Lapszámok

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!).