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Oct 08, 2023

温水ゾーン：バイオマスボイラーの進化

Figura 1: un modo per evitare problemi di cicli brevi è installare un modulo termico.

図1：ショートサイクルの問題を回避する 1 つの方法は、ここに示すように、ペレット燃料ボイラーの間に蓄熱タンクを設置することです。

図 2:タンクの配管接続が間違っていると、正しく成層されません。

コードウッドを燃やしたい人のために、最新の木材ガス化ボイラーは定常状態の燃焼効率が 80% 半ば、フルサイクル効率が 70 ～ 75% の範囲にあります。 これは、一段燃焼を使用する屋外薪炉によって達成される平均燃焼サイクル効率よりもはるかに高く、ほぼ 2 倍です。

最新のバイオマスボイラーは、スマートフォンがロータリーダイヤル式の前世代のものと同じように、前世代の薪ボイラーとは異なります。 たとえば、最新のペレット燃焼ボイラーは、数週間無人で運転できます。 ペレットをバルク貯蔵庫から燃焼室に自動的に搬送し、点火し、水温と排気ガスの酸素含有量に基づいて燃焼プロセスを調整します。 一部のモデルでは、生成される少量の灰を圧縮するため、洗浄の間隔が長くなります。

現在北米で入手可能なペレット燃焼ボイラーのいくつかは、少なくとも 85% の定常状態の燃焼効率で動作できます。 現在ヨーロッパで使用されているモデルは、燃焼排ガスがボイラーから排出される前に凝縮することにより、この値をさらに 5 ～ 7% 増加させることができます。

田舎や半田舎の建物で一般的に使用される第 2 重油とプロパンのコストは上昇傾向にあり、しばしば予測不可能であるため、高効率の木質バイオマス ボイラーへの関心が高まっています。 これは特に米国北東部に当てはまります。そこでは、家庭暖房のために木材を燃やすことが文化に根付いており、すでに数万軒の家庭で使用されています。

平均的な暖房請負業者は、高効率バイオマス ボイラーの設置は、既存の石油またはプロパン焚きボイラーと並行してシステムに配管するだけで簡単だと考えるかもしれません。 同氏は、バイオマスボイラーが動作中は負荷を供給し、燃料が切れると自動的に従来型ボイラーに負荷を引き渡すと想定している。 これは論理的であるように見え、一部のシステムでは部分的に当てはまりますが、ピークのパフォーマンスを実現するには尊重する必要があるバイオマス ボイラー固有の動作要件が見落とされることがよくあります。

高い熱効率、低排出ガス、そして比類のない快適性を実現するには、すべてのバイオマス ボイラーを適切に設計されたバランスの取れたシステムと組み合わせる必要があります。 後者は、バイオマスボイラー以外の完全な暖房システムのすべての側面を指します。 システムのバランスの主要なコンポーネントには、適切なサイズで配管された蓄熱タンク、適切に構成された制御システム、高効率サーキュレーター、混合バルブ、低温熱エミッターなどがあります。

これらのコンポーネントまたはサブシステムのいずれかが不適切に選択または設置されている場合、バイオマス ボイラーがその潜在能力を最大限に発揮できない可能性があります。 これは、燃料消費量の増加、排出ガスの増加、快適性の低下という形で反映されます。 通常、ボイラーが非難されますが、通常、ボイラーはほとんどの運用上の問題の根本原因ではありません。

たとえば、多くの最先端のペレット燃料ボイラーは、熱生成を定格容量の約 3 分の 1 まで調整できます。 また、これにより熱生産と熱需要を一致させる能力は向上しますが、特にペレット燃料ボイラーが低熱で高度にゾーン化された配電システムを供給している場合、低負荷条件下でのショートサイクルの可能性が排除されるわけではありません。 - 大量の熱エミッター。 このような分配システムの一例としては、それぞれにサーモスタット ラジエーター バルブが装備された複数のパネル ラジエーターにサービスを提供するホームラン分配システムがあります。

これを大局的に考えると、バッファタンクなしで高度にゾーン化された配電システムに直接接続された場合、最新のガス焚きモディコンボイラーがショートサイクルになるのを見たことがありますか? 私の研修セミナーに参加してくださる業者さんによくこの質問をします。 私が得た回答を考慮すると、ショートサイクルは依然としてこの業界にかなり蔓延している問題のようです。

ここで、この状況をペレット燃料ボイラーの調整の状況と比較してみましょう。 現行世代のガス焚き Mod-con ボイラーのほとんどは、ターンダウン比が少なくとも 5:1 です。 現行世代のペレット燃料ボイラーのほとんどはターンダウン比が 3:1 で、一部のボイラーでは 4:1 に対応しています。 ターンダウン比が小さいほど、特に設計負荷に対して大きすぎる場合、暖房負荷に適合するボイラーの能力はより制限されます。 これは、適切な蓄熱のないシステムでは、ターンダウン比が低いペレット燃料ボイラーが、ガス焚きモドコンボイラーに比べてサイクルがさらに短くなる可能性が高いことを意味します。

このような問題を回避する方法の 1 つは、図 1 に示すように、ペレット燃料ボイラーの間に蓄熱タンクを設置することです。

蓄熱タンクの配管方法が、バッファータンクを使用する他のシステムとは異なることに注意してください。 この配管の詳細は、ペレット燃料ボイラーの動作特性を「補完」します。 また、補助ボイラーにバッファタンク全体を加熱する必要がなく、補助ボイラーの適切なバッファリングも可能になります。 これらの配管の詳細により、タンク内の温度の層別化が強化されます。

また、タンク内の異なる位置に 3 つの異なる温度センサーがあります。 それらの配置と、それらが促進する制御アルゴリズムは、両方のボイラーの動作を補完します。

ペレット燃料ボイラーによって供給される蓄熱タンクから最適な性能を得るには、単にタンクの容積を計算し、必要な容積の容易に入手可能な製品を選択するだけでは不十分です。 タンクの配管接続が間違っていると、正しく成層されません。 これにより、ペレット燃料ボイラーの長い運転サイクルを作成しようとする場合、タンクの有用性が低下します。

私はこれが数千ドルかかるタンクを含むいくつかのシステムで起こっているのを見てきました。 一例を図 2 に示します。

この次善のパフォーマンスは残念であり、避けられるものでもあります。 後者では、ペレット燃焼ボイラーと補助ボイラーがどのように動作するか、負荷の流れと温度の特性、そしてこれらすべてがタンクに出入りする流れにどのような影響を与えるかについて慎重に検討する必要があります。 この情報は、温度の成層化を破壊するのではなく促進する配管接続のサイズと位置を決定するために使用できます。

最新の温水工学技術は、あらゆる種類のバイオマス ボイラーに理想的なバランスのとれたシステムを作成するために巧みに操作できる媒体を提供します。 温水システムコンポーネントの適切な選択とサイジングを通じて、バイオマスボイラーは最適な効率と最小限の排出を達成する長い燃焼サイクルにわたって動作することが奨励されます。 発生した熱は適切に層状に分けられた蓄熱タンクに蓄えられ、暖房や家庭用給湯の必要性を待ちます。

その必要がある場合、最小限の電力を使用して、熱は必要な場所に静かに伝えられます。 住んでいる人が気づかないうちに熱を空間に優しく放出します。 必要に応じて、補助ボイラーが暖房負荷の一部またはすべてをシームレスに移行し、快適さを損なうことなく引き受けます。

熱を供給するバイオマスボイラーの正確な種類とサイズに応じて、バランスの取れたシステム設計を作成する方法は数多くあります。 木材ガス化ボイラーに最適化された設計は、ペレット燃料ボイラーや高水分の木材チップを燃焼させるボイラーには必ずしも最適であるとは限りません。

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バイオマス燃料ボイラーと最新の温水技術は相互に活用して作られています。 ボイラーは、多くの場合地元で調達され、燃料油やプロパンよりも大幅に安価な再生可能燃料源から熱を供給します。 最新の温水技術は、必要なときに必要な場所に熱を移動させ、比類のない快適さを提供します。 より多くの暖房専門家が利用可能なものを学ぶにつれて、この補完的な関係が市場の大幅な成長の準備を整えたと私は確信しています。

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発行日: 2015/11/30

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