S novým rokem 2021 vstupuje v platnost nový Ekodesign (NAŘÍZENÍ KOMISE (EU) 2016/2281) týkající se plynových teplovzdušných ohřívačů a zejména jejich minimální sezonní účinnosti, která z původních 72% musí být nově minimálně 78%. Abychom vyhověli tomuto novému, velmi striktnímu ustanovení a současně vyšli vstříc přáním zákazníků, neřešit problém s odvodem kondenzátu, vyvinuli jsme zcela nový nekondenzační ohřívač vzduchu ALFA2 se sezonní energetickou účinností 79,6%.
Spolupráce s univerzitou
Při vývoji jsme se v první řadě soustředilina vývoj nového výměníku spaliny / vzduch, který je vždy tím nejzásadnějším, co odlišuje výjimečné topidlo od průměrných. Na vývoji nového výměníku jsme úzce spolupracovali s Ústavem pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace Technické univerzity v Liberci, kde provedli mnoho numerických modelů a virtuálních simulací, aby výsledné parametry byly co nejlepší. Současně nám vydatně pomohli s výběrem nejvhodnějšího materiálu pro výměník a upravili geometrii lisovacího nástroje tak, aby při tváření nedocházelo ke ztenčování materiálu a byla tím zajištěna maximální životnost zařízení.
Konstrukce
Nový ohřívač ALFA2 je oproti svému předchůdci cca o 1/3 menší i lehčí. Díky zvýšení teplosměnné plochy výměníku a použití nerezového plechu bylo možné celou jednotku zmenšit a použít tak méně, ale přitom mnohem kvalitnějšího materiálu. Dále díky optimálnímu designu výměníku (vzduch přes něj prochází v laminárním proudění) bylo možné použít menší axiální ventilátory, které mají oproti původním o 30-50% nižší spotřebu elektrické energie při stejném vzduchovém výkonu. Všechny vnější i vnitřní komponenty výměníku jsou pouze z nerezové oceli a opláštění topidla je z lakovaného pozinkového plechu.
Výměník
Výměník pro novou ALFA2 je svářen z vysoce odolného nerezového plechu třídy EN 1.4541, který dlouhodobě odolává teplotám do 850°C. Tvoří jej jednotlivé půl-lamely, které byly nejprve tvářeny tažením materiálu a následně oříznuty na vláknovém laseru do požadovaného tvaru. Půl-lamely se ořezávají na tři základní tvary. Výměník obsahuje největší množství půl-lamel středových, následně se jedna ponechá jako slepá, která výměník zakončuje a jedna se použije jako přírubová, do které jsou vyříznuty otvory pro uchycení příruby hořáku a odkouření. Takto připravené půl-lamely jsou svářeny v plně automatickém robotickém pracovišti. Výsledkem je celonerezový výměník, který je sestaven z jednotlivých žeber, kde uvnitř proudí spaliny a z vnějšku vzduch, který se ohřívá.
Robotické sváření
Pro sváření výměníků je použita technologie sváření plazmou. Tato technologie slévá materiál hran půl-lamel v jednu kompaktní hmotu, přičemž používá minimum energie, čímž je eliminováno kroucení materiálu. Svar je následně velmi pevný a pohledově pěkný. Svářecí robotické pracoviště je plně automatické. Celý proces obstarávají dva roboti. Jeden je manipulant, který přesouvá materiál na určené místo a druhý je svářeč. Aby byly svary dokonalé, je třeba oba materiály k sobě pevně přitisknout, což obstarávají dva pomocné stroje. Na prvním stroji, do kterého se upevňují středové půl-lamely, se sváří vnitřní kruhy, které vytvoří spalovací komoru výměníku. Do druhého pomocného stroje robot manipulant zakládá svařence z prvního stroje a následně se provede svar po obvodu, který výměník uzavře.
Technologie a spalování
V zařízení je použita léty osvědčená premix technologie Resideo (dříve Honeywell) pro spalování předmíchané homogenní směsi plynu a vzduchu. Tuto technologii používá Lersen již 15 let u předchozích modelů ALFA. Nově je v zařízení použita modulační a kontrolní deska, která nahradila dřívější analogová teplotní čidla, jejichž neduhem byla velká odchylka při měření. Nyní se měří teploty v řádu desetin °C a zařízení tak reaguje bez zbytečných prodlev. Dále tato technologie umožňuje nastavovat zařízení přes USB port za pomocí smartphone a aplikace pro Android, která je volně ke stažení z webových stránek www.lersen.cz.
Funkce zařízení
Aby bylo možné vyhovět striktním podmínkám Ekodesignu 2021 a provozovat zařízení jako nekondenzační, bylo nutné funkci zařízení navrhnout tak, aby modulovalo v co největším rozsahu 100 – 50% a maximum času pracovalo při nejvyšší účinnosti, která se pohybuje z pohledu LCV (komínová ztráta) na úrovni 94,5% a z pohledu GCV (účinnost založená na spalném teplu) na úrovni 84% při hodnotách NOx pouze 54 mg/kWh. Všechny tyto hodnoty byly ověřeny autorizovanou zkušebnou podle nové normy EN 17082/2020.
Modulace výkonu
Plynulá modulace výkonu u všech zařízení Lersen se děje na základě teploty spalin, která vždy nejlépe a nejrychleji odráží tepelnou potřebu haly. Je-li hala studená, studený vzduch více ochlazuje výměník a zařízení topí vyšším výkonem. Naopak, když se hala ohřívá a vzduch se otepluje, dochází k odběru méně energie a teplota spalin stoupá, na což elektronika reaguje snížením výkonu. Současně, jak stoupá teplota vzduchu v hale, je žádoucí, aby klesala i Δt ohřívaného vzduchu a i to se v případě ohřívačů ALFA2 děje. Na úvod je Δt výstupního vzduchu cca 30°C a na konci topení je Δt jen cca 20°C. Toto pozitivně působí na eliminaci stratifikace a není nutné použití destratifikátorů. Ohřívače ALFA2 kontrolují teplotu spalin každých 30s a v případě potřeby zvýší nebo sníží výkon o 3% z aktuálního výkonu.
Režim EKO
Po té, co prostorový termostat vydá požadavek topit, zařízení startuje a je zapálen premixový hořák. Následně je spuštěn režim ANTI-KONDENZACE, který trvá až do doby, kdy je dosažena modulační teplota BOOST, kterou nastavuje servisní technik v servisní aplikaci. Po dosažení modulační teploty BOOST se zařízení automaticky přepne do režimu EKO, ve kterém je nastavena pevná modulační teplota 135°C. Zařízení se po celou dobu provozu snaží udržet modulační teplotu EKO. Díky tomu teplota spalin osciluje mezi hodnotami 130-140°C což zaručuje maximální účinnost.
Specifika při navrhování
Zařízení pracuje v režimu EKO v celém rozsahu modulace. Při navrhování je potřeba počítat s tím, že přestože ohřívač vzduchu začne topit výkonem “max.”, tak po většinu času bude halu vytápět výkonem blízkým “min.” a teplota spalin se bude pohybovat okolo 135°C. To bude znamenat, že v případě dlouhých a neizolovaných systémů odkouření v nich bude docházet k tvorbě kondenzátu. Doporučujeme proto vždy zařadit na začátek spalinovodu kondenzační jímku (ideálně s odvodem kondenzátu ) a spalinovod v celé délce izolovat. U kratších odkouření o délce cca 2m je riziko kondenzace v odkouření minimální, ale nelze ji úplně vyloučit zejména v případě, že bude hala pouze temperována např. na 12°C. Systém Antikondenzace v ALFA2 sice dokáže s jistotou zabránit vzniku kondenzátu v zařízení a také pomůže odpařit malé množství kondenzátu v kondenzační jímce, avšak na eliminaci kondenzátu v dlouhých odkouřeních má vliv pouze malý. Kondenzaci v odkouření lze také omezit zajištěním nepřetržitého provozu po dobu min. 20 minut buď za pomocí regulace iLersen.NET nebo za pomocí zpožďovacího relé, které lze přiřadit k prostorovému termostatu.