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 запаси не са безкрайни.Икономичното потребление на всички видове гориво изисква разработването на нови системи или радикална модернизация на съществуващите.

По този начин газовият котел с електрически генератор е един от видовете хибридни системи, които ви позволяват интелигентно да управлявате синьото гориво. Ще ви запознаем с принципа на работа на съоръжения, които произвеждат електрическа енергия заедно с топлинна енергия. Нека си представим типични модели хибридни агрегати.

Ефективна консумация на енергия

Дори обикновеният човек, който има инсталиран газов котел за отопление на дома си, може да се чуди за рационалното използване на топлинната енергия. Наистина, когато газът се изгаря в котел, не се използва цялата генерирана топлина.

Когато една отоплителна система работи, част от топлината винаги се губи безвъзвратно. Това обикновено се случва, когато продуктите от горенето се отделят от котела в атмосферата. Всъщност това е пропиляна енергия, която можеше да бъде използвана.

За какво точно говорим? Относно възможността за използване на изхабена „отработена“ топлина при производството на електрическа енергия.

Ако приемем, че отоплителната котелна система вече е оптимизирана, за да се увеличи максимално ефективността, тогава „изхвърлената“ енергия все още представлява значителна част от енергията, която се освобождава по време на изгарянето на горивото

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

Може да изглежда, че това е далеч от „откриването на Америка“, но всъщност технологията или по-скоро инсталацията, разработена през 1943 г. от Робърт Стърлинг, съществува. Нейните конструктивни характеристики и основният принцип на работа позволяват тази система да се класифицира като двигател с вътрешно горене.

Защо тогава тази инсталация не е била използвана 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 съществуваха по време на разработката, не позволяваха намаляване на размера на инсталацията, а съществуващите методи за производство на електрическа енергия бяха по-рентабилни.

Включването на устройство във веригата на газовия котел, което преобразува отпадната топлина в електричество, може значително да увеличи ефективността на инсталацията за преработка на газ.

Какво може да ни накара днес да мислим за по-внимателно отношение към ресурсите, които не са класифицирани като възобновяеми? В днешно време има общ проблем в целия свят - развитието на технологиите неизбежно води до увеличаване на потреблението на електрическа енергия.

Увеличаването на потреблението се случва с толкова бързи темпове, че мрежовите компании нямат време да модернизират системите за пренос на електроенергия, да не говорим за производството.Тази ситуация неизбежно води до факта, че елементите на захранващите системи се провалят, а в някои случаи това може да се случи със завидна редовност.

Съвременните отоплителни котли са оборудвани със системи за управление, които също са енергозависими. Циркулационната помпа, сензорите, автоматизацията и самият панел се нуждаят от захранване. Целият набор от устройства не може да не предизвика безпокойство за поддържане на функционалността по време на прекъсване на захранването.

Не е възможно да се пускат принудителни отоплителни системи без електричество. Спирането на тока през отоплителния сезон е почти катастрофално за тях. Това не само неизбежно ще доведе до бързо охлаждане на помещението, но ако отоплението не работи дълго време, веригата може да замръзне.

Продължителното отсъствие на отоплителната система през студения сезон води до замръзване на отоплителната система, появата на ледени тапи в нея и в крайна сметка повреда на оборудването и отоплителните тръби поради разкъсване

Стандартни съществуващи опции за разрешаване на проблема - инсталация непрекъсваеми захранвания, генератори с различни модификации (газови, бензинови, дизелови генератори или нетрадиционни източници - вятърни генератори или мини топлоелектрически централи, водноелектрически централи).

Но това решение не е приемливо за всички, тъй като за мнозина е трудно да разпределят място за инсталиране на автономен доставчик на електроенергия.

Докато жителите на отделни къщи все още могат да отделят място за генератор, това е почти невъзможно за инсталиране в многоетажна сграда. По този начин се оказва, че жителите на жилищни сгради с индивидуални отоплителни системи са първите, които страдат от спиране на тока.

Ето защо, на първо място, компаниите, които произвеждат компоненти за сглобяване на отоплителни системи, си зададоха въпроса за пълното използване на топлината, която „изхвърля“ от отоплителната система. Помислихме как да използваме това изхабено вещество за генериране на електричество.

От добре познатите технологии разработчиците избраха „добре забравената“ инсталация на Стърлинг; съвременните технологии позволяват да се увеличи нейната ефективност, като същевременно се поддържа компактен размер.

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

Принципът на работа на инсталацията на Стърлинг се основава на използването на отопление и охлаждане на работния флуид, което от своя страна активира механизъм, който генерира електрическа енергия.

Вътре в буталото (затворено) има изпомпван газ; при нагряване газообразната среда се разширява и движи буталото в една посока; след охлаждане в охладителя се свива и движи буталото в другата посока.

Преглед на производителите на котли с генератори

Нека да разгледаме конкретни примери за битови котелни системи, които съществуват днес, в които принципът на използване на отработени газове (продукти от горенето) за производство на електроенергия е успешно приложен. Южнокорейската компания NAVIEN успешно внедри горната технология в котел с марка HYBRIGEN SE.

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

Тази мощност трябва да е достатъчна за захранване на домакински 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 W всяка.

Котел от серията hybrigen se на navien с вграден генератор и двигател на Стърлинг. При работа на котела, освен основните му функции, се генерира електрическа енергия от около 1000 W мощност

От европейските производители Viessmann се развива в тази посока. Viessmann има възможност да предложи на потребителите избор от два модела котли от сериите Vitotwin 300W и Vitotwin 350F.

Vitotwin 300W беше първата разработка в тази посока. Отличава се с доста компактен дизайн и е много подобен на външен вид на конвенционалния стенен газов котел. Вярно е, че по време на работата на първия модел бяха идентифицирани „слабите“ точки в работата на двигателя на Стърлинг.

Най-големият проблем се оказа отвеждането на топлината, в основата на работата на устройството е отоплението и охлаждането. Тези. разработчиците са изправени пред същия проблем, пред който е изправен Стърлинг през четиридесетте години на миналия век - ефективно охлаждане, което може да се постигне само със значителен размер на охладителя.

Ето защо се появи моделът котел Vitotwin 350F, който включваше не само газов котел с генератор на ток, но и вграден бойлер 175 литра.

Резервоарът за гореща вода е направен в подова версия поради голямото тегло както на самото оборудване, така и на течността, приготвена за санитарни цели

В този случай проблемът с охлаждането на буталото на инсталацията на Стърлинг се дължи на навлизането на вода котел. Решението обаче доведе до увеличаване на габаритните размери и теглото на инсталацията. Такава система вече не може да се монтира на стената като конвенционален газов котел и може да се монтира само на пода.

Котлите Viessmann осигуряват възможност за захранване на работните системи на котела от външен източник, т.е. от централните електрозахранващи мрежи. Компанията Viessmann позиционира оборудването като устройство, което осигурява собствени нужди (работа на котелни агрегати) без възможност за избор на излишна електроенергия за битово потребление.

Система Vitotwin F350 е бойлер с водогреен бойлер с обем 175 литра. Системата ви позволява да отоплявате стаята, осигурява топла вода и генерира електрическа енергия

За да се сравни ефективността на използването на генератори, вградени в отоплителната система. Струва си да се има предвид котелът, разработен от компаниите TERMOFOR (Република Беларус) и компанията Kryotherm (Русия, Санкт Петербург).

Струва си да ги разгледаме не защото по някакъв начин могат да се конкурират с горните системи, а за да сравним принципите на работа и ефективността на генерирането на електрическа енергия. Тези котли използват само дърва като гориво, пресовани дървени стърготини или брикети на дървесна основа, така че не могат да се поставят наравно с моделите на NAVIEN и Viessmann.

Котелът, наречен “Отоплителна печка “Индигирка” е предназначен за дълготрайно отопление на дърва и др., но е оборудван с два термогенератора тип ТЕГ 30-12. Те се намират на страничната стена на устройството. Мощността на генераторите е малка, т.е. общо те са в състояние да генерират само 50-60W при 12V.

Основният дизайн на печката Indigirka ви позволява не само да отоплявате помещението, но и да готвите храна на горелката. Системата е допълнена от два топлогенератора 12V с мощност 50-60W.

В този котел е използван методът на Seebeck, базиран на образуването на ЕДС в затворена електрическа верига. Състои се от два различни вида материал и поддържа контактни точки при различни температури. Тези. разработчиците също използват топлината, генерирана от котела, за генериране на електрическа енергия.

Сравнение на ефективността на котела

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

Както фирма НАВИЕН, така и фирма Viessmann позиционират своите котли, като изтъкват безспорните предимства – пълна автоматизация на процеса, липса на нужда от сервизен ремонт и като цяло пълна липса на намеса след въвеждане в експлоатация от купувача.

За работата на тези котли е необходима само стабилна работа на системата и стабилна наличност на газ (било то основни доставки, бутилирана инсталация с втечнен газ или газдържач). Съответно битовият газ се използва за работа на котли, който след изгаряне не причинява никаква вреда на околната среда.

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

Пълна липса автоматизациякоето изисква електричество. Системата за генериране на електрическа енергия и самият котел не влияят взаимно на работата си, т.е.Ако системата за производство на електроенергия се повреди, котелът продължава да изпълнява функциите си.

Всички тези отоплителни агрегати за преработка на газ, с двигатели на Стърлинг, разположени под горелките, произвеждат електрическа енергия, която може да се използва за различни цели

Котлите на NAVIEN и Viessmann не могат да се похвалят с това, тъй като двигателят на Стърлинг е вграден директно в конструкцията на котела. Но колко изгодни са такива системи и колко време ще отнеме, за да се изплати такъв котел? Този въпрос си струва да се разбере подробно.

Рентабилност на разглежданите системи

На пръв поглед котлите на NAVIEN и Viessmann са практически мини-топлоелектрически централи в частна къща или дори апартамент.

Дори въпреки големите габаритни размери, възможността за производство на електрическа енергия просто чрез използване на котел за отопление на котел или отопление на помещения трябва да накара купувача да инсталира такова „чудо на технологията“ без колебание.

Но при по-внимателно разглеждане на котела NAVIEN възникват въпроси, които изискват отговори. С декларирана мощност от 1 kW (безплатна мощност, която може да се използва по ваша преценка), котелът доста осезаемо консумира електроенергия, когато системата работи.

какво се има предвид Като минимум автоматизацията работи, въпреки че е необходима малко мощност, но е необходима за функционирането на вентилатора и циркулационната помпа. Общо изброените устройства могат не само успешно да консумират този киловат енергия, но може да не е достатъчно при „овърклок“ на системата.

Принципна схема на отоплителна система Vissmann Vitotwin 350F с подов котел 175 литра.Системата ви позволява както да използвате електричество от външен източник, така и да разпределяте излишно генерираната електроенергия към общата мрежа

Абсолютно същите въпроси възникват и по отношение на котлите на Viessmann, но поне тук не е посочена възможността за извличане на електроенергия за собствени нужди. Беше предвидена само възможността за автономна работа на системата при липса на външно захранване.

Въпреки че разработчиците веднага отбелязват, че „системата може да изисква допълнителна електрическа мощност при пикови натоварвания“. На фона на декларираните 3500 kWh електроенергия, произведена годишно, този нюанс вече е под съмнение, но 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.

Тези. Котелът произвежда около 800 W при стабилна (постоянна) работа, но колко консумира самата система по време на работа? Може би същите, произвеждащи 800W, а може би и повече.

Освен това електричеството се генерира само по време на работа на горелката. Тези. Или е необходима постоянна работа на системата, или всичко е малко по-различно от това, което казват разработчиците на системата.

До какво доведоха тези изчисления? Котелът на дърва всъщност произвежда своите 50Wh (или 0.05kWh), които могат да се използват за презареждане на таблет, телефон и др. дори за банална „работна LED крушка“. За разлика от разработките на две световноизвестни компании, описаните разработки очевидно изглеждат по-скоро като добър маркетингов трик и нищо повече.

Що се отнася до ценовата политика за тези системи, като цяло е трудно да се оцени нещо.Защото дори производствените компании Viessmann и NAVIEN веднага уточняват, че оборудването „не изисква поддръжка“. Преведено на прост език, той е счупен, което означава, че устройството трябва да бъде сменено изцяло.

Това може да не се отнася за цялата система, а за отделни компоненти: двигателят на Стърлинг, системата на газовата горелка и т.н. Резултатът ще бъде доста впечатляваща сума. Ако приемем, че средната цена за тези системи е около 12 хил. евро или 13,5 хиляди $. Схемата на работа на котел с генератор, тогава само производителят на системата може да спечели в такава ситуация.

Печката Индигирка изобщо не може да участва в сравнението, не само защото горивото не е газ и цената не е сравнима (15 пъти по-ниска), но защото печката е позиционирана не за битови нужди, а повече за пътуване, експедиции и др .P.

Ако в Европа енергийната ситуация значително влияе върху избора на потребителите (при избора на системи за отопление или енергоснабдяване) от гледна точка на ефективност и екологичност, то държавите от ЕС стимулират това, като субсидират внедряването на такива системи.

За битовите потребители в Русия такива системи най-вероятно ще бъдат твърде скъпи, както първоначално „система + инсталация“, така и по време на работа.

Изводи и полезно видео по темата

Принципът на работа на двигателя на Стърлинг, оборудван с газов котел:

Демонстрация на работата на газов котел с електрически генератор:

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

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

В Русия възможността за генериране и предаване на електрическа енергия към мрежата от битови потребители не само не е заложена в закона, но и не се приветства от мрежовите компании. Следователно представените системи едва ли имат сериозни шансове да бъдат използвани в Руската федерация днес.

Моля, коментирайте статията, изпратена за разглеждане в блок формата по-долу, задавайте въпроси, публикувайте снимки по темата. Кажете ни дали сте запознати с котли и системи за генериране на електричество. Споделете полезна информация, която ще бъде полезна за посетителите на сайта.