• 冷凝鍋爐

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    冷凝鍋爐

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    冷凝鍋爐是以燃氣石油為燃料的熱水器。它們通過冷凝廢氣中的水蒸氣并回收其汽化潛熱來實現高效率(通常在較高的熱值上大于90%),否則這些潛熱會被浪費掉。這種冷凝的蒸氣通過排放口以液體形式離開系統。在許多國家,冷凝鍋爐的使用是強制性的,或者通過經濟激勵措施鼓勵使用。

    冷凝鍋爐的工作原理

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    在傳統的鍋爐中,燃料被燃燒,產生的熱氣體過熱交換器,其中大部分熱量被傳遞給水,從而提高了水的溫度。燃燒過程中產生的熱氣體之一是水蒸氣(蒸汽),它是由燃燒燃料中的含量產生的。冷凝鍋爐通過將水蒸氣冷凝成液態水從廢氣中提取額外的熱量,從而回收其汽化潛熱。效率的典型增加可高達10-12%。雖然冷凝過程的有效性取決于返回鍋爐的水的溫度,但它始終至少與非冷凝鍋爐一樣有效。產生的冷凝物呈微酸性(3-5pH),因此在存在液體的區域必須使用合適的材料鋁合金不銹鋼最常用于高溫。在低溫地區,塑料是xxx成本效益的(例如,uPVC和聚丙烯)。冷凝水的生產還需要安裝熱交換器冷凝水排放系統。在典型安裝中,這是冷凝式鍋爐和非冷凝式鍋爐之間的xxx區別。為了經濟地制造冷凝鍋爐的熱交換器(并且為了便于安裝設備),xxx選擇最小的實際輸出尺寸。這種方法導致熱交換器具有高燃燒側阻力,通常需要使用燃燒風扇將產品移動通過狹窄的通道。這也有利于為煙道系統提供能量,因為排出的燃燒氣體通常低于100°C(212°F),因此其密度接近空氣,浮力很小。燃燒風扇有助于將廢氣泵送到外部。

    冷凝鍋爐的用法

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    冷凝鍋爐現在在很大程度上取代了早期的傳統設計,用于為歐洲的家用中央供暖系統供電,在較小程度上,在北美。荷蘭是xxx個廣泛采用它們的國家。在歐洲,他們的安裝受到關注減少能源使用的壓力團體和政府機構的強烈倡導。例如,在英國,自2005年以來在英格蘭和威爾士安裝的所有新燃氣集中供暖鍋爐都必須是高效冷凝鍋爐,除非有特殊情況;自2007年4月起,同樣的規定適用于燃油鍋爐(暖風集中供暖系統不受這些規定的限制)。在美國,安裝冷凝鍋爐可享受聯邦稅收抵免,部分州的電力公司可提供額外退稅。在加拿大西部,當這些系統安裝在多單元住宅中時,能源供應商現在提供能源回扣。北美天然氣價格的下降導致現有鍋爐裝置的冷凝設備改造增加。

    效率

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    冷凝鍋爐制造商聲稱可以實現高達98%的熱效率,而傳統設計的熱效率為70%-80%(基于燃料的更高熱值)。典型型號的效率約為90%,這將大多數品牌的冷凝式燃氣鍋爐帶入了最高的能效類別。在英國,這是SEDBUK(英國家用鍋爐的季節性效率)等級A效率等級,而在北美,它們通常會獲得生態標志和/或能源之星認證。鍋爐性能基于傳熱效率,并高度依賴于鍋爐尺寸/輸出和發射器尺寸/輸出。系統設計和安裝至關重要。將輻射與鍋爐的Btu/Hr輸出相匹配并考慮發射器/散熱器的設計溫度決定了空間和生活熱水系統的整體效率。效率下降的一個原因是加熱系統的設計和/或實施使鍋爐的xxx(傳熱流體)溫度超過55°C(131°F),這防止了熱交換器中的顯著冷凝。對安裝人員和業主的更好教育有望提高報告實驗室值的效率。加拿大自然資源部還提出了更好地利用這些鍋爐的方法,例如結合空間和熱水系統。一些鍋爐(例如Potterton)可以在兩種流動溫度之間切換,例如63°C(145°F)和84°C(183°F),只有前者是完全冷凝的。但是,鍋爐通常默認安裝較高的流量溫度,因為家用熱水缸通常加熱到60°C(140°F),這需要很長時間才能實現,而流動溫度僅高出三度。盡管如此,即使是部分冷凝也比傳統鍋爐更有效。大多數非冷凝鍋爐可以通過簡單的控制更改來強制冷凝。這樣做會xxx降低燃料消耗,但由于冷凝水的腐蝕性,會很快破壞傳統高溫鍋爐的任何低碳鋼鑄鐵部件。出于這個原因,大多數冷凝鍋爐熱交換器由不銹或鋁/硅合金制成。外部不銹鋼省煤器可以改裝為非冷凝鍋爐,以使其達到冷凝效率。溫度控制閥用于將熱水混合到回流中,以避免鍋爐內部的熱沖擊或冷凝。鍋爐的回流溫度越低,它就越有可能處于冷凝模式。如果xxx溫度保持在大約55°C(131°F)以下,鍋爐仍應處于冷凝模式,從而使輻射地板甚至舊鑄鐵散熱器等低溫應用非常適合該技術。大多數新的家用冷凝鍋爐制造商都生產一種基本的適合所有控制系統,導致鍋爐僅在初始加熱時以冷凝模式運行,之后效率下降。這種方法仍應超過舊型號(參見建筑研究機構發布的以下三份文件:信息論文10-88和19-94;一般信息傳單74;摘要339。另見應用手冊AM31989:冷凝鍋爐特許屋宇裝備工程師學會)。

    控制

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    家用冷凝鍋爐的控制對于確保其以最經濟和最省油的方式運行至關重要。幾乎所有都有調節燃燒器。燃燒器通常由具有內置邏輯嵌入式系統控制,以控制燃燒器的輸出以匹配負載并提供最佳性能。

    可靠性

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    據稱,冷凝式鍋爐因其可靠性較低而聞名,如果安裝人員和管道工可能不了解其操作,也可能會受到影響。不可靠的說法與英國建筑研究機構進行的研究相矛盾(見建筑研究機構)。特別是,早期安裝的冷凝鍋爐出現了“羽流”問題,其中在出口煙道處可以看到冷凝蒸汽的白色羽流(作為微小的水滴)。雖然對鍋爐運行不重要,但可見的煙羽是一個美學問題,引起了對冷凝鍋爐的強烈反對。一個更重要的問題是冷凝液的輕微(pH3-4)酸度。如果它與鍋爐的熱交換器直接接觸,特別是對于薄鋁板,它可能會比傳統的非冷凝鍋爐產生更快的腐蝕。較舊的鍋爐也可能使用厚鑄換熱器,而不是薄板,后者的響應時間常數較慢,但由于其xxx質量,也能抵抗任何腐蝕。冷凝水的酸性意味著只能使用一些材料:不銹鋼和鋁是合適的,低碳鋼、銅或鑄鐵不合適。糟糕的設計或建造標準可能使一些早期冷凝鍋爐的熱交換器壽命降低。強烈建議對帶有鋁或不銹鋼熱交換器的冷凝鍋爐中的傳熱流體進行初始測試和年度監測。使用防腐劑和緩沖劑維持微堿性(pH8至9)液體可減少鋁制熱交換器的腐蝕。一些專業人士認為,換熱器燃燒側產生的冷凝水可能會腐蝕鋁制換熱器,縮短鍋爐壽命。由于帶有鋁制熱交換器的冷凝鍋爐尚未使用足夠長的時間,因此尚無統計證據。

    建筑研究機構

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    英國主要的建筑行業研究機構建筑研究機構制作了一份關于家用冷凝鍋爐的傳單。根據建筑研究機構:

    • 現代冷凝鍋爐與標準鍋爐一樣可靠
    • 冷凝鍋爐不再難以維修,也不需要更頻繁的維修
    • 維修費用不高;xxx(次要)的額外任務是檢查冷凝水排放的正確功能
    • 冷凝鍋爐安裝不難
    • 在所有操作條件下,冷凝鍋爐總是比標準鍋爐更高效

    排氣

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    從冷凝鍋爐排出的冷凝水是酸性的,pH值在3到4之間。冷凝鍋爐需要一個排水管來排放運行期間產生的冷凝水。這包括一段帶有蒸汽阱的短聚合物管,以防止廢氣被排放到建筑物中。冷凝水的酸性可能會腐蝕鑄鐵管道、污水管混凝土地板,但不會對居住者造成健康風險。可以安裝中和劑,通常由填充有大理石石灰骨料或碎屑(堿性)的塑料容器組成,以將pH值提高到可接受的水平。如果重力排水不可用,則還必須安裝一個小型冷凝泵以將其提升到適當的排水管。初級和次級熱交換器由能夠承受這種酸度的材料制成,通常是鋁或不銹鋼。由于冷凝鍋爐的最終排氣溫度低于常壓鍋爐的排氣溫度38°C(100°F)與204°C(400°F),因此始終需要機械風扇將其排出,另外允許使用沒有絕緣或傳統煙囪要求的低溫排氣管道(通常是家庭應用中的PVC)的好處。事實上,由于煙道產品的腐蝕性,特別禁止使用傳統的磚石煙囪或金屬煙道,但在某些型號中特別額定的不銹鋼和鋁材除外。北美大多數冷凝鍋爐的首選/常用排氣材料是PVC,其次是ABS和CPVC。聚合通風孔可增加安裝位置的靈活性,包括側壁通風孔,從而節省不必要的屋頂穿透。

    冷凝鍋爐

    成本

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    在英國和美國,冷凝鍋爐的購買和安裝成本比傳統類型高50%。然而,截至2006年,按照英國的價格,安裝冷凝而不是傳統鍋爐的額外成本應通過減少燃料使用在大約2-5年內收回,按美國價格計算2-5年。確切的數字將取決于原始鍋爐安裝的效率、鍋爐使用模式、與新鍋爐安裝相關的成本以及系統的使用頻率。這些鍋爐的成本隨著政府強制實施的大規模采購生效以及制造商退出舊的、效率較低的型號而下降,但由于冷凝鍋爐更復雜,生產成本高于舊型號。冷凝式鍋爐增加的復雜性如下:

    • 增加熱交換器的尺寸,或增加第二個熱交換器(重要的是熱交換器的設計能夠抵抗來自濕煙氣的酸侵蝕)
    • 風扇輔助煙道的必要性(因為較冷的煙氣浮力較小)。許多非冷凝鍋爐也具有此功能,但是
    • 由于較冷的煙氣會產生冷凝水,因此需要將其排放,因此將鍋爐連接到廢物或排水管中

    就現代鍋爐而言,冷凝式鍋爐和非冷凝式鍋爐之間沒有其他區別。可靠性以及初始成本和效率會影響總擁有成本。一家大型獨立的英國管道工公司在2005年表示,它已經發出了數千次維修冷凝鍋爐的呼吁,其貨車排放的溫室氣體可能比轉向具有生態意識的鍋爐所節省的成本還要多。然而,同一篇文章指出,供暖和熱水信息委員會與一些安裝人員一起發現,現代冷凝鍋爐與標準鍋爐一樣可靠。

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    詞條目錄
    1. 冷凝鍋爐
    2. 冷凝鍋爐的工作原理
    3. 冷凝鍋爐的用法
    4. 效率
    5. 控制
    6. 可靠性
    7. 建筑研究機構
    8. 排氣
    9. 成本

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