以木材为燃料的锅炉应该是煤气供暖的一种简单、可持续的替代方法。尽管木材燃料在英国并不普遍,但在欧洲和北美却越来越受欢迎。例如,在奥地利,经济动力更强劲,木材供应量也更大,大约80%的新住宅都配备了木屑颗粒锅炉作为标准。
除了他们更大的用户基础,大部分最近的技术发展的木材燃料锅炉已经在奥地利和德国-导致他们在新兴的英国市场流行。但是,尽管这个国家对木质器具的需求明显在增长,一个必要的、运转良好的木屑,特别是木屑颗粒市场还没有发展起来。
另一个日益受到关注的问题是燃烧木材造成的空气污染。在许多情况下,这导致最近暂停了对大规模实施生物质燃料的制度支持,直到对该问题进行更多的研究并制定出可能的解决方案(另见:LB Camden:规划和空气质量)。
因此,对规范者的建议是,在选择木质燃料锅炉之前,他们必须考虑燃料供应和潜在的空气污染问题。
设计注意事项
•翻新提供了安装新的或用新的更高效的类型替换现有供暖系统的机会。
•在选择新系统时,有许多因素需要考虑:
•燃料类型:
通常:木屑或木屑颗粒在很大程度上决定了指定的锅炉类型(原木燃料的要求更高,除非是明确的用户偏好,否则不应考虑)。一些为木屑设计的锅炉也可以燃烧球团,但是专门为球团设计的锅炉一般不能使用木屑。
•燃料的可用性:
需要有保证的供应,以及价格和交货频率的保证。考虑一个有组织的团体(如居民)以优化供应。
•交付访问:
考虑运输车辆的尺寸、宽度和头部高度。
•锅炉大小:
锅炉的尺寸需要根据预计的热水和空间供暖需求仔细计算——特别是在建筑进行了显著的绝缘和气密性改进的情况下。对于隔热性能良好的房屋来说,即使是目前可用的最小的家用锅炉也会过大。
•用户需求:
使用方式可能决定所选锅炉的类型。木材燃料锅炉在相对恒定的负荷下工作得最好。如果使用是间歇性的,就必须解决储存热水的需要。
•可用空间:
选择木材燃料加热会对可用空间提出额外的要求。装置将需要额外的储存空间,而电器可能比同等的气体系统需要更多的空间。
•锅炉位置:
仔细考虑锅炉的位置与热/气密性包络的关系-将木质燃料锅炉和它的进料机构放在包络内会导致严重的热损失,因为它会造成漏风和热桥。
•烟道尺寸和通风要求:
与燃气锅炉相比,木质燃料锅炉对通风有很大的要求。烟道必须为锅炉的正常运行提供充足的空气流动。
•需要备份系统:
如果锅炉上的负荷模式可能出现剧烈波动,那么明智的做法是提供一个备用锅炉,无论是木质燃料还是燃气燃料。通常情况下,主锅炉将提供每年所需能源的80%,备用装置将在热负荷达到峰值时投入运行。
•增加资金成本:
木屑颗粒锅炉通常要贵得多。一个普通的家用锅炉1万到1.5万英镑)比他们的燃气燃烧当量要高,这是他们目前的燃料。木屑锅炉又比颗粒锅炉贵(通常是两倍)。
•灰分储存和清除:
灰烬是木材燃烧的必然产物。作为安装的一部分,需要计划一个储存和移除系统,通常是每周一次。
•维护政权:
虽然耐用,木质燃料锅炉会产生大量的残留物,这需要从设备内部清洗。应该确定并实施定期维护计划,通常是每周一次。
木头燃料锅炉
•注:
在指定锅炉和加热系统之前,作为设计过程的一部分,向设备制造商提供完整的性能简介并与制造商进行咨询。咨询专业的加热工程师也是可取的。
•锅炉类型:
选择通常是木屑和木屑颗粒(见下面的燃料供应)。木屑球团锅炉更像传统锅炉,包括自燃和自调节。它们的效率也更高,通常可以达到94%的燃烧效率。在选择锅炉型号时,应考虑燃料的可用储存空间。木屑燃料每单位产量需要的储存体积是木屑颗粒燃料的2至3倍。
•操作:
除燃料外,木质燃料锅炉与气体锅炉的主要区别在于操作方式。气体锅炉可以“闲置”很长一段时间,或在需要时关闭,而木材锅炉在连续运行时最有效。大多数木质锅炉将提供一个设施,以保持在最低产量的燃烧。虽然有效地保持锅炉在准备使用时燃烧,但显然是浪费能源。一个解决方案是在系统中包括一个“热存储”/蓄能器/“缓冲”罐(热水存储)。在没有需求的时期燃烧燃料产生的热量加热水,然后储存起来供以后使用。一个有用的蓄能器的容量应该超过800升。
•锅炉组件:
器具通常包括一个整体的或外部的储存漏斗,供给燃烧室,反过来加热通过热交换器的水。为了提高效率,燃料燃烧是在少量燃料和高温下进行的。
•尺寸:
对于一个隔热良好的小房子来说,额定功率在15 - 20千瓦的最小锅炉可能是合适的。对于性能接近或达到被动屋标准的房屋(通常低于3000千瓦时/年),目前市场上的大多数锅炉可能都相当大。目前,市面上最小的锅炉额定功率为9.5千瓦。
•燃料喂养:
通常是自动通过电动螺旋钻从手动填充的存储漏斗。燃料将从上面、下面或从侧面送入锅炉。燃料供给的设计是区分锅炉类型的关键。木屑颗粒在大小和均匀性上与木屑不同。颗粒小,干燥,均匀,易于流动。因此,专门用于颗粒燃料锅炉的进料机构往往更加复杂,因为它们能够将燃料从储存装置“流动”到燃烧装置。这种复杂程度可以提供一个更灵活的设计,当定位燃料存储与锅炉的关系-例如,锅炉可以位于建筑内,并可以通过管道从外部存储供应。
•操作温度:
锅炉装有恒温器,以控制水温,而系统过热则由安全温度限制器保护。
木屑颗粒锅炉和贮料斗
燃料类型
木颗粒
•燃料通常由压缩锯末和木屑制成,但也可由大多数生物质材料制成(如秸秆、林业残留物和专门种植的能源作物)
•颗粒通常以工业规模生产,但随着技术的发展,可以实现小规模生产。
•在英国,颗粒的质量还不一致。颗粒因来源不同而不同。
•使用回收木材时要小心,因为有污染的风险。
•颗粒比木屑/原木更贵。
•来源不太可能是本地的——需要长途运输——因此增加了成本和碳排放。
•颗粒质量是至关重要的——锅炉可能对某些来源“不耐受”。
木屑
•需要一个本地供应商
•适合集中供热操作
•质量往往是多变的
•含水量不规则
•使用回收木材时要小心,因为有污染的风险,如胶木或三聚氰胺,塑料和油漆。
日志
•更适合小型作业
•日志易于处理。
•原木通常来自已知和现有的供应链。
•它们可以从小规模的林地中生产
•他们需要手动加载至少一天一次
加热系统
伴随木质燃料锅炉的加热系统将是“通风”或“开放式”系统。下面所示的系统包括一个作为锅炉蓄能器/缓冲罐的热储存装置。一次水储存在圆筒中,由锅炉加热(也可能是辅助来源,如太阳能热)。当由锅炉加热时,水也可以泵到散热器周围,以提供空间加热。二次水直接来自总水管,通过热交换器从热库中提取热量。然后,这些水通过一个恒温混合阀,在到达水龙头之前将其混合到正确的温度。
图中所示的热储存是一种“组合式”类型,其中膨胀罐是储存的整体,而不是单独位于阁楼中。重要的是要认识到,当使用这种类型的存储时,膨胀罐必须安装在高于散热器的水平,以使“头”的水。
额外的加热源
通风供暖系统的性质是,它可以很容易地包括另一个热源,如太阳能热系统。在夏季,太阳能系统将为热水储存罐提供热量,减少了对锅炉的需求。在春季和秋季,锅炉和太阳能系统将协同工作,在冬季,锅炉将为仓库提供大部分热量。
控制
调节现代供暖系统的控制为用户提供了最小化能源消耗的能力。一个好的和用户友好的控制系统只会在需要的时候和地方提供热量。它还确保锅炉在没有需要的情况下不会运行。
一个有能力的控制系统将允许用户:
•通过提供定时的水和空间供暖时间来匹配他们的居住模式。
•将每个房间的温度控制在舒适的水平,以减少过热。
•将较大的房屋划分为不同的区域,每个区域都有专门的时间和温度控制。区域可能反映使用情况(如楼上/楼下)或热动力学(如太阳能吸收区)。
通常指定的控件包括:
•控制空间和水加热的时间开关
•一个完整的编程程序,允许空间和水加热的时间设置完全独立
•根据所需温度控制空间加热开关的房间恒温器
•可编程房间恒温器执行上述功能,但具有预先设定加热周期的能力。
•安装了存储装置的汽缸恒温器,可以根据所需的汽缸水温来开关水加热。
•恒温散热器阀(TRV),根据室温调节水流。
规定
建设海军学校规则
•建筑法规批准文件ADL2列出现有建筑物的规定。
•法规并不强制设计师进行DER/TER计算,但在安装新系统或更换现有系统时,安装必须遵循“家庭供暖合规指南”(DCLG, 2006)的要求。
出版物
•住宅供暖合规指引DCLG 2006
•住宅供暖设计指南CIBSE 2007
标准
•BS 1566:2002家用铜间接钢瓶
BS 3198:1981,家用铜热水储存组合装置规范
•BS EN 12897:2006间接加热无排空热水储存热水器规范
BS EN 12828:2003建筑加热系统设计水基系统。
•BS 7671:2001,电气安装要求,IEE布线规则,第16版。
BS 7593:2006,《生活热水集中供暖系统水处理实施规范》。
•BS 5440:第1部分和第2部分2000,额定输入不超过60kW的气体用具(第1、2和3家庭气体)的烟道和通风装置。
BS EN 483:2000燃气集中供暖锅炉-标称热输入不超过70kW的C型锅炉
BS EN 12831:2003建筑供暖系统设计热负荷的计算方法。
•bs en 15316-1:2007。建筑物的供暖系统。系统能量需求和系统效率的计算方法。一般
BS EN 15316-2-1:2007(3部分)建筑加热系统系统能量需求和系统效率的计算方法。
BS EN 15316-3:2007(3部分)建筑加热系统。系统能量需求和系统效率的计算方法。
BS EN 15316-4:2007(6部分)建筑加热系统。系统能量需求和系统效率的计算方法。
•1993年锅炉(效率)条例,SI(1993)第3083号,经1994年锅炉(效率)(修订)条例,SI(1994)第3083号修订。
•家庭供暖合规指南(符合批准文件L1A:新住宅和L1B:现有住宅),第一版,社区和地方政府。
进一步的信息
•HETAS,固体燃料家用加热应用、燃料和服务的官方机构(www.hetas.co.uk)
•热水协会(www.hotwater.org.uk)
•供暖和热水工业委员会(www.centralheating.co.uk)
管道和供暖承包商协会(www.competentpersonsscheme.co.uk)
•蓄热器
•生物质
GreenSpec上的木质燃料电器
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