VENTILOCONVECTOARE
DE PERETE-TAVAN
Briza Brise

Studiu privind eficienta energetica a corpurilor de incalzire cu continut de apa diferit

V. Gershkovich, PhD.
Centrul pentru Economia de energie de la Kiev
ZNIIEP M. Lootstenko, PhD.
"Thermoros Ukraina"

Datorita proprietatilor termale si fizice ale unui corp de incalzire, continutul de apa a fost considerat mai putin important pana acum. Apa a fost utilizata in principal in extinderea calculelor sistemelor de incalzire. Astazi, cand incalzirea a devenit reglabila, unii producatori de convectoare de caldura cu continut de apa redus, observa oportunitatea unui control mult mai eficient ca fiind unul dintre avantajele sistemelor termice.

Compania belgiana JAGA produce echipamente de incalzire cu o eticheta speciala "Low H2O", ceea ce inseamna "cu un continut redus de apa". In laboratorul JAGA, compania "Thermoros Ukraina" a efectuat un studiu pentru estimarea cantitativa a randamentului energetic prin folosirea corpurilor de incalzire cu continut de apa redus.

Nu am fost primul cercetator care a avut norocul sa profite de acest laborator unic, termofizic, dintr-o fabrica moderna, europeana, pentru a obtine noi rezultate stiintifice. Multi alti oameni de stiinta si ingineri din Rusia au realizat cateva experimente interesante in acest laborator. Au descris in detalii caracteristicile tehnice ale instalatiei testate [1, 2]. Pentru a evita repetarea ne vom referi la aceste articole. Sa notam ca fondatorii laboratorului nu numai ca au creat un complex stiintific perfect, dar si un impresionant centru educational, in cazul in care rezultatele testelor curente sunt afisate la fiecare sapte secunde si pot fi urmarite de un public.

Aceasta cercetare a trebuit sa ofere raspunsul categoric la o simpla intrebare: Se poate economisi energie termica prin folosirea instalatiilor de incalzire Low H2O, si, daca da, pana unde merge aceasta reducere? Acesta a fost scopul investigatiei noastre.

In cercetare am selectat doua corpuri de incalzire. Primul este un radiator Low H2O, care contine 2,376 litri de apa. Cel de-al doilea a fost un radiator coloana in sectiunea radiatorului, cu con?inut de 29 litri de apa. Ambele corpuri de incalzire, practic, nu se deosebesc in capacitate termica nominala (respectiv 1776 W si 1825 W). Fiecare din radiatoarele selectate a fost instalat intr-o camera de testare separata (fig. 1). Ambele camere au fost construite in interiorul aceleiasi camere climatice, unde temperatura de minus 11°C ±0,5 a fost mentinuta in timpul cercetarii. Aceasta temperatura a fost calculata plecand de la o stare de echilibru termic a camerelor de testare ce urmau sa fie incalzite de radiatoarele selectate, la temperatura apei de 80/60°C.

Un incalzitor termo-electric (TEH) cu capacitatea de 1,2 KW a fost instalat in fiecare camera de testare pentru a imita radiatia solara, care ridica temperatura in camerele de testare. O cantitate de energie termica de la boiler la corpurile de incalzire trebuie sa fie salvata in cazul unor reglari eficiente. Obiectul cercetarii l-a constituit eficienta radiatoarelor, nu reglementarea caracteristicilor optime. De aceea, am decis sa oprim manual alimentarea cu agent termic cand este atinsa temperatura de 21°C. Alimentarea cu agent termic a fost pornita din nou cand temperatura din camera a fost redusa la 19°C. Doar in aceasta situatie un robinet termostatic perfect ar trebui sa mearga cu histereza de 2°C (histereza - fenomen ireversibil potrivit caruia valoarea actuala a unei marimi, a unei substante, depinde si de valorile anterioare ale marimilor care o determina).

Au fost efectuate trei serii de teste, simuland radiatia solara ciclica in trei frecvente variate de opacitate alternativa. In fiecare test, alimentarea termica s-a efectuat cu ajutorul conectarii periodice a radiatoarelor electrice pentru 10 minute, urmata de o pauza de 10, 15 sau 20 minute in seriile 1, 2 sau 3, respectiv, cand incalzitoarele TEH au fost deconectate.
Rezultatele cercetarii sunt ilustrate in figurile 2 - 4. Graficele de sus, din fiecare figura, indica temperatura din interiorul camerelor de testare. Liniile drepte punctate in partea superioara a diagramei indica alimentarea periodica a TEH (perioada "neagra" - incalzitor pornit , "alb" - incalzitor oprit). Diagramele din partea de jos arata consumul de energie, calculat de computer, folosind consumul de caldura dat de temperaturile de intrare si de iesire.

Aspectul curbelor reflecta caracterul ciclic al schimbarilor de temperatura din interiorul camerelor de testare. Este de remarcat faptul ca frecventa ciclica a camerei, incalzita cu radiatorul Low H2O, este mai mare decat intr-o camera cu radiator conventional. Un aspect important al cercetarii este alegerea unui interval caracteristic de timp, in care trebuie evaluat fluxul termic de la incalzirea radiatoarelor. Ar fi gresit sa intrerup masuratorile inainte de terminarea unui ciclu mai lung, caracteristic pentru un radiator obisnuit. In primul studiu (fig. 2), doua cicluri complete acopera intervalul de timp intre 3h25m si 6h48m. Acest interval de timp este determinant pentru aceasta serie de cercetari. Prin urmare, acelasi interval de timp este marcat pe diagramele din partea de jos pentru consumul de caldura. Cantitatea de caldura prezenta la radiatorul Low H2O este egala cu 2,374 kWh, in timp ce la radiatorul conventional a fost trimisa o energie termica de 3,567 kWh. Astfel, la folosirea radiatorului Low H2O este posibil sa economisesti 1,193 kWh pentru 203 minute sau 5,88Wh pe minut.

In cel de-al doilea studiu (fig. 3), doua cicluri complet functionale ale unui radiator conventional acopera intervalul de timp intre 1h09m si 4h28m. In acest interval de timp (199 minute) radiatorul cu inertie redusa Low H2O a realizat opt cicluri de incalziri si raciri consecutive, la aceeasi influenta de alimentare termica externa, care actioneaza in aceasta serie de cercetari in 10 minute cu o pauza de 15 minute. Analizand diagramele pentru consumul de energie termica, luam in calcul cantitatile privind acelasi interval de timp. Consumul de energie termica la radiatorul Low H2O este de 3,361 kWh, in timp ce pentru un radiator conventional au fost consumati 4,612 kWh. Diferenta este de 1,251 kWh sau 6,28 Wh/min.

Rezultatele adecvate primite pentru 184 minute din a treia cercetare (fig. 4), au aratat, ca economia de energie termica prin folosirea sistemelor de incalzire Low H2O este de 4,579 -3,406 = 1,173 kWh sau 6,375 Wh/min.

Sumarul rezultatelor din studiile efectuate, de aplicare eficienta a sistemelor de incalzire cu inertie redusa "Low H2O" in comparatie cu radiatorul conventional cu inertie obisnuita sunt prezentate in tabelul 1.


Tabelul 1. Sumarul rezultatelor


Indicator economic


Seria de testari


Unitatea de masura

Cantitatea pentru un corp de incalzire



Economie

Low H2O

conventional

Consumul de caldura pentru

intervalul de timp ales de control

1


kWh

2,374

3,567

1,193

2

3,361

4,612

1,251

3

3,406

4,579

1,173

Consumul de caldura pentru un minut de control

1


Wh/min

11,69

17,57

5,88

2

16,89

23,18

6,29

3

18,51

24,89

6,38

Consumul de energie termica in timpul controlului

1


%

66,5


100

33,5

2

72,7

27,3

3

74,4

25,6



Concluzii

Prin folosirea sistemului de incalzire cu inertie redusa "Low H2O" in loc de un radiator conventional, la alimentari termice variabile, avem ca rezultat o economie de energie termica de la 26 pana la 33%.

Acest efect apare la influenta aportului termic extern asupra unei camere incalzite. Cu cat acest efect are loc mai mult timp, cu atat mai eficient este controlul consumului energetic prin instalatia de incalzire cu inertie redusa.

Autorii isi exprima recunostinta fata de inginerii de cercetare de la JAGA, Edwin Maes si Mark Ruison, pentru pregatirea instalatiei de testare si fata de administratia companiei care a promovat in mod activ realizarea acestei cercetari.


Referinte

1. Taboonshchikov J.A., Brodach M.M. Experimental research on optimum control of energy consumption. "Energy saving in buildings. Quaterly of KievZNIIEP" _1, 2006.
2. Lapin V.M., Arshakjan A.S., Oeroesov M.Kh. Transient processes of heating / cooling in heating devices from climatic chamber tests. "Energy saving in buildings. Quaterly of KievZNIIEP" _5, 2006.

alt Fig. 1
Schema echipamentelor de incalzire in camere de testare identice (incalzite cu acestea) instalate in interiorul unei camere climatice.
1 - un radiator Low H2O,
2 - un radiator coloana in sectiune,
3 - un incalzitor termo - electric (TEH)


Fig. 2.
Parametri de reglementare la primul modul de opacitate alternativa (10 minute de radiatie solara urmata de o pauza de 10 minute)

alt


Fig. 3.
Parametri de reglementare la modul al doilea de opacitate alternativa (10 minute de radiatie solara urmata de o pauza de 15 minute)

alt


Fig. 4.
Parametri de reglementare la modul al treilea de opacitate alternativa (10 minute de radiatie solara urmata de o pauza de 20 minute)

alt
alt

alt