Газов котел с електрически генератор: устройство, принцип на работа, преглед на най-добрите марки

Внимателното отношение към енергийните ресурси е продиктувано преди всичко от факта, че почти всички природни ресурси не са безкрайни. Икономичното използване на всички видове гориво изисква разработването на нови системи или радикална модернизация на съществуващите.

И така, газов котел с електрически генератор е един от видовете хибридни системи, които позволяват интелигентно изхвърляне на синьо гориво. Ще ви запознаем с принципа на работа на оборудването, което генерира електрическа енергия заедно с топлинната енергия. Нека представим типични модели на хибридни агрегати.

Ефективно потребление на енергия

Дори обикновен човек на улицата, който има газов котел, инсталиран за отопление на жилища, може да се чуди за рационалността на използването на топлинна енергия. Всъщност, в края на краищата при изгаряне на газ в котел се използва далеч от цялата генерирана топлина.

Винаги, когато отоплителната система работи, част от топлината се възстановява безвъзвратно. Това обикновено се случва, когато продуктите от горенето се изхвърлят от котела в атмосферата. Всъщност това е загубена енергия, която би могла да се използва.

За какво точно става въпрос? За възможността напразно топлината да се използва при производството на електрическа енергия напразно.

Въз основа на факта, че отоплителната котелна система вече е оптимизирана, за да се увеличи ефективността, „излъчената“ енергия все още представлява значителна част от енергията, която се отделя при изгаряне на гориво

Видовете горива могат да бъдат различни, като се започне от банални дърва за огрев и всички видове брикети, завършващи с най-икономичните опции: главен газ с преобладаване на метан в състава, изкуствено синьо гориво и смеси, втечнени от пропан-бутан.

Може да изглежда, че това е далеч от „откриването на Америка“, но всъщност технологията, разработена през 1943 г. от Робърт Стърлинг, или по-скоро инсталацията съществува. Конструктивните му характеристики и основният принцип на работа ни позволява да приписваме тази система на двигатели с вътрешно горене.

Защо тогава не използвахте тази инсталация толкова значително време? Отговорът е прост - теоретичното развитие на технологиите през четиридесетте години на миналия век се оказа много тромаво на практика.

Технологиите и материалите, които са съществували по време на разработката, не позволяват намаляване на размера на инсталацията, а съществуващите методи за производство на електрическа енергия са по-икономични.

Включването в схемата на газов котел на устройство, което преработва разточително използваната топлина в електричество, може значително да повиши ефективността на газопреработвателно предприятие

Какво може да ни накара днес да мислим за по-внимателно отношение към ресурси, които не са класифицирани като възобновяеми? Сега в целия свят има често срещан проблем - развитието на технологиите неизбежно ще доведе до увеличаване на потреблението на електрическа енергия.

Увеличението на потреблението става с толкова бързи темпове, че мрежовите компании нямат време да модернизират преносните системи на електрическа енергия, да не говорим за производството. Тази ситуация неизбежно води до факта, че елементите на системите за електрозахранване се провалят, а в някои случаи това може да се случи със завидна редовност.

Съвременните отоплителни котли са оборудвани с системи за управление, които също са летливи. Циркулационната помпа, сензорите, автоматиката, самият панел се нуждае от електрическо захранване. Целият набор от устройства не може да предизвика аларма за поддържане на работоспособност по време на прекъсване на захранването.

Принудителните отоплителни системи не могат да се стартират без електричество. Изключването на захранването през отоплителния сезон е почти пагубно за тях. Не само това, това неминуемо ще доведе до бързо охлаждане на помещението, при продължително отопление на празен ход, веригата може да замръзне.

Продължителното отсъствие на отоплителната система в студения сезон води до замръзване на отоплителната система, в нея се появяват ледени тапи и в резултат на това повреда на оборудването и отоплителните тръби поради счупване

Стандартни съществуващи решения на проблема - инсталация непрекъсваеми захранващи устройствагенератори от всякакъв вид модификации (газови, бензови, дизелови генератори или нетрадиционни източници - вятърни генератори или мини ТЕЦ, водноелектрически централи).

Но това решение далеч не е приемливо за всички, тъй като на много хора им е трудно да отделят място за инсталиране на автономен доставчик на електроенергия.

Ако жителите на отделни къщи все още могат да разпределят място за генератор, тогава за инсталиране в многоетажна сграда е почти невъзможно. По този начин се оказва, че жителите на жилищните сгради с индивидуални отоплителни системи за първи път страдат при изключване на светлините.

Ето защо, на първо място, компаниите, които произвеждат компоненти за сглобяване на отоплителни системи, се чудеха на пълното използване на топлината, която се „излъчва“ от отоплителната система. Мислехме как да използваме безполезната субстанция при производството на електричество.

От добре познатите технологии, разработчиците са избрали „добре забравения“ модул Stirling; съвременните технологии позволяват повишаване на неговата ефективност, като същевременно поддържат компактни размери.

Принципът на работа на двигателя Stirling е движението на буталото на двигателя нагоре и надолу. Двигателят работи почти безшумно и не причинява вибрации на оборудването

Принципът на работа на устройството на Стърлинг се основава на използването на загряване и охлаждане на работния флуид, който от своя страна задвижва механизъм, който генерира електрическа енергия.

Инжектираният газ е разположен вътре в буталото (затворен), при нагряване газообразната среда се разширява и движи буталото в една посока, след охлаждане в охладителя се компресира и премества буталото в другата посока.

Преглед на производителите на котли с генератор

Нека разгледаме конкретни примери за съществуващата днес система от битови котли, в която принципът за използване на отработените газове (продукти от изгарянето) за производството на електроенергия е успешно приложен. Южнокорейската компания NAVIEN успешно внедрява горната технология в бойлер на марката HYBRIGEN SE.

Котелът използва двигател на Стърлинг, който според паспортните данни генерира електричество с мощност 1000 W (или 1kW) и напрежение 12V по време на работа. Разработчиците твърдят, че генерираната електроенергия може да се използва за захранване на домакински уреди.

Такава мощност трябва да е достатъчна за захранване на домашен хладилник (около 0,1 kW), персонален компютър (около 0,4 kW), LCD телевизор (около 0,2 kW) и до 12 LED крушки с мощност 25 вата всяка.

Navien хибригенен котел със вграден генератор и двигател Stirling. По време на работа на котела, в допълнение към основните функции, се генерира електричество от порядъка на 1000 W мощност

От европейските производители Viessmann се занимава с разработки в тази област. Viessmann има възможност да представи два модела от котли Vitotwin 300W и Vitotwin 350F по избор на потребителя.

Vitotwin 300W беше първата разработка в тази посока. Той има доста компактен дизайн и изглежда много подобен на обичайния стенни газови котли, Вярно е, че по време на работа на първия модел бяха идентифицирани "слабите" места в работата на двигателя на системата Stirling.

Най-големият проблем беше отстраняването на топлината, основата на устройството е отоплението и охлаждането. Т.е. разработчиците се сблъскват със същия проблем, с който се сблъсква Стърлинг през 40-те години на миналия век - ефективно охлаждане, което може да бъде постигнато само със значителни размери на охладителя.

Ето защо се появи моделът на котела Vitotwin 350F, който включваше не само газов котел с електрически генератор, но и интегриран 175 литров котел.

Резервоарът за съхранение на топла вода е монтиран на пода поради голямото тегло както на самото оборудване, така и на течността, приготвена за санитарни цели

В този случай, проблемът с проблема с охлаждането на буталото на Stirling блока поради водата в бойлер, Решението обаче доведе до факта, че общите размери и тегло на инсталацията се увеличават. Такава система вече не може да се монтира на стената като обикновен газов котел и може да бъде монтирана само на пода.

Котлите Viessmann осигуряват възможност за захранване на системите за работа на котела от външен източник, т.е. от централни захранващи мрежи. Viessmann позиционира оборудването като устройство, осигуряващо собствените му нужди (работа на котелни блокове), без възможност за избор на излишно електричество за битова консумация.

Система Vitotwin F350 - бойлер с бойлер за отопление 175л. Системата ви позволява да отоплявате стаята, осигурява топла вода и генерира електрическа енергия.

За да можем да сравним ефективността на използването на генератори, вградени в отоплителната система. Струва си да се помисли за котела, който е разработен от компаниите TERMOFOR (Република Беларус) и от компанията Krioterm (Русия, Санкт Петербург).

Струва си да ги обмислите не защото могат по някакъв начин да се конкурират с горните системи, а да сравнят принципите на работа и ефективността на генериране на електрическа енергия. Тези котли използват само дърва за огрев като гориво пресовани дървени стърготини или брикети на основата на дърво, така че те не могат да бъдат поставени наравно с моделите на NAVIEN и Viessmann.

Котелът, наречен "пещ за отопление Indigirka", е фокусиран върху дългосрочно отопление с дърва и др., Но е оборудван с два генератора на топлинна електроенергия от тип TEG 30-12. Те са разположени на страничната стена на устройството. Мощността на генераторите е малка, т.е.общо, те са в състояние да генерират само 50-60W с напрежение 12V.

Основният дизайн на печката Indigirka позволява не само да отоплява стаята, но и да готви на горелката. Системата се допълва от два топлогенератора на 12V с мощност 50-60W.

В този котел е използван методът на Зебек, основан на образуването на ЕМП в затворена електрическа верига. Състои се от два различни вида материал и поддържа точки за контакт при различни температури. Т.е. разработчиците също използват топлината, генерирана от котела, за да генерират електрическа енергия.

Сравнение на работата на котела

Сравняване на представените видове котли, които не само отопляват помещението (топлина прехвърляне агент топлина), но също така генерират електричество чрез използването на генерирана топлина, трябва да се обърне внимание на важни аспекти по време на работа.

И NAVIEN, и Viessmann позиционират своите котли, което показва безспорни предимства - пълна автоматизация на процеса, липса на нужда от сервизни ремонти и пълно отсъствие на смущения след въвеждане в експлоатация от купувача.

За работата на тези котли е необходима само стабилна работа на системата; стабилна наличност на газ (независимо дали става дума за багажника, инсталация на цилиндър с втечнен газ или резервоар за газ). Съответно, за работата на котлите се използва битов газ, който след изгаряне не представлява никаква вреда за околната среда.

По принцип почти същото може да се каже за печката за отопление Indigirka, само вида гориво тук не е газ, а дърва за огрев, пелети или пресовани дървени стърготини.

Пълно отсъствие автоматизациякоето изисква електричество. Системата за генериране на електрическа енергия и самият котел не влияят на работата помежду си, т.е. в случай на отказ на системата за производство на електроенергия, котелът продължава да изпълнява функциите си.

Всички тези газови отоплителни агрегати, под горелките на които са разположени двигателите на Stirling, произвеждат електрическа енергия, която може да се използва за различни цели.

Котлите NAVIEN и Viessmann няма да могат да се похвалят с такова, тъй като двигателят на системата Stirling е вграден директно в дизайна на котела. Но колко рентабилни са такива системи и след колко време ще се изплати подобен бойлер? Този въпрос трябва да бъде разгледан подробно.

Рентабилност на разглежданите системи

На пръв поглед котлите на NAVIEN и Viessmann са почти мини топлоцентрали в частна къща или дори апартамент.

Дори и въпреки големите общи размери, способността да се произвежда електрическа енергия просто чрез използване на котел за отопление на котел или за отопление на помещения трябва да подтикне купувача без колебание да установи такова „чудо на технологията“.

Но при по-внимателна проверка на котела NAVIEN възникват въпроси, на които трябва да се отговори. С декларираната мощност от 1 кВт (безплатна мощност, която можете да използвате по ваша преценка), котелът консумира електроенергия доста забележимо по време на работа на системата.

Какво искаш да кажеш? Поне работата на автоматизацията, дори да е необходима малко мощност, но тя е необходима, за да функционират вентилаторът и циркулационната помпа. Изброените устройства общо могат не само да изразходват успешно този киловат енергия, но може и да не са достатъчни, когато системата се „разпръсне“.

Принципна схема на отоплителната система Vissmann Vitotwin 350F с подов бойлер 175л. Системата позволява както използването на електроенергия от външен източник, така и прехвърлянето на излишно генерирано електричество в обща мрежа

Същите въпроси възникват при котлите на Viessmann, но поне възможността за извличане на електроенергия за собствените нужди не е посочена тук. Беше предвидена само възможността за автономна работа на системата при липса на външно захранване.

Въпреки че разработчиците веднага посочват, че „системата може да изисква допълнителна електрическа мощност при пикови натоварвания“. На фона на заявените 3500 kWh произведена електроенергия годишно, този нюанс вече е под съмнение и чрез прости и прости изчисления получаваме следното:

3500: 6 (месеци от стандартния отоплителен сезон): 30 (средно 30 календарни дни): 24 (24 часа на ден) = 0,81 kW * час.

Т.е. Котелът произвежда около 800W със стабилна (постоянна) работа, но колко консумира самата система по време на работа? Може би същите тези, произведени от 800W, а може би и повече.

В допълнение, електричеството се генерира само по време на работа на горелката. Т.е. Тя изисква или непрекъсната работа на системата, или всичко е малко по-различно, отколкото казват разработчиците на системата.

До какво доведоха тези изчисления? Котелната система на дърва наистина дава своите 50W * h (или 0,05 kW * h), които могат да се използват за презареждане на таблет, телефон и т.н. дори за баналната "готовност LED крушка". За разлика от развитието на две световно известни компании, но описаната разработка очевидно прилича повече на добър маркетингов ход и нищо повече.

Що се отнася до ценовата политика на тези системи, тук по принцип е трудно да се оцени нещо. Тъй като дори производителите Viessmann и NAVIEN веднага декларират, че оборудването „не изисква поддръжка“. Преведено на прост език - счупи се, което означава, че трябва да замените устройството напълно.

Това може да се отнася не само за цялата система, но и за отделните блокове: двигателят на Стърлинг, системата за газова горелка и др. Резултатът е доста впечатляваща сума. Въз основа на факта, че средната цена за тези системи е около 12 хиляди. Евро или 13,5 хил. Долара Схемата на котела с генератора, тогава само производителят на системи може да спечели в такава ситуация.

Печката Indigirka изобщо не може да участва в сравнението не само защото видът на горивото не е газ, а цената не е сравнима (15 пъти по-малко), но и защото печката не е позиционирана за домашна употреба, а повече за пътувания, експедиции и др. п.

Ако в Европа ситуацията с енергийните превозвачи значително влияе върху избора на потребителите (при избора на системи за отопление или енергоснабдяване) от гледна точка на ефективността и екологичността, държавите от ЕС стимулират това чрез субсидиране на прилагането на такива системи.

За домашния потребител в Русия такива системи вероятно са твърде скъпи както първоначално „система + инсталация“, така и по време на работа.

Изводи и полезно видео по темата

Принципът на работа на двигателя Stirling, оборудвайки газов котел:

Демонстрация на газовия котел с електрически генератор:

Пример за печка на дърва с електрически генератор за сравнение с газов агрегат:

Не забравяйте, че европейските енергогенериращи компании са доста лоялни към „производителите“ на енергоспестяващо оборудване.

В Русия възможността за генериране и предаване на електрическа енергия в мрежата от домакински потребител не само не е определена от закона, но и не се приветства от мрежовите компании. Следователно, малко вероятно е представените системи да имат сериозни шансове да се използват в Руската федерация днес.

Моля, коментирайте статията, изпратена за разглеждане в блоковата форма по-долу, задавайте въпроси, публикувайте снимка по темата. Разкажете ни за котлите, запознати със системите за генериране на енергия. Споделете полезна информация, която е полезна за посетителите на сайта.