Λέβητας αερίου συμπύκνωσης: ιδιαιτερότητες λειτουργίας, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα + διαφορά από τα κλασικά μοντέλα

Οι πωλητές θερμογεννητριών τύπου συμπύκνωσης ισχυρίζονται ότι η απόδοση του προτεινόμενου καινοτόμου εξοπλισμού υπερβαίνει το 100%. Αλλά συμφωνήστε, αυτό έρχεται ελαφρώς σε αντίθεση με τον νόμο διατήρησης της ενέργειας, τον οποίο γνωρίζουμε όλοι από το σχολικό μάθημα φυσικής. Ποιο είναι λοιπόν το μυστήριο;

Από τη μία πλευρά, τέτοιες δηλώσεις είναι τέχνασμα των εμπόρων μάρκετινγκ. Ωστόσο, από την άλλη – στις πειστικές διαβεβαιώσεις τους προς τον αγοραστή υπάρχει και ένας κόκκος αλήθειας. Θα αναλύσουμε λεπτομερώς πώς είναι κατασκευασμένος ο λέβητας συμπύκνωσης: τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα, οι ιδιαιτερότητες λειτουργίας και κατασκευής του αξίζουν λεπτομερούς μελέτης.

Για να αποκτήσουμε μια πλήρη εικόνα του εξοπλισμού τύπου συμπύκνωσης, ας τον συγκρίνουμε με τον κλασικό τύπο γεννήτριας θερμικής ενέργειας. Θα παρουσιάσουμε τα χαρακτηριστικά σύνδεσης και λειτουργίας του. Θα αποκαλύψουμε τα μυστικά της εξαιρετικά υψηλής απόδοσης.

Λέβητας συμπύκνωσης αερίου

Η υψηλή απόδοση της θερμογεννήτριας αερίου συμπύκνωσης εξασφαλίζεται από την παρουσία ενός πρόσθετου εναλλάκτη θερμότητας στη δομή της. Η πρώτη τυπική μονάδα εναλλαγής θερμότητας για όλους τους λέβητες θέρμανσης μεταδίδει στο μέσο θέρμανσης την ενέργεια του καύμενου καυσίμου. Η δεύτερη προσθέτει σε αυτό επίσης θερμότητα από την ανάκτηση των καυσαερίων.

Οι λέβητες συμπύκνωσης λειτουργούν με «μπλε καύσιμο»:

• φυσικό αέριο (μίγματα αερίων με επικράτηση του μεθανίου);
• αέριο δεξαμενής ή φιαλών (μίγματα προπανίου με βουτάνιο με επικράτηση είτε του πρώτου είτε του δεύτερου συστατικού).

Είναι αποδεκτό να χρησιμοποιείται οποιαδήποτε παραλλαγή αερίου. Το κύριο είναι να είναι ο καυστήρας σχεδιασμένος για λειτουργία με τον έναν ή τον άλλο τύπο καυσίμου.

Οι λέβητες αερίου συμπύκνωσης είναι ακριβότεροι από τα συνήθη συμβατικά μοντέλα, αλλά κερδίζουν σε έξοδα καυσίμου λόγω μείωσης της κατανάλωσης αερίου κατά 20–30%

Τη βέλτιστη απόδοση η θερμογεννήτρια συμπύκνωσης παρουσιάζει κατά την καύση του μεθανίου. Το μίγμα προπανίου-βουτανίου υστερεί λίγο εδώ. Άλλωστε, όσο μεγαλύτερη είναι η αναλογία του προπανίου, τόσο καλύτερη.

Σε αυτή την άποψη, το «χειμερινό» αέριο για τη δεξαμενή δίνει λίγο μεγαλύτερη απόδοση κατά την έξοδο από το «καλοκαιρινό», καθώς η προπανική συνιστώσα στην πρώτη περίπτωση είναι υψηλότερη.

Σε αντίθεση με τον λέβητα αερίου συμπύκνωσης, στη συμβατική κατασκευή μέρος της θερμικής ενέργειας χάνεται στην καπνοδόχο μαζί με τα προϊόντα καύσης. Γι' αυτό σε κλασικές κατασκευές η απόδοση βρίσκεται γύρω στο 90%. Μπορεί μεν να ανυψωθεί περαιτέρω, αλλά είναι τεχνικά πολύπλοκο.

Οικονομικά δεν είναι δικαιολογημένο. Στους λέβητες συμπύκνωσης, η θερμότητα που λαμβάνεται από την καύση αερίου χρησιμοποιείται πιο ορθολογικά και πλήρως, καθώς η θερμότητα που εκλύεται κατά την επεξεργασία του ατμού συσσωρεύεται και μεταφέρεται στο σύστημα θέρμανσης. Έτσι, το μέσο μεταφοράς θερμότητας θερμαίνεται επιπλέον, γεγονός που επιτρέπει τη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου ανά 1 kW θερμότητας που λαμβάνεται.

Δομή και αρχή λειτουργίας

Κατασκευαστικά, ο λέβητας συμπύκνωσης μοιάζει πολύ με τον αντίστοιχο λέβητα μεταφοράς με κλειστό θάλαμο καύσης. Απλώς στο εσωτερικό συμπληρώνεται με έναν δευτερεύοντα εναλλάκτη θερμότητας και μια μονάδα ανάκτησης.

Τα βασικά χαρακτηριστικά της διάταξης της γεννήτριας θερμότητας συμπύκνωσης είναι η ύπαρξη ενός δεύτερου εναλλάκτη θερμότητας και ενός κλειστού θαλάμου καύσης με ανεμιστήρα.

Ο λέβητας συμπύκνωσης αερίου αποτελείται από:

• θάλαμο καύσης κλειστού τύπου με ρυθμιζόμενο καυστήρα;
• πρωτεύοντα εναλλάκτη θερμότητας Νο 1;
• θάλαμο ψύξης των καυσαερίων στους +56–57 ⁰C (σημείο δρόσου);
• δευτερεύοντα εναλλάκτη θερμότητας συμπύκνωσης Νο 2;
• καπνοδόχου;
• ανεμιστήρα παροχής αέρα;
• δεξαμενή για το συμπύκνωμα και σύστημα απομάκρυνσής του.

Ο εξεταζόμενος εξοπλισμός είναι σχεδόν πάντα εξοπλισμένος με ενσωματωμένη αντλία κυκλοφορίας για το μέσο μεταφοράς θερμότητας. Η συνήθης επιλογή με φυσική ροή νερού μέσω των σωλήνων θέρμανσης είναι εδώ ελάχιστα εφαρμόσιμη. Εάν η αντλία δεν περιλαμβάνεται στο κιτ, τότε θα πρέπει οπωσδήποτε να προβλεφθεί κατά την προετοιμασία της μελέτης σύνδεσης του λέβητα.

Τα επιπλέον ποσοστά απόδοσης ενός λέβητα συμπύκνωσης προκύπτουν από την προθέρμανση της επιστροφής λόγω της ψύξης των καυσαερίων στην καπνοδόχο.

Οι λέβητες συμπύκνωσης διατίθενται σε μονού κυκλώματος και διπλού κυκλώματος, καθώς και σε επιδαπέδιες και επιτοίχιες εκδόσεις. Σε αυτό δεν διαφέρουν από τα κλασικά μοντέλα μεταφοράς.

Η αρχή λειτουργίας του λέβητα συμπύκνωσης αερίου είναι η εξής:

1. Το νερό που θερμαίνεται λαμβάνει την κύρια θερμότητα στον εναλλάκτη θερμότητας Νο 1 από την καύση του αερίου.
2. Στη συνέχεια, το μέσο μεταφοράς θερμότητας διέρχεται από το κύκλωμα θέρμανσης, ψύχεται και εισέρχεται στη δευτερεύουσα μονάδα εναλλαγής θερμότητας.
3. Ως αποτέλεσμα της συμπύκνωσης των προϊόντων καύσης στον εναλλάκτη θερμότητας Νο 2, το ψυχρό νερό θερμαίνεται από την ανακτημένη θερμότητα (εξοικονομώντας έως και 30% καύσιμο) και επιστρέφει στο Νο 1 για έναν νέο κύκλο κυκλοφορίας.

Για τον ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας των καυσαερίων, οι λέβητες συμπύκνωσης είναι πάντα εξοπλισμένοι με ρυθμιζόμενο καυστήρα με εύρος ισχύος από 20 έως 100% και ανεμιστήρα παροχής αέρα.

Λεπτομέρειες λειτουργίας: συμπύκνωμα και καπνοδόχος

Σε έναν λέβητα μεταφοράς, τα προϊόντα καύσης φυσικού αερίου CO₂, οξείδια του αζώτου και ατμός ψύχονται μόνο στους 140–160 ⁰C. Εάν ψυχθούν περαιτέρω, τότε στην καπνοδόχο θα μειωθεί το ρεύμα, θα αρχίσει να σχηματίζεται διαβρωτικό συμπύκνωμα και θα σβήσει ο καυστήρας.

Όλοι οι κατασκευαστές κλασικών γεννητριών θερμότητας αερίου επιδιώκουν να αποφύχουν αυτήν την εξέλιξη, προκειμένου να αυξήσουν στο μέγιστο την ασφάλεια λειτουργίας και να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού τους.

Σε έναν λέβητα συμπύκνωσης, η θερμοκρασία των αερίων στην καπνοδόχο κυμαίνεται γύρω στους 40 ⁰C. Από τη μία πλευρά, αυτό μειώνει τις απαιτήσεις για αντοχή στη θερμότητα του υλικού του σωλήνα της καπνοδόχου, αλλά από την άλλη επιβάλλει περιορισμούς στην επιλογή του όσον αφορά την αντοχή σε οξέα.

Τα καυσαέρια από έναν λέβητα αερίου όταν ψύχονται σχηματίζουν ένα διαβρωτικό συμπύκνωμα με υψηλή οξύτητα, το οποίο διαβρώνει εύκολα ακόμα και τον χάλυβα.

Οι εναλλάκτες θερμότητας σε γεννήτριες θερμότητας συμπύκνωσης κατασκευάζονται από:

• ανοξείδωτο χάλυβα;
• σιλουμίνιο (αλουμίνιο με πυρίτιο).

Και τα δύο αυτά υλικά διαθέτουν αυξημένα χαρακτηριστικά αντοχής σε οξέα. Ο χυτοσίδηρος και ο συνηθισμένος χάλυβας δεν είναι καθόλου κατάλληλοι για συμπυκνωτές.

Ο σωλήνας καπνοδόχου για λέβητα συμπύκνωσης επιτρέπεται να εγκαθίσταται αποκλειστικά από ανοξείδωτο χάλυβα ή ανθεκτικό σε οξέα πλαστικό. Οι τούβλινες, σιδερένιες και άλλες καπνοδόχοι δεν είναι κατάλληλες για τέτοιο εξοπλισμό.

Κατά την ανάκτηση στον δευτερεύοντα εναλλάκτη θερμότητας, σχηματίζεται συμπύκνωμα, το οποίο αποτελεί ένα ασθενές όξινο διάλυμα και πρέπει να απομακρύνεται από τη συσκευή θέρμανσης νερού.

Κατά τη λειτουργία ενός λέβητα συμπύκνωσης ισχύος 35–40 kW, παράγονται περίπου 4–6 λίτρα συμπυκνώματος. Απλοποιημένα, αντιστοιχεί σε περίπου 0,14–0,15 λίτρα ανά 1 kW θερμικής ενέργειας.

Στην πραγματικότητα πρόκειται για ένα ασθενές οξύ, το οποίο απαγορεύεται να χύνεται σε αυτόνομο αποχετευτικό σύστημα, διότι θα καταστρέψει τα βακτήρια που εμπλέκονται στην επεξεργασία αποβλήτων. Επίσης, πριν από την απόρριψη σε κεντρικό σύστημα, συνιστάται πρώτα να αραιώνεται με νερό σε αναλογία έως 25:1. Στη συνέχεια, μπορεί να απομακρυνθεί χωρίς φόβο καταστροφής του σωλήνα.

Εάν ο λέβητας εγκαθίσταται σε εξοχική κατοικία με σηπτική δεξαμενή ή τοπικό σύστημα επεξεργασίας λυμάτων, το συμπύκνωμα πρέπει πρώτα να εξουδετερώνεται. Διαφορετικά, θα σκοτώσει όλη τη μικροχλωρίδα στο αυτόνομο σύστημα καθαρισμού.

Ο «εξουδετερωτής» κατασκευάζεται με τη μορφή δοχείου με μαρμαρόσκονη συνολικής μάζας 20–40 kg. Καθώς το συμπύκνωμα από το λέβητα διέρχεται από το μάρμαρο, το pH του αυξάνεται. Το υγρό γίνεται ουδέτερο ή ελαφρώς αλκαλικό, μη επικίνδυνο πλέον για τα βακτήρια στη σηπτική δεξαμενή και για το υλικό του ίδιου του καθιζητήρα. Η αλλαγή του υλικού πλήρωσης σε έναν τέτοιο εξουδετερωτή απαιτείται κάθε 4–6 μήνες.

Από πού προέρχεται η απόδοση άνω του 100%;

Κατά την αναφορά της απόδοσης ενός λέβητα αερίου, οι κατασκευαστές λαμβάνουν ως βάση την κατώτερη θερμογόνο δύναμη του αερίου χωρίς να υπολογίζουν τη θερμότητα που παράγεται από τη συμπύκνωση των υδρατμών. Σε μια γεννήτρια θερμότητας μεταφοράς, το τελευταίο, μαζί με περίπου 10% της θερμικής ενέργειας, πηγαίνει εξ ολοκλήρου στον σωλήνα καπνοδόχου, επομένως δεν λαμβάνεται υπόψη.

Ωστόσο, αν αθροιστεί η δευτερεύουσα θερμότητα συμπύκνωσης και η κύρια από το καμένο φυσικό αέριο, θα προκύψει ακριβώς πάνω από 100% απόδοση. Καμία απάτη, απλώς ένα μικρό τέχνασμα στα νούμερα.

Κατά τον υπολογισμό της απόδοσης βάσει της ανώτερης θερμογόνου δύναμης, ένας λέβητας μεταφοράς θα έχει απόδοση περίπου 83–85%, ενώ ένας λέβητας συμπύκνωσης περίπου 95–97%.

Στην ουσία, ο «λανθασμένος» βαθμός απόδοσης πάνω από 100% προκύπτει από την επιθυμία των κατασκευαστών εξοπλισμού παραγωγής θερμότητας να συγκρίνουν συγκριτικά μεγέθη.

Απλώς, σε μια συσκευή μεταφοράς, οι «υδρατμοί» δεν υπολογίζονται καθόλου, ενώ σε μια συσκευή συμπύκνωσης πρέπει να ληφθούν υπόψη. Εξ ου και οι μικρές αποκλίσεις από τη λογική της βασικής φυσικής που διδάσκεται στο σχολείο.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του θερμαντήρα συμπύκνωσης

Μεταξύ των πλεονεκτημάτων του λέβητα συμπύκνωσης περιλαμβάνονται:

1. Μείωση του όγκου των επιβλαβών εκπομπών κατά 60–70% (το μεγαλύτερο μέρος του διοξειδίου του άνθρακα κα των οξειδίου του αζώτου μετφέρεται στο συμπύκνωμα).
2. Σε σύγκριση με τα μοντέλα μετφοράς, ξοικονόμηση έως κα 30% κυσίμου αερίου ανά 1 kW που παραγγετα.
3. Μικρότερες διατάσεις ξοπλισμού θέρμανσης αερίου γα την ίδια ισχύ.
4. Χαμηλή θερμοκρασία προϊόντων καύσης στην καμινάδα (μόνο περίπου 40 ⁰C).
5. Δυνατότητα εγκατάστασης καταρράκτη από πολλούς λέβητες.
6. Ευελικξία (κατάλληλο τόσο για θερμαντικά σώματα όσο και για ενδοδαπέδια θέρμανση).
7. Παρουσία έξυπνου αυτοματισμού και πλήρης αυτονομία λειτουργίας της γεννήτριας θερμότητας αερίου χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση.

Ένα σύστημα καταρράκτη από δύο έως τρείς γεννήτριες θερμότητας επιτρέπει την εγκατάσταση λεβήτων χαμηλής ισχύος, που κάνουν λιγότερο θόρυβο και δονούνται λιγότερο κατά τη λειτουργία από τα πιο ισχυρά μοντέλα.

Αυτό απλοποιεί την εγκατάσταση όλου του συστήματος θέρμανσης και επιτρέπει τη μείωση των διαστάσεων του οικιακού λεβητοστάσιου. Επιπλέον, χάρη στη δυνατότητα πιο εύελίκτής ρύθμισης της διαδικασίας παραγωγής θερμότητας, αυξάνεται η συνολική αποτελεσματικότητα χρήσης του εξοπλισμού παραγωγής θερμότητας.

Το κόστος για έννα λέβητα συμπύκνωσης σε σύγκριση με ένα συμβατικό λέβητα μεταφοράς αποσβέννται σε 5–6 χρόνια χάρη στην εξοικονόμηση φυσικού αερίου.

Από τα μειονεκτήματα των γεννητριών θερμότητας συμπύκνωσης πρέπει να αναφέρουμε:

1. Υψηλή τιμή του εξοπλισμού (1,5–2 φορές υψηλότερη από τα αντίστοιχα σε ισχύ μοντέλα κλασικού τύπου μεταφοράς).
2. Προβλήματα με τη διάθεση του συμπυκνώματος.
3. Μείωση της απόδοσης κατά τη χρήση του λέβητα σε συστήματα θέρμανσης υψηλής θερμοκρασίας.
4. Εξάρτηση από την ηλεκτρική ενέργεια – για τη λειτουργία του ανεμιστήρα, του αυτοματισμού και της αντλίας κυκλοφορίας απαιτείται ηλεκτρισμός.
5. Απαγόρευση χρήσης με αντιψυκτικά.

Παρά τη σημαντική αρχική δαπάνη, ο λέβητας συμπύκνωσης είναι απόλυτα δικαιολογημένος από οικονομική άποψη. Κατά τη λειτουργία, επιστρέφει με το παραπάνω όλα τα χρήματα που δαπανήθηκαν αρχικά.

Στη Ρωσία, τέτοιος εξοπλισμός εξακολουθεί να μην είναι ευρέως διαδεδομένος. Ο λέβητας αερίου με ανάκτηση είναι ακόμα πολύ ασυνήθιστος και ελάχιστα μελετημένος στην αγορά μας. Αλλά το ενδιαφέρον για τέτοιες γεννήτριες θερμότητας αυξάνεται σταδιάικά.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Πώς λειτουργεί μια γεννήτρια θερμότητας σμπύπωσης:

Δομή λεβήτωναερίου με ανάκτση υδρατμών:

Όα πλεοεκτήματ των λεβήτν σμπύπωσης:

Αν ετάσσμε πρσεκτικά πώς και με ποιες αρχές λειτουργεί ένς λέβητας σμπύπωσης αερίου, τότε με την πρώτη ματιά «εσφαλμένες» τιμές απόδσς 108–110% γίνντα απλύτς κατντητά και δικαιολγμένα νύμερα.

Μια γννήτρια θερμύτης με ανάκτη κυσαερίν εία πράγμα πιο απτελσματική σ σύγκριση με την κλσική σχδίση. Τ μόν σοβό μνέκτηά της είνι τ σμπύκμ υψής ξύτς, τ οποί πέπει να ρφθί κύ.

Πακλή ψήτε σχόι στν πκτή φόμα μλκ. Εία πθό ν δθέτε πληρρές που μρύ συμπήσ τ πόθμ γώσν π ρσιζντι σ άρθ. Κήτε ρτήε, μρστίτε η δκή σς πρί λγής κι λειτουργίς λβήτν συμπάσης κι ριθρτήστε ωτγρφίς σχτικές με το έμ του άυ.