Učinkovitost tehničnih naprav na gorivo
Tehnične specifikacije proizvajalcev naprav, ki uporabljajo kondenzacijsko tehnologijo, pogosto navajajo, da učinkovitost delovanja presega 100%. Vendar to ne pomeni, da kondenzacijska tehnologija omogoča večji izkoristek energije kot je shranjena v gorivu.
Učinkovitost posamezne tehnične naprave je razmerje med količino uporabne energije (npr. ogrevalna toplota) in celotne toplote, ki je na voljo v tehnični napravi (npr. gorivo). Učinkovitost delovanja nad 100 % bi pomenila, da je količina proizvedene toplote večja od skupne količine vnesene toplote, kar pa je v praksi nemogoče. Vendar je teoretična učinkovitost tehničnih kurilnih naprav nad 100 % vseeno mogoča in se pridobi na podlagi posebne enačbe. Da bi razumeli zakaj, moramo razumeti, kako tehnične naprave na gorivo delujejo oz. kako so delovale v preteklosti.
Za spreminjanje standardiziranega izračuna sta potrebna usklajevanje med univerzami in industrijo ter sprememba standardov na svetovni ravni. Zato lahko ta postopek traja zelo dolgo. A to ne predstavlja težave in vam ni treba skrbeti, saj vsi proizvajalci uporabljajo enake enačbe, zato primerjava različnih proizvajalcev oz. ponudnikov opreme ni problem!
Izračun delovne učinkovitosti same tehnične naprave je dokaj zapleten. Za lažje razumevanje predstavljamo poenostavljen izračun.
Uporabna toplota pri zgorevanju goriva
Vsa goriva vsebujejo določeno količino energije, ki jo imenujemo »zgorevalna toplota«. Za delovanje tehnične naprave (npr. plinskega kotla) sta potrebna gorivo (npr. zemeljski plin) in zrak. Med zgorevanjem gorivo reagira s kisikom v zraku (oksidacija) in spremeni svojo kemično sestavo. Rezultat procesa zgorevanja goriva je sproščanje toplote v dveh procesih. To sta:
- sproščanje toplote – ta (večji) del toplote se imenuje »senzibilna toplota« ali »kurilna vrednost«
- ustvarjanje dimnih plinov – ta (manjši) del toplote se imenuje »latentna toplota« ali »toplota kondenzacije«
Cilj vsake tehnične naprave je izkoristiti čim večji delež v gorivu shranjene toplote. Cilj nas kot uporabnikov je, da ta izkoristek poznamo. V primeru toplotnega izkoristka je uporabna toplota tista toplota, ki ostane, ko od zgorevalne toplote odvzamemo toploto, ki je ne moremo izkoristiti (izgube).
SKUPNA TOPLOTA,
ki je na voljo v napravi:
kurilna vrednost (KV) +
toplota kondenzacije (TK) =
zgorevalna toplota (ZT)
UPORABNA TOPLOTA,
ki jo lahko uporabi naprava:
zgorevalna toplota (ZT) –
izgubljena toplota (IT) =
uporabna toplota (UT)
AHA!
No, to pa je preprosto! Najprej seštejem dve toploti – kurilno vrednost in toploto kondenzacije. To je skupna toplota, ki se ustvari med zgorevanjem goriva. Nato odštejem toploto, ki se med postopkom izgubi. Ostanek predstavlja toploto, ki pride do mojega radiatorja in jo lahko uporabim!
Različna izhodišča za izračun
Izhodišče za veljavni standardizirani izračun učinkovitosti delovanja plinskega kotla oz. uporabne toplote je kurilna vrednost.
Razlog, zakaj se toplota kondenzacije oz. del energije, shranjene v vodni pari dimnih plinov, ni uporabljala že pred desetletij, je preprost: pri kondenzaciji se sproščajo agresivne korozivne kisline, ki (lahko) poškodujejo tehnično opremo. Zato je bil tehnični cilj preprečiti nastajanje kondenzata z ustvarjanjem visokih temperatur v napravah.
Zaradi tega so standardni in nizkotemperaturni kotli dejansko lahko uporabili le del energije, ki se je sprostil med zgorevanjem goriva (tj. kurilna vrednost – KV). Toplota kondenzacije (TK) pa se je neporabljena odvajala skozi dimnik in prispevala k dodatnim negativnim okoljskim vplivom. Zato kot osnovo za izračun učinkovitosti delovanja tehničnih naprav na gorivo (še vedno) uporabljamo samo kurilno vrednost.
IZHODIŠČE A (veljaven izračun)
Toplota kondenzacije se ne uporablja, to pomeni, da kurilna vrednost goriva predstavlja najvišjo možno uporabno toploto oz. 100%.
Na ta način imajo nizkotemperaturni kotli nekoliko manjši izkoristek kot 100%. Učinkovitost kondenzacijskih kotlov z dodatno toploto kondenzacije pa lahko presega 100%.
Razvojem novih, na korozijo odpornih materialov je omogočil razvoj kondenzacijske tehnologije oz. tehničnih naprav, ki lahko uporabljajo toploto, shranjeno v kondenzatu. To pomeni, da moramo pri izračunu učinkovitosti kondenzacijske tehnične naprave na gorivo kot osnovo za izračun uporabiti zgorevalno toploto (kurilna vrednost plus toplota kondenzacije).
IZHODIŠČE B
Toplota kondenzacije se porablja, kar pomeni, da skupna zgorevalna toplota goriva (kurilna vrednost + toplota kondenzacije) predstavlja najvišjo možno uporabno toploto oz. 100 %.
Na ta način imajo nizkotemperaturni kotli kot in kondenzacijski kotli manjši izkoristek kot 100%.
Prikaz največje možne uporabne toplote (brez izgub):
- Izhodišče A: 100% = kurilna vrednost (KV)
- Izhodišče B: 100% = zgorevalna toplota (ZT) oz. kurilna vrednost + toplota kondenzacije
Razmerje med kurilno vrednostjo in toploto kondenzacije je odvisno od vrste goriva.
MISLIM, DA RAZUMEM
Razlika je le pri prikazu največje možne porabe toplote (100 %), ki je napravi na voljo: v prvem primeru je to kurilna vrednost, v drugem pa kurilna vrednost plus dodatna toplota kondenzacije.
Podobno kot pri jabolčni čežani. Recimo, da je plinska peč jabolko. Prej so delali jabolčno čežano iz olupljene jabolke, in so bili prepričani, da so jabolko izkoristili 100%. Potem pa je nekdo prišel na idejo, da jo pripravi iz neolupljene jabolke in se je pohvalil, da lahko jabolko izkoristi 110%!
Primer izračuna za sodobne kotle na zemeljski plin
Razmerje med uporabno in izgubljeno toploto je odvisno od vrste goriva in tudi od obratovalne temperature ogrevalnega sistema. Izkoristek delovanja sodobnih kotlov na zemeljski plin z nizko temperaturo dvižnega oz. povratnega voda (75/60 °C) je približno 94% za nizkotemperaturne plinske kotle (NTK) in okoli 104% za kondenzacijske plinske kotle. Z znižanjem obratovalne temperature se učinkovitost delovanja kondenzacijskega plinskega kotla poveča (pribl. na 109%).
IZHODIŠČE A (veljaven izračun)
(100% kurilna vrednost):
- nizkotemperaturni kotli (NTK) = 94%
- kondenzacijski kotli (KK) = 104%
IZHODIŠČE B
(100% zgorevalna toplota):
- nizkotemperaturni kotli (NTK) = 83%
- kondenzacijski kotli (KK) = 93%
∼10% BOLJ UČINKOVIT
Ne glede na način izračuna je kondenzacijski plinski kotel v vsakem primeru za približno 10 % učinkovitejši kot nizkotemperaturni plinski kotel, saj dodatno izkorišča skoraj celotno kondenzacijsko toploto, zaradi česar je tudi bolj okolju prijazen!
Poleg tega pa lahko zanj pridobim tudi ugodno posojilo ali subvencijo Eko sklada.
Ugotovitev
Stopnjo učinkovitosti kondenzacijske tehnične naprave na gorivo nad 100 % dobimo, če za izhodišče izračuna uporabimo samo kurilno vrednost goriva. Uvajanje kondenzacijske tehnologije nam omogoča tudi izkoriščanje toplote kondenzacije, ki je prej ostajala neizkoriščena in škodila okolju. Zato moramo v prihodnosti spremeniti tudi enačbo za izračun učinkovitosti delovanja tehničnih naprav na gorivo. To ne predstavlja težave in vam ni treba skrbeti, saj vsi proizvajalci uporabljajo enake enačbe, zato primerjava različnih proizvajalcev oz. ponudnikov opreme ni problematična.
Porabi manj APP
PRIMER 1 / Kondenzacijski plinski kotel: Starejša hiša brez izolacije s 100 m² ogrevane površina in starejšimi okni se ogreva na star plinski kotel. S kondenzacijskim plinskim kotlom bi na leto prihranili približno 850 €. Ocena investicije je 4.000 €, povrnitev investicije pa v manj kot 5 letih.
PRIMER 2 / Toplotna črpalka zrak-voda: Starejša hiša brez izolacije s 100 m² ogrevane površina in starejšimi okni se ogreva na kurilno olje. S toplotno črpalko zrak/voda bi na leto prihranili približno 2.300 €. Ocena investicije je 4.700 €, povrnitev investicije pa v 2 letih.
Na brezplačni spletni aplikaciji Porabimanj preverite na lastnem primeru koliko denarja, energije in emisij CO2 bi lahko prihranili v primeru, da vgradite toplotno črpalko za centralno ogrevanje.
Opomba: V primeru, da vaš bivalni ali poslovni prostor ni ustrezno izoliran in nima vgrajenih kakovostnih oken, z menjavo energenta ali grelnega sistema verjetno ne boste dosegli vseh možnih prihrankov.
Za vsako peto anketirano slovensko gospodinjstvo, ki je v preteklosti zamenjalo zemeljski plin kot glavni energent, je kot razlog navedlo ceno.
Vir: Raziskava energetske učinkovitosti Slovenije – REUS 2022
Mogoče te še zanima
Informa Echo
Informa Echo
Informa Echo
Informa Echo
You must be logged in to post a comment.