ما يجب معرفته عن أفران عالية الكفاءة

عندما تستبدل فرنًا قديمًا أو إذا كنت تختار فرنًا أو غلاية لبناء جديد ، فمن المحتمل أن تواجه خيارًا بين وحدة تسخين "عادية" متوسطة الكفاءة و كفاءة عالية واحد. يُعرف أيضًا باسم تكثيف الأفران والغلايات، تسمى الوحدات عالية الكفاءة لأنها تستخلص بشكل أكثر فعالية الحرارة التي تنتجها مجموعة الشعلات. حيث يمكن للفرن متوسط ​​الكفاءة أن يستخدم 80 بالمائة من الحرارة المنتجة ويرسل الـ 20 بالمائة الأخرى لأعلى المدخنة في غازات العادم ، معدات عالية الكفاءة تستخرج ما يصل إلى 98 في المائة من الطاقة الحرارية أنتجت. هذه الكفاءة العالية تعني بالطبع أنك ستستخدم وقودًا أقل للحفاظ على منزلك مريحًا وطرد عادم أقل في شكل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء في الغلاف الجوي.

إذا كان الفرن أو المرجل الخاص بك سوف يتم تركيبه في البناء الجديد ، فإن اختيارك أسهل. يمكن مراعاة المتطلبات الخاصة للفرن عالي الكفاءة في التصميم منذ البداية. ولكن إذا كنت تفكر في معدات التدفئة عالية الكفاءة كبديل لوحدة متوسطة الكفاءة ، فإن القرار ليس بهذه البساطة دائمًا. في بعض الأحيان ، يمكن أن يؤدي تعديل إعداد التهوية الخاص بك لاستيعاب المتطلبات المحددة للكفاءة العالية إلى نفقات غير متوقعة. إنها ليست مبادلة مباشرة بسيطة.

أفران متوسطة الكفاءة منتظمة وتعمل الغلايات عن طريق تشغيل مجموعة من الشعلات داخل غرفة الاحتراق كلما انخفض منظم الحرارة في منزلك إلى ما دون نقطة ضبطه. تقوم الشعلات بتسخين الهواء داخل غرفة مغلقة (باستثناء فتحة التهوية). مروحة قوية تسحب الهواء وتدفعه إلى المبادل الحراري السربنتين داخل تلك الغرفة الساخنة ، ثم يدفعها من خلال مجاري الهواء وأخيرًا مسجلات الحرارة حتى يصبح المنزل كافيًا دافئ. ثم يغلق الترموستات الشعلات. تعمل الغلايات بنفس الطريقة بشكل أساسي باستثناء أنها تستخدم مضخات لدفع المياه من خلال المبادل الحراري الموجود في الجو الحار لغرفة الاحتراق ، ثم يتم توزيع الماء الساخن من خلال المشعات.

الهواء داخل غرفة الاحتراق ساخن جدًا ويتحرك باستمرار عبر المدخنة وصعودها ، مستبدلًا بالهواء المسحوب من المساحة المحيطة بالفرن أو المرجل. حتى بعد أن نقلت الكثير من طاقتها الحرارية إلى الهواء الذي يمر من خلال المبادلات الحرارية ، تحتفظ غازات العادم بالحرارة الكافية حتى ترتفع بشكل طبيعي في فتحة التهوية وتخرج المدخنة.

تحتوي الأفران والغلايات عالية الكفاءة أيضًا على مواقد يتم تشغيلها بواسطة الترموستات وغرفة الاحتراق حيث يتم تسخين الهواء ومعظمه يتم نقل هذه الحرارة عن طريق مبادل حراري أولي إلى الهواء أو الماء الدافئ الذي سيتم توزيعه في جميع أنحاء منزل. لكن الهواء أو الماء الذي يخرج من المبادل الحراري الأساسي يترك خلف جزء كبير من الطاقة الحرارية المنتجة في غرفة الاحتراق غير مستغلة ، وبدلاً من ترك تلك الطاقة تهرب ، تعمل الأفران والغلايات عالية الكفاءة على تحويل الهواء أو الماء المتداول الدافئ من خلال حرارة ثانوية مبادل.

يتم استخراج الكثير من الحرارة المتبقية في هذا المبادل الثانوي بحيث يتكثف العادم ويتم تصريفه في الغالب كسائل. تعتبر الغازات المتبقية وبخار الماء باردة جدًا بحيث لا يمكنها الارتفاع بشكل طبيعي بسبب المداخن التقليدية وبالتالي تتطلب مروحة مخصصة لطردها. (وهذا ، بالمناسبة ، استهلاك ثانوي للطاقة لا يتم تضمينه في حسابات كفاءة الوقود. كمية الطاقة الكهربائية التي تستهلكها مروحة منفاخ الفرن يمكن أن تختلف بشكل كبير من نموذج لآخر و من الشركة المصنعة إلى الشركة المصنعة ، لذلك يجب أن يكون استخدام الكهرباء جزءًا من المقارنة عندما تختار فرن.)

تقوم الأفران والغلايات متوسطة الكفاءة بانتظام بسحب الهواء من البيئة المحيطة لدعم الاحتراق. يتم تسخين هذا الهواء بالفعل إذا كانت المعدات موجودة داخل مساحة المعيشة بحيث أنها ، إلى حد ما ، مضيعة للطاقة المفيدة. كما أن سحب الهواء المدفوع بالنفخ إلى الفرن وإلى أعلى المدخنة يخلق أيضًا ضغطًا سلبيًا داخل المنزل. يدفع هذا الضغط السلبي الهواء الخارجي لدخول المنزل من خلال أي فجوات أو شقوق متوفرة ، وهي عملية تسمى تسرب. يؤدي التسلل إلى جعل المنازل متناثرة وفي الحالات القصوى يمكن أن يعكس تدفق العادم في المداخن أو المدخنة ، مما يؤدي إلى التسمم بأول أكسيد الكربون.

تستخدم الأفران والغلايات عالية الكفاءة غرفة احتراق محكمة الغلق. على الرغم من أنه في الحالات التي يقع فيها الفرن أو المرجل خارج منطقة المعيشة - مثل العلية أو المرآب - يتم تناولها في بعض الأحيان يتم سحب الهواء من الفضاء المحيط به ، ومن الناحية المثالية يأتي الهواء لدعم الاحتراق من خارج منزل. إنه أكثر برودة ، مع محتوى رطوبة أقل وأقل احتمالا لحمل العناصر المسببة للتآكل من الهواء الداخلي. لن يعمل الهواء الخارجي وغرفة الاحتراق المغلقة على تعزيز التسلل ، لذا فإن المنزل الذي يتم تسخينه بمعدات عالية الكفاءة سيكون أقل خداعًا.

كما أوضحنا سابقًا ، تقوم الأفران والمراجل عالية الكفاءة باستخراج الطاقة الحرارية من الاحتراق بنجاح كبير يبدأ العادم المبرد في التكاثف ويتم تبريد أي بخار ماء وثاني أكسيد كربون متبقي بحيث لا يرتفع بشكل طبيعي مداخن. السائل المتكثف من العادم هو مزيج من حمض الكربونيك الحمضي والماء بشكل معتدل - وهو مادة مسببة للتآكل بدرجة كافية بحيث يجب بناء المبادلات الحرارية الثانوية من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم. يجب توجيه هذا التفريغ السائل من الفرن عبر أنابيب بلاستيكية إلى مصرف الأرضية أو ، في بعض الحالات ، في الخارج.

مروحة التهوية ضرورية لدفع العادم المتبقي بالخارج. لأن العادم لم يعد لديه أي رفع ملموس من تلقاء نفسه ، وطرد هذا العادم إلى الأعلى والخروج عادة ما تكون فتحة السقف أكبر من قدرات مروحة التهوية ما لم يكن الفرن موجودًا في العلية الفراغ. على النحو الأمثل ، يجب تنفيس الأفران عالية الكفاءة من خلال أقرب جدار. في البناء الجديد الذي نادراً ما يمثل مشكلة حيث يمكن ترتيب خطط البناء لتمكين تحديد موقع الفرن أو المرجل في مساحة مثالية مع جدار تهوية وتصريف أرضي قريب. في حالة الترقية ، حيث كانت المعدات السابقة ذات كفاءة متوسطة ، يمكن أن تطرح مشكلة التهوية المناسبة مشاكل وتتطلب نفقات إضافية.

أنابيب التهوية الموصى بها للأفران عالية الكفاءة هي CPVC أو بلاستيك ABS. يكون لكل مصنع فرن أو غلاية مواصفات تتعلق بقطر الأنبوب المناسب والحد الأقصى المسموح به لطول الأنابيب. يزيد المرفقان في الجري من مقاومة تدفق الهواء ويقلل من الطول المسموح به. إذا تم تجاوز الحد الأقصى للتشغيل أو إذا كان هناك عائق يعيق تدفق الهواء في فتحة التهوية ، فقد يقوم مفتاح قطع الأمان بإغلاق الفرن. عادة ما يتم تشغيل أنبوبين من الفرن أو المرجل إلى الجدار الخارجي - أحدهما لمدخل الهواء والآخر تنفيس - ويجب إنهاءها بمحاور تمنع المطر أو الثلج أو الحطام الآخر من الدخول أنابيب. يستخدم بعض المركّبين نظام تنفيس الأنابيب متحدة المركز داخل الأنبوب حيث يتم سحب الهواء الداخل إلى غرفة خارجية ويمر العادم عبر أنبوب في المنتصف. يجب أن تكون الفتحات عالية بما يكفي على الحائط لتجنب انسداد الثلج وتوضع بحيث لا يمكن سحب العادم إلى المدخول.

في العديد من المنازل ذات الأفران متوسطة الكفاءة وسخانات المياه الغازية ، يشترك الفرن وسخان المياه في المداخن المشتركة. عندما يأخذ التبديل إلى فرن أو غلاية عالية الكفاءة نصف هذه الشراكة بعيدًا ، يصبح المداخن كبيرًا جدًا بالنسبة لسخان المياه ، والمعروف الآن باسم سخان الماء اليتيم، لرسم بشكل صحيح. لتصحيح ذلك يتطلب إدراج في مداخن المدخنة - حساب إضافي يجب أن يؤخذ في الاعتبار عند وضع الميزانية لاستبدال عالي الكفاءة لوحدة تسخين متوسطة الكفاءة.

تقدم الأفران والغلايات عالية الكفاءة مزايا عديدة. بالإضافة إلى زيادة كفاءة الوقود وتقليل انبعاثات الكربون ، فإن الأفران والمراجل عالية الكفاءة أكثر متطورة ، مع المزيد من مستويات التحكم وحماية أكبر من التسلل وتراكم أول أكسيد الكربون. ومع ذلك ، من المهم أن تكون مدركًا ليس للنفقات الواضحة فحسب ، بل أيضًا للتكاليف الخفية التي قد تترتب على التغيير من الكفاءة المتوسطة إلى العالية. قد تلغي هذه التكاليف الإضافية مدخراتك المتوقعة في تكاليف الوقود لفترة من الوقت.