Eficienta energetica a cazanelor

Masurari simple la fata locului
pentru estimarea performantei
energetice.

Acest articol de informare are drept scop explicarea catre nespecialisti a modului de estimare a eficientei energetice a unui cazan pe baza unui numar restrans de masurari.Inspectia periodica a cazanelor: care sunt cerintele?
Directiva referitoare la Performanta Energetica a Cladirilor introduce necesitatea realizarii inspectiei periodice a cazanelor considerand ca:[…] intretinerea periodica a cazanelor […] de catre personalcalificat contribuie la mentinerea reglajelor lor corecte in conformitate cu specificatiile produsului, asigurandu-se astfel atingerea performantelor optime din punct de vedere al protectiei mediului, al sigurantei si energetic.
In conformitate cu propunerea de standard prEN 15378 [2] referitoare la inspectia cazanelor, “procedurile si metodele pentru inspectia periodica a cazanelor au scopul de: a verifica daca acel cazan este reglat, exploatat si intretinut in mod corect din punctul de vedere al eficientei energetice;
› a estima performanta energetica reala a cazanului;
› a furniza consultanta referitoare la imbunatatiri posibile ale performantei energetice”
2 > Ce este randamentul unui cazan?
Un cazan are rolul de a transmite apei caldura produsa prin combustie.Cantitatea de caldura eliberata prin combustie depinde de cantitatea de caldura “continuta” in combustibil, care reprezinta puterea calorifica a
acelui combustibil.
Caldura eliberata prin combustie in interiorul unui cazan este numita deobicei caldura introdusa. Aceasta este direct legata de cantitatea de combustibil care se introduce in arzator.
Arderea combustibilului in interiorul cazanului produce gaze fierbinti (asanumiteleproduse ale arderii) care, impreuna cu radiatia caldurii, incalzesc apa care trece prin sistemul de incalzire pe masura ce aceasta curge prin
cazan.
[In mod suplimentar, in cazanele cu condensatie, o parte din vaporii de apa continuti in produsele de ardere transmit caldura catre apa din sistemul de incalzire atunci cand condenseaza in interiorul cazanului.
Caldura transmisa catre apa in interiorul cazanului se numeste de obicei caldura produsa utila, deoarece ea reprezinta energia care este utila pentru sistemul de incalzire.
Randamentul util al unui cazan reprezinta acea parte a caldurii introduse care este transmisa catre apa sub forma de caldura produsa utila. De exemplu, pentru un cazan cu randamentul util de 90%, 90% din caldura
eliberata prin combustie (caldura utila introdusa) este transmisa catre apa (caldura produsa utila).
3  Cum se masoara in laborator randamentul unui cazan?
Evaluarea randamentului util al unui cazan este o operatiune standard in laboratoarele de testare a cazanelor. Aceasta necesita cunoasterea caldurii introduse si a caldurii utile produse.Pentru evaluarea caldurii introduse, se masoara urmatoarele cantitati:
› Puterea calorifica a combustibilului, care depinde de compozitia sa chimica, Consumul de combustibil al cazanului (sau debitul de combustibil la intrarea in arzator).
Valoarea puterii calorifice poate fi exprimata in kWh/kg, aratand care este cantitatea de energie (kWh) pe unitatea de combustibil (kg). Debitul de combustibil poate fi exprimat, spre exemplu, in kg/h.
Caldura introdusa (exprimata in kW) poate fi obtinuta prin inmultirea puterii calorifice cu debitul de combustibil.
Pentru evaluarea caldurii produse utile, se masoara urmatoarele cantitati:
- debitul de apa prin cazan,
- temperaturile apei la intrarea si la iesirea din cazan,
- pentru cazanele cu condensatie, cantitatea de condensat lichid produs de cazan.
Aceste date permit calculul caldurii transmise catre apa (caldura produsa utila in kW). Calculul caldurii produse utile se face pe baza datelor masurate mentionate mai sus, precum si a caldurii specifice a apei, care se
gaseste in tabele sau manuale tehnice.
Raportul dintre caldura produsa utila si caldura introdusa reprezinta randamentul util.
4 > Cum se evalueaza randamentul unui cazan la locul de montaj?
Evaluarea randamentului unui cazan la locul de montaj nu se poate baza numai pe masurarea caldurii introduse si a caldurii produse utile: de cele mai multe ori este imposibil de masurat la fata locului marimi cum sunt
puterea calorifica, debitul de combustibil, debitul de apa, … Din acest motiv este necesar sa se utilizeze o o abordare simplificata.
In aceasta abordare simplificata se masoara doar trei marimi:
- continutul de oxigen (sau de bioxid de carbon) din gazele de ardere,
- temperatura produselor de combustie (gaze de ardere) care pleaca din cazan la cos,
Randamentul util este marimea care se exprima prin “randamentul cazanului” in directiva europeana [3].
Combustibil,Apa,Cos,Caldura introdusa, Caldura utila produsa
Caldura introdusa si caldura produsa utila prezentate pe o schema a unui cazan.
Temperatura mediului ambiant (de fapt temperatura aerului care urmeaza sa fie amestecat cu combustibilul in vederea arderii).
Pentru cazanele cu condensatie, o alta marime care trebuie masurata este cantitatea de lichid condensat produsa de cazan, sau, intr-o alta varianta, umiditatea relativa a aerului ambiant sau a gazelor de ardere.
Aceste trei (sau patru) masurari relativ simple au ca obiect numai gazele de ardere si aerul ambiant.
Masurarile permit estimarea energiei pierdute la cos (pierderile de caldura prin gazele de ardere), si apoi, cu o aproximare rezonabila, randamentul util al cazanului asa dupa cum este explicat mai jos.
Aceste masurari pot fi realizate utilizand aparate de masura multifunctionale asa cum sunt prezentate in standardul EN 50379 [4].
Nu este necesara masurarea consumului de combustibil sau a debitului de apa prin circuitul de incalzire.
5 > De ce sunt suficiente numai trei (sau patru) masurari?
In general, se cunosc caracteristicile combustibilului utilizat de cazan – fie ca este vorba de gaz natural, de propan, sau de combustibil lichid.
Un anumit combustibil este caracterizat de un anumit continut de bioxid de carbon (CO2) in gazele de ardere (in produsele de ardere) in cazul unei arderi “perfecte”. Prin arderea “perfecta” se intelege acel proces de
ardere realizat exact cu acea cantitate de aer necesar pentru arderea completa a combustibilului.
Acest continut de bioxid de carbon este o valoare teoretica, si care nu se intalneste niciodata in cazurile practice.
Masurarea continutului real de oxigen (sau de bioxid de carbon) din gazele de ardere permite aprecierea abaterii cu care lucreaza cazanul in raport cu acest continut teoretic maxim de CO2. Aceasta permite estimarea acelei
cantitati de aer care care circula prin cazan si care nu este necesara procesului de ardere, si care poarta numele de exces de aer. In continuare, anumite ecuatii care contin marimile referitoare la excesul
de aer, la temperatura aerului ambiant si la temperatura gazelor de ardere (precum si la debitul de lichid condensat, daca este cazul) permit estimarea pierderilor de caldura la cos (pierderile de caldura cu gazele de
ardere in kW). In acest mod este posibila estimarea randamentului arderii: acesta
reprezinta acea parte a caldurii introduse care nu se pierde la cos. Spre exemplu, in cazul unui cazan care are randamentul arderii de 92%, 8% din caldura introdusa se pierde la cos. Pentru a obtine, in final, o valoare aproximativa pentru randametul util, mai trebuie estimata o alta marime, si anume: pierderile de caldura prin
peretii cazanului. Desi sunt izolati, peretii carcasei unui cazan au de obicei o temperatura oarecum mai ridicata decat cea a aerului ambiant, ceea ce are ca efect o anumita emisie termica. In plus, in cazul anumitor cazane, aerul ambiant poate sa circule prin interiorul carcasei cazanului si sa vina in contact cu anumite parti calde ale cazanului, ceea ce conduce de asemenea la un Combustibil
In cazul cazanelor de productie recenta, aceste pierderi de caldura prin peretii cazanului sunt foarte scazute (mult sub 1% din caldura introdusa), si din aceste motive pot fi estimate fara masurari. In cazul cazanelor mai
vechi cu izolatia termica mai mult sau mai putin deteriorata, pierderile de caldura prin peretii cazanului pot atinge cateva procente din caldura introdusa, si pot fi estimate prin masurarea temperaturii peretilor cazanului.
In final, randamentul util (exprimat in %), se estimeaza din aceste masurari efectuate la locul de montaj prin urmatoarea relatie: Randamentul = 100 - (pierderi de caldura - (pierderi de caldura util la cos) prin pereti)
De exemplu, un cazan cu 9% pierderi la cos si 1% pierderi prin peretii sai, va avea un randament util estimat de: 100 - 9 - 1 = 90%. In concluzie, masurarea la locul de montaj a gazelor de ardere si a parametrilor aerului ambiant permite estimarea randamentului arderii. Scaderea pierderilor de caldura prin peretii cazanului din randamentul arderii permite estimarea randamentului util.
6 > Bibliografie
1. Directiva 2002/91/EC a Parlamentului European si a Consiliului din 16
December 2002 referitoare la performanta energetica a cladirilor – Ziarul
Oficial al Comunitatilor Europene - 4 ianuarie 2003
2. prEN 15378:2005 – Sisteme de incalziri in cladiri – Inspectia periodica a
cazanelor si a sistemelor de incalzire – Comitetul European pentru
Standardizare - Octombrie 2005
3. Directiva Consiliului 92/42/EEC din 21 May 1992 referitoare la cerintele de
eficienta pentru noile cazane de apa fierbinte actionate cu combustibili
lichizi sau gazosi - Ziarul Oficial al Comunitatilor Europene - 22 iunie 1992
4. EN50379:2004 – Specificatie pentru aparatura electrica portabila destinata
masurarii parametrilor gazelor de ardere ale echipamentelor de incalzire
Partea 1: Cerinte generale si metode de testare
Partea 2: Cerinte de performante pentru aparatele utilizate in inspectiile
reglementare si pentru evaluare
Partea 3: Cerinte de performante pentru aparatele utilizate in operatiunile
ne-statutare de intretinere ale echipamentelor de incalzire actionate cu
gaze.
Platforma referitoare la Directiva Europeana privind Eficienta Energetica în Cladiri a fost
lansata de Comisia Europeana în cadrul programului Energie Inteligenta Europa, 2003 –
2006. Aceasta este coordonata de INIVE EEIG (www.inive.org), din partea Directoratului
General Transport si Energie.

1. La 19-Apr-2010 14:31:37, Ionescu S. a spus:
Raspuns pentru Bogdan. Ultimul act normativ este HG 574/2005, care se gaseste tot la Legislatie ISCIR.

2. La 19-Apr-2010 10:49:19, Mihai a spus:
raspuns pentru Bogdan.Vezi la Legislatie ISCIR HG 270/2002.

3. La 17-Apr-2010 20:49:29, Bogdan a spus:
Este undeva specificat ca daca randanmentul unui cazan este sub 90% nu pot sa-i acord VTP- AF? Va multumesc.

4. La 13-Mar-2010 20:48:08, Raspuns a spus:
Sa faci copy/paste,iti trebuie clasa nu asa.Pai tu crezi ca este asa usor.

5. La 07-Mar-2010 19:38:39, z a spus:
frumos copy/paste