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Forschungsstelle
BFE
Projektnummer
SI/501909
Projekttitel
HoKaSpe – Holzkessel Kaskaden-Anlagen mit Speicher
Projekttitel Englisch
HoKaSpe – Dimensioning and control of cascade Systems with multiple wood boilers and thermal energy storage

Texte zu diesem Projekt

 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Schlüsselwörter
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Kurzbeschreibung
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Publikationen / Ergebnisse
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Erfasste Texte


KategorieText
Schlüsselwörter
(Englisch)
Heat storage, loading control, multiple-boiler systems, cascade circuit, process modelling, process optimisation
Kurzbeschreibung
(Deutsch)
Im Projekt wird das Verhalten von Heizzentralen mit drei und mehr automatischen Holzkesseln in Kaskaden und mit Wärme­speichern untersucht. Parallel dazu wird ein Modell entwickelt, in dem für typische Verbrauchsprofile die Betriebsweise für verschiedene Konfigurationen und Regelungen beschrieben wird. Das Modell wird mit Messungen validiert und dient zur Simulation verschiedener Varianten, aus denen Empfehlungen zur Dimensionierung und Regelung von Kaskadenanlagen und Speichern abgeleitet und an Praxisanlagen implementiert werden.
Kurzbeschreibung
(Englisch)
The project investigates the behaviour of central heating systems with three or more automatic wood boilers in cascades and with heat storage tanks. In parallel, a model is being developed in which the mode of operation for different configurations and controls is described for typical consumer profiles. The model is validated with measurements and serves for the simulation of different variants, from which recommendations for the dimensioning and control of cascade plants and storage facilities are derived and implemented at practice plants.
Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
Da die Leistung von Holzkesseln nur langsam und begrenzt regelbar ist und Anfahrvorgänge erhöhte Emissionen verursachen, werden Holzheizwerke oft mit fossilen Spitzenlastkesseln ergänzt. Im Beitrag wird der Einsatz von Kaskaden mit Holzkesseln zur monovalenten Wärmeerzeugung beschrieben und der Einfluss von Auslegung und Regelung untersucht.
Zugehörige Dokumente
Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
Fluctuations in heat demand and low heat demand in summer make it difficult to operate wood boilers all year round at high efficiency and low pollutant emissions. Therefore, today’s wood-fired heating plants are often equipped with an auxiliary fossil fuel boiler. This paper investigates technical approaches to operate wood heating plants without additional fossil heat while avoiding unfavorable operation with high pollutant emissions. To evaluate these concepts, the dynamic behavior of wood-fired heating plants is modelled. The model includes one to four wood boilers, an auxiliary fossil fuel boiler, the heat demand, a stratified heat storage tank and the control system. The simulation reveals that the fossil share can be eliminated by large boiler output ranges and the use of several wood boilers in cascade. High storage capacities and large boiler output ranges enable low pollutant emissions and low cool down losses of the wood boilers. By doubling the storage capacity from 30 to 60 min of the nominal boiler output, reductions of the annual emissions of carbon monoxide and particulate matter of 17% and 8% are observed. Mitigating heat demand peaks can reduce pollutant emissions of heating plants with small storage capacity.
Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Deutsch)
Im Projekt wird das Verhalten von Heizzentralen mit drei und vier in Kaskade und mit Wärmespeichern betriebenen automatischen Holzkesseln untersucht. Dazu wurden Betriebsdaten von drei Heizzentralen analysiert und ein Simulationsmodell für ein typisches Wärmebedarfsprofil entwickelt. Das Modell wurde
mit Betriebsdaten validiert und zum Vergleich verschiedener Konfigurationen und Regelkonzepte eingesetzt. Die Untersuchung zeigt, dass mit Kaskadenanlagen eine monovalente und fossilfreie Wärmeerzeugung möglich ist, die Kessel dabei durchschnittlich 4 bis 12 Stunden unterbruchsfrei laufen und rund 350 bis 1000 Anfahrphasen pro Jahr aufweisen, von denen rund die Hälfte durch die automatische Entaschung verursacht werden. Anhand des Modells wird mit einer Senstitivitätsanalyse der Einfluss der Parameter beschrieben und gezeigt, dass der Einsatz einer Wärmespeicherung vorteilhaft und eine Speicherkapazität von rund einer Stunde für zwei Drittel der Gesamtleistung sinnvoll ist. Vorteilhaft ist zudem ein Betrieb mit Leistungsmodulation der Kessel und der Einsatz einer Kaskadenregelung, die einen geeignet definierten Speicherladezustand berücksichtigt.
Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Englisch)
The project investigates the behaviour of central heating systems with three and four automatic wood boilers operated in cascade and with heat accumulators. For this purpose, operating data of three central heating plants were analysed and a simulation model for a typical heat demand profile was developed. The model was validated with operating data and used to compare different configurations and control concepts. The study shows that monovalent and fossil-free heat generation is possible with cascade systems, with the boilers running for an average of 4 to 12 hours without interruption and with around 350 to 1000 start-up phases per year, around half of which are caused by the automatic de-ashing of the grate. Using the model, the influence of the parameters is described with a sensitivity analysis and it is shown that the use of heat storage is advantageous and that a capacity of around one hour for two thirds of the total heat output is suitable. It is also advantageous to operate the boilers with power modulation and to use a control system for the cascade that takes into account a suitably defined storage charging level.
Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Französisch)
Le projet étudie des centrales de chauffage avec trois et quatre chaudières à bois automatiques fonctionnant en cascade et avec des accumulateurs de chaleur. Les données d'exploitation de trois centrales de chauffage ont été analysées et un modèle de simulation a été développé pour un profil de demande
de chaleur typique. Le modèle a été validé avec des données d'exploitation et utilisé pour comparer différentes configurations et différents concepts de régulation. L'étude montre que les installations en cascade permettent une production de chaleur monovalente et exempte d'énergie fossile, que les
chaudières fonctionnent en moyenne 4 à 12 heures sans interruption et qu'elles présentent environ 350 à 1000 phases de démarrage par an, dont la moitié environ sont dues au nettoyage automatique de la grille. Le modèle permet de décrire l'influence des paramètres à l'aide d'une analyse de sensibilité et de
montrer que l'utilisation d'un accumulateur de chaleur est avantageuse et qu'une capacité d’accumulation d'environ une heure pour deux tiers de la puissance totale est raisonnable. Il est en outre avantageux d'équiper les chaudières avec une modulation de puissance et d'utiliser une régulation de cascade qui tient compte d'un état de charge de l'accumulateur défini de manière appropriée.
Zugehörige Dokumente