ما الذي يجعل الفرن "عالي الكفاءة"؟

ابتكار في تصميم الفرن و وحدات المرجل على مدى العقود القليلة الماضية ، نتج عن أنظمة التدفئة التي تستخرج المزيد من الطاقة بشكل كبير من عملية الاحتراق في شكل حرارة وإرسالها أقل منه حتى المدخنة كعادم. حيث تعمل الأفران القديمة ذات الأجسام الكبيرة بكفاءة أقل من 70 بالمائة وقد تعمل الأفران الحديثة نسبيًا تحقيق 80 إلى 83 في المائة الكفاءة ، أنظمة التدفئة عالية الكفاءة يمكن أن توفر كفاءات 98 في المائة أو أكثر.

يتم قياس قدرة الفرن أو المرجل على التقاط كل الطاقة التي يستهلكها من خلال الكفاءة السنوية لاستخدام الوقود (AFUE). تطلب لجنة التجارة الفيدرالية أفران وغلايات جديدة لعرض تصنيف AFUE الخاص بها حتى يتمكن المستهلكون من إجراء مقارنة بين النماذج. تعني الكفاءة العالية أنك لن تستخدم وقودًا أقل لنفس الكمية من الحرارة فحسب ، بل سيطلق فرنك أيضًا كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي - بما يصل إلى 1.5 طن أقل سنويًا.

لفهم كيفية عمل الفرن أو الغلاية عالية الكفاءة ، من المفيد أولاً مراجعة كيفية عمل وحدة متوسطة الكفاءة نموذجية:

عندما يكون لديك منظم الحراره يكتشف أن درجة الحرارة المحيطة في منزلك قد انخفضت إلى ما دون نقطة ضبطها ، فهي ترسل إشارة إلى الفرن. هذه الإشارة تدفع صمام الغاز إلى الفتح وتشتعل الشعلات في غرفة الاحتراق. تحتوي الوحدات الأقدم على ضوء دليلي مشتعل باستمرار (يسمى أيضًا أ طيار دائم) يشعل الغاز الذي يتم توصيله إلى الشعلات. تستخدم الأفران والغلايات الحديثة إشعالًا إلكترونيًا يتم تشغيله في نفس الوقت الذي يفتح فيه صمام الغاز لتوصيل الغاز إلى الشعلات.

مرة واحدة تعمل الشعلات، غرفة الاحتراق يبدأ في التسخين. باستثناء الاحتراق الذي يخرج من الموقد ، فإن غرفة الاحتراق عبارة عن صندوق مغلق مصمم لحصر هذا الاحتراق الفعلي للوقود. منفصلة عن غرفة الاحتراق ، ولكنها مصممة لتكون على اتصال مع أكبر قدر ممكن من الحرارة في الغرفة ، هو مبادل حراري. يتدفق الهواء (أو في حالة الغلاية ، الماء) في المبادل الحراري من خلال الجو الساخن لغرفة الاحتراق ، ويمتص أكبر قدر ممكن من الحرارة.

في أفران ذات جاذبية منخفضة الكفاءة ، بمجرد أن يصبح الهواء في غرفة الاحتراق أكثر دفئًا من الهواء المحيط ، فإنه يبدأ بالتحرك لأعلى ويخرج من المداخن. وبالمثل ، بمجرد أن يصبح الهواء في المبادل الحراري لفرن الجاذبية أكثر دفئًا من الهواء المحيط ، فإنه يبدأ في شق طريقه عبر مجاري الهواء.

في الأفران ذات الكفاءة المتوسطة ، يتم تشغيل منفاخ بمجرد وصول الهواء في غرفة الاحتراق إلى درجة الحرارة المثلى ويتم تدفئة الهواء في المبادل الحراري. لا يقوم المنفاخ بدفع الهواء الدافئ فقط إلى مجاري الهواء ليتم توزيعه في جميع أنحاء المنزل ، ولكنه أيضًا يسحب الهواء النقي من البيئة المحيطة أو من مدخل مخصص للهواء النقي.

مع أنظمة المرجل ، تقوم المضخة بتوزيع الماء الساخن على المشعات المختلفة في المنزل. بينما يتم تسخين الهواء أو الماء داخل المبادل الحراري بسبب الجو المحيط بالبدن في غرفة الاحتراق ، يتحرك الهواء المسخن باللهب داخل الغرفة باستمرار ويخرج من المداخن. يمثل هذا السكب المتسرب من المدخنة الحرارة التي لم يتم التقاطها - علامة على عدم الكفاءة.

تم تصميم الأفران والغلايات عالية الكفاءة لالتقاط والاحتفاظ بالمزيد من الطاقة التي تنتجها الشعلات. في أبسط معنى ، يفعلون ذلك عن طريق توظيف مبادل حراري ثانوي التي تتبع الحرارة الأولية وتؤثر على معظم الحرارة المتبقية من غازات العادم.

بشكل أكثر تحديدًا ، تم تصميم المبادل الحراري الثانوي لتكثيف البخار في غاز العادم مرة أخرى في الماء السائل ، والذي يستعيد معظم الطاقة الحرارية المتبقية. العادم المتبقي بعد تكثيف البخار بارد بما فيه الكفاية بحيث يمكن طرده من خلال فتحة تهوية CPVC أو ABS ، غالبًا أفقياً من خلال جدار قريب. في الواقع ، العادم من فرن أو غلاية عالية الكفاءة بارد جدًا نسبيًا ، لدرجة أنه لن يرسم بشكل طبيعي من خلال نظام تهوية مصمم للعادم الأكثر سخونة. وتعوض الوحدات عالية الكفاءة عن ذلك بمروحة ثانوية للحث على السحب في قاعدة المداخن. تكون المياه الناتجة عن عملية التكثيف حمضية بشكل معتدل ، وبالتالي يجب أن يبنى المبادل الحراري الثانوي من مادة غير قابلة للتآكل ، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم في بعض الأحيان ؛ يتم طرد هذا الماء من خلال أنابيب بلاستيكية إلى تصريف الأرضية ، غالبًا بعد تشغيله في غرفة تحييد قلوية.

إحدى الطرق البسيطة للغاية لتحديد الفرن عالي الكفاءة هي إذا لاحظت أنبوبة التهوية CPVC أو ABS يمر عبر جدار المنزل ، أو أنابيب التكثيف البلاستيكية التي تعمل على الأرض تصرف. إذا كان الفرن لا يحتوي على أي من هذه الميزات ، فهو ليس وحدة عالية الكفاءة.

تتوفر الأفران والغلايات عالية الكفاءة في مستويات مختلفة من التطور ، بعضها مزود بضوابط ذكية وحساسة تتيح مستويات متعددة من التشغيل ، اعتمادًا على الظروف. على عكس محطات التسخين التقليدية أحادية المرحلة أو كلها أو لا شيء ، فإن العديد من الأفران الحديثة عالية الكفاءة قادرة على تعديل إخراج مع منفاخ متعدد المستويات أكثر هدوءًا وأقل إهدارًا عندما يكون الطقس باردًا بشكل معتدل وأكثر قوة عندما يكون الطقس باردًا يضرب. يمكن للبعض أيضًا ضبط خليط الهواء والغاز الذي يتم توصيله إلى الشعلات من أجل ضبط العمليات بشكل أكبر.

بدون شك ، ستخفض الأفران والمراجل عالية الكفاءة تكاليف الوقود ، مما يجعلها أرخص في التشغيل ، وسوف تنبعث منها كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون ، مما يجعلها أفضل للبيئة. لكن ما إذا كانت هذه الكفاءة الأكبر ستدفع لنفسها أم لا تعتمد على عدد من العوامل. حتى بعد أن تأخذ في الاعتبار أي فرق في التكلفة بين وحدة تقليدية متوسطة الكفاءة و عالية الكفاءة ، يجب أن تكون مستعدًا أيضًا للنفقات المحتملة للتكيف مع الكفاءة العالية المبردة العادم. قد تحتاج المدخنة إلى إعادة تعديلها أو تعديلها لتلائم ظروف التهوية الجديدة. قد يكون التنفيس الأفقي من خلال جدار خارجي غير معقد - أو قد لا يكون كذلك.

مناخك هو الاعتبار كذلك. إذا كنت تعيش في منطقة ذات شتاء قاسٍ وطويل ، فإن التوفير الذي تحققه من فرن أو غلاية عالية الكفاءة سيكون أكبر بكثير مما لو كنت تعيش في مناخ أكثر اعتدالًا. استشر أخصائي تركيب فرن أو مرجل تثق به لتحديد ما ينطوي عليه ترقية الكفاءة العالية. سيكون كل منزل مختلفا. ستحتاج إلى موازنة تلك المعلومات مع توقع انخفاض تكلفة الوقود وتقليل الضرر البيئي وأولوياتك الخاصة.