Honlapunk alsó tartalma 1360*768 pixel
képernyőfelbontásnál kisebb érték esetén
a görgetősáv használatával érhető el.

Lapszámok

Kérjük válasszon
2019

2019 9. szám

Hozzászólások

Használati melegvíz bojlerek alkalmazásának korlátai

Még nem érkezett hozzászólás!

részletek »

Dr. Szánthó Zoltán PhD - Csapó Dániel

Használati melegvíz bojlerek alkalmazásának korlátai

Dr. Szánthó Zoltán PhD

egyetemi docens
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék

Csapó Dániel

MSc egyetemi hallgató
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Épületgépészeti és gépészeti eljárástechnika mesterszak

Bevezetés

A „boiler” angol szó, jelentése a SZTAKI szótár szerint „1. forraló, főző; 2. vízmelegítő, kazán, cukorforraló üst, gőzkazán”. Az épületgépészeti szaknyelvben a szót már magyar helyesírással írjuk, és olyan vízmelegítő és -tároló berendezést értünk rajta, amiben magában benne található a hőátadó felület. Éppen, mint egy nagyvízterű kazánban – a gyakorlat szerint azonban kazánnak nevezzük a készüléket, ha abban a tüzelőanyag elégetése történik; bojlernek pedig, ha egy külső hőtermelőben felmelegített hőközvetítő közeget keringetünk a víztérben lévő hőcserélőben. A bojler szempontjából ez a hőközvetítő közeg a hőcserélő primer, a bojlerben lévő közeg a szekunder oldala. A bojler lényege, hogy egyben tárolja is a felmelegített szekunder közeget.

Szokás a bojlereket „indirekt tároló”-nak is nevezni – de ennek kevés értelme van, hiszen a „direkt tároló”-ra a „kazán” kifejezést alkalmaznánk inkább. Bojlernek nevezzük a közismert elektromos forróvíztárolót is, ahol a tartályban elhelyezkedő villamos fűtőszál melegíti a használati melegvizet (HMV).

HMV termelési megoldások

A bojlereket a mai épületgépészeti gyakorlat szinte kizárólag HMV termelésre alkalmazza. A HMV előállítására alapvetően négyféle megoldást alkalmazhatunk (1. ábra).

Az 1. ábra szerinti 1.a. megoldás az átfolyós termelést jelképezi. Ennek kialakítása a legegyszerűbb, azonban a sztochasztikusan változó HMV fogyasztás kielégítésére igen csekély a csúcskihasználási ideje (azaz: igen nagy teljesítményt kell beépíteni, amit csak nagyon rövid időre használunk ki); a gyorsan változó igény lekövetése pedig a szűk határok között tartandó HMV előremenő hőmérséklet betartását teszi szabályozási szempontból rendkívül nehézzé. Alkalmazásának ott van létjogosultsága, ahol a hőtermelő oldalon nincsen teljesítménykorlát, és a szabályozási problémákra is sikerül valamilyen megoldást találni.

Az 1.b. megoldás maga a bojler. A hőátadó felület a tárolóban található. A tároló térfogatra azért van szükség, hogy a hőtermelő oldalt ne a csúcsigény fedezésére kelljen kiépíteni. A kisebb teljesítmény-igény kisebb beruházási költséget és gazdaságosabb üzemet eredményez. Mivel azonban a csúcsigényt a termelés nem fedezi, ehhez már előre be kell tárolni bizonyos hőmennyiséget. A nagytérfogatú tároló kiegyenlíti a szabályozás eltéréseit is. A járatos megoldásoknál a beépített teljesítmény csak nagyon kis fogyasztás fedezésére képes, esetleg csak a csúcsigény töredéke. Pl. elektromos forróvíztárolónál 10 A áramerősségnél a teljesítmény 2,3 kW, míg egy kádtöltés hőigénye kb. 25-37 kW. A bojler alkalmazásának korlátja, hogy a tároló térfogatba beépíthető hőcserélő mérete, és ezért hőátadó felülete is korlátozott. Különböző műszaki megoldásokkal ezeket a korlátokat lehet ugyan tágítani – például többszörös csőkígyó alkalmazásával – de a hőcserélő mérete akkor sem választható meg szabadon. Ez különösen az alacsony hőfokszintű hőenergia felhasználásában jelent korlátot. Nagyobb napkollektoros rendszerekben alkalmazása éppen ezért a szakirodalom szerint sem ajánlott [1].

A hőátadó felület korlátait a hőcserélőnek a tárolón kívül való elhelyezésével oldhatjuk fel. Az egyszerűbb, hagyományos megoldás az 1.c.: soros tároló alkalmazása. A hőcserélő teljesítménye a hőtermelő, vagy a primer oldal miatt itt is korlátozott – ha nem lenne az, a tároló elhagyható lenne, és a problémát visszavezettük az 1.a. megoldásra – de már nem a hőcserélő mérete miatt. A korlátozott hőcserélő-teljesítmény miatt a csúcsidő alatt a hőcserélőből kilépő HMV hőmérséklete alacsonyabb az elfogadhatónál. Ez az alacsonyabb hőmérsékletű közeg keveredik a tárolóban lévő magasabb hőmérsékletűvel úgy, hogy a fogyasztó felé a tárolóból már elfogadható hőmérsékletű víz lép ki. A csúcsfogyasztás lefutása után a tároló regenerálására célszerű a cirkulációs rendszert felhasználni; ezt az 1.c. ábra már nem részletezi.

Az energetikailag legkedvezőbb, ugyanakkor a legbonyolultabb megoldás az 1.d.: párhuzamos tárolós kialakítás. Megfelelő méretezés és beszabályozás, megfelelő tárolókialakítás esetén ez a megoldás az 1.b. és 1.c. megoldásokénál kisebb tárolómérettel is jobb energetikai hatékonyságot tesz lehetővé a fogyasztók teljes komfortja mellett, a primer közeg legjobb kihűtésével [2].

 

A cikk teljes terjedelmében lapunk 2019/9-es számának nyomtatott változatában található meg, illetve pdf-formátumban is letölthető (előfizetőknek korlátlanul, regisztráltaknak viszont havonta csak egy alkalommal!).

A teljes cikk letöltéséhez jelentkezzen be!