προσθέτει ποσά ενέργειας τα οποία δεν υπολογίζονταν στην μέτρηση του βαθμού απόδοσης μέχρι σήμερα.



Έτσι, πέραν του γεγονότος ότι οι λέβητες συμπύκνωσης επιτυγχάνουν έναν έτσι κι αλλιώς μεγαλύτερο βαθμό απόδοσης (της τάξης του 98%) από τους κοινούς λέβητες, λόγω της ποιότητας κατασκευής τους και του εξελιγμένου συστήματος ελέγχου που διαθέτουν, μας προσφέρουν επιπρόσθετα την λανθάνουσα ενέργεια των καυσαερίων, η οποία όταν προστίθεται στην ενέργεια της καύσης οδηγεί σε βαθμούς απόδοσης άνω του 100%.


Λέβητες συμπύκνωσης και περιβάλλον.

Τα εξελιγμένα συστήματα ελέγχου των λεβήτων συμπύκνωσης περιλαμβάνουν αισθητήρα λάμβδα (που υπολογίζει κάθε στιγμή τις συνθήκες καύσης), ανεμιστήρες αέρα μεταβλητών στροφών (που μεταβάλουν συνεχώς την ποσότητα αέρα ώστε να έχουμε κάθε στιγμή τέλεια καύση), αντλία καυσίμου μεταβλητών στροφών (που προσαρμόζει την ισχύ του λέβητα κάθε στιγμή σύμφωνα με τις ανάγκες της εγκατάστασης).

Τα παραπάνω συστήματα εξασφαλίζουν ότι η καύση γίνεται κάθε στιγμή στις ιδανικές συνθήκες (μίγμα αέρα καυσίμου) και ότι τα προϊόντα της καύσης είναι μόνο το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και νερό, με τις υπόλοιπες βλαβερές ενώσεις που παράγονται κατά την καύση στους συμβατικούς λέβητες να παράγονται σε πολύ χαμηλά ποσοστά.

Έτσι, οι λέβητες συμπύκνωσης είναι ιδιαίτερα φιλικοί προς το περιβάλλον.


Άλλα πλεονεκτήματα των λεβήτων συμπύκνωσης.

Εκτός της μεγάλης οικονομίας (της τάξης του 20% ~ 35% ανάλογα με τον λέβητα με τον οποίο συγκρίνουμε) και της φιλικότητας προς το περιβάλλον, οι λέβητες συμπύκνωσης εμφανίζουν και μια σειρά από άλλα πλεονεκτήματα:
Παρέχουν τις καλύτερες συνθήκες άνεσης σε όλα τα συστήματα θέρμανσης (καλοριφέρ - ενδοδαπέδια κ.λ.π.) λόγω της ενσωματωμένης λειτουργίας αντιστάθμισης που διαθέτουν, χάρις στην οποία προσαρμόζουν την θερμοκρασία των θερμαντικών σωμάτων (ή των δαπέδων) ανάλογα με την εξωτερική θερμοκρασία.
Έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής λόγω της πολύ υψηλής ποιότητας υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τους.
Απαιτούν πολύ λιγότερη συντήρηση λόγω της καθαρής καύσης.
Είναι συμπαγείς σε διαστάσεις
Λειτουργούν εντελώς αθόρυβα
Μπορούν να συνδεθούν σε πλαστική καπνοδόχο η οποία ανάλογα με τις ανάγκες μας μπορεί να έχει και πολύ μικρό μήκος.
Τα συστήματα ελέγχου τους παρέχουν πολλές επιπλέον λειτουργίες όπως απομακρυσμένο έλεγχο, ενσωματωμένο προγραμματισμό κ.λ.π.


Συμπεράσματα

Η εφαρμογή της νομοθεσίας Ecodesign μοιραία θα οδηγήσει κάποια στιγμή στην αντικατάσταση των συμβατικών λεβήτων με λέβητες συμπύκνωσης. Ήδη, μετά την εφαρμογή της οδηγίας, για να καταταχθεί ένα κτίριο σε υψηλή ενεργειακή κλάση όσον αφορά στις ηλεκτρομηχανολογικές του εγκαταστάσεις, απαιτείται η εγκατάσταση λέβητα συμπύκνωσης εφόσον δεν χρησιμοποιηθούν άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όπως οι αντλίες θερμότητας, η βιομάζα κ.λ.π.

Η τεχνολογία συμπύκνωσης εφαρμόζεται τόσο στους λέβητες πετρελαίου, όσο και στους λέβητες φυσικού αερίου. Αν και η διαφορά τιμής στους λέβητες πετρελαίου και αερίου μεγάλης ισχύος είναι σημαντική και η τιμή των λεβήτων συμπύκνωσης "αλμυρή", εν τούτοις η διαφορά τιμής στους μικρούς επίτοιχους λέβητες αερίου είναι μικρότερη, και η εξοικονόμηση ενέργειας τέτοια ώστε το επιπλέον κόστος για την αγορά ενός επίτοιχου λέβητα συμπύκνωσης να αποσβένεται γρήγορα.

Τέλος, αν και η αγορά θέρμανσης τα τελευταία χρόνια καταδίκασε το πετρέλαιο, αυτό φαίνεται να ανακάμπτει (ήδη φημολογείται τιμή αγοράς για το 2016 κοντά στα 70 λεπτά το λίτρο) και η καύση πετρελαίου στην τιμή αυτήν σε έναν λέβητα συμπύκνωσης καυσαερίων, οδηγεί σε ετήσιες καταναλώσεις που δεν έχουν να ζηλέψουν τίποτε σε σχέση με άλλες ακριβότερες συσκευές όπως οι αντλίες θερμότητας.

Το μέλλον λοιπόν των λεβήτων βρίσκεται στην συμπύκνωση και η τεχνολογία αυτή είναι ήδη εδώ.

Γράφει ο Γρηγόρης Μοναχός, Διπλ. Μηχανολόγος Μηχανικός Α.Π.Θ.
tromaktiko

Δεν υπάρχουν σχόλια :

Δημοσίευση σχολίου

Οι διαχειριστές του ιστολογίου δε φέρουν ευθύνη για σχόλια των αναγνωστών.
Σεμνα και ταπεινα παρακαλω και στη μητρική σας γλώσσα για να μεταφράζονται

Σημείωση: Μόνο ένα μέλος αυτού του ιστολογίου μπορεί να αναρτήσει σχόλιο.

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...