国际交流合作案例

BoostHEAT公司使用Cradle scFlow开发更高效锅炉

传统的住宅供暖和制冷系统的设计和配置都是相当标准的系统和组件,因此,今天市场上的大多数系统都是相似的性能标准,通常远低于未来所需的各种性能预期。


作者:Thomas Pedot, R&D Lead, 法国BoostHEAT

传统的住宅供暖和制冷系统的设计和配置都是相当标准的系统和组件,因此,今天市场上的大多数系统都是相似的性能标准,通常远低于未来所需的各种性能预期。BoostHEAT成立于2011年,当时我们就认识到这是一个具有巨大变化潜力的行业。我们相信,对更多生态友好型产品的需求增加、相关法规的变化以及持续的终端客户成本压力意味着变化是不可避免的。随着我们最近在传热方面的创新,我们决心彻底改变这个保守的传统市场,减少客户的不环保痕迹以及他们的水电费。我们在市场上已经有5年多的历史,并获得了无数奖项和荣誉,我们将在锅炉市场上产生巨大的影响。

在BoostHEAT,我们意识到,必须将更高的性能、更工业级的功能引入住宅市场,我们可以重新设定对更具生态意识系统的期望,并显著区分我们的产品。简而言之,我们认识到一个重要的商业机会,一种全新的做事方式。

—— BoostHEAT.20 20kW的家用锅炉

传统的热泵由四个重要的包含流体流动的元件组成:

蒸发器:捕捉外部空气中的能量

压缩机:提供气体的压缩

冷凝器:将能量传输到加热环路

调节阀:用于降低压力的膨胀阀

在热泵中,压缩机在一个封闭的腔体内改变制冷剂的压力和温度(图1).当连接到加热环路,并与冷凝器和蒸发器一起时,有可能捕获外部空气中包含的能量,然后将其传输到加热环路,从而使其升温。同样的道理也适用于冷却。

图 1. BoostHEAT热泵原理

图 2. BoostHEAT热泵锅炉与其他类型的锅炉比较

图 3. CRIGEN (GDF SUEZ) 于2013年6月

对BoostHEAT进行了独立审核

BoostHEAT在锅炉设计方面有诸多创新,我们拥有多项专利,即利用天然气(天然气或丙烷)燃烧产生的能量来进行压缩机的工作。通过将气体的使用与热泵循环结合起来,BoostHEAT的再生热压缩机,与上一代传统冷凝锅炉相比,有效地融合了这些技术以达到200%的效率。我们研发的结果是,我们的最新产品BoostHEAT.20是同类产品中性能最好的锅炉。它的热压缩机是无摩擦的(没有油),这使得它几乎是无损的。

我们的专利技术更紧密地结合了锅炉和热泵的概念,并基于斯特林循环,使我们独特的蓄热式热压缩机的设计可以在80bar的高压下实现700℃左右的高温热压缩循环,同时产生极高的热输出。此外,在没有机械动力传输的情况下,我们的压缩机可以运行50000小时而无需更换机油或进行维护,这与其他针对发动机和压缩机的标准技术解决方案相反。最终的结果是一个全新的更好地利用整个热力循环并产生高达200% (见图2)的天然气能源效率的热泵。在独立审计中,我们的技术得分非常高(见图3)。

显然,创新是我们成功的关键。我们一直在使用计算流体动力学(CFD)工具-来至于MSC软件的Cradle scFlow(见图4)。它已经在我们的设计探索关键过程中,在最高效的锅炉系统中优化热通量(热能的转移)。新的物理模型,新的材料和方法,新的设计,新的制造过程,以及住宅法规的压力意味着我们必须在最短的时间内获得尽可能多的洞察力。如果没有CFD,我们就无法确定新设计的复杂性和性能,我们根本无法获得所需的细节。用Cradle scFLOW你可以探索;就像我们到处都有热电偶一样。

我们使用Cradle scFlow完成了20个关键的锅炉设计迭代,创造了我们的“数字孪生”。然后,我们根据与我们合规需求相关的物理测试,验证了我们的CFD预测。在每个阶段,我们都达到了更高的温度和压力,与物理测试的相关性也比以前更强。这种势头对我们这样的初创公司来说很重要。MSC的CFD帮助我们实现了这一点。

未来呢?我们已经成功地发布了我们的初步设计,并且正在接受订单,然而这并不是终点。我预见会有更多的模拟、更多的多物理场、更多的优化和更多的创新。这对我们公司来说是个激动人心的时刻…


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