Kondensacja - teoria. Jak ogrzewać oszczędzając energię? Odpowiedź... KONDENSACJA. ... dowody? Podstawy kondensacji

Transkrypt

1 Teoria KONDENSACJI

2 Jak ogrzewać oszczędzając energię? Odpowiedź... KONDENSACJA... dowody?

3 CZYM JEST KONDENSACJA? Ciepło uzyskane w wyniku reakcji spalania gazu ziemnego nazywamy ciepłem jawnym. Istnieje też ciepło utajone, które w tradycyjnych kotłach jest tracone i w postaci pary wodnej razem ze spalinami odprowadzane do atmosfery. W kotłach kondensacyjnych ciepło utajone jest odzyskiwane w procesie schładzania pary wodnej ze spalin.

4 Spalanie gazu ziemnego Spaliny suche CO2 N2 H2O Spaliny mokre Spalanie Gaz ziemny = Wodór + Węgiel Powietrze = Tlen + Azot

5 Ciepło jawne Ciepło utajone Ciepło Jawne 0,116 kwh 1 kg wody 0 C Ciepło Utajone 0,625 kwh 1 kg wody 100 C Para wodna 100 C

6 Wartość opałowa Ciepło spalania Wartość opałowa jest to energia powstała w wyniku spalania gazu, przy założeniu,że wszystkie produkty reakcji występują w postaci gazowej Ciepło spalania jest to energia powstała w wyniku spalania gazu, przy czym woda powstała w wyniku reakcji występuje w postaci płynnej

7 TECHNIKA KONDENSACJI KOCIOŁ KONDENSACYJNY CIEPŁO WYKORZYSTANE CIEPŁO SPALANIA WARTOŚĆ OPAŁOWA SPRAWNOŚĆ η > 100% Para wodna KONDENSACJA

8 Wartość opałowa Ciepło spalania spalanie 1 m3 gazu ziemnego Wartość opałowa = kwh Powstaje 1.62 kg pary wodnej w spalinach kondensacja 1 m3 gazu ziemnego Ciepło spalania = kwh 1.62 kg wody 1.62 kg wody w postaci kondensatu Ciepło spalania Wartość opałowa = 1.12 kwh = max. energia możliwa do odzyskania

9 Sprawność > 100 % Jak to możliwe??? Zgodnie z definicją, sprawność jest to stosunek energii uzyskanej do energii dostarczonej, a więc niemożliwe jest uzyskanie sprawności > 100%. W przypadku kotłów kondensacyjnych sprawność obliczana jest tak jak w przypadku kotłów konwencjonalnych, bez uwzględnienia ciepła utajonego i dlatego jest możliwe uzyskanie teoretycznej sprawności >100%. Gdyby w obliczeniach uwzględnić ciepło utajone obliczona sprawność kotła kondensacyjnego wynosiłaby ok %, natomiast kotła tradycyjnego ok. 80 %

10 Obliczanie sprawności bez i z uwzględnieniem ciepła utajonego η gross = 100 % = 100% brutto η nett = 100 % = 111% netto

11 Więcej ciepła dzięki kondensacji Straty kotła STRATY PRZEZ SPALINY STRATY PRZEZ PROMIENIOWANIE

12 Więcej ciepła dzięki kondensacji Kotły gazowe standardowe i kondensacyjne Straty przez spaliny = straty wylotowe + niewykorzystane ciepło kondensacji = 25 % 1+1 = 2 % 65% 108% 10% 1%

13

14 Sprawność średnioroczna Aby móc bardziej obiektywnie ocenić rzeczywistą sprawność kotła w czasie okresu grzewczego używamy określenia sprawności średniorocznej. Jest to średnia wartość sprawności obliczana przez pomiar sprawności kotła przy różnych wartościach obciążenia instalacji.

15 Sprawność średnioroczna 110 Sprawność średnioroczna % Kocioł kondensacyjny Kocioł niskotempe raturowy Kocioł standardowy Kocioł stałopalny Obciążenie instalacji %

16 Kotły gazowe są klasyfikowane pod względem sprawności spalania wg Dyrektywy Europejskiej 92/42/CEE. Pod uwagę brane są dwa parametry referencyjne: sprawność spalania przy mocy nominalnej sprawność spalania przy 30% mocy nominalnej Komfort ciepłej wody jest klasyfikowany wg normy europejskiej EN 13203, określającej następującej cechy: skrócone czasy oczekiwania, stabilna temperatura ciepłej wody użytkowej czas stabilizacji temperatury, minimalne natężenie przepływu ciepłej wody użytkowej, stosunek osiągów do zużycia. Kotły kondensacyjne ARISTON uzyskały najwyższą, 4- gwiazdkową ocenę wg Dyrektywy 92/42/CEE oraz najwyższą 3- gwiazdkową ocenę wg normy EN Kotły kondensacyjne ARISTON otrzymały również najwyższą klasę sprawności A wg prestiżowej skali SEDBUK

17 Przewymiarowywanie grzejników do instalacji z kotłem kondensacyjnym Jeżeli spojrzymy na wykres wpływu temperatury czynnika grzewczego na kondensację, widzimy, że kondensacja zachodzi gdy temperatura na powrocie z instalacji nie przekracza 55 0 C. Oczywiście, jeżeli dobierzemy grzejniki do parametrów 50/30 0 C, uzyskamy sprawność średnioroczną kotła na poziomie 108 %, natomiast wystarczy dobrać grzejniki do parametrów 70/55 0 C i sprawność średnioroczna wyniesie ok. 105 %. Jak widać nie musimy dobierać 2-3 razy większych grzejników, aby uzyskać wymierne korzyści z używania kotła kondensacyjnego, a i tak oszczędności w porównaniu z kotłem tradycyjnym wynoszą ok. 15%.

18 Wpływ temperatury czynnika grzewczego na kondensację TEMPERATURA DLA DANEGO SYSTEMU GRZEWCZEGO [ C] ZAKRES KONDENSACJI DLA SYSTEMU GRZEWCZEGO 70 o /55 o C 90 C ZAKRES KONDENSACJI DLA SYSTEMU GRZEWCZEGO 90 o /70 o C 70 C poza zakresem kondensacji -2,5 C TEMPERATURA ZEWNĘTRZNA [ C]

19 Kondensat Woda powstająca w wyniku skraplania się pary wodnej ze spalin jest nazywana kondensatem. W wyniku spalenia 1 m 3 gazu naturalnego przy pełnej kondensacji powstaje ok. 1,6 litra kondensatu. PH kondensatu wynosi ok. 3,5, a ścieków z gospodarstw domowych powyżej 8. W warunkach domowych można odprowadzać ścieki bezpośrednio do kanalizacji bez uprzedniej neutralizacji.

20 Kondensat z kotłów kondensacyjnych OLEJ OPAŁOWY GAZ ODPADY DOMOWE ODCZYN ph ODCZYN KWAŚNY ODCZYN ZASADOWY KWAS ŻOŁĄDKOWY OCET SOK CYTRYNOWY WODA DESZCZOWA WODA WODOCIĄGOW A WODA DESTYLOWANA WODA W JEZIORZE AMONIAK

21 KONDENSACJA Rozwiązanie ekologiczne

22 Kondensacja rozwiązanie ekologiczne Jak ogrzewać redukując emisję zanieczyszczeń? Odpowiedź... KONDENSACJA... dowody?

23 Kondensacja rozwiązanie ekologiczne Kontekst energetyczny

24 Kondensacja rozwiązanie ekologiczne Polska podpisała protokoły z Rio, Kyoto i Göteborgu Na mocy postanowień protokołu z Kyoto kraje, które zdecydowały się na jego ratyfikację, zobowiązały się do redukcji do 2012 roku własnych emisji o 5,2% dwutlenku węgla, metanu, tlenku azotu, HFC i PFC - gazów powodujących efekt cieplarniany Zwolennicy protokołu z Kyoto argumentują, że redukcja emisji dwutlenku węgla w atmosferze jest niezwykle istotna dla zapobieżenia nadmiernemu ociepleniu klimatu oraz negatywnym skutkom ekonomicznym takim jak powiększanie się obszarów ubóstwa czy zmniejszanie się powierzchni terenów uprawnych. Do największych obrońców tego dokumentu należy Unia Europejska.

25 Kondensacja rozwiązanie ekologiczne Emisja dwutlenku węgla w Polsce z podziałem na sektory gospodarki Transport (20 %) Gospodarka komunalna (20 %) Przemysł (25 %) Elektrownie i elektrociepłownie (35 %)

26 Kondensacja rozwiązanie ekologiczne Emisja zanieczyszczeń z podziałem na miejsce powstawania(co2/rok) Przemysł, rolnictwo (bez ogrzewania) Transport towarów Komunikacja Ogrzewanie domów 40% Ogrzewanie i elektryczność (miejsca pracy) Domowe urządzenia elektryczne

27 Kondensacja rozwiązanie ekologiczne Emisja CO 2 przez kotły Emisja CO 2 z różnych paliw w kg CO 2 /kwh 0.40 Drewno 0.33 Węgiel 0.28 Olej 0.26 GPL 0.20 Gaz ziemny Olejowy starszej generacji Gazowy starszej generacji Olejowy nowszej generacji Gazowy nowszej generacji Gazowy kondensacyjny

28 Kondensacja rozwiązanie ekologiczne Przez zastąpienie kotła tradycyjnego kotłem kondensacyjnym Redukcja emisji CO2 Zmniejszamy emisję CO 2 o 4000 kg rocznie Samochód, który przejeżdża km emituje kg CO 2 rocznie * Diesel nowoczesny =150 g/km

29 Tworzenie cząsteczek złego ozonu 28 C + Brak wiatru + Silne nasłonecznienie NO Pod wpływem promieniowania słonecznego niektóre zanieczyszczenia tworzą cząsteczki ozonu Tlen O2 NO2 O Emisja dwutlenku azotu Ozon O3

30 Kondensacja rozwiązanie ekologiczne Zmiana stężenia złego ozonu nad Paryżem μg/m Zły ozon w odróżnieniu od dobrego, który występuje w górnej warstwie atmosfery, gdzie pochłania niebezpieczne dla ludzi promienie słoneczne, powstaje przy powierzchni Ziemi i stanowi niebezpieczeństwo dla ludzkiego życia: jest szkodliwy dla płuc i powoduje zapalenie dróg oddechowych, charakteryzuje się silnym działaniem utleniającym. W reakcjach zachodzących w atmosferze z jego udziałem powstają tak zwane wolne rodniki, niebezpieczne dla organizmu ludzkiego ze względu na działanie rakotwórcze.

31 Kondensacja Sprawność kotłów kondensacyjnych jest wyższa o : 35 do 40% od kotłów starej konstrukcji 15 do 20% od nowych kotłów atmosferycznych (nawet niskotemperaturowych) Oszczędność energii gwarantowana jest rozwiązaniem oszczędnym

32 Kondensacja rozwiązanie ekologiczne Kondensacja Kotły kondensacyjne są ekologiczne dzięki: Redukcji emisji CO2 (efekt cieplarniany) Redukcji emisji tlenków (NOx, SO2...) jest rozwiązaniem ekologicznym