КПД газового котла - от чего зависит и как его увеличить

КПД (коэффициент полезного действия) отопительного котла – это соотношение объема потребляемого топлива к объему выделяемого тепла. КПД даже наиболее эффективных современных моделей водогрейных котлов не может быть 100% в виду теплопотерь внутри котла, недостаточной теплопроводности металлов или несовершенства принципа работы. Кроме того, эффективность одной и той же модели газового котла зависит и от нагрузки: указанный в паспорте КПД является реальным не во всем диапазоне теплопроизводительности.

В статье мы разберем как правильно считать КПД, от чего он зависит и как увеличить эффективность уже приобретенного котла своими силами.

Неправильная подача воздуха

От того, сколько кислорода поступает в топку, сильно зависит работа пламени. Чтобы топливо нормально горело и отдавало максимальное количество тепла, ему необходимо строго определённое количество воздуха – не больше, не меньше. Если воздуха будет мало – углеводороды, выделяемые при горении, будут плохо окисляться, а значит будет меньше выделяться тепла. Если же воздуха поступает много, а он, как правило, поступает охлаждённый, снижается температура выделяемых газов и они не успевают сгореть (оседая опять же сажей на трубах) и выделить тем самым полезное тепло. Стоит заметить, что в воздухе содержится влага, на испарение которой так же тратится тепло (вместо того, чтобы обогревать дом).

Большинство твёрдотопливных котлов, предлагаемых на рынке, работают по следующему принципу. В них установлен термостат, который регулирует температуру воды, циркулирующую по отопительной системе дома для его обогрева. Если вода становится слишком горячей – термостат уменьшает подачу воздуха в котёл (так регулируется мощность твердотопливного котла). Получается, что в тот момент, когда топливо разгорелось и КПД с мощность твердотопливного котла стало максимальным, а значит пламя стало нуждаться в большем количестве кислорода – термостат искусственно снижает КПД, ограничивая подачу воздуха.

После того, как температура снизилась, термостат опять начинает подавать воздух. Но к тому моменту топливо уже догорает и ему не нужно столько кислорода. Эффективность обогрева опять снижается за счёт охлаждения выделяемых газов, о чём было сказано ранее.

Получается, что принцип действия большинства твёрдотопливных котлов абсолютно противоречит понятию высокого КПД.

Выводы и полезное видео по теме

Первый видеоматериал поможет понять то, как выполняется очистка теплообменника котла, что поможет существенно увеличить его КПД.

Следующий видеоролик даст возможность разобраться с тем, как выполняется очистка газовой горелки с целью повышения эффективности котла.

Опыт показывает, что максимального КПД от котла можно добиться при его системном техническом обслуживании с своевременной очисткой горелок, теплообменника от продуктов сгорания, грязи. А также при правильном размещении, использовании радиаторов. Кроме того, высокой эффективностью может отличаться только современное высокотехнологичное оборудование.

Увидели несоответствие или хотите дополнить наш материал полезными рекомендациями по увеличению КПД котла? Оставляйте свои комментарии, участвуйте в обсуждении и задавайте свои вопросы нашим экспертам — форма обратной связи расположена ниже.

Экономичный газовый котёл с высоким КПД

Как показывает практика, а также доказывает техдокументация, котлы зарубежных производителей имеют более высокий коэффициент полезного действия. Европейские организации акцентируют усилия на совершенствовании энергосберегающих технологий. Зарубежные котлы от газа характеризуются высокой производительностью, потому что их устройство подразумевает:

Модуляционную горелку. Котлы популярных компаний отличаются двухступенчатыми либо модулируемыми горелками, которые могут похвастаться автоматической приспособляемостью к фактическим рабочим параметрам отопительной системы. Остатков на выходе минимальное количество.
Нагрев жидкости. Хороший котёл – это оборудование, которое разогревает теплоноситель максимум до 70 °С, в то время как отходящие газы нагреваются не более 110 °С, это и даёт наилучшую тепловую отдачу. Однако при низкотемпературном нагреве жидкости присутствуют некоторые недостатки, такие как малая тяга и активное образование конденсата. Теплообменники в агрегатах от газа с высокой производительностью выполняются из качественной нержавейки и имеют особый конденсаторный блок, который необходим для отбора энергии от конденсата.
Нагрев подводящего газа и воздуха, что поступает в горелочное устройство. Подключение агрегатов закрытого типа происходит коаксиальному дымоходу. Воздух циркулирует в камеру сжигания через наружную полость трубы с двумя полостями, до этого подогреваясь, что способствует снижению нужных тепловых затрат на пару процентов. Горелочные устройства с предварительным изготовлением газовоздушной смеси тоже осуществляют подогрев газа перед подачей его на горелку.
Монтаж системы повторной циркуляции отходящих газов. В таком случае дым поступает не сразу в камеру сжигания, а циркулирует через дымоход, смешивается с чистым воздухом и оказывается опять в горелке.

Наивысший коэффициент полезного действия наблюдается при нагреве образования конденсата либо «точки росы». Агрегаты, функционирующие при низкотемпературном нагреве, называют конденсационными. Их отличие в небольшом количестве потребляемого газа и высокая тепловая эффективность, что очень видно при подсоединении к оборудованиям от баллонов с газом и газгольдеру.

Известно множество брендов конденсационных агрегатов, самыми популярными из них являются только некоторые. Газовые котлы с высоким КПД для дома вы можете выбрать из следующих марок:

Виссман;
Будерус;
Вайлант;
Бакси;
Де Дитрих.

Меры безопасности при повышении КПД

Еще 20-30 лет назад цена энергоносителей на постсоветском пространстве была невысокой, поэтому никто не уделял внимание такому параметру, как КПД. Ведь все могла решить производительность. Зато, когда газ начал расти в цене, а современные технологии были еще недоступны умельцы начали модернизировать газовые котлы, с целью повышения эффективности, доступными способами.

При выполнении любых работ с газовым оборудованием необходимо соблюдать меры безопасности и владеть специальными навыками и инструментов. А также не стоит использовать запрещенных законодательством способы повышения КПД

К примеру, прикрепляя к теплообменникам медные, алюминиевые пластины для улучшения теплопередачи. Уменьшали теплопотери элементов конструкции приборов отопления привариванием сторонних элементов. Менялась автоматика и теплообменники. В ход шли и другие подобные способы. КПД повышалось, а государство и газовая служба не реагировали на «творчество» умельцев.

Сейчас все иначе и профильные законы запрещают изменять конструкцию газовых котлов, которые должны быть сертифицированными, как и все их отдельные элементы. В результате повышать КПД с помощью замены механических, электрических и других компонентов отопительных приборов на сторонние нельзя.

За нарушение указанных требований может наступить:

Административная ответственность. Если сотрудники горгаза выявят вмешательство в конструкцию котла, а при этом никаких происшествий не было, то придется выплатить штраф в размере 10-15 тыс. рублей. На это указывает статья 7.19 КоАП. В тяжелых случаях газовая служба вправе даже разорвать договор на обслуживание и прекратить поставки топлива.
Уголовная ответственность. О чем свидетельствует Федеральный закон от № 229-ФЗ от 29.07.2018 «О внесении изменений в статью 215.3 УКРФ и статьи 150 и 151 Упк РФ». Эти нормы вступят в действие, если изменения конструкции привели к серьезным последствиям.

То есть рисковать жизнями людей, чтобы поднять эффективность котла на несколько процентов, не стоит.

Как рассчитать КПД котла отопления

Рассчитать значения можно несколькими способами. В европейских странах расчет КПД котла отопления принято производить по температуре отходящих газов (метод прямого баланса), то есть зная разницу между температурой окружающей среды и реальной температурой отходящих через дымоход газов. Формула довольно проста:

ηбр = (Qir/Q1) 100%, где

ηбр (читается «эта») – КПД котла «брутто»;
Qir(МДж/кг) – общее количество тепла, выделяемое при сжигании топлива;
Q1 (МДж/кг) – к-во тепла, которое удалось аккумулировать, т.е. использовать в целях обогрева дома.

Метод прямого баланса не учитывает теплопотери самого котлоагрегата, недожог топлива, отклонения в работе и прочие особенности, поэтому был придуман принципиально другой, более точный способ расчета – «метод обратного баланса». Используется уравнение:

ηбр = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6), где

q2 – потери тепла с уходящими газами;
q3 – потери тепла вследствие химического недожога горючих газов (применимо к газовым котлам);
q4 – потери тепловой энергии с механическим недожогом;
q5 – теплопотери от наружного охлаждения (через тепплообменник и корпус);
q6 – потери тепла с физическим теплом шлаков, удаляемых из топки.

КПД «нетто» котла отопления согласно методу обратного баланса:

ηнетто = ηбр — Qс.н, где

Qс.н – общий расход тепловой и электрической энергии на собственные нужды в % выражении.

КПД-брутто и КПД-нетто

Не всё выработанное при сгорании топлива тепло направляется на нагрев теплоносителя, определенная часть расходуется на собственные нужды котлоагрегата: турбина, вентилятор или дымосос, циркуляционный насос, работа автоматики и электронного дисплея, работа электропривода (как вы уже поняли, в расчете используются все виды получаемой энергии, в том числе и электроэнергия, если котел энергозависимый).

С учетом этого принято разделять эффективность котла по выработанной теплоте (КПД-брутто) и отпущенной теплоте (КПД-нетто).

Такая классификация позволяет выделить степень технического совершенства котла – КПД-брутто или экономичность расхода топлива и электроэнергии – КПД-нетто.

Как увеличить КПД

Создать правильные условия эксплуатации газового котла и тем самым повысить коэффициент полезного действия можно реально, не вызывая специалиста, то есть своими руками. Что для этого нужно сделать?

Отрегулировать заслонку поддувала. Это можно сделать экспериментальным путем, найдя, при какой позиции температура теплоносителя будет выше всего. Контроль проводите по термометру, установленному в корпусе котла.
Обязательно следить, чтобы трубы системы отопления не зарастали изнутри, чтобы на них не образовывалась накипь и грязевые отложения. С пластиковыми трубами сегодня стало проще, их качество известно. И все же специалисты рекомендуют периодически продувать систему отопления.
Следить за качеством дымохода. Нельзя допускать его засорение и налипания на стенки сажи. Все это приводит к суживанию сечения отводящей трубы и уменьшению тяги котла.
Обязательное условие – чистка камеры сгорания. Конечно, газ не сильно коптит, как дрова или уголь, но стоит хотя бы один раз в три года мыть топку, очищая ее от сажи.
Специалисты рекомендуют снизить тягу дымохода в самое холодное время года. Для этого можно использовать специальное устройство – ограничитель тяги. Устанавливается он на самом верхнем краю дымохода и регулирует сечение самой трубы.
Снизить химические тепловые потери. Здесь два варианта, чтобы добиться оптимального значения: установить ограничитель тяги (уже выше было об этом сказано) и сразу после установки газового котла провести грамотную настройку оборудования. Рекомендуем это поручить специалисту.
Можно установить турбулизатор. Это специальные пластины, которые устанавливаются между топкой и теплообменником. Они увеличивают площадь отбора тепловой энергии.

Своевременная чистка узлов агрегата

Вот такие причины, устранив которые можно рассчитывать на повышение эффективности работы котельного оборудования. Конечно, таких причин немало, но эти считаются основными, отвечающими на вопрос: как увеличить КПД газового котла.

Не забудьте оценить статью.

Что делать, чтобы поднять личный КПД в World of Tanks. Хорошей статистике в игре добиться не очень и просто, но задача вполне осуществимая.

Нужно сразу сказать, что увеличение (поднятие) КПД займет время и это самое ценное, чем придется пожертвовать в погоне за красивой «статой».

Старый аккаунт с количеством боев свыше 20-25 тысяч будет поднять архисложно, но тоже можно.

Суть метода заключается в том, что Вам придется на некоторое время представить, что Вы начинаете все с нуля. Только от реального создания «твинка», придется брать те танки статистика по которым удручающая. В том числе проданные танки аналогично понадобиться выкупить и вывести из ангара на «прокачку». Увидеть какие у Вас танки имеют самую ужасную статистику, можно воспользовавшись пресловутым модом «оленемером».

Снарядив дополнительным оборудованием по максимуму танки с низким КПД, понадобиться от 30 до 300 боев сыграть как типичный «статист». Зависит конечно от уровня и степени просадки того самого КПД отдельно взятой единицы техники. Эффект от прокачки показателей по отдельным танкам, плавно перетечет в рост общего КПД.

Как прокачать?

Довольно простой ответ. Если есть уже не малый опыт в игре, тогда придется потерпеть оскорбления союзников. В первую очередь добираем фраги союзников. В прямом смысле слова, выжидаем и наносим последний удар.

Настрел из далека. Не лишним будет нарабатывать навык дальних боев, даже на тяжелых и легких танках

Важно настреливать как минимум 100% урона от своих XP. По сему, активно учимся воевать из кустов, если до этого не умели. Комплексно работаем на фраги и набиваем максимум «дамага» за бой

Не выходим на лобовые атаки и держимся в удаленности от основных столкновений. Союзники будут негодовать от подобной игры, однако без этого жизнь статиста не обходится

Комплексно работаем на фраги и набиваем максимум «дамага» за бой. Не выходим на лобовые атаки и держимся в удаленности от основных столкновений. Союзники будут негодовать от подобной игры, однако без этого жизнь статиста не обходится.

Командная игра

Еще одним методом, достаточно эффективным может быть командная игра. Используйте игру взводом, имея в друзьях пару опытных игроков, можно взводными боями очень быстро протащить отстающего к нужной планке уровня КПД.

Правило успешной статистики

В чем же заключается смысл вывода танка на поле? Конечно же, в том, чтобы как можно дольше оставаться в боеспособном состоянии и при этом осуществить что-то полезное, к примеру, нанести невероятный урон, засветить танки противника, предупредить захват базы и так далее.

Не следует сразу же сливаться, даже если ваш ник располагается в конце списка. Нужно набраться терпения и подождать. Как только станет видно, какие позиции занимают танки, можно начинать планировать свои действия.

Случается и так, что игроки по команде сливаются, и приходиться оставаться один на один с вражескими машинами. Только не нужно сразу же сдаваться, даже если кажется, что вы не справитесь, продолжайте игру. Иногда такая тактика помогает добрать количество недобитых танков, отбить НР.

Как рассчитать КПД котла отопления

ηбр = (Q1/Qir) 100%, где

ηбр (читается «эта») – КПД котла «брутто»;
Q1 (МДж/кг) – к-во тепла, которое удалось аккумулировать, т.е. использовать в целях обогрева дома.
Qir(МДж/кг) – общее количество тепла, выделяемое при сжигании топлива;

ηбр = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6), где

q2 – потери тепла с уходящими газами;
q3 – потери тепла вследствие химического недожога горючих газов (применимо к газовым котлам);
q4 – потери тепловой энергии с механическим недожогом;
q5 – теплопотери от наружного охлаждения (через тепплообменник и корпус);
q6 – потери тепла с физическим теплом шлаков, удаляемых из топки.

КПД «нетто» котла отопления согласно методу обратного баланса:

ηнетто = ηбр — Qс.н, где

Qс.н – общий расход тепловой и электрической энергии на собственные нужды в % выражении.

Как учесть высоту потолков при подсчетах?

Приведённая ниже формула пригодна в случае, когда потолки в доме стандартной высоты.
Т.е. не превышают 2,6 – 3 метра. Если же потолки выше, расчёт по площади не подойдёт.

Нужно использовать объём.

Зная объём помещения, можно высчитать прогнозируемые теплопотери (ПТ) по формуле:

ПТ = V (объём) х Pt (разность t) х k : 860.

Pt– разница средних температур на улице и в помещении. Пример: зимой в среднем держится -30 С, а в доме хочется, чтобы было 22 С. Pt = 52. Чем выше будет этот показатель, тем больше строение будет терять тепло.

k – это коэффициент рассеивания. Он зависит от стройматериалов, из которых выполнено строение:

Дерево или гофрированное железо, без теплоизоляции = 3–4.
Одинарная кирпичная кладка, обычные окна и крыша, средняя теплоизоляция = 2 – 2,9.
Двойная кирпичная кладка, неплохая теплоизоляция, немного окон = 1 – 1,9.
Отличная теплоизоляция, пластиковые окна, хорошо утеплены пол и потолок = 0,6 – 0,9.

Теперь, когда известны все основные данные, можно высчитать мощность котла по формуле:

M = ПТ х kз.

Kз в данных расчётах – это коэффициент запаса. Он равен 1,15 – 1,2 (то есть 15 – 20 %)

Пример. Кирпичный дом с неплохой теплоизоляцией, площадью 60 м2. И высотой потолков 3м.

Вычисляем объём. 60м2 х 3 = 180м3. Pt = 52, k = 1,5.
Подставляем данные в формулу: ПТ = 180 х 52 х 1,5 : 860. Пт = 16,32.
Умножаем этот показатель на коэффициент запаса: 16,32 х 1,2 = 19,58.
Округляем и получаем котёл мощностью 20 кВт.

Как повысить КПД (эффективность) твердотопливного котла

Твердотопливные котлы (далее ТТН) обладают достаточным процентом КПД по сравнению с другими отопительными агрегатами (газовыми котлами, к примеру), чтобы быть конкурентоспособными и лидировать на рынке. Последние модели ТТН оснащаются новейшими системами автоматики для оптимизации работы.

Котлы на твердом топливе работают по принципу печного отопления: тепло передается теплоносителю (воде) посредством генерации энергии в процессе горения угля, дров, пеллет в топке. Коэффициент полезного действия или КПД у каждого котла свой и зависит от множества условий: выбора топлива, правил эксплуатации, качества монтажа и т.д. Рассмотрим подробнее, что же такое КПД отопительных приборов, и как увеличить этот коэффициент для твердотопливных котлов.

Что такое КПД – коэффициент полезного действия

Для правильного подбора мощности котла относительно квадратуры помещения, которое следует отапливать, рекомендуем обращать внимание на эффективность агрегата, его КПД, особенно, если речь идет о твердотопливных котельных. Коэффициент полезного действия или КПД – это показатель, который рассчитывается исходя из соотношения между затраченной энергией (тепловой – при горении продуктов в топке) и полезным теплом – которое поступает в систему отопления для передачи в помещение

После вычисления простой формулы получаем процент эффективности

Коэффициент полезного действия или КПД – это показатель, который рассчитывается исходя из соотношения между затраченной энергией (тепловой – при горении продуктов в топке) и полезным теплом – которое поступает в систему отопления для передачи в помещение. После вычисления простой формулы получаем процент эффективности.

q1 + q2 + q3 + q4 + q5 = 100%

Расшифровываем:

q1 – показатель тепла, которое было передано теплоносителю – воде.

q2 – физический недожег – теплопотери с отходящими газами.

q3 – химический недожиг – теплопотери при неполном сгорании топлива.

q4 – теплопотери при рассеивании тепла.

Процент КПД увеличивается при условии оптимизированной работы котла.

Ключевым моментом, который влияет на показатель эффективности – насколько качественно произведен монтаж твердотопливного котла. Кроме этого, учитывается выбор топлива (уголь, дрова, пеллеты), наличие вентиляции, условия эксплуатации.

Разберем на примере.

Если в паспорте приобретенного котла указан КПД 90%, следует учесть, что это показатель, которого можно добиться, если агрегат будет работать в номинальном режиме, будет сжигаться топливо высокого качества и низкой степенью зольности. При других факторах во время эксплуатации КПД твердотопливного котла может снижаться до 60% или 70%.

Как же приблизиться к идеалу и максимально выжимать тепло при эксплуатации ТТН?

Как повысить КПД твердотопливного котла

Рассмотрим некоторые рекомендации, ка сделать так, чтобы твердотопливный котел работал на максимум, работал экономично, расходуя минимум дров, угля или пеллет.

Загружайте только просушенное топливо в ТТН. Если жечь влажные дрова или уголь, часть энергии потратиться на то, чтобы их просушить.
Не используйте топливо с большим количеством мусора, примесей, пыли, потому что эти включения быстро засорят как теплообменные каналы котла, так и колосники и дымоход.
Твердотопливные котлы требуют обязательной периодической чистки дымохода и внутренних поверхностей котла, потому что любой ТТН засоряется несравненно больше, чем другой газовый котел.
Обеспечьте правильную тягу в канале дымохода: она должна быть не очень сильной, но и не слишком слабой. Если исключить момент правильного проектирования дымохода, то для этого на дымоходе либо на ТТН есть дроссельный клапан, которым регулируется тяга воздуха в дымоходе – его следует установить на правильное значение. Для того, чтобы загружать твердотопливный котел один-два раза в сутки и обеспечить эффективную работу отопления в целом обязательно следует проектировать буферную емкость (аккумулятор тепла).
Приобретайте твердотопливный котел только с дутьевым вентилятором, который сможет точно отрегулировать процесс горения в котле и контролировать температуру дымовых газов.

Подберем оборудование, спроектируем и смонтируем твердотопливную котельную под ваши помещения, чтобы максимально экономить тепло и средства. Чтобы проконсультироваться по поводу установки твердотопливного котла и стоимости монтажа отопления, звоните по тел. или или Закажите консультацию! Мы на связи всегда!

Как произвести быстрый расчет мощности котла для типового здания

Тепловая мощность котла – это количество тепла, которое теплогенератор способен передать теплоносителю за счет сжигания топлива или превращения электрической энергии в тепловую (электрокотлы).

Система отопления частного дома

Потери тепла здания происходят через наружные поверхности — ограждающие конструкции. Чтобы поддерживать постоянную температуру внутри помещения, нужно полностью компенсировать тепловые потери. Они зависят от нескольких факторов:

температуры внешнего и внутреннего воздуха;
площади поверхности ограждающих конструкций (стен, крыши, полов по грунту), их материала, степени теплоизоляции;
наличие окон и дверей в здании, их площади, конструкции;
вентиляции помещений, которая может быть как естественной, так и принудительной с рекуперацией (повторным использованием) тепла удаляемого воздуха.

На заметку.Котел с недостаточной мощностью не сможет нагреть воздух в помещении до установленного значения. Работа котла с избыточной мощностью вызовет перерасход топлива и менее плавную работу системы отопления. Результат – трата денег и уменьшение эксплуатационного срока теплогенератора.

Для упрощения вычислений был введен показатель удельной мощности котла с привязкой к климатическим особенностям местности. Для России приняты следующие величины:

южные области: 0,7-0,9 кВт;
северные области: 1,5-2,0 кВт;
центральная часть: 1,2-1,5 кВт.

Эти цифры указывают на необходимое количество тепловой энергии для обогрева 10 м2 площади помещения с высотой потолков 2.5 м. Рассмотрим конкретный пример: нужно отопить частный дом общей площадью 150 м2, расположенный в Московской области.

Потери тепла частного дома

Qст.= kст.* Sст.(tвн. – tнар.)

Обозначение букв:

Qст. – тепловые потери стены.
kст – коэффициент теплопередачи стены (зависит от материала и изоляции стены и рассчитывается по отдельной формуле).
Sст. – площадь стены (рассчитывают по формуле: высота стены, умноженная на длину).
tвн. – температура воздуха внутри помещения (принимается 200С.).
tнар. – самая низкая температура наружного воздуха (это значение индивидуально для каждой области, указывается в справочнике).

Потери тепла через стену

Формула расчета для окон схожа с предыдущей: Qокон.= kокон.* Sст.(tвн. – tнар.). Значение букв осталось прежним, необходимо только заменить слово «стена» «окном».

Обозначение зон окна

На заметку.

Расчет тепловых потерь производится только для стен, потолков и полов, соприкасающихся с наружным воздухом. Внутренние перегородки не влияют на потери тепла.

Q= k* S*(tвн. – tнар.).

Такой расчет подойдет для пола, установленного над грунтом (на лагах или над неотапливаемым подвалом). Если пол соприкасается с грунтом, то коэффициент теплопередачи рассчитывается по другой формуле:

Rc – разделение пола по зонам, каждая из которых имеет свое значение: первая зона = 2.1, вторая зона = 4.3, третья зона = 8.6.

Разделение площади пола на зоны

d – толщинаутепляющего слоя.
λ – коэффициент теплопроводности утеплителя.

Q – количество тепла, необходимое для нагрева приточного холодного воздуха.
Lп – расход воздуха, удаляемого из помещения (принимается 3 м3/час на каждый м2 площади).
р – плотность воздуха = 1.1.
С – удельная теплоемкость воздуха = 1.
tр – внутренняя температура воздуха.
tи – температура приточного воздуха из системы вентиляции.
k – коэффициент учета встречного теплового потока = 1.

На заметку: Обложившись справочниками и потратив время, можно произвести точный расчёт теплопотерь здания самостоятельно. Но сделать грамотный проект системы отопления в целом неспециалисту очень сложно, если вообще возможно. Правильное решение — поручить проектирование профессиональному теплотехнику, который определит теплопотери и адекватно подберёт теплогенератор по мощности.

Способы увеличения КПД

Чтобы отопительная система работала с минимальными потерями тепла, следует ознакомиться с действенными способами, как улучшить КПД газового котла

. Для этого нужно максимально исключить все виды теплопотерь.

Чтобы снизить процент физического недожога, следует следить за состоянием и чистотой жаровых труб и водяного контура. На трубопроводе образовывается сажа, а на контуре накипь, поэтому эти элементы отопительной системы требуют регулярной прочистки.
В газовом котле не должно быть избыточного воздуха, так как вместе с ним в дымоход уходит и тепло, которое могло использоваться для нагревания теплоносителя. Эту проблему можно решить, установив на дымоходную трубу ограничитель тяги.
Как циркулируют газы в котле
Регулировка заслонки поддувала. Сделать это можно при помощи установленного в котле термометра. Нужно просто заслонку поставить в такое положение, чтобы при этом достигалась максимальная температура теплоносителя.
Следить за тем, чтобы поддерживалась нормальная тяга. Она уменьшается в результате сужения сечения дымохода. Избежать этого можно, если регулярно очищать отводящую трубу, ведь на её стенках налипает сажа.
Необходимо регулярно чистить камеру сгорания, так как на поверхности её стенок образовывается копоть, из-за чего увеличивается расход топлива.

Монтаж коаксиального дымохода

Если вы ищете варианты, как повысить КПД газового котла, обратите внимание на то, какой дымоход установлен. Традиционные отводящие трубы обладают рядом недостатков, основным из которых является зависимость от погодных условий. Альтернативой обычному дымоходу может стать коаксиальный дымоход, который отличается такими преимуществами:

Альтернативой обычному дымоходу может стать коаксиальный дымоход, который отличается такими преимуществами:

существенно увеличивает КПД газового котла;
стойкий к воздействию высоких температур;
может быть выполнен в разных вариантах;
позволяет экономить топливо;
обеспечивает длительное поддержание температуры в помещении.
Коаксиальный дымоход

Устройство коаксиального дымохода не требует особых усилий. Конструкция представляет собой две отводящие трубы разного диаметра, по одной транспортируются отводящие газы, по другой насыщенный кислородом воздух.

Если у вас нет опыта работы с отопительным оборудованием, но возникла необходимость решить вопрос, как улучшить КПД газового котла, обратитесь к специалистам. Они выполнят работы на высшем уровне, обеспечивая наиболее эффективное функционирование отопительной системы вашего дома.

Выбираем горелку для пайки

Осуществить пайку либо резку при помощи обыкновенных газовых горелок не получится. Для этой цели нужны мощные и производительные устройства, оснащенные нагнетателем воздуха либо же инжектором. Регулируя состав подаваемой смеси, можно добиться пламени нужной силы и выполнить необходимую работу, касающуюся пайки металлов либо иных материалов. Профессиональные горелки, используемые для пайки, дороги, а потому нужны они узкому кругу специалистов. Мощность таких устройств составляет 10-15 кВт.

Внимание! Данный материал носит субъективное мнение авторов проекта и не является руководством к покупке

Чем плох переизбыток мощности?

Рассмотрим настройку мощности газового котла на примере двухконтурного прибора Protherm Gepard 23 MTV. Данная модель является аналогом агрегата Protherm Panther (Пантера). Тот же производитель, который выпускает газовые устройства Protherm, на другом производстве изготавливает котлы торговой марки Vaillant. Их цена на порядок дороже, так как в них используются более качественные комплектующие. По конструкции и настройкам газовые устройства Vaillant очень похожи на модели Protherm.

В инструкции по эксплуатации сказано, что полезная тепловая мощность котла Protherm Gepard 23 MTV регулируется в пределах от максимальной — 23,3 кВт до минимальной — 8,5 кВт. На производстве агрегаты настраивают на мощность 15 кВт.

Хорошо, если отопительная система, к которой подключают газовый котел, имеет мощность в пределах возможности горелочного устройства, в нашем случае – от 8,5 до 23,3 кВт. А как быть, если для имеющихся радиаторов нужна меньшая производительность?

К примеру, возьмем квартиру площадью 50 м². Для ее отопления имеются радиаторы тепловой мощностью 4 кВт. Монтажники установили газовый котел, но не настроили подходящую мощность. Система отопления на 4 кВт будет не способна принять установленную производительность агрегата в 15 кВт. Большая разница между производимым и необходимым показателем делает невозможным автоматическую настройку котла. Тогда требуется отрегулировать устройство своими руками.

Обратите внимание! Специалисты категорически не рекомендуют устанавливать газовый котел, мощность которого значительно превышает необходимую. Это приводит к цикличности работы агрегата и быстрому выходу его из строя

В характеристиках газового котла Protherm Gepard 23 MTV указано, что КПД устройства при работе на полной тепловой мощности составляет 93,2%, а на минимальной — 79,4%. Если агрегат будет работать на производительности 4 кВт, то его КПД снизится еще больше. Получается, что почти четвертая часть тепловой энергии будет «вылетать в трубу».

Цикличность газового агрегата и ее последствия

Цикличность или «тактование» газового котла подразумевает, что горелка после включения быстро отключается при достижении жидкостью заданной температуры в трубе на выходе из агрегата. Но батареи при этом не успевают прогреться. Через небольшой период циркуляционный насос прогоняет в контур агрегата холодную воду из системы отопления, и горелка включается снова.

Сложность заключается еще и в том, что трубы отопления малой мощности имеют меньший диаметр и выше гидравлическое сопротивление, соответственно, теплоноситель в них течет медленнее. Если с большой мощностью нагревать жидкость в теплообменнике, то она достигнет заданной температуры очень быстро и горелка отключится. В то же время остальная масса воды, которая не успела дойти до горелки, останется холодной.

Автоматика без участия человека не сможет среагировать на ситуацию и отрегулировать оптимальную мощность устройства.

Обратите внимание! При правильных настройках отопительной системы разность температур на входе и обратке должна составлять не более 15ºC. Цикличность газового котла значительно снижает срок службы агрегата и увеличивает расход топлива

Известно, что наибольший износ узлы терпят в момент включения. Также при зажигании к горелке подводится максимальная порция газа, большая часть которого улетучивается в трубу. Частое перезажигание горелочного устройства еще больше повышает расход топлива и снижает КПД. Чтобы избежать этого, требуется отрегулировать мощность агрегата, то есть уровнять производительность газового котла и системы отопления

Цикличность газового котла значительно снижает срок службы агрегата и увеличивает расход топлива. Известно, что наибольший износ узлы терпят в момент включения. Также при зажигании к горелке подводится максимальная порция газа, большая часть которого улетучивается в трубу. Частое перезажигание горелочного устройства еще больше повышает расход топлива и снижает КПД. Чтобы избежать этого, требуется отрегулировать мощность агрегата, то есть уровнять производительность газового котла и системы отопления.

От чего зависит тепловая эффективность котлоагрегатов

Принцип действия классического напольного газового атмосферника.
Коэффициент полезного действия отопительных котлов равен не при любой мощности, существует пропорциональная зависимость от нагрузки: увеличение тепловой нагрузки (к-ва сжигаемого топлива) увеличивает и теплопотери через корпус или дымоход. Так же точно эксплуатация на минимальной мощности не всегда обеспечивает полноценное сгорание топлива, что приводит к снижению КПД.

Например, в сервисной инструкции к газовым котлам Protherm Волк KSO мощностью 12,5 кВт и 16,0 кВт указано, что при работе на максимальной мощности (12,8 кВт и 16,3 кВт соответственно) КПД равен 92,5 %, в то время как при работе с минимальной нагрузкой (4,5 кВт и 5,8 кВт) – снизится и составит всего 78,4 %.

Это одна из основных причин, почему стоит осознанно подходить к выбору мощности котлоагрегата. Наиболее оптимальная работа в большинстве моделей достигается при нагрузке в диапазоне 60-90% от максимальной мощности.

В остальном коэффициент полезного действия зависит исключительно от технологического совершенства модели, направленного на снижение вышеописанных q2-6 (снижение температуры отходящих газов, эффективное сжигание топлива, модулируемые горелки, теплоизоляция и т.д.), а также от качества обслуживания и эксплуатации котлоагрегата. Чистота теплоносителя, регулярная чистка и промывка – все это со временем серьезно влияет на КПД.

Как выбрать комнатный термостат и экономить до 30% в месяц на отоплении

Методы повышения эффективности работы котла

На первом этапе нужно правильно подобрать тип отопительного оборудования. Определяющими показателями для организации отопления с высоким КПД являются тип используемого топлива и мощность котла. Лучше всего себя зарекомендовали себя модели, работающие на газе.

Как видно из данных графика, существенного отличия при работе котла в нормальном режиме нет. Разница КПД для газовых котлов отопления возникает только в момент запуска до достижения требуемого температурного режима (50-70°С). Затем происходит стабилизация работы и показателя эффективности. Но для улучшения последней можно сделать следующие шаги:

Разница между расчетной и фактической мощности котла не должна быть более 15%. Превышение значения приведет к неполному сгоранию газов, что еще больше увеличит расход топлива;
Использование конденсационного фактора. Это незначительно повысит КПД у всей системы отопления. Однако стоимость конденсационных котлов отличатся от традиционных на 35-40%;
Уменьшение тепловых потерь через дымоход. Увеличение КПД батареи отопления напрямую зависит от этого фактора.

Выполнив эти условия можно на 1-1,5 процента повысить эффективность работы отопительных приборов. Но лучше всего изначально приобретать подходящую модель кота, которая максимально соответствует параметрам всей системы.

Подсчитать мощность котла онлайн

Многие производители, понимая, что подсчёты не всем по плечу, позаботились о том, чтобы узнать нужную мощность было предельно просто. На сайтах размещают специальные калькуляторы, где задав показатели, можно мгновенно получить результат подсчёта.

Нужно только знать:

желаемая температура для помещения;
средний показатель t в самую морозную неделю года;
будет ли котлом нагреваться питьевая вода;
есть ли вентиляционная система;
высота потолков;
этажность;
толщина наружных стен;
материал стен и перекрытий;
длина каждой стены;
число и размеры окон;
тип окон.

Итак. Правильно рассчитать мощность котла – одна из важнейших задач в организации отопления. И сделать это самостоятельно вполне реально. Кроме того, могут помочь онлайн-калькуляторы.

Правила эксплуатации котельных устройств, соблюдение которых оказывает влияние на величину КПД

Любой вид отопительного агрегата имеет свои параметры оптимальной нагрузки, которая должна быть максимально полезной, с технологической и экономической точки зрения. Процесс эксплуатации твердотопливных котлов построен таким образом, что большую часть времени техника работает в оптимальном режиме. Обеспечить такую работу позволяет соблюдение правил эксплуатации отопительного оборудования, работающего на твердом топливе. В данном случае необходимо придерживаться и следовать следующим пунктам:

необходимо соблюдать приемлемые режимы дутья и работы вытяжки;
постоянный контроль над интенсивностью горения и полноты сгорания топлива;
контролировать величину уноса и провала;
оценка состояния нагреваемых в процессе горения топлива поверхностей;
регулярная чистка котла.

Перечисленные пункты являются тем необходимым минимумом, которого нужно придерживаться во время эксплуатации котельного оборудования в отопительный сезон. Соблюдение простых и понятных правил позволит получить заявленный в характеристиках КПД автономного котла, .

Можно сказать о том, что каждая мелочь, каждый элемент конструкции нагревательного прибора сказывается на величине коэффициента полезного действия. Правильно сконструированный дымоход, система вентиляции обеспечивают оптимальный приток воздуха в топочную камеру, что существенно отражается на качестве горения топливного продукта. Работа вентиляции оценивается величиной коэффициента избытка воздуха. Чрезмерное увеличение объема поступающего воздуха приводит к перерасходу топлива. Тепло интенсивнее уходит через трубу вместе с продуктами горения. При уменьшении коэффициента работа котлов существенно ухудшается, высока вероятность возникновения в топке зон, ограниченных кислородом. При такой ситуации в топке начинает образовываться и скапливаться в больших количествах сажа.

Интенсивность и качество горения в твердотопливных котлах требуют постоянного контроля. Загрузка топочной камеры должна выполняться равномерно, не допуская очаговых возгораний.

Во время горения важно не допускать провалов топливного ресурса, иначе придется столкнуться с существенным механическими потерями (недожог) топлива. Если не контролировать положения топлива в топке, упавшие в зольный ящик крупные фрагменты угля или дров могут привести к несанкционированному возгоранию остатков продуктов топливной массы. Сажа и смола, скопившаяся на поверхности теплообменника, уменьшают степень нагрева теплообменника

В результате всех перечисленных нарушений условий эксплуатации уменьшается полезный объем тепловой энергии, необходимой для нормальной работы системы отопления. Как следствие, можно говорить о резком снижении КПД отопительных котлов

Сажа и смола, скопившаяся на поверхности теплообменника, уменьшают степень нагрева теплообменника. В результате всех перечисленных нарушений условий эксплуатации уменьшается полезный объем тепловой энергии, необходимой для нормальной работы системы отопления. Как следствие, можно говорить о резком снижении КПД отопительных котлов.

Энергоэффективность – во главу котла

В России очень короткое лето, и окончание очередного отопительного сезона всегда остро ставит проблемы ремонта, модернизации и обновления котельного оборудования. Топливо дорожает с каждым годом, поэтому при проектировании и комплектации котельной энергосберегающие аспекты, неразрывно связанные с параметрами энергоэффективности базового оборудования, приобретают все большее значение. КПД – ничто, ТЗ – все? Фундаментальный показатель энергоэффективности – коэффициент полезного действия (КПД). Чем ниже КПД котлоагрегата, тем больше необходимо сжечь топлива для обогрева одной единицы полезного объема (площади). При этом КПД никогда не может быть больше 100 %, так как неизбежны потери тепла: с уходящими газами, от химического и механического недожога топлива, потери в окружающую среду. Применяя различные технологии, материалы, оборудование производители котлов научились снижать теплопотери, добившись впечатляющих результатов увеличения КПД, то есть увеличения базового показателя энергоэффективности установок. Например, своеобразный «стандарт» современных газовых котлов – КПД, равный 92 %. В некоторых моделях и сериях оборудования этого типа коэффициент полезного действия (заявленный производителем) достигает 94 % и даже 96 %. Не вся полезная теплота, выработанная котельным агрегатом, направляется потребителям, часть расходуется на собственные нужды. С учетом этого различают еще КПД котла по выработанной (КПД-брутто) и по отпущенной (КПД-нетто) теплоте. По разности выработанной и отпущенной теплоты определяется расход на собственные нужды, а это не только теплота, но и электрическая энергия (например, на привод дымососа, вентилятора, питательных насосов, механизмов топливоподачи), т.е. расход на собственные нужды включает в себя расход всех видов энергии, затраченных на производство пара или горячей воды. В итоге КПД-брутто отопительного котла характеризует степень его технического совершенства, а КПД-нетто – экономичность. Понятно, что энергоэффектвиный котел должен обладать высокими параметрами и КПД-брутто и КПД-нетто. «Все котельные установки проектируются с запасом по мощности от 20 до 30 %, большую часть времени котел работает в режиме 60-70 % от полной загрузки», ¬– говорит Андрей Варваркин, региональный директор по продаже промышленного оборудования ООО «Виссман» (г. Екатеринбург). – Энергоэффективность оборудования во многом зависит даже не от проектирования, а от грамотного и глубоко проработанного технического задания. Когда сделан хороший анализ, или даже энергоаудит системы, тогда проект и котельная будут на ту мощность, которая реально нужна заказчику». «Необходима предпроектная работа, разработка схемы теплоснабжения, решающая проблему рациональной подачи тепла. Чтобы добиться энергосберегающего эффекта необходимо, но недостаточно иметь только энергоэффективное оборудование», – считает генеральный директор ООО ТД «Бустер бойлер-Урал» Алексей Яблонских (г. Екатеринбург). Их нравы… В СССР на долгое время отказались от жаротрубных и дымогарных котлов, делая ставку на использование водотрубных конструкций. При монтаже такие котлы обмуровывали кирпичом или наносили защитное покрытие слоем жаростойкой изоляции. В Европе преобладал другой подход. Сохраняя производство водотрубных котлов, компании параллельно развивали выпуск компактных энергоэффективных установок высокой заводской готовности. Газоплотные котлы с одной (или двумя) автоматизированными блочными горелками имели заводскую теплоизоляцию и не требовали установки высокозатратных дымососов и регулирования разрежения в топке. С началом рыночных преобразований западные компании начали активно продвигать в России жаротрубные котлы на дизельном и газовом топливе. Среди большого числа иностранных марок этого оборудования наиболее известны немецкие – Viessman, Buderus, Loos. В «линейке» Viessman преобладают трехходовые котлы (рис.1). Пламя топки обогревает первый газоход – цилиндрическую камеру сгорания, жаровую трубу первого хода, после чего продукты сгорания, возникающие в процессе работы горелки, через патрубок в конце топки поступают в жаровые трубы второго газохода котлового блока и по ним – в переднюю часть котла. После этого направление вновь меняется на 180, и по дымогарным трубам третьего хода газы движутся к камере сбора продуктов сгорания. Для интенсификации теплообмена и защиты последних ходов от конденсации Viessman применяет патентованную технологию изготовления многослойных труб – Duplex. «Серия водогрейных котлов Vitomax вобрала передовые технические решения мирового котлостроения, – рассказывает Андрей Варваркин. – Учтено все: водоохлаждаемая передняя и задняя стенка, охлаждаемая горелочная труба, возможность обслуживания трубных решеток без демонтажа горелки, защита от попадания холодной воды на трубу, широкое пространство между трубами, исключающее массированное шламооотложение. Большее водонаполнение обеспечивает больший объем горячей воды и меньшее количество стартов автоматизированной горелки, т. е. снижаются расходы газа и эксплуатационные расходы на горелочное устройство. Максимальный КПД серии – 94,5 %». Рис. 1. Водогрейный котел Viessman Vitomax-300LT. Жаротрубные котлы доминируют в сегменте иностранной продукции современного российского рынка. Но есть и альтернативные технологии. Например, пароводогрейные вакуум-котлы южнокорейской компании Booster Boiler (рис. 2). «Энергосбережение – отличительная особенность конструкции котла состоящего из двух камер: нижней (топки) и верхней камеры с теплообменниками, – рассказывает Алексей Яблонских, генеральный директор ООО ТД «Бустер бойлер-Урал». – Топочная камера прямоугольного сечения выполнена из двух рядов труб, заполненных водой, нагреваемая топочными газами; верхний уровень воды является плоскостью испарения, с которой пар, поднимаясь вверх, омывает трубы теплообменников и конденсируется, нагревая циркулирующую в них воду; конденсат стекает в водный объем камеры и смешивается в замкнутом внутреннем контуре циркуляции воды. Эффективный теплообмен при конденсации пара сокращает в несколько раз поверхность теплообменников. В свою очередь это дает очень малое сопротивление при движении сетевой воды, резко сокращая затраты на электроэнергию при перекачке. Так, для котла мощностью 3 Гкал\ч потеря напора составляет всего 4 м.вод.ст. Вакуумная среда – лучший изолятор. За счет этого теплообмен в производстве горячей воды происходит практически без потерь. Продолжительность пуска из холодного состояния не более 6 мин, КПД – 95 %». Рис. 2. Пароводогрейный вакуум-котел Booster Boiler. И наш ответ… Как уже говорилось, у России долгое время был свой – «особый» – путь развития котлостроения, но сейчас жаротрубные конструкции выпускает целый ряд предприятий: «Бийскэнергомаш», Белгородский завод энергетического машиностроения, «Дорогобужкотломаш», «Уралкотломаш» и некоторые другие. Параллельно развивается, совершенствуясь, и «традиционное» – водотрубное котлостроение. Все поверхности нагрева газовых котлов КВ-Г () выполнены из стальных гладких и оребренных труб в виде одного цельного блока (рис. 3). Конструкция обеспечивает прохождение сетевой воды одним потоком последовательно сначала через трубы развитых топочных экранов, где она нагревается на 50 % от всего теплосъема котла, затем через конвективную часть попутно с движением дымовых газов. Так обеспечивается наиболее высокая температура воды в месте самой низкой температуры дымовых газов на выходе из котла; исключается образование конденсата и низкотемпературная коррозия. Котел может использоваться без рециркуляционных насосов, что снижает капитальные и эксплуатационные затраты. КПД – в пределах 93-96 %, в зависимости от температуры воды и нагрузки. Рис. 3. Водогрейный водотрубный котел КВ-Г. В России по-прежнему велика доля котельных, работающих на твердом топливе. При том, что КПД такого оборудования ниже, чем газового, дешевизна и доступность угля делает его использование экономически целесообразным. В свою очередь производители совершенствуют технологии сжигания. Барнаульский завод котельного оборудования производит водогрейные котлы серии КВЦ (3,15 и 4,0 МВт, КПД – 83 %) на базе технологии «кипящий слой» (рис. 4). По словам Алексея Болотова, ведущего инженера-конструктора отдела по подготовке и диспетчированию производства ООО «НПО «БЗКО», технология сжигания топлива в низкотемпературном «кипящем» слое (НТКС) позволяет снизить выбросы токсичных газов и повысить экономические показатели. В топке размещена воздухораспределительная решетка с расположенной на ней массой гранулированного материала (песок, шлак, зола и т.п.), через которую снизу вверх продувается воздух. Массовая доля топлива в «кипящем» слое – 1-3 %. Это позволяет выводить золу из любой точки слоя с минимальными потерями от механического недожога. Возможно сжигание топлива с зольностью до 90 %, работа при низких нагрузках (30-50 %) без подсветки жидким топливом. Рис. 4. Водогрейный котел КВЦ. Коэффициент эффективности системы КПД отопительного котла – важнейший показатель энергоэффективности, но эта величина не является определяющей при оценке эффективности работы отопительной системы в целом. Российские нормативные документы, определяющие технические требования к котлам (ГОСТ 20219-74, ГОСТ 11032-80, ГОСТ 10617-83), предписывают рассчитывать тепловую нагрузку газовых котлов по формуле: N = В*QH, ккал/ч, где В — часовой расход газа, куб.м/час, QH — низшая теплота сгорания газа, приведенная к нормальным условиям, ккал/куб.м. В отличие от российских, в стандартах США на газовые котлы (при расчете нагрузки) применяется высшая теплота сгорания, которая в 1,11 раза превышает QH для природного газа и на 6% – для легкого жидкого топлива. В результате величина тепловой нагрузки, рассчитанная по высшей теплоте сгорания природного газа, на 11 % больше, чем принятая по российским нормам (высшая и низшая теплота отличаются на величину скрытой теплоты парообразования, т.е. на количество теплоты, выделяющейся при полной конденсации водяных паров, образующихся при горении газа). Так как величина КПД – функция тепловой нагрузки (и, соответственно, теплоты сгорания газа), то величины КПД, рассчитанные в соответствии со стандартом США, на 11 % ниже российских. Величина КПД, рассчитанная по высшей теплоте для любых котлов, никогда не бывает более 100 %, в то время как КПД котлов конденсационного типа, рассчитанные по низшей теплоте (применяющейся в России, странах СНГ и многих странах Европы), превышает 100 %. В США величине КПД котла не придают столь решающего значения, как в России и странах СНГ. Это связано с тем, что величина КПД является характеристикой котла только в режиме непрерывной работы (при номинальной производительности). Такой режим применяется на испытательных стендах при определении фактических параметров котлов, либо в непрерывном производственном цикле с постоянной нагрузкой, но такой режим для отопительных систем невозможен. Это связано с переменной тепловой нагрузкой на котлы в течение годового цикла эксплуатации системы. Именно поэтому, в соответствии с рекомендациями Минэнерго и Национального Бюро по Стандартам США, в инженерных расчетах принято рассматривать не величину КПД котлов, а коэффициент эффективности системы. Наименее энергоэффективный режим работы котлов (вне зависимости от теоретической величины его КПД) имеет место в переходные периоды отопительного сезона. Примерное сезонное потребление топлива = Суммарные теплопотребления здания за сезон/ показатель AFUE {десятичный) Министерство энергетики США ввело в действие стандарт для оценки сезонного энергопотребления отопительных устройств. Установленный этим стандартом показатель AFUE (Annual Fuel Utilization Efficiency – годовая эффективность использования топлива) в настоящее время применяется в США для оценки работы системы в целом. Величина AFUE выражается, как и КПД, в процентах, но – в отличие от величины КПД – она учитывает влияние многочисленных переходных периодов на протяжении всего отопительного сезона (т.е. всех периодов времени, когда котел работает в режиме неноминальной нагрузки). Таким образом, показатель AFUE используется для оценки реальных стоимостных затрат отопительного сезона. Для примера: данные о снижении эффективности работы системы при переходных нагрузках. (По замерам на системе отопления здания в г. Сиракузы, штат Нью-Йорк): Соотношение:

Источник: Константин Литвиненко, Energyland.info В статье использованы материалы https://www.laarshs.ru

Что такое КПД отопительных приборов

Для любого нагревательного агрегата, в задачу которого входит обогрев внутреннего пространства жилых зданий и сооружений различного назначения, важным компонентом была, есть и остается эффективность работы. Параметром, определяющим эффективность твердотопливных котлов, является коэффициент полезного действия. КПД показывает отношение затраченной тепловой энергии, выдаваемой котлом в процессе горения твердого топлива к полезному теплу, которым снабжается вся система отопления.

Выражается это соотношение в процентах. Чем лучше работает котел, тем выше проценты. Среди современных твердотопливных котлов есть модели с высоким КПД, высокотехнологичные, эффективные и экономичные агрегаты.

Коэффициент полезного действия отопительной техники сильно зависит от того, какой вид топлива используется и каковы конструктивные особенности устройства.

К примеру: при горении угля, дров или пеллет выделяется разного количество тепловой энергии. Во многом КПД зависит от технологии сжигания топлива в камере сгорания и типа системы отопления. Другими словами, каждый вид нагревательных приборов (традиционные котлы на твердом топливе, агрегаты длительного горения, пеллетные котлы и аппараты, работающие за счет пиролиза), обладает своими технологическими особенностями конструкции, влияющие на параметры КПД.

Отражаются на эффективности котлов так же условия эксплуатации и качество вентиляции. Слабая вентиляция становится причиной нехватки воздуха, необходимого для высокой интенсивности процесса сжигания топливной массы. От состояния дымохода зависит не только уровень комфорта во внутренних помещениях, но и КПД обогревательной техники, работоспособность всей системы отопления.

Сопроводительная документация на отопительный котел должна иметь заявленный производителем КПД оборудования. Соответствие реальных показателей заявленной информации достигается за счет правильного монтажа аппарата, обвязкой и последующей эксплуатацией.

Основные величины расчета мощности отопления

Самый простой способ получить данные теплопроизводительности котла по площади дома: берется 1 кВт мощности на каждые 10 кв. м. Однако эта формула имеет серьезные погрешности, ведь не учитываются современные строительные технологии, вид местности, климатические перепады температур, уровень теплоизоляции, использование окон с двойными стеклопакетами, и тому подобное.

Чтобы сделать боле точный расчет мощности отопления котла нужно учесть целый ряд важных факторов, влияющих на конечный результат:

габариты жилого помещения;
степень утепления дома;
наличие стеклопакетов;
теплоизоляция стен;
тип здания;
температура воздуха за окном в самое холодное время года;
вид разводки отопительного контура;
соотношение площади несущих конструкций и проемов;
теплопотери строения.

В домах с принудительной вентиляцией расчет теплопроизводительности котла должен учитывать количество энергии, необходимой для обогрева воздуха. Специалисты советуют делать зазор в 20% при использовании полученного результата тепловой мощности котла на случай непредвиденных ситуаций, сильного похолодания или снижения давления газа в системе.

При необоснованном повышении тепловой мощности можно снизить эффективность работы отопительного агрегата, повысить расходы на покупку элементов системы, привести к быстрому износу комплектующих. Вот почему так важно правильно сделать расчет мощности котла отопления и применить ее к указанному жилищу. Получить данные можно по простой формуле W=S*Wуд, где S – площадь дома, W- заводская мощность котла, Wуд– удельная мощность для расчетов в определенной климатической зоне, ее можно корректировать согласно особенностям региона пользователя

Результат нужно округлить к большому значению в условиях утечки тепла в доме.

Для тех, кто не хочет терять время на математические расчеты можно использовать калькулятор мощности газового котла онлайн. Просто вести индивидуальные данные особенностей помещения и получить готовый ответ.

Формула получения мощности отопительной системы

Калькулятор мощности котла отопления онлайн дает возможность за считаные секунды получить необходимый результат с учетом всех вышеперечисленных характеристик, которые влияют на конечных результат полученных данных. Чтобы правильно воспользоваться такой программой, необходимо ввести в таблицу подготовленные данные: вид остекления окна, уровень теплоизоляции стен, соотношение площадей пола и оконного проема, среднестатистическую температуру снаружи дома, число боковых стен, тип и площадь помещения. А после нажать кнопку «Рассчитать» и получить результат по теплопотерям и теплопроизводительности котла.

Благодаря такой формуле каждый потребитель сможет за короткое время получить нужные показатели и применить их в работе по проектированию отопительной системы.

Подобрать котел нужной мощности можно на сайте компании Теплодар https://www.teplodar.ru/catalog/kotli/ котлы отопления от производителя.

Формула производительности котла

Видео по теме мощности котла

Видео:

https://youtube.com/watch?v=po1bqy2dlqg

Видео:

Пошаговая инструкция сооружения котла на твердом топливе

Итак, весь процесс, как сделать котел своими руками по чертежам, можно разделить на несколько последовательных этапов:

Используя болгарку, из труб и профилей нужно вырезать заготовки. Профили будут стойками, в них газовым резаком нужно прорезать круглые отверстия для стыковки с трубами. Понадобится сделать по 4 отверстия по трубу Ø50 мм в передних стойках и по столько же в задних. Кроме того, нужны еще отверстия для врезки в систему отопления. Наплывы и нагар в результате резки или сварки нужно зачистить болгаркой, чтобы они не мешали движению воды по трубам.
Далее заготовки собирают в единую конструкцию. Работать придется вдвоем – сварщику понадобится помощник, чтобы придерживать трубки в неподвижном положении. Чтобы было удобнее, можно поставить стойки с трубами на ровную поверхность и сварить переднюю и заднюю часть котла.
Теперь нужно обеспечить подачу и отток воды из котла. К готовому каркасу приваривают входящую и обратную трубу, а торцы прямоугольных профилей заваривают кусками металла 60×40 мм.
Прежде чем монтировать теплообменник, его проверяют на герметичность. Для этого его устанавливают вертикально, закрывают нижнее отверстие и наполняют водой. Если протечек на швах нет, значит можно работать дальше.
Из кирпича выстраивают корпус котла и встраивают в него теплообменник, оставляя зазор между ними не менее 1 см. Установить регистр нужно так, чтобы создать подъем в сторону выходящей горячей воды. Перепад уровня между выходным отверстием и передним правым верхним углом теплообменника должен быть не менее 1 см. Это позволит улучшить циркуляцию теплоносителя и избавит от воздушных пробок.
Кирпичная кладка должна перекрыть теплообменник сверху на 3-4 см. Поверх кладки укладывают чугунную плиту. Дымоход устанавливают по усмотрению хозяев – кирпичный, металлический, или выводят в уже готовую трубу.

Экономия с помощью программируемых термостатов

Многие современные котлы поддерживают возможность подключения к себе термостатов. Термостат вы можете разместить в той комнате, которую можно взять за эталонную. (Только не ставьте термостаты никогда на кухне. За счет работы плиты, там всегда теплее) По эталонной комнате вы выставляете температуру и котел уже начинает работать от сигнала термостата. Практика показывает, что этот способ уже немногим делает газовое отопление экономичнее.

Помимо простых термостатов, есть так называемые программируемые. Они бывают, проводные, беспроводные, работающие от сети или же на батарейках. Варианты начинаются от 2000 рублей и до бесконечности. Такие термостаты позволяют задавать недельные режимы работы.

Как это работает на практике? Допустим, вы человек рабочий. Да и вся семья у вас часто отсутствует дома. Учеба, работа и тд. По сути в ваше отсутствие нет необходимости топить дом до комфортной температуры. Достаточно просто поддерживать адекватно плюсовой режим, чтобы не страдала мебель, отделка и другие части вашего дома. С помощью программируемого термостата вы можете задать температурный режим по часам.

Допустим, вы все уходите в 9 часов на работу, а возвращаетесь в 6 часов домой. Вы настраиваете термостат на понижение температуры с 9 утра и на повышение с 5 вечера, чтобы к вашему приходу дом был уже прогрет.

По сути в ваше отсутствие отопление будет работать в экономичном режиме. Экономия при таких сценариях может достигать до 30%.

Более детально об этом мы рассказали в видео:

Программируемых термостатов существует великое множество. Бывают даже такие, которыми можно управлять удаленно со смартфона. Здесь вы уже все выбираете на свой вкус и цвет. Главное, что все они могут менять свою температуру в зависимости от времени и дня недели.

Единственно важно, чтобы ваш котел имел возможность подключения термостатов. Если вы используете простой котел, то скорей всего такой возможности там может и не быть

Все настенные современные котлы поддерживают подключение термостатов. Это так же относится ко многим напольным котлам.

Вот такой простой и незамысловатый способ сделать ваше газовое отопление экономичнее.

Как работает теплогенератор конденсационного типа?

Данный тип котла это младший брат обычного газотопливного конвекционного котла. Обычные газовые котлы, принцип работы которых схож, обладают КПД примерно ~90%. А где теряются еще 10%? Ответ проще, чем можно себе представить – вылетают в трубу. Продукты результатов горения газа, которые покидают систему через дымоход, разогреты до температуры порядка 150 – 250оС, следовательно, потерянные 10% греют воздух на улице.

Принцип работы конденсационного газового котла несколько отличается. После отработки основного процесса сжигания и отдав большую часть выделенного в процессе тепла теплообменнику, агрегат доостужает газообразные продукты результатов сгорания до 50-60оС, то есть до момента начала образования водного конденсата. Этого вполне хватает для того чтобы значительно повысить КПД, в конкретном случае – количество теплоэнергии, которая передается теплоносителю. Но это еще не все.

При достижении точки росы (температуры 56оС) частицы пара начинают собираться в капли, говоря научным языком – происходит процесс конденсации. В это время выделяется дополнительная энергия от конденсируемых паров, затраченная ранее на испарение воды и в стандартных газовых котлах уходящая в трубу вместе парогазовой смесью. Конденсационный котел «забирает» тепло, которое выделяется при конденсации водяного пара и передает его на теплоноситель.

Производители котлов конденсатного типа обязательно заостряют внимание своих будущих покупателей на том, что КПД устройства гораздо больше 100%. Каким образом это происходит? Ни какие законы физики в этом случае не попираются, просто в данной ситуации используется другая система расчетов

При оценке КПД котлов отопления, в расчет идет та часть выделяемого тепла, которая передается теплоносителю. Если суммировать тепло, которое котел передает теплоносителю в момент своей работы и тепло от глубокого охлаждения газообразных продуктов горения в итоге получится 100%. Но если к этим значениям прибавит также тепло, которое выделяется при конденсации пара, тогда результат будет около 108-110%.

Если рассматривать вычисления с физической точки зрения, то можно сказать что они не совсем правильные. КПД более 100% является хитрым ходом маркетологов, который используют неточность устаревших расчетов. И все-таки, конденсационные котлы газового отопления, в отличие от стандартного конвектора, «выжимает» из сгорания топлива практически все. Плюсы более чем очевидны – меньшее потребление ресурсов и более высокая эффективность.

Теплообмен внутри системы

Горящий газ нагревает емкость с водой (теплоносителем), которая в свою очередь прогревает радиаторы. Последняя на КПД котла влияет только насколько быстро и без потерь энергия передастся теплоносителю. Самая удачная форма теплообменника для этого – цилиндрическая, внутри которого располагается такая же горелка. Теплоноситель двигается вокруг них по спирали, гарантированно успевая нагреться до необходимой температуры.

Материал теплообменника разный – от стали до чугуна и зависит от модели котла, каждая из которых рассчитывается по своему.

Принцип работы конденсационного котла на видео ниже:

Вывод продуктов горения

Последние внедренные способы экономии касаются этого пункта. Логика решения – если на выходе из дымохода температура продуктов сгорания была 200-250 °С, то почему не использовать их для подогрева теплоносителя? Для этого на пути отработанных газов устанавливают дополнительные теплообменники из стали или чугуна (с большой инерцией нагревания).

Дополнительно идет работа по извлечению теплоты из испаренной воды, полученной в результате реакции горения – это делают «конденсационные» котлы, которые ставят рекорды в плане КПД – температура выбрасываемых газов около 50 °С, а количество используемой по назначению теплоты достигает 98%.

Вывод продуктов горения

Особенности изготовления и выбор материалов

Кроме знаний, навыков, чертежей и схем, для изготовления отопительного оборудования необходимо запастись материалами и инструментами. Что необходимо для изготовления оборудования?

Материалы и инструменты для изготовления оборудования

Материалы:

Пластины из жаростойкой стали толщиной 4-5 мм для создания топки .
Стальные листы толщиной 2-3 мм для изготовления корпуса.
Стальные трубы для теплообменника, длина и диаметр которых рассчитываются индивидуально.
Металлические трубы для дымохода.
Арочная плита и решетка колосника.
Дверца камеры сгорания зольника.
Жароустойчивый кирпич.
Раствор цемента.

Инструменты

Сварочное оборудование с запасом электродов.
Устройство для газовой резки.
Болгарка с дисками.
Аппарат для сгибания труб.
Уровень, рулетка, маркер.

Каким должен быть энергоэффективный котел

Указанные в документах характеристики и богатый практический опыт показывают, что импортные котлы обладают наиболее высоким КПД. Европейские производители уделяют особое внимание применению энергосберегающих технологий, что позволяет получать максимальную отдачу от оборудования. Составим «портрет» идеального газового котла:

модуляционная горелка – автоматически подстраиваются под режим работы системы, минимизируя процент недожога;
нагрев теплоносителя не более 70 градусов, отводимых газов – до 110 градусов, что обеспечивает оптимальный баланс КПД, желательно наличие конденсационного теплообменника;
коаксиальный дымоход – закрытая камера сгорания требует от оборудования канала для отвода продуктов сгорания типа «труба в трубе», что позволяет подогревать поток воздуха с улицы;
система рециркуляции – позволяет использовать тепло отработанных газов для обогрева помещения.

Конечно, такого идеального котла не существует, но список лучших технических решений поможет выбрать достойную модель.

Котлы с пиролизным типом горения

Для пиролизных котлов также используется твердое топливо, в частности дрова, однако, принцип их работы кардинально отличается от описанных выше установок. Они способны намного дольше и эффективнее отапливать дом, а топливо расходуют более экономно. В связи с этим стоимость таких агрегатов примерно в 1,5-2 раза больше, чем остальных.

Секрет газогенераторных (пиролизных) котлов в том, что под воздействием высокой температуры и при недостатке воздуха древесина преобразуется в древесный уголь, выделяя пиролизный газ.

Для такой реакции необходима температура от 200 ℃ до 800 ℃. При этом выделяется большое количество энергии, которая просушивает дрова и нагревает воздух. Пиролизный газ по трубам перемещается в камеру сгорания, где при смешении с воздухом возгорается – так генерируется большая часть тепла.

Активные углероды участвуют в окислительных процессах при горении пиролизного газа, поэтому выходящий из трубы дым состоит преимущественно из углекислого газа и пара – содержание вредных компонентов ничтожно мало. К тому же, пиролизные котлы в принципе выделяют намного меньше дыма, чем классические установки. Поскольку топливо сгорает практически без остатка, газогенераторные котлы нуждаются в чистке довольно редко.

Благодаря автоматике интенсивность горения в таком котле можно регулировать, чтобы экономить топливо и создать в помещении оптимальную температуру.