Leksikon teknologi pemanas - istilah teknis dengan jelas dan sederhana

Energi yang dilepaskan oleh pembakaran minyak atau gas dalam boiler tidak dapat disalurkan ke sistem pemanas tanpa adanya unsur kehilangan. Gas buang panas yang keluar ke atmosfer melalui cerobong asap mengandung panas dalam jumlah yang relatif besar yang dikenal sebagai 'kehilangan gas buang'.

Selama uji emisi tahunan, inspektur gas buang menentukan apakah kualitas pembakaran dan kehilangan gas buang yang timbul selama pengoperasian burner memenuhi peraturan perundang-undangan. Mereka memeriksa apakah pembakar beroperasi dengan benar dan sistemnya aman. Bahkan jika mereka memberikan nilai sempurna, ini tidak banyak menjelaskan tentang konsumsi energi aktual boiler (efisiensi musiman standarnya), karena hal ini juga dipengaruhi secara signifikan oleh tingkat kehilangan permukaan.

Peredam adalah bagian integral dari setiap kolektor surya. Mereka berada di bawah penutup kaca transparan dengan reflektifitas rendah dari kolektor, sehingga radiasi matahari mencapai mereka secara langsung.

Penyerap menyerap insolasi hampir seluruhnya dan energi matahari diubah menjadi panas. Sejauh menyangkut efisiensi tinggi, penyerap yang memiliki lapisan yang sangat selektif - yang mencakup semua kolektor surya yang dibuat oleh Viessmann - sangat penting.

Unit gabungan panas dan daya (CHP) pada dasarnya terdiri dari mesin, generator sinkron, dan penukar panas. Generator sinkron, yang digerakkan oleh mesin pembakaran internal (unit penggerak), menghasilkan arus bolak-balik 3 fase dengan frekuensi 50 Hz dan tegangan 400 V, yang umumnya digunakan di lokasi.

Jaringan tegangan rendah (level 0,4 kV) digunakan untuk koneksi listrik. Biasanya, unit CHP dioperasikan secara paralel dengan listrik. Pada prinsipnya, bagaimanapun, mereka juga dapat digunakan dalam mode substitusi listrik dengan menggunakan generator sinkron.

Kelebihan daya dapat diekspor ke jaringan listrik. Mesin menghasilkan panas yang dapat diserap dalam "sirkuit pendingin internal" secara berurutan dari oli pelumas, cairan pendingin mesin, dan gas buang, dan ditransfer ke sistem pemanas melalui penukar panas pelat.

Sistem pembangkitan dan pemanfaatan energi ini disebut sebagai pembangkitan panas dan daya gabungan (CHP) karena energi mekanis (daya) yang dihasilkan oleh mesin dan energi termal (panas) yang dilepaskan oleh mesin saat menggerakkan generator digunakan secara bersamaan.

Diagram skematik

Mesin pembakaran gas menggerakkan generator untuk menghasilkan daya. Panas yang dihasilkan diekstraksi dari cairan pendingin dan gas buang melalui penukar panas dan kemudian dapat dimanfaatkan.

Dalam pemanasan DHW mode ganda, air panas rumah tangga dipanaskan oleh dua generator panas yang berbeda - boiler dan kolektor surya misalnya. Panas dari kolektor surya ditransfer ke DHW melalui koil tidak langsung di dalam silinder DHW. Jika perlu, air dapat dipanaskan kembali oleh boiler melalui koil tidak langsung kedua.

Hidrogen dan oksigen adalah yang dibutuhkan untuk menghasilkan panas dan tenaga. Reaksi kimia antara kedua zat tersebut membentuk dasar dari apa yang kadang-kadang disebut sebagai "pembakaran dingin". Ini terjadi di antara dua elektroda: Hidrogen dialirkan ke anoda, di mana katalis membaginya menjadi ion positif dan elektron negatif. Elektron bergerak ke katoda melalui konduktor listrik, menyebabkan arus listrik mengalir. Pada saat yang sama, ion hidrogen yang bermuatan positif mencapai katoda melalui elektrolit (membran penukar ion), di mana ion-ion tersebut pada akhirnya bereaksi dengan oksigen membentuk air. Panas dilepaskan. Seluruh proses ini sepenuhnya bebas dari polutan dan ramah lingkungan.

Nilai kalor bruto (Hs) mendefinisikan jumlah panas yang dilepaskan oleh pembakaran sempurna termasuk panas penguapan yang terpendam dalam uap air dari gas panas.

Hingga saat ini, panas penguapan tidak dapat dimanfaatkan, karena kemampuan teknisnya tidak ada. Oleh karena itu, nilai kalor bersih (Hi) dipilih sebagai dasar untuk semua perhitungan efisiensi. Mengacu pada Hi dan memanfaatkan panas penguapan tambahan dengan demikian dapat menghasilkan efisiensi di atas 100%.

Teknologi kondensasi tidak hanya memanfaatkan panas yang dihasilkan oleh pembakaran sebagai suhu gas panas yang terukur (nilai kalor bersih), tetapi juga kandungan uap air (nilai kalor kotor). Boiler kondensasi mampu mengekstraksi hampir semua panas yang terkandung dalam gas buang dan mengubahnya menjadi energi pemanas.

Boiler kondensasi menggunakan penukar panas berkinerja tinggi. Ini mendinginkan gas buang sebelum keluar melalui cerobong asap, sampai-sampai uap air yang terkandung dalam gas-gas ini sengaja dikondensasi. Ini melepaskan panas tambahan yang ditransfer ke dalam sistem pemanas.

Dengan teknologi ini, boiler kondensasi mencapai efisiensi musiman standar [untuk DIN] hingga 98% (relatif terhadap Hs). Oleh karena itu, boiler kondensasi sangat hemat energi, menjaga dompet dan lingkungan Anda.

Prinsip desain boiler tiga laluan berkontribusi pada pengurangan emisi berbahaya. Gas panas mengalir terlebih dahulu melalui ruang bakar, kemudian kembali ke depan melalui zona pembalikan dan masuk ke lintasan ketiga. Hal ini memotong waktu yang dihabiskan gas pembakaran di bagian terpanas boiler, mengurangi pembentukan nitrogen oksida (NOx).

Sumber energi inovatif untuk pompa panas air asin/air

Pada bangunan baru, saat ini, setiap generator panas ketiga adalah pompa panas dan trennya meningkat. Untuk pemanasan, panas diambil dari udara sekitar, tanah atau air tanah.

Dengan sistem penyimpan es dari Viessmann, sekarang ada sumber panas tambahan yang menarik yang tersedia untuk pompa panas air asin/air. Penyimpan es terdiri dari sebuah tangki dengan penukar panas built-in yang ditanam di taman dan diisi dengan air keran biasa. Peredam udara surya khusus dipasang di atap rumah. Alat ini menarik panas dari udara sekitar dan dari radiasi matahari dan menyalurkannya ke unit penyimpanan. Tempat penyimpanan es juga mengambil energi langsung dari tanah.

Pemanasan dengan es - energi tambahan

Bila diperlukan, pompa panas mengekstrak energi yang dibutuhkan untuk pemanasan dan pemanasan DHW dari tangki, mendinginkan atau mungkin membekukan air dalam prosesnya. Bahkan ketika unit penyimpanan telah membeku, ada cukup panas yang mengalir dari penyerap matahari/udara dan tanah untuk memungkinkan pompa kalor memanaskan bangunan dengan aman dan ekonomis. Energi dari matahari dan udara sekitar, serta panas bumi, digunakan untuk mencairkan tangki kembali.

Dalam setiap proses pembakaran yang melibatkan bahan bakar fosil, gas berbahaya karbon monoksida (CO) dan nitrogen oksida (NOx) terbentuk, di samping karbon dioksida (CO₂) yang tidak dapat dihindari. Nitrogen oksida sangat relevan di sini. Peningkatan gas-gas ini tidak hanya menyebabkan tingkat ozon beracun yang lebih tinggi, tetapi juga merupakan salah satu faktor yang bertanggung jawab atas hujan asam.

Dalam sistem pipa panas, media surya tidak mengalir secara langsung melalui tabung. Sebagai gantinya, media proses menguap di dalam pipa panas di bawah absorber dan mentransfer panas ke media surya. Sambungan kering dari tabung pipa panas di dalam header, sedikitnya kandungan cairan di dalam kolektor dan pemadaman otomatis yang bergantung pada suhu pada kasus Vitosol 300-T, memastikan keandalan operasional yang tinggi.

Boiler sistem adalah alat yang dipasang di dinding yang dimaksudkan semata-mata untuk menyediakan pemanas. Peralatan tersebut juga dapat dikombinasikan dengan silinder DHW untuk menyediakan pemanas DHW.

Pengontrol pemanas yang dikompensasi cuaca memastikan bahwa suhu aliran disesuaikan dengan kebutuhan panas yang sebenarnya (suhu aliran adalah suhu air yang diumpankan ke radiator atau sistem pemanas di bawah lantai).

Untuk tujuan ini, suhu luar diukur dan suhu aliran dihitung dalam kaitannya dengan suhu ruangan yang dibutuhkan dan kondisi di pinggiran bangunan.

Hubungan antara suhu luar dan suhu aliran dijelaskan oleh kurva pemanasan. Lebih sederhananya: Semakin rendah suhu luar, semakin tinggi suhu air ketel atau aliran.

Nilai kalor bersih (Hi) mengacu pada jumlah panas yang dilepaskan oleh pembakaran sempurna jika air yang dihasilkan dibuang sebagai uap. Panas penguapan yang terpendam dalam uap air dari gas panas tidak digunakan.

Alat hibrida adalah alat yang dipasok oleh sejumlah sumber energi. Sistem seperti ini termasuk, misalnya, sistem pompa panas mode ganda. Ini adalah sistem pemanas dengan pompa panas yang dioperasikan secara elektrik yang dikombinasikan dengan setidaknya satu ketel bahan bakar fosil dan unit kontrol dengan peringkat yang lebih tinggi.

Selama operasi, pompa panas menutupi beban dasar dengan memanfaatkan proporsi energi lingkungan bebas yang tinggi. Untuk ini, unit luar ruangan mengekstrak panas laten dari udara luar ruangan dan, melalui kompresor, memanaskannya hingga suhu aliran hingga 55 ° C.

Boiler kondensasi gas hanya 'menendang' ketika hal ini bermanfaat dalam hal mode operasi yang telah ditetapkan, yaitu ketika menghasilkan biaya operasional yang lebih rendah bagi pengguna sistem, emisi CO₂ yang lebih rendah, atau kenyamanan DHW yang lebih tinggi.

Semua peralatan kondensasi yang dipasang di dinding dan kompak Viessmann sekarang dilengkapi dengan penukar panas Inox-Radial baja tahan karat. Teknologi ini membawa tingkat efisiensi yang sangat tinggi hingga 98 persen [untuk DIN] dan operasi yang sangat andal dan efisien selama masa pakai yang lama.

Penukar panas Inox-Radial mendinginkan gas buang sebelum disalurkan ke cerobong asap, sampai-sampai uap air yang terkandung dalam gas-gas ini sengaja dikondensasi. Panas tambahan yang dilepaskan ditransfer ke dalam sistem pemanas. Fungsi ini tidak hanya menghemat energi yang berharga, tetapi juga melindungi lingkungan melalui emisi CO₂ yang jauh lebih rendah.

Pada pompa kalor, koefisien kinerja (COP) adalah rasio perpindahan panas terhadap konsumsi daya. Faktor kinerja musiman adalah rata-rata dari semua COP yang terjadi dalam satu tahun. COP digunakan untuk membandingkan pompa panas dalam hal efisiensi, namun COP berasal dari titik operasi tertentu dalam kondisi suhu yang ditentukan.

Ketika merencanakan sebuah sistem, operasinya sepanjang tahun harus dipertimbangkan. Untuk itu, jumlah panas yang ditransfer sepanjang tahun diberikan dalam kaitannya dengan keseluruhan daya listrik yang diambil oleh sistem pompa panas (termasuk daya untuk pompa, unit kontrol, dll.) selama periode yang sama. Hasilnya diberikan sebagai faktor kinerja musiman. Contoh: SPF 4,5 berarti bahwa, rata-rata sepanjang tahun, pompa kalor membutuhkan satu kilowatt jam energi listrik untuk menghasilkan 4,5 kilowatt jam panas.

Combi boiler adalah alat yang dipasang di dinding yang digunakan baik untuk pemanas sentral maupun untuk pemanas DHW. DHW dipanaskan dengan menggunakan prinsip pemanasan air seketika.

Pengontrol pembakaran Lambda Pro Control dalam boiler kondensasi gas yang dipasang di dinding Vitodens memastikan pembakaran yang stabil dan bertanggung jawab terhadap lingkungan, tingkat efisiensi yang tinggi secara konsisten dan keandalan operasional yang tinggi, meskipun kualitas gas bervariasi.

Pengontrol pembakaran Lambda Pro Control secara otomatis mengenali setiap jenis gas yang digunakan. Hal ini membuat penyesuaian dan pengukuran manual selama komisioning menjadi tidak berguna. Selain itu, Lambda Pro Control secara terus menerus mengelola campuran gas-udara untuk memastikan pembakaran yang bersih dan efisien secara konstan, bahkan ketika kualitas gas bervariasi. Elektroda ionisasi memasok data mentah yang diperlukan untuk tujuan ini langsung dari nyala api.

Penyediaan panas dan listrik yang terdesentralisasi terbukti semakin relevan. Viessmann menawarkan solusi yang dapat berkontribusi untuk meratakan volatilitas pasokan listrik dari energi terbarukan. Ladang angin dan sistem fotovoltaik telah dibangun dalam jumlah besar untuk menggantikan pembangkit listrik tenaga nuklir dan pembangkit listrik skala besar konvensional.

Namun, karena ketersediaan energi terbarukan ini berfluktuasi dan, akibatnya, tidak dapat dijadwalkan, pembangkit listrik tenaga panas dan listrik (CHP) yang terkendali telah menjadi komponen penting dalam upaya menuju transisi energi yang sukses. Perkembangan ini dipimpin oleh tujuan politik untuk meningkatkan pangsa listrik yang dihasilkan oleh pembangkit CHP menjadi 25 persen pada tahun 2020.

Pembangkit listrik terdesentralisasi

Ketika terjadi kekurangan pembangkit listrik yang tidak stabil, unit CHP mikro dapat memberikan kontribusi penting untuk memenuhi permintaan. Karena ini terjadi secara lokal dan daya yang dihasilkan di lokasi, hal ini juga mengurangi tekanan pada jaringan listrik. Menghasilkan listrik Anda sendiri dengan menggunakan unit CHP sekarang menjadi pengganti yang layak untuk mengambil daya dari jaringan listrik. Dalam kombinasi dengan unit penyimpanan daya, catu daya mandiri dapat dicapai, terutama dengan sistem CHP mikro.

[1] Ketel beban puncak

[2] Modul sel bahan bakar

[3] Silinder menara dengan silinder DHW baja tahan karat 220 l ditambah hidraulik dan sensor

[4] Sistem cerobong yang seimbang

[5] Pengukur ekspor CHP integral

[6] Antarmuka komunikasi WiFi

[7] Meteran rumah tangga (meteran listrik dua arah)

[8] Sirkuit daya rumah tangga

[9] Jaringan listrik umum

[10] Aplikasi Internet / ViCare

Tujuan utama dari pompa kalor adalah untuk menyediakan pemanas sentral yang nyaman dan nyaman serta pemanas DHW yang andal. Namun, mereka juga dapat digunakan untuk mendinginkan bangunan. Sementara tanah atau air tanah digunakan di musim dingin untuk menyediakan energi untuk pemanasan, di musim panas dapat digunakan untuk pendinginan alami.

Dengan fungsi pendinginan alami, unit kontrol pompa panas hanya menghidupkan pompa utama dan pompa sirkuit pemanas. Ini berarti air yang relatif panas dari sistem pemanas di bawah lantai dapat memindahkan panasnya melalui penukar panas ke air garam di sirkuit primer. Hal ini mengekstrak panas dari semua ruangan yang terhubung. Hal ini membuat pendinginan alami menjadi cara yang sangat hemat energi dan murah untuk mendinginkan interior bangunan.

Efisiensi musiman standar [untuk DIN] diperkenalkan untuk memungkinkan konsumsi energi dari berbagai jenis generator panas untuk dibandingkan. Sebagai ukuran pemanfaatan energi boiler, ini menunjukkan, sepanjang tahun, hingga berapa persen energi yang digunakan diubah menjadi energi pemanas yang dapat digunakan.

Tingkat efisiensi musiman standar [untuk DIN] secara signifikan dipengaruhi oleh tingkat kehilangan gas buang dan kehilangan permukaan yang timbul selama operasi.

Kehilangan permukaan adalah proporsi hasil pembakaran yang dilepaskan ke udara sekitar oleh permukaan generator panas, dan dengan demikian hilang sebagai energi pemanas yang dapat digunakan.

Mereka terjadi sebagai kerugian radiasi saat burner berjalan atau sebagai kerugian siaga saat burner tidak digunakan, terutama di musim semi / musim gugur, tetapi juga di bulan-bulan musim panas ketika boiler diperlukan hanya untuk pemanasan DHW.

Biasanya, kehilangan permukaan boiler lama akan jauh lebih tinggi daripada kehilangan gas buang yang diperiksa oleh inspektur gas buang. Tingkat kehilangan permukaan dengan demikian merupakan faktor penting dalam efektivitas biaya (efisiensi musiman standar) generator panas.

Istilah 'cerobong terbuka' dan 'ruang tertutup' menggambarkan bagaimana boiler disuplai dengan udara yang dibutuhkan untuk pembakaran.

Dalam operasi cerobong terbuka, ia mengambil udara pembakarannya dari ruangan tempat ia dipasang. Oleh karena itu, ruangan tersebut tentu saja harus memiliki ventilasi yang memadai. Ada sejumlah kemungkinan di sini. Seringkali, pasokan udara pembakaran dipastikan melalui bukaan atau celah (ventilasi) di dinding eksterior. Jika alat ditempatkan di dalam ruang tamu, pilihan lain adalah 'pasokan udara ruangan yang saling terhubung', di mana ventilasi yang memadai dipastikan melalui sambungan udara (celah di pintu) ke sejumlah ruangan lain.

Dalam pengoperasian dalam ruangan tertutup, udara pembakaran yang diperlukan disuplai dari luar melalui pipa ventilasi. Pada intinya, ada tiga solusi yang bisa diidentifikasi:

1. Pasokan udara melalui saluran keluar atap vertikal
2. Pasokan udara melalui koneksi dinding eksternal
3. Pasokan udara melalui cerobong asap yang seimbang

Manfaat dari operasi tertutup ruangan adalah memberikan fleksibilitas yang lebih besar daripada operasi cerobong terbuka dalam hal penempatan boiler gas yang dipasang di dinding. Alat ini dapat dipasang di mana saja - baik di ruang keluarga atau di ceruk, lemari atau ruang atap.

Kemandirian dari udara dalam ruangan juga mengurangi kerugian, karena udara panas di dalam ruangan tidak digunakan untuk pembakaran. Oleh karena itu, peralatan yang disegel di dalam ruangan dapat ditempatkan di dalam selubung bangunan termal.

Silinder DHW mode ganda adalah pusat dari sistem jenis ini. Ketika ada insolasi yang cukup, media surya dalam sistem panas matahari memanaskan air di dalam silinder DHW melalui koil tidak langsung yang lebih rendah. Ketika suhu turun melalui air panas yang dialirkan, seperti untuk mandi atau shower, ketel akan menyala jika perlu untuk memberikan pemanasan tambahan melalui sirkuit kedua.

Selain memanaskan DHW, media surya yang dipanaskan dalam kolektor surya juga dapat digunakan untuk memanaskan air hingga mencapai suhu tertentu. Untuk ini, sirkuit pemanas, melalui penukar panas, menggunakan air di dalam silinder surya yang terus menerus dipanaskan oleh kolektor surya. Unit kontrol memeriksa apakah suhu ruangan yang dibutuhkan dapat dicapai. Jika suhu di bawah nilai yang ditetapkan, ketel juga akan menyala.

Kolektor surya menghasilkan panas setiap kali sinar matahari jatuh ke penyerap - bahkan pada saat tidak ada panas yang dibutuhkan. Hal ini mungkin, misalnya, terjadi pada musim panas ketika penghuni rumah sedang berlibur. Jika perpindahan panas, melalui silinder DHW atau silinder penyangga air pemanas, tidak lagi memungkinkan karena salah satunya sudah dipanaskan sepenuhnya, pompa sirkulasi akan mati dan sistem panas matahari mengalami stagnasi.

Jika insolasi lebih lanjut jatuh pada kolektor, suhunya akan naik sampai media perpindahan panas menguap, menyebabkan tekanan panas yang tinggi pada komponen sistem seperti segel, pompa, katup, dan media perpindahan panas itu sendiri. Dalam sistem dengan pematian yang bergantung pada suhu ThermProtect, pembentukan uap dapat dicegah dengan andal.

Kolektor pelat datar dengan lapisan penyerap switching

Untuk pertama kalinya, kolektor pelat datar telah dikembangkan dan dipatenkan yang mencegah penyerapan energi lebih lanjut setelah suhu tertentu tercapai. Lapisan penyerap Vitosol 200-FM didasarkan pada prinsip 'switching layer'. Struktur kristal, dan oleh karena itu output kolektor, berubah tergantung pada suhu kolektor, sehingga mengurangi suhu stagnasi. Pada suhu absorber 75 °C ke atas, struktur kristal lapisan berubah, meningkatkan laju radiasi panas berkali-kali lipat. Hal ini mengurangi output kolektor saat suhu kolektor naik, suhu stagnasi turun secara signifikan dan mencegah pembentukan uap.

Setelah suhu dalam kolektor turun, struktur kristal kembali ke keadaan semula. Lebih dari 95 persen energi matahari yang masuk sekarang dapat diserap dan diubah menjadi panas; hanya sebagian kecil (kurang dari 5 persen) yang disinari kembali. Ini berarti bahwa hasil dari kolektor baru ini lebih tinggi daripada kolektor pelat datar konvensional, karena kolektor ini tidak pernah memasuki fase stagnasi dan dapat memasok panas lagi setiap saat. Tidak ada batasan berapa kali perubahan struktur kristal dapat diaktifkan, yang berarti fungsi ini selalu tersedia.

Dalam mode kolektor standar, lapisan penyerap baru pada kolektor pelat datar Vitosol 200-FM berfungsi seperti lapisan penyerap standar pada kolektor pelat datar Viessmann. Pada suhu kolektor 75 ° C ke atas, perpindahan panas meningkat berkali-kali lipat, sehingga secara andal mencegah panas berlebih dan pembentukan uap jika terjadi stagnasi.