Desde la década de 1980, agua caliente, calderas de condensación (CB) han dirigido a mejorar la eficiencia utilizando el calor de condensación del vapor de agua de gas de combustión. CB moderna continúan siendo notorio por corrosión y problemas de frío [ThisIsMoney, Guardian] y necesita aislamiento casero completo (y caro). Aún así, la cuota de mercado de CB crece constantemente, gracias a favorables incentivos y regulaciones gubernamentales.
El valor de la eficiencia de utilización de combustible anual (AFUE) de CB se estima en 92-98%, en comparación con 82-86% para calderas no condensación. "Muchas personas hoy se complace en afirmar que la eficiencia de determinados sistemas de calefacción es casi 100%. Esta manera de pensar a menudo proyectos una imagen incorrecta de un sistema de calefacción"[Goran de pared].
AFUE se mide en base a la primera ley de la termodinámica como una relación de calor utilizado (calor de combustión de combustible menos pérdida de calor por la chimenea) suministra calor (calor de combustión del combustible). Sin embargo, "eficiencia de la caldera, como comúnmente definido, es muy engañoso. Estas eficiencias son normalmente del orden del 80 a 90%, mientras que la eficiencia de segunda ley de calderas industriales es generalmente 30 a 45%... Dos calderas con idéntica eficiencia primera ley pueden ser muy diferentes de un punto de vista de la segunda ley; por ejemplo, uno genera vapor a alta presión (y por lo tanto temperatura) será mucho más eficiente que un vapor entrega a p baja (y T) "[Ingeniería de energía]
Eficiencia de segunda ley es también conocida como eficiencia exergía. Aquí encontrarás una explicación rápida y sencilla del concepto de exergía. Exergía se ocupa de la calidad de la energía y el potencial para producir útiles de trabajo desde el punto de vista de la SLT. Un Btu de calor tiene diferentes posibilidades de trabajo útil a temperaturas altas y bajas, apenas como los Estados Unidos y dólares de Taiwán tienen diferente poder adquisitivo. Entre otras cosas, significa que la eficacia posible máxima no puede superar los 100%. No es infrecuente que los miembros de grupos ambientalistas para eludir esta ley. Informes de niveles de eficiencia de energía de 104% y de hasta 109% han planteado pocos, si alguno, dudas u objeciones.
El rendimiento exergético de una caldera de vapor o agua caliente se puede calcular mediante la siguiente ecuación general [Szargut Jan, EC. 2.33]:
ηB = (ηE/α) (1- To/Tm) (1)
Donde ηB - eficacia del exergy de caldera,
ΗE – eficiencia energética de la caldera,
Α: proporción de exergía química del combustible a su energía química (considerado 1 en adelante)
A, K, temperatura ambiente,
TM, K – significa temperatura termodinámica del fluido calentado durante la absorción de calor (temperatura de suministro de agua caliente).
Normalmente, la temperatura de funcionamiento de una caldera de agua caliente es inferior a 180oF / 82.2oC. En una caldera de condensación, esta temperatura superior límite es inferior a 130oF/55oC para condensar agua del humo [Lehigh U, caja de herramientas de ingeniería]. La temperatura recomendada para el agua que entra en la sección de condensación (también llamada la temperatura de retorno de caldera) es 100oF / 37.8oC o inferior. Suponiendo que la diferencia de temperatura típico de 20de a través del sistema de agua caliente, corresponde a una temperatura de 120oF para abastecimiento de agua de la caldera.
Para la estimación, un sistema cerrado que incluye una caldera, radiadores y una casa en a = 63oF/17oC se asume en equilibrio con el medio ambiente. Pérdida de calor de una casa es proporcional a la diferencia de temperatura desde la temperatura exterior y es compensada por el calor de los radiadores a la temperatura Tm. En Table1.pdf, las eficiencias exergético de una caldera de agua caliente, una caldera de condensación de agua caliente y una caldera de vapor se calculan basándose en la eficiencia energética típica AFUE y calentar a temperatura media. Tenga en cuenta que estas eficiencias exergético son valores máximos que sólo puede lograrse idealmente y son independientes del diseño de sistema de calderas y distribución.
Análisis exergético indican claramente que aunque el AFUE de un CB es cercana al 100%, su eficacia relativa exergético es 39,7% menos que un no condensante de la caldera (9,4% frente al 15,6%-Tabla 1). La eficiencia estimada de exergía CB cae dentro del rango de datos reportado en la literatura [Lohani -5%, Kilkis-CCS - 8%, 5% Favrat -12%]. "Este bajo rendimiento es el resultado de la conversión de un combustible de alta calidad, gas natural, en calor de baja temperatura". Aquí se muestra una comparación de los flujos de energía y exergía típico de un CB.
¿Qué significan estos números? Esencialmente, si la caldera tiene que usar combustible, tiene más sentido utilizar los medios de calefacción en temperaturas más altas. Desde un punto de vista de exergía, una caldera de vapor es una mejor opción que una agua caliente, pero la masa alta, falta de control y distribución desigual del calor en viejos trapos de sistemas de vapor esta ventaja.
Esta conclusión contradice informes numerosos sobre el ahorro de energía logrado por CB. Para aclarar la discrepancia, considerar la distribución de carga de la caldera anual. Para Ilustración, se presentan datos operacionales DOE y CARB en eficiencia térmica de un CB en Table2.pdf y Table3.pdf, respectivamente. Los valores calculados se muestran en cursiva. Una temperatura promedio de 65oF y fuente de temperatura del agua se utilizan como a y Tp, respectivamente.
Un análisis de exergía de cada conjunto de datos revela la misma tendencia: la eficacia general se atribuye a un aumento de 6-7% en "eficiencia energética de modo de condensación" logrado durante 31-35% de la carga de calefacción. Omitidos del cuadro es que la caldera funcione en una eficacia más alta de exergético de 43-47% en el modo sin condensación (en el otro de 65-69% del tiempo). Como dijo Richard P. Feynman, "el primer principio es que no se debe engañar a sí mismo, y usted es la persona más sencilla a tonto."
Según el análisis de la energía tradicional, condensación uso modo (junto con sus ahorros supuestamente poderoso) es mayor a temperaturas más cálidas y bajas temperaturas de agua de retorno. Pero CB representan sólo el 2% de todos las calderas en la soleada Italia [salto], probablemente debido a la falta de incentivos gubernamentales. Sorprendentemente, en el Reino Unido, el porcentaje de CB es cerca de un centenar [actualización del mercado de UK, p. 17], gracias a las regulaciones y el más frío, clima más húmedo.
El análisis exergético presentado muestra cómo y por qué los resultados de una investigación muy concienzuda producción conclusiones erróneas. Nada de esto significa rechazar el concepto de CB en general; más bien, quiero aclarar la situación Catch-22 innatos de sistemas de agua caliente. De hecho, el concepto puede tener éxito en 2 tubos vapor y sistemas de vacío, en el que una diferencia de temperatura significativa entre el vapor de agua de alimentación y el condensado líquido volver se logra naturalmente debido a un cambio de fase en los radiadores.
Más:
http://homeenergypros.LBL.gov/profiles/blog/show?id=6069565%3ABlogPost%3A118226&commentId=6069565%3AComment%3A119813&xg_source=Activity
