VGF szaklap

EWS (ion)kazánok vizsgálata

2013. augusztus 5. | Rácz László |  26 453 | |

Az alábbi tartalom archív, 5 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Az alábbiakban az első, lényegét tekintve maradéktalanul publikálható ionkazán-vizsgálat leírása olvasható, amelyből kiderül: az adott ionkazán teljesítményre annyit tud, mint egy bármilyen elektromos fűtés, azaz nem egészen 100%-os hatásfokkal (némi veszteség mindig van) üzemel, vagyis 1 kW elektromos energiából 1 kW hőenergiát állít elő. Viszont használata biztonságos, azaz balesetveszéllyel nem jár, így megtalálhatja helyét a piacon.

 

A RANDOM Stúdió Kft. (Debrecen) által gyártott 5 kW-os EWS szekrényes ionkazán mérésére került sor Szegeden, a Móra Ferenc Szakközépiskola épületgépész mérőlaborjában. A mérést Fehér Sándor, a gyártó cég tulajdonosának felkérésére és jelenlétében végeztem.
A mérés és hatásfokvizsgálat célja az volt, hogy a már kiforrott gyártmányként kereskedelmi forgalomba került ionizációs szekrényes hőközpont esetében pontos mérésekkel és számításokkal határozzuk meg a kazán rendszerhatásfokát a mért felhasznált elektromos energia, valamint a hasznosított hőenergia összehasonlításával. A mérésről készült dokumentáció részletes bemutatása, a mérési elvek és eszközök egyszerűsége lehetővé teszi, hogy ezeket az ország bármely épületgépész szakmai oktatással foglalkozó intézményében megismételjék.

Az EWS A 22005 hőszabályozó rendszer mérési eredményei

A vizsgált berendezés egy új fejlesztésű, szekrényes, komplett ionizációs hőközpont, amely mindenben megfelel az előző oldalakon felsorolt követelményeknek. Szerkezeti kialakítását az 1. kép mutatja. A komplett szekrényes berendezés (2. és 3. kép) korrekt minősítésekkel rendelkezik, megfelel a vonatkozó ÉV szabványnak, műszakilag, esztétikailag, biztonságtechnikailag támadhatatlan.

A rendszer főbb szerkezeti elemei

Kazán típusa: EWS A 22005 ionizációs kazánnal működtetett hőközpont (5 kW). Az elektromos energiafogyasztást beépített általános háztartási egyfázisú mérőn olvastuk le.Hőmérséklet mérése és regisztrálása: RC-3 digitális hőmérsékletmérő, adatrögzítővel. A komplett szekrényes hőközpont tartalmazza a szabályozóegységet és az áramerősség-korlátozót. A szekunder oldali hasznosítható hőmenynyiség mérésére MADDALENA kompakt hőmennyiségmérő került beépítésre. A többi mérőegység leolvasása akkor történt, amikor a hőmennyiségmérő egész kWh-t váltott.

Térfogatáram-mérés: IDROTECH 3/4 melegvízmérővel. A felsorolt eszközök láthatók a 2. képen.
Az elektrolit (speciális folyadék) vezetőképességét pontosan 300 µS értékre állította be a gyártó, a rendszert feltöltve, üzemkész állapotban bocsátotta rendelkezésünkre.
A mért hőmérsékletváltozások diagramját és a hozzá tartozó teljesítmény- és hatásfokértékeket táblázat formájában adjuk meg.

A mérés leírása

A kazán terhelésére 23 °C hőmérsékletű hálózati hideg vizet keringtettünk a szekunder oldalon 2,7 l/perc (0,045 kg/s) térfogatárammal. Ezzel a mennyiséggel és a melegítés átlagos 27 °C hőfokkülönbségével a hőtermelő átlagos teljesítménye közel 5 kW.
Az 1. diagramon a mérési időtartamon belül a jellemző hőfokértékek láthatók. A diagram további részét az ábrázolás áttekinthetősége miatt levágtuk, mivel a hőfokgörbék periodikusan ismétlődnek, az átlagérték megtartásával.
A jelölt két szakasz határozottan eltérő értékeinek oka, hogy az 1.szakaszban 55 °C volt a szabályozott kazán kilépő hőmérséklet (zöld), az ehhez tartozó áramerősség túlságosan magas, 28-30 A közötti volt.
A mérőlabor 25 A terhelhetőségű hőkioldója 2 alkalommal lekapcsolt, az üzemszüneti állapotból kézzel kellett újraindítani. A meleg víz hőfokváltozásán (piros) jól látható a két leállási állapot. A 2. szakaszban csökkentettük 45 °C-ra a szabályozott kazánhőmérsékletet, így már a 18-22 A áramerősség mellett az üzemelés folyamatos volt.
Mivel a szekunder kör térfogatárama változatlan maradt, a második szakaszban a kazán átlagos teljesítménye 3,6 kW-ra csökkent.
A mért legmagasabb hatásfok a felhasználói oldalon 96,73% volt. A 2. szakaszban az alacsonyabb kazánhőmérséklet miatt a hatásfok csökkent 1,28%-kal.

 

Használati melegvízkészítés vizsgálata. 80 literes tároló fűtése

Az összehasonlítás érdekében először mértük a tároló saját fűtőbetétjével a melegítés jellemzőit, amit a 2. táblázatban foglaltunk össze. 

Az üzemelés jellemzői

Az ionizációs hőközponttal működő meleg-víztermelés jellemző üzemviszonyait vizsgáltuk ezzel a méréssel. A szekrényes hőközpont, amennyiben HMV-készítés is szükséges, képes vezérelni egy váltószelepet, és előnykapcsolással a melegvízkészítés idejére a fűtést szüneteltetni. Ezért célszerű a teljesítmény kihasználásával a melegvízkészítés idejét a lehető legrövidebbre beállítani.
A szekrényes hőközpontot a 4. képen látható 80 literes melegvíztárolóval kapcsoltuk össze, és a hőközpont-hőcserélőn cirkulációs szivattyúval keringtetve melegítettük.
A 2. diagramon a mérési időtartamon belül a jellemző hőfokértékek láthatók.
A vizsgált időtartam alatt mértük a hatásfokérték számításához szükséges fizikai jellemzőket, ezek a következők:
    a tárolt víz átlagos hőmérsékletét 
     t =11 °C-kal növeltük,
    a mérés időtartama 22 perc,
    a fogyasztásmérőn leolvasott értékek: kezdés 592,4 kWh, mérés vége 593,51 kWh,
    felhasznált energia: 1,11 kWh.

Hatásfok számítása tárolótöltésnél

Bevitt hőmennyiség: Qbe =1,11 kWh 
x 3600 kJ/kWh = 3996 kJ
Melegvíz hőtartalom-növekedése: Qhaszn = m x c x t= 80 x 4,19 x 11 = 3687,2 kJ
Hatásfok: = Qhaszn/Qbe = 92,27%

Összegző értékelés

Az EWS szekrényes ionizációs hőközponttal a legmagasabb teljes rendszerhatásfok folyamatos üzemeltetésnél, magas hőmérsékleten, nagy áramerősség mellett 96,73%, ebben a szivattyúzási energiafelhasználás és a sugárzó hőveszteség is benne van. A tárolt 80 liter víz melegítési hatásfoka a szivattyú energiafelhasználása és a csővezetéki hőveszteség miatt 0,33%-kal alacsonyabb, mint a közvetlen fűtőbetétes melegítésnél. Ennek ellenére mindenképpen külső hőcserélővel kell üzemi körülmények között is a melegvízkészítést megoldani, mivel csak így lehet előnykapcsolásban a gyors felfűtést biztosítani.

A 15 kW-os EWS A38015 hőszabályozó rendszer mérési dokumentációja

Teljesítménye: 7,9-15 kW. Szerkezeti kialakítását az 5. kép mutatja. Az elektromos energiafogyasztást (6. kép) beépített általános háztartási háromfázisú mérőn olvastuk le. A további mérőeszközöket a 7. kép mutatja, ezek megegyeznek az 5 kW-os kazánnál már ismertetett műszerekkel.

A mérés leírása

A kazán hőterhelését az épület fűtési rendszerével oldottuk meg, a szekunder oldalon 9,3 l/perc (0,155 kg/s) térfogatárammal. A mérés időtartama: 9.13-17.13-ig összesen 8 óra.
A mérés első felében a kazán üzemi kikapcsolási hőmérséklete 55 °C-ra volt beállítva. Ezzel a mennyiséggel és a fűtési kör átlagos 14 °C-os hőesésével, a hőtermelő átlagos teljesítménye közel 9,5 kW. A kazán üzemi viszonyait 14.05-kor módosítottuk. A második szakaszban a kikapcsolási hőmérsékletet 40 °C-ra csökkentettük, a térfogatáram változatlan maradt. A fűtési kör átlagos hőesése 8 °C-ra csökkent. Ebben az üzemállapotban a kazán átlagos fűtőteljesítménye 5,03 kW. A 3. diagramrészleten a mérési időtartamon belül a jellemző hőfokértékek láthatók. A diagram további részét az ábrázolás áttekinthetősége miatt levágtuk, mivel a hőfokgörbék periodikusan ismétlődnek, az átlagérték megtartásával. A kazán szakaszos üzeme jól látható a diagramon, a két bekapcsolás közötti idő átlagosan 2,5 perc. A fűtési rendszer visszatérő hőmérséklete közel állandó, míg a másik három hőfokérték periodikusan leng.

Összegző értékelés

A 15 kW-os EWS szekrényes ionizációs hőközponttal a legmagasabb rendszerhatásfok szakaszos üzemeltetésnél, alacsony hőmérsékleten, 14-15 A áramerősség mellett 97,21%, ebben a szivattyúzási energiafelhasználás és a sugárzó hőveszteség is benne van.