Zastosowanie odgazowania próżniowego dla instalacji grzewczych i chłodniczych oraz jego wpływ na efektywność energetyczną

• Autorzy: Radomski Bartosz , Mróz Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2024.9.3

Warianty tytułu

EN

The use of vacuum degassing for heating and cooling installations and its impact on energy efficiency

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Odgazowanie jest krytyczną czynnością konserwacyjną instalacji wody ogrzewczej i chłodzącej. Skutecznie usuwając rozpuszczone gazy i uwięzione powietrze, odgazowanie zapewnia optymalną wydajność wymiany ciepła, zmniejsza korozję i hałas, zapobiega powstawaniu śluz powietrznych i kawitacji oraz wydłuża żywotność elementów systemu. Stosowanie metod, takich jak: odpowietrzanie ręczne lub automatyczne, odgazowywanie próżniowe, odgazowywanie termiczne czy separatory odśrodkowe mogą znacznie poprawić wydajność i niezawodność systemów ogrzewczych. Zastosowanie układu odgazowania próżniowego oraz separatora zanieczyszczeń podnosi efektywność energetyczną i pozwala na obniżenie zużycia energii. Sam układ odgazowania próżniowego pozwala zwiększyć efektywność energetyczną instalacji ogrzewczych, odpowiednio dla instalacji grzejnikowej do 4,7%, a dla instalacji ogrzewania podłogowego do 5,1%, natomiast dla instalacji chłodniczych do 4,2%. Układ odgazowania próżniowego wraz z separatorem zanieczyszczeń pozwala zwiększyć efektywność energetyczną instalacji ogrzewczych, odpowiednio dla instalacji grzejnikowej do 6,5%, a dla instalacji ogrzewania podłogowego do 10,6%, natomiast dla instalacji chłodniczych do 10,3%. Zastosowanie odgazowania próżniowego przyczynia się do realizacji celów zrównoważonego rozwoju, zmniejsza zużycie energii, a tym samym zmniejsza emisję CO₂ do środowiska, ponadto pozwala znacząco obniżyć koszty eksploatacji przy niskich kosztach inwestycyjnych i łatwości aplikacji rozwiązania.

EN

Degassing is a critical maintenance procedure for heating and cooling water systems. By effectively removing dissolved gases and entrapped air, degassing ensures optimum heat transfer efficiency, reduces corrosion and noise, prevents airlocks and cavitation, and extends the life of system components. The use of methods such as manual venting, automatic venting, vacuum venting, thermal venting, and centrifugal separators can significantly improve the efficiency and reliability of heating systems. The use of a vacuum venting system and a dirt separator increases energy efficiency which implicates reduced energy consumption. The vacuum venting system alone can increase the energy efficiency of heating systems, up to 4.7% for radiator systems, up to 5.1% for underfloor heating systems, and up to 4.2% for refrigeration systems. The vacuum venting system together with a vacuum dirt separator can increase the energy efficiency of heating systems, up to 6.5% for radiator systems, up to 10.6% for underfloor heating systems, and up to 10.3% for refrigeration systems. The use of vacuum degassing contributes to the achievement of sustainable development goals, reduces energy consumption and thus reduces CO₂ emissions into the environment, and also allows for a significant reduction in operating costs with low investment costs and ease of application of the solution.

Słowa kluczowe

PL

odgazowanie próżniowe; analiza energetyczna; efektywność energetyczna

EN

vacuum degassing; energy analysis; energetic efficiency

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 9
• Strony: 28--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 52 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Radomski Bartosz

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Wydział Inżynierii Środowiska i Inżynierii Mechanicznej, Poznań

• https://orcid.org/0000-0003-3615-7555

autor

Mróz Tomasz

• Politechnika Poznańska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

• https://orcid.org/0000-0003-2129-9198

Bibliografia

• [1] https://watertreatmentbasics.com/how-does-deaerator-work/?utm_content=cmp-true - dostęp 12.07.2024r
• [2] https://www.hydrogroup.biz/areas-of-use/industry-power-stations-commercial-enterprises/degassing.html - dostęp 12.07.2024r
• [3] https://www.veoliawatertech.com/en/solutions/technologies/whittier-filtration-separation/degasification - dostęp 12.07.2024r
• [4] PN-85/C-04601. Woda do celów energetycznych. Wymagania i badania jaskości wody dla kotłów wodnych i zamkniętych obiegów ciepłowniczych.
• [5] PN-93/C-04607. Woda w instalacjach ogrzewania. Wymagania badania dotyczące jakości wody.
• [6] PN-EN 12952-12. Kotły wodnorurowe i urządzenia pomocnicze. Część 12: Wymagania dotyczące jakości wody zasilającej i wody kotłowej
• [7] Rühling, Karin, Martin Heymann, and Felix Panitz. “Venting and degasification of solar circuits.” Energy Procedia 30 (2012).
• [8] Jun, Y.-D. Degassing Dissolved Oxygen through Bubbling: The Contribution and Control of Vapor Bubbles. Processes 2023. https://doi.org/10.3390/pr11113158
• [9] Watanabe, K., and R. B. Dooley: Guideline on the Henry’s Constant and Vapor-Liquid Distribution Constant for Gases in H2O and D2O at High Temperatures. International Association for the Properties of Water and Steam (2004).
• [10] Marjanowski J.: Uzdatnianie wody w ciepłownictwie - zmiany w zakresie technologii i urządzeń z perspektywy czterdziestu lat doświadczeń, Instal 12/2015, s. 8-16
• [11] Szaflik W.: Problemy korozji w instalacjach i układach przygotowania ciepłej wody. Instal nr 4/2009.
• [12] Górecki A.: Korozja w instalacjach sanitarnych. Instal. 2/2002, s. 9-11.
• [13] Schnabel T., Vrabec J., Hasse H.: Henry’s law constants of methane, nitrogen, oxygen and carbon dioxide in ethanol from 273 to 498 K. Prediction from molecular simulation, Fluid Phase Equilibria, Volume 233, Issue 2, 2005. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2005.04.016.
• [14] Rettich T.R., Battino R., Wilhelm E.: Solubility of gases in liquids. 22. High-precision determination of Henry’s law constants of oxygen in liquid water from T=274 K to T=328 K. The Journal of Chemical Thermodynamics, Volume 32, Issue 9, 2000. https://doi.org/10.1006/jcht.1999.0581
• [15] Tromans D.: Temperature and pressure dependent solubility of oxygen in water: a thermodynamic analysis, Hydrometallurgy, Volume 48, Issue 3, 1998. https://doi.org/10.1016/S0304-386X(98)00007-3
• [16] Kennan R.P., Pollack G.L.: Pressure dependence of the solubility of nitrogen, argon, krypton, and xenon in water. J. Chem. Phys. 15 August 1990; 93 (4). https://doi.org/10.1063/1.458911
• [17] Pazushkina, O., & Zolin, M. (2023). Analysis and optimization of the operation of deaeration devices on heat sources. 2023 5th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE), 5, 1-6. https://doi.org/10.1109/REEPE57272.2023.10086777
• [18] Sharapov, V., Pazushkina, O., & Kudryavtseva, E. (2016). Energy-effective method for low-temperature deaeration of make-up water on the heating supply system of heat power plants. Thermal Engineering, 63, 56-60. https://doi.org/10.1134/S0040601515090086
• [19] Sharapov, V., & Kudryavtseva, E. (2016). Energy Efficiency of Low-Temperature Deaeration of Makeup Water for a District Heating System. Power Technology and Engineering, 50, 204-207. https://doi.org/10.1007/S10749-016-0684-9
• [20] Mingaraeva, E., & Sharapov, V. (2018). Perspectives of application of gas deaeration of water in heat-power engineering installations of various purposes. Journal of Physics: Conference Series, 1111. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1111/1/012036
• [21] Pazushkina, O., & Zolin, M. (2023). Analysis and optimization of the operation of deaeration devices on heat sources. 2023 5th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE), 5, 1-6. https://doi.org/10.1109/REEPE57272.2023.10086777
• [22] Petrenko, O., & Luhovskyi, O. (2023). Review of methods of degassing of working fluids. Mechanics and Advanced Technologies. https://doi.org/10.20535/2521-1943.2023.7.3.290444
• [23] Radomski B.: Wybór źródła ciepła i chłodu dla typowego budynku jednorodzinnego o niemal zerowym zużyciu energii (nZEB). Rynek Instalacyjny 07-08/2018.
• [24] Radomski B., Mróz T.: Wybór sposobu zasilania w odnawialną energię pierwotną pasywnych jednorodzinnych budynków mieszkalnych, zgodnych z Passive House Institute (PHI) - aspekt energetyczny. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, nr 50/6, 2019.
• [25] Radomski B., Mróz T.: Wybór sposobu zasilania w odnawialną energię pierwotną pasywnych jednorodzinnych budynków mieszkalnych, zgodnych z Passive House Institute (PHI) - aspekt ekonomiczny. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, nr 50/7, 2019.
• [26] Mróz T., Ratajczak K., Grządzielski W.: Perspektywy wykorzystania gazu ziemnego w budynkach mieszkalnych w aspekcie nowych przepisów prawa. Rynek Energii, nr 2(153), 2021.
• [27] Zużycie energii w gospodarstwach domowych w 2018 r., Główny Urząd Statystyczny, Warszawa 2019.
• [28] Brennen, Christopher E. Cavitation and buble dynamics. Cambridge University Press, 2014.
• [29] Leiknes, T., & Semmens, M. (2001). Vacuum degassing using microporous hollow fiber membranes. Separation and Purification Technology, 22, 287-294. https://doi.org/10.1016/S1383-5866(00)00151-9
• [30] Chen H., Lu Z., Cheng Y., Drioli E., Wang Z., Zhang F., Cui Z.: Development and emerging application of membrane degassing technology, Advanced Membranes, Volume 3, 2023. https://doi.org/10.1016/j.advmem.2023.100076
• [31] Hong, J.A.; Lee, J.S.; Jun, Y.-D. Degassing Dissolved Oxygen through Bubbles under a Vacuum Condition. In Proceedings of the 7th Thermal and Fluids Engineering Conference (TFEC), Las Vegas, NV, USA, 15-18 May 2022.
• [32] Marjanowski J. Ratajczyk C.: Próżniowe odgazowanie wody w ciepłowniach oraz sieciach ciepłowniczych, Instal 9/1999, s. 14-16.
• [33] Duże potencjalne oszczędności energii i emisji CO2 dzięki zastosowaniu układów do odgazowania próżniowego i separatorów. Reflex. 16.06.2016.
• [34] Adamczyk M.: Nowoczesna instalacja. Stabilizacja - Odgazowanie - Uzupełnianie. Seminarium szkoleniowe. Stowarzyszenie Certyfikatorów i Audytorów Energetycznych 22.05.2024.
• [35] Odgazowywanie układów grzewczych i chłodniczych. Teoria i praktyka. Reflex, 2002.
• [36] Ruehling K., Preusser A.: Gazy w układach c.o., niepublikowany raport badawczy, Politechnika w Dreźnie, Instytut Techniki Energetycznej, katedra: Gospodarka Energetyczna, 25.07.1996
• [37] Rühling K., Uhlmann D.: Gase in kleinen und mittleren Wasserheiznetzen und Kältekreisläufen, TU Dresden Institut für Energietechnik, Dresden, 2002.
• [38] Kurzfassung - CO2-Einsparungen und Effizienzsteigerung durch Systementgasung in Kombination mit Schlamm - und Schmutzabscheidern in Heizungs - und Kaltwasseranlagen, Reflex Winkelmann GmbH, Ahlen, 2016.
• [39] Bewertung des Einsatzes von Reflex Entgasungssystemen zur Steigerung der Effizienz von Heizungs - und Kaltwasseranlagen mittels dynamischer Anlagen - und CFD-Strömungssimulation (AP2 & AP3 & AP4). Ergebnisbericht - rev 4. Institute fur angewandte Energiesimulation und Facility Management. 2016.
• [40] Reflex Winkelmann GmbH, Entgasung von Heiz und Kühlsystemen, zuletzt aufgerufen am 30.11.2015 von reflex.de
• [41] Reflex Winkelmann GmbH Datenblätter heruntergeladen von reflex.de, 2015.
• [42] Ghajar A. J., Non-Boiling Heat Transfer in Gas-Liquid Flow in Pipes - a Tutorial, ENCIT 2004 - 10th Brazilian Congress of Thermal Sciences and Engineering, Nov. 29 - Dec. 03, 2004, Rio de Janeiro, RJ, Brazil, 2005.
• [43] VDI 2035 Blatt 2, Verein Deutscher Ingenieure e.V. (Hrsg.), Vermeidung von Schäden in Warmwasserheizungsanlagen - Heizwasserseitige Korrosion, August 2009.
• [44] Zschernig J, Gase in kleinen und mittleren Wasserheiznetzen und Kältekreisläufen - Schlussbericht AiF-Forschungsthema 12086 B, TU Dresden, Institut für Energietechnik, 2002.
• [45] Schodorf W., Perfektes Wasser sichert die Verfügbarkeit und Energieeffizienz moderner Heizanlagentechnik, Fachbeitrag im Heizungsjournal, 2011.
• [46] Stoffwerte von www.pondus-verfahren.de, zuletzt aufgerufen am 30.11.2015.
• [47] Abbildung zuletzt aufgerufen am 30.11.2015 auf www.korkisch.at
• [48] Knauf Gips KG, Knauf Heizestrich-Systeme, Knauf Calciumsulfat-Fließestriche für Fußbodenheizung, 2012.
• [49] Pelia Gebäudesysteme GmbH, Technische Information PE-Xc 5-Schicht-Rohre für Flächentemperierung und Heizkörperanbindung, zuletzt aufgerufen am 29.10.2015.
• [50] VDI-Wärmeatlas, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2006, 10. Auflage 2016.
• [51] Tabele doboru i schematy instalacji dla automatycznych układów Reflex przeznaczonych do stabilizacji ciśnienia oraz odgazowania próżniowego. Reflex Polska sp. z o.o. sp. k. 2023.
• [52] Nowoczesna i bezpieczna instalacja? Servitec to konieczność. Reflex Polska sp. z o.o. sp. k. 2021.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025)