Nguyên lý hoạt động của nồi hơi ngưng tụ
Hoạt động của lò hơi ngưng tụ dựa trên nguyên lý của quá trình đốt cháy nhiên liệu và quá trình ngưng tụ. Khi đốt cháy hydrocacbon, nước và khí cacbonic được tạo thành trong một phản ứng hóa học. Chất lỏng ở môi trường nhiệt độ cao trong một khoảng thời gian ngắn sẽ biến thành hơi nước, tiêu hao nhiệt năng, nhiệt năng này có thể hoàn lại bằng cách biến hơi nước thành nước.
Khó khăn trong việc tạo ra một hệ thống như vậy là việc giải phóng các chất độc hại trong quá trình đốt cháy khí, tạo ra các hợp chất hoạt động hóa học gây ra các quá trình ăn mòn, cũng như carbon dioxide. Với sự phát triển của thép không gỉ có khả năng hoạt động trong môi trường này, những vấn đề này đã không còn đáng kể nữa.
Hoạt động của lò hơi ngưng tụ trong các giai đoạn như sau:
- Nước được cấp vào lò hơi.
- Khí được cung cấp cho buồng đốt, ngọn lửa được bùng lên.
- Trong quá trình đốt cháy, nhiệt năng được giải phóng, được chuyển đến thiết bị trao đổi nhiệt bằng phương pháp khí và làm nóng nó và nước lưu thông trong đó.
- Khí có nhiệt độ cao hơn điểm sương đi vào thiết bị trao đổi nhiệt thứ hai, trong đó nó được làm mát bằng nước tuần hoàn có nhiệt độ thấp hơn.
- Khi chất khí đạt đến điểm sương, nhiệt năng được giải phóng của hơi sẽ truyền sang chất lỏng.
Nguyên lý hoạt động của nồi hơi ngưng tụ
Bộ trao đổi nhiệt nồi hơi ngưng tụ được thiết kế để tối đa hóa diện tích tiếp xúc giữa khí và chất làm mát để tăng hiệu suất. Cấu hình của nó cũng có tác động đáng kể đến hiệu quả.
Sự phụ thuộc của thể tích hơi ẩm ngưng tụ vào chế độ vận hành của lò hơi như sau: nhiệt độ nước trong mạch hồi lưu càng thấp thì độ ngưng tụ càng cao. Tuy nhiên, trong trường hợp này, nhiệt độ phải ở mức lên đến + 500C. Nếu không, lò hơi ngưng tụ sẽ hoạt động ở chế độ khí bình thường và do đó hiệu suất của nó sẽ giảm xuống còn 5%.
Để so sánh: ở nhiệt độ chất lỏng + 40 ° C trong mạch cung cấp trực tiếp và + 30 ° C ngược lại, hiệu suất của lò hơi ngưng tụ sẽ là 108%, và ở 90 ° C và 750 ° C, tương ứng. sẽ là 98%.
Khi vận hành nồi hơi, cần phải quan sát các chế độ vận hành, và khi chọn một kiểu máy phù hợp, nên chọn công suất đốt nóng tối ưu của nó.
Đặc điểm hoạt động của nồi hơi đơn mạch ngưng tụ
Khi sử dụng lò hơi thông thường để sưởi ấm nhà riêng, khói được tạo ra trong quá trình đốt cháy khí. Nhiệt độ của nó là khoảng 120 độ. Khói được tạt vào ống khói, làm mất đi một phần nhiệt lượng đáng kể, do hiệu suất của nồi hơi đặt sàn thông thường khoảng 92%. 8% còn lại chỉ đơn giản là thoát ra ngoài cùng với khí thải qua ống khói.
Trong nồi hơi một mạch ngưng tụ, khói đóng vai trò như một nguồn năng lượng bổ sung. Cho nhiệt độ tối đa của nó, nó đi ra khỏi ống khói với nhiệt độ 50-60 độ. Điều này đạt được là do thiết kế đặc biệt của bộ trao đổi nhiệt của nồi hơi đơn mạch ngưng tụ.
Không khí cung cấp cho lò hơi có độ ẩm nhất định, tương ứng khi nó được làm nóng, các hạt nước có sẵn sẽ biến thành hơi nước và chính điều này mà chúng ta nhìn thấy từ ống khói.
Trong hoạt động của nồi hơi đơn mạch ngưng tụ đặt sàn, khí thải không được thải vào ống khói, mà trước tiên được dẫn đến phía sau của bộ trao đổi nhiệt hoặc đến một buồng ngưng tụ riêng biệt, nơi chất mang nhiệt được làm mát đi vào. Kết quả của sự chênh lệch nhiệt độ, hơi nước chuyển sang trạng thái lỏng.Quá trình chuyển tiếp đi kèm với sự giải phóng nhiệt, được chuyển đến chất làm mát. Nó chỉ ra rằng khi nó đi vào phần đó của bộ trao đổi nhiệt, nằm ngay bên cạnh đầu đốt, chất làm mát đã được làm nóng trước. Kết quả là lượng khí đốt cháy để đạt nhiệt độ cần thiết trong hệ thống đun nóng bị giảm đi.
Ngoài ra, nhiệt từ khí thải đã được hấp thụ tại lối ra từ lò hơi đơn mạch ngưng tụ đặt trên sàn. Một cơ chế tương tự được thực hiện bằng cách sử dụng một ống khói đồng trục. Tác dụng của nó là khí thải nóng nhường nhiệt cho không khí đi vào. Do đó, không khí được làm nóng sơ bộ được trộn với khí tự nhiên trong đầu đốt, làm giảm tiêu thụ năng lượng để đốt nóng nó.
Thiết bị của các thành phần chính của lò hơi
Nồi hơi gia nhiệt ngưng tụ bao gồm các thành phần chính sau:
- một cơ thể bằng thép, trong đó tất cả các phần tử kết cấu được đặt;
- một máy bơm tuần hoàn để tuần hoàn nước trong hệ thống trao đổi nhiệt;
- buồng đốt, bên trong có các vòi đốt;
- buồng làm lạnh sau cho hỗn hợp hơi-khí đến nhiệt độ + 570C;
- một quạt (tuabin) nằm phía trên buồng đốt, được thiết kế để trộn hỗn hợp khí và không khí;
- hai bộ trao đổi nhiệt: để truyền nhiệt cho nước từ các sản phẩm cháy của buồng và để ngưng tụ hơi ẩm và thu năng lượng nhiệt;
- vòi phun và đường ống cấp nước cho hệ thống tuần hoàn;
- bể thu gom nước ngưng;
- ống khói để loại bỏ các sản phẩm đốt cháy;
- bảng điều khiển.
Nguyên lý hoạt động
Lò hơi một vòng với lò hơi gia nhiệt gián tiếp có thể cung cấp hệ thống sưởi và nước nóng trong nhà. Máy nước nóng gồm một bình chứa, bên trong có bộ phận trao đổi nhiệt dạng ống xoắn. Chất làm mát được làm nóng trong nồi hơi và lưu thông qua cuộn dây, làm nóng nó và thêm nước. Điều này giúp tiết kiệm chi phí điện năng.
Có hai sơ đồ kết nối chính:
- Với một van ba chiều. Có một máy bơm tuần hoàn ở đầu ra của nồi hơi, tạo áp suất. Sau đó, một van ba chiều được lắp đặt, kết nối với bộ điều nhiệt của lò hơi.
Khi nước máy nóng lên, dòng nước làm mát được dẫn đến hệ thống sưởi ấm, như trong ảnh. Nước nóng được ưu tiên trong kế hoạch này. - Với một máy bơm bổ sung thứ hai. Trong trường hợp này, DHW và hệ thống sưởi được kết nối song song, tạo thành hai mạch. Sau nồi hơi, một máy bơm khác được lắp đặt, được điều khiển bằng bộ điều nhiệt.
Nguyên tắc bật và tắt giống như trong sơ đồ đường ống trước. Nhưng trong trường hợp này, hệ thống cấp nước không được ưu tiên cấp nhiệt và nó xảy ra song song.
Hệ thống sưởi với hai máy bơm
Vì hệ thống sưởi không hoạt động vào mùa hè nên các mẫu máy nước nóng kết hợp được sản xuất. Các phòng còn được trang bị thêm lò sưởi điện dạng ống, có thể bật vào mùa ấm.
Ưu điểm và nhược điểm
Những ưu điểm của nồi hơi ngưng tụ là tiêu chí chính để lựa chọn thiết kế đặc biệt này cho hệ thống sưởi ấm. Bao gồm các:
- thân thiện với môi trường - để so sánh, lượng phát thải các chất độc hại tối thiểu thấp hơn trung bình 70% so với nhiên liệu khí hoặc nhiên liệu rắn;
- kích thước nhỏ gọn, do đó chúng có thể được lắp đặt ngay cả trong các phòng nhỏ;
- tiếng ồn thấp và không có rung động;
- nhiệt độ tương đối thấp của khí thải, do đó có thể trang bị nồi hơi với ống khói bằng nhựa và tiết kiệm tài chính;
- khả năng lắp đặt theo tầng, cho phép sưởi ấm các phòng lớn hoặc tổ chức hệ thống sưởi với độ tin cậy cao hơn;
- điều chỉnh chính xác công suất sưởi, nhờ đó có thể thay đổi hiệu suất của nồi hơi ngưng tụ và sử dụng nó ở các chế độ tiết kiệm.
Trong số các ưu điểm của nồi hơi ngưng tụ là thân thiện với môi trường và tiếng ồn thấp.
Khi lựa chọn, điều quan trọng là phải tính đến các nhược điểm của lò hơi để tránh chi phí nhiên liệu không cần thiết và đảm bảo sưởi ấm hiệu quả cho cơ sở:
- chi phí cao của thiết bị và phụ tùng thay thế cho nó;
- thiết kế phức tạp của bộ trao đổi nhiệt, yêu cầu bảo dưỡng định kỳ và giám sát tình trạng;
- sự cần thiết phải loại bỏ nước ngưng tụ;
- yêu cầu cao về độ sạch của không khí trong nhà;
- sử dụng kém hiệu quả ở điều kiện nhiệt độ cao.
Đó là, những nhược điểm của nồi hơi ngưng tụ không quá đáng kể so với hiệu quả, độ bền, độ tin cậy và thân thiện với môi trường, đặc biệt là khi chúng được sử dụng trong các cơ sở dân dụng.
Các loại nồi hơi ngưng tụ
Nồi hơi ngưng tụ được phân loại theo các tiêu chí sau:
- theo kiểu lắp đặt: sàn hoặc tường;
- theo số lượng mạch: mạch đơn hay mạch kép.
Nồi hơi đặt sàn ngưng tụ không chỉ có kích thước lớn mà còn có thể được trang bị máy bơm bên ngoài và các thiết bị khác cần có phòng riêng để lắp đặt. Chúng thường là mạch đơn và được thiết kế để sưởi ấm các khu vực rộng lớn. Ưu điểm của chúng là khả năng bảo trì và thiết kế đơn giản.
Nồi hơi treo tường ngưng tụ khác với nồi hơi đặt trên sàn ở kích thước nhỏ gọn và trọng lượng tương đối thấp. Tất cả các đơn vị và cụm lắp ráp đều nằm bên trong cơ thể, không có yếu tố bên ngoài. Chúng được sản xuất theo thiết kế một và hai mạch, dễ kết nối, vận hành đơn giản.
Lò hơi ngưng tụ mạch đơn đặt sàn
Nồi hơi sưởi ấm một mạch để sưởi ấm không gian không chỉ có thể được sử dụng trong hệ thống sưởi ấm, mà còn để cung cấp nước nóng, miễn là có một nồi hơi. Chúng được phân biệt bởi sự đơn giản của thiết kế, giá thành thấp so với lò hơi hai mạch, hiệu suất cao và năng lượng sưởi ấm, tiêu thụ nhiên liệu tiết kiệm.
Lò hơi khí ngưng tụ mạch kép được sản xuất với lò hơi chứa hoặc với thiết bị trao đổi nhiệt dòng chảy qua. Nó có thể được sử dụng để sưởi ấm hoặc làm nóng nước mà không cần phải mua một nồi hơi riêng. Nhỏ gọn, dễ lắp đặt và bảo trì, gắn sàn hoặc treo tường.
Ưu điểm của nồi hơi ngưng tụ
Danh sách các ưu điểm của lò hơi ngưng tụ rất ấn tượng, điều này cuối cùng giải thích sự phổ biến ngày càng tăng của loại thiết bị sưởi ấm này:
- Tiết kiệm nhiên liệu so với lò hơi đối lưu thông thường, nó có thể đạt 35%.
- Giảm lượng khí thải độc hại khi chuyển từ mô hình gas truyền thống sang mô hình ngưng tụ ước tính trung bình khoảng 70%.
- Nhiệt độ khí thải thấp làm cho nó có thể lắp đặt ống khói bằng nhựa, rẻ hơn nhiều so với ống thép cổ điển.
- Mức độ tiếng ồn thấp làm tăng mức độ thoải mái của những người sống trong ngôi nhà.
Hãy nói chi tiết hơn về một số ưu điểm được liệt kê của nồi hơi ngưng tụ.
Tiết kiệm nhiên liệu khi sử dụng trong hệ thống nhiệt độ thấp
Mức tiêu thụ nhiên liệu phụ thuộc trực tiếp vào công suất của thiết bị và tải đặt lên hệ thống sưởi. Để sưởi ấm một ngôi nhà có diện tích 250 m2, một lò hơi ngưng tụ 28 kW với mức tiêu thụ khí tối đa là 2,85 m3 / h sẽ đủ. Một lò hơi cổ điển có cùng công suất sẽ tiêu thụ 3,25 m3 / h. Với điều kiện lò hơi hoạt động trong sáu tháng trên tổng số mười hai, bạn sẽ tiết kiệm được khoảng 3000 rúp một năm. (theo giá hiện tại của khí đốt chính cho người tiêu dùng Nga). Những khoản tiết kiệm như vậy, có lẽ, khó có thể được gọi là đáng kể - thậm chí chúng sẽ không bao gồm sự khác biệt trong chi phí bảo trì lò hơi hàng năm.
Nhưng chúng ta hãy nhìn vào tình hình này qua con mắt của người tiêu dùng trung bình ở châu Âu, những người mà giá khí đốt tự nhiên cao hơn gấp 4 đến 5 lần (thậm chí hơn).Số tiền tiết kiệm trong trường hợp này sẽ là khoảng 300 euro, và điều này rất đáng để tranh đấu.
Lượng khí tiêu thụ trong các nồi hơi ngưng tụ có công suất khác nhau:
Giảm lượng khí thải độc hại
Khi nhiên liệu hóa thạch được đốt cháy, carbon dioxide được hình thành, khi tương tác với nước sẽ tạo ra carbon dioxide. Ngoài ra, bất kỳ loại nhiên liệu nào cũng luôn chứa tạp chất là các hợp chất của lưu huỳnh, phốt pho, nitơ và một số nguyên tố khác. Trong quá trình đốt cháy, các oxit tương ứng được hình thành từ chúng, khi kết hợp với nước cũng tạo ra axit.
Trong các lò hơi đối lưu thông thường, hơi nước với hỗn hợp axit (cacbonic, sulfuric, nitric, photphoric) được thải vào khí quyển. Nồi hơi ngưng tụ không có nhược điểm này: axit vẫn còn trong chất ngưng tụ. Tuy nhiên, nếu tính đến các vấn đề với việc sử dụng nước ngưng, có thể nghi ngờ tính thân thiện với môi trường khét tiếng của thiết bị này.
Tiêu chí lựa chọn
Nồi hơi khí ngưng tụ, do giá thành cao nên phải được lựa chọn cẩn thận nhất dựa trên các tiêu chí sau:
- nên mua thiết bị được chứng nhận từ các thương hiệu nổi tiếng có thể đảm bảo tuân thủ đầy đủ các đặc tính đã công bố, cũng như cung cấp dịch vụ và bảo hành;
- công suất sưởi phải đủ để làm nóng một khu vực nhất định trong phòng, có tính đến sự chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài tòa nhà, cũng như thời gian liên lạc với chất làm mát;
- phương pháp lắp đặt, tùy thuộc vào diện tích và điều kiện kỹ thuật cho hoạt động của lò hơi;
- một bộ hoàn chỉnh, có thể không bao gồm các phụ kiện hoặc thành phần đắt tiền, nếu không có nó thì không thể kết nối và vận hành lò hơi;
- chức năng, phương pháp và dễ quản lý;
- khả năng kết nối thêm một mạch sưởi ấm;
- mức độ tiêu thụ khí và nước.
Các chỉ số lựa chọn
Ngưng tụ
Nồi hơi về gas, do giá thành cao nên cần lựa chọn rất kỹ lưỡng dựa trên các thông số sau:
- nên mua các thiết bị được chứng nhận từ các thương hiệu nổi tiếng có thể đảm bảo tuân thủ đầy đủ các thông số đã công bố, cũng như xuất trình chế độ bảo hành và dịch vụ bảo hành;
- công suất sưởi phải đủ để sưởi ấm một khu vực nhất định trong phòng, có tính đến chênh lệch nhiệt độ bên ngoài và bên trong các tòa nhà, cũng như thời gian liên lạc với vật mang nhiệt;
- tùy chọn lắp đặt, tất cả phụ thuộc vào số lượng không gian và các điều kiện vận hành kỹ thuật của lò hơi;
- một tập hợp hoàn chỉnh, có thể không bao gồm các thuộc tính hoặc phần tử rất đắt tiền, nếu không có nó thì việc gắn và sử dụng nồi hơi là không thực tế;
- tính thực tế, phương pháp và dễ quản lý;
- khả năng kết nối thêm một mạch sưởi ấm;
- mức độ tiêu thụ khí và nước.
Các lĩnh vực sử dụng
Các lĩnh vực ứng dụng của nồi hơi ngưng tụ như sau:
- để sưởi ấm căn hộ và nhà riêng;
- cho các mục đích công nghiệp: sưởi ấm nhà xưởng hoặc cung cấp nước nóng;
- sưởi ấm khuôn viên văn phòng, nơi công cộng.
Lò hơi ngưng tụ thường được sử dụng để sưởi ấm các căn hộ và nhà riêng.
Quy tắc lắp đặt nồi hơi ngưng tụ và các lỗi cài đặt thường gặp
Việc lắp đặt lò hơi ngưng tụ phải được thực hiện có tính đến các quy tắc và yêu cầu sau:
- Nên chọn phòng thông thoáng để lắp đặt lò hơi, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về an toàn phòng cháy chữa cháy: chiều cao trần không nhỏ hơn 2,2 m, thể tích phòng từ 7,5 m3, diện tích cửa sổ thông gió 0,025 m2;
- vị trí của lò hơi phải thẳng đứng;
- trước khi lắp đặt, điều quan trọng là phải đánh dấu vị trí lắp đặt để mang thông tin liên lạc cần thiết trước và suy nghĩ về các bước cài đặt;
- bạn cần gắn nồi hơi trên một khung đặc biệt được bao gồm trong bộ phân phối (chỉ dành cho loại thiết bị cao nhất), hoặc trên một tấm lắp;
- ống khói phải làm bằng nhựa chịu nhiệt hoặc thép chống ăn mòn;
- phần nằm ngang của ống khói từ lò hơi nên đi với độ dốc nhẹ về phía phòng;
- Thoát nước ngưng có thể được tổ chức theo những cách sau: đến hệ thống cống tập trung hoặc đến một thùng chứa riêng để xử lý sau đó.
Kết nối nồi hơi ngưng tụ mà không có kinh nghiệm thực hiện công việc như vậy có thể dẫn đến các lỗi sau:
- Thoát nước ngưng được thực hiện bên ngoài không gian được làm nóng. Vào thời kỳ lạnh giá trong năm, điều này có thể dẫn đến việc hình thành một nút băng trong ống, do đó xác suất hỏng hóc của lò hơi sẽ tăng lên.
- Thoát nước ngưng được thực hiện vào thùng chứa không nhằm mục đích này hoặc không có tổ chức nào cả. Đây là một sai lầm lớn, vì nước ngưng tụ có thể chứa các chất độc hại hoặc ăn mòn cần loại bỏ đặc biệt.
- Cấu trúc chạm vào phần được nung nóng của các chất dễ cháy hoặc dễ bắt lửa, dẫn đến vi phạm các quy tắc an toàn phòng cháy chữa cháy.
- Kết nối khí được thực hiện mà không sử dụng các miếng đệm làm kín đặc biệt, bộ lọc khí không được lắp đặt. Hậu quả có thể xảy ra như sau: rò rỉ khí hoặc tắc vòi đốt bên trong buồng đốt, tương ứng. Hoạt động với các lỗi như vậy bị cấm, vì mức độ nổ trong phòng tăng lên.
- Góc nghiêng của lò hơi, được nhà sản xuất quy định trong yêu cầu lắp đặt, chưa được quan sát. Điều này sẽ dẫn đến vi phạm chế độ ngưng tụ và tuần hoàn, có thể làm tăng lượng khí tiêu thụ hoặc giảm công suất sưởi.
- Lắp đặt đồng hồ đo khí không tương ứng với đặc tính công suất của lò hơi. Trong những trường hợp như vậy, dòng khí sẽ không đủ hoặc bản thân đồng hồ sẽ bị hỏng với khả năng bị rò rỉ.
Các tính năng của hoạt động
Một số sắc thái cơ bản của hoạt động của nồi hơi ngưng tụ:
- không được giảm công suất đầu đốt dưới 10% tổng công suất, vì do bật tắt liên tục nên sẽ hỏng sớm hơn nhiều so với thời gian tính toán;
- không nên tăng nhiệt độ gia nhiệt ở đầu ra của lò hơi trên + 500С, vì lượng khí tiêu thụ sẽ tăng lên đáng kể;
- nước ngưng tụ có thể được xả vào cống, có thể được pha loãng theo tỷ lệ 10: 1, cũng như vào bể tự hoại, nếu nó được trung hòa.
