Что такое кпд котла

Коэффициент полезного действия указывает на теплоэффективность отопительного котла. Это один из важнейших показателей оборудования, позволяющий спрогнозировать, сколько топлива потребуется для обогрева помещения. КПД газового котла отопления обязательно указывается производителем в техническом паспорте, поэтому покупатель получает возможность подобрать оптимальную модель. Рассмотрим способы расчета коэффициента полезного действия, особенности выбора оборудования на основе показателя эффективности.

Что такое кпд котла

От чего зависит КПД котла

Коэффициент полезного действия представляет собой процент от теплотворного показателя горючего. Иными словами, КПД указывает, какую часть от теплоты сгорания топлива котлу удается использовать для обогрева. При этом любые расчеты принимают за основу свойства природного газа, который соответствует принятым государственным стандартам.

Показатели оборудования зависят от нескольких основных факторов:

тип горелки – закрытые модели демонстрируют более высокую эффективность, нежели атмосферные;

конструкция теплообменника – максимальный объем энергии теплоносителю передают настенные и напольные конденсационные модели;

система управления – датчики, автоматические решения, встроенный или смонтированный отдельно насос гарантируют рациональное использование топлива;

тип розжига – при устройстве электроподжига отсутствует необходимость в установке постоянно работающего запальника, что экономит ресурс;

сторонние факторы – правильность установки, конструкция дымохода и т.д.

Самые энергоэффективные котлы относятся к категории дорогих, но затраты на их покупку и установку с лихвой окупаются за счет минимального потребления горючего, длительного срока эксплуатации.

Что такое кпд котла

Методы расчета КПД для газового котла

В России для подсчета эффективности котлов на официальном уровне до сих пор используется методика обратного баланса. Расход энергии высчитывается по нижнему порогу сгорания топлива, из этой величины вычитается количество тепла, ушедшего в дымоход (определяется с помощью калорифера). В реальных условиях этот способ неактуален по двум причинам: качественная теплоизоляция корпуса оборудования и автоматическая регулировка работы горелок.

Производители высчитывают КПД газового котла отопления по такой формуле:

Q1 – тепло, которое котел использовал для отопления;

Qri – общее количество энергии, выделяемое при сгорании природного газа.

Результат такого расчета является примерным, поскольку не учитывает все разнообразие погрешностей при работе оборудования в реальных условиях. На месте можно вычислить величину таких отклонений по формуле:

q2 – тепло выводимых продуктов сгорания;

q3 – недожог газа, связанный с ошибочными пропорциями газовоздушной смеси;

q4 – механический недожог топлива и потери тепла из-за образования сажи;

q5 – влияние на теплопотери, зависящие от внешней температуры.

Рассчитать реальные погрешности можно только после установки и запуска котла, поэтому при покупке приходится ориентироваться на показатели производителя. Важно помнить, что самое большое влияние на коэффициент энергоэффективности оказывает температура отводимых газов. Так, снижение этого показателя на 10-15 градусов позволяет выиграть 1% КПД. В случае с обычными котлами «в трубу» уходит около 6% энергии, тогда как оборудование конденсаторного типа теряет всего 0,5% при отведении продуктов сгорания.

Причины снижения КПД

Газовые напольные котлы и настенные модели демонстрируют наиболее высокую энергоэффективность сразу после установки. Со временем этот показатель снижается в силу двух основных факторов:

загрязнение горелок – нагар постепенно забивает тонкие отверстия, что становится причиной плохого прогорания топлива;

кальцинация теплообменника – этому в большей степени подвержены настенные котлы, у которых медные трубки имеют малый диаметр.

Также максимальную отдачу от газового оборудования мешают получить общие теплопотери дома. Ветхие окна и двери, стены с высоким показателем теплопроводности препятствуют формированию комфортного микроклимата, даже если сам по себе котел обладает высоким КПД.

Еще одним важным нюансом остаются радиаторы – от них эффективность всей системы зависит на 80%. Важно использовать качественные современные секции, которые будут легко отдавать тепло окружающему пространству. Эксплуатация старых, забитых, закрашенных или поврежденных коррозией радиаторов не даст насладиться зимой теплом.

Что такое кпд котла

Виды теплопотерь

Разобравшись в том, что такое КПД в котлах отопления, необходимо проанализировать причины, мешающие добиться от оборудования максимальной отдачи.

Механический недожог – для поддержания процесса горения к горелке должен поступать свежий воздух. Для этого в котле предусмотрена миниатюрная дверца – поддувало. Если это окошко открыто слишком сильно, внутри камеры образуется сквозняк, вытягивающий часть несгоревшего газа в дымоход. При этом КПД падает на несколько процентов.

Химический недожог – если наблюдается нехватка кислорода, газ также не прогорает полностью, поэтому отправляется в дымоход. В таком случае коэффициент полезного действия способен снизиться на 7%.

Общие теплопотери – отсутствие надлежащей термоизоляции крыши крадет 10-25% КПД. Хорошо проводящие тепло стены забирают 20-30% мощности котла. Старые окна и двери лишают вас 15-25% отопления. Пол на грунте уменьшает эффективность обогрева на 3-6%, а неправильное обустройство системы вентиляции удаляет из помещения 30-40% тепла.

Как увеличить КПД газового котла

Регулировка поддува – определить предпочтительное положение заслонки можно экспериментальным способом. Остановитесь на таком положении, при котором встроенный градусник котла будет показывать наиболее высокую температуру.

Продувка системы отопления – периодическое проведение такой очистки убережет трубы от зарастания грязью или накипью.

Чистка дымохода – следите за тем, чтобы канал не зарастал копотью. Сужение трубы приводит к падению тяги, препятствует полноценному сгоранию топлива и увеличивает вероятность отравления угарным газом.

Чистка горелки – камеру сгорания рекомендуется тщательно мыть хотя бы раз в три года. Эту процедуру желательно доверить специалисту.

Установка ограничителей тяги – если дымоход слишком широкий и через него уходит много тепла, можно воспользоваться специальным устройством, регулирующим сечение трубы. Перед этим обязательно следует проконсультироваться со специалистом.

Регулировка оборудования – после установки и запуска котла попросите мастера настроить котел на экономичный режим работы.

Установка турбулизатора – это особая пластина, которая монтируется между теплообменником и камерой сгорания, увеличивая площадь теплоотдачи.

Использование датчиков – миниатюрные устройства позволяют отслеживать температуру окружающего воздуха, контролировать подачу газа и прочие параметры работы оборудования. Некоторые модели котлов имеют встроенные системы управления, для других автоматику можно приобрести отдельно.

Дополнительно рекомендуется устранить мостики холода в самом помещении. Возможно, потребуется утепление стен, перекрытий, замена окон и дверей.

Что такое кпд котла

Установка радиаторов для получения максимального КПД

Радиаторы устанавливают на участках, где тепловые потери помещения наиболее значительные, например, рядом с окнами. Чтобы добиться максимального КПД, подоконник должен перекрывать около 2/3 верхней плоскости батареи и находиться от ее поверхности примерно в 10 см. Рекомендованное расстояние между радиатором и полом составляет 12 см. Заднюю поверхность батареи от стены должны отделять 2 см. Это создаст правильную естественную конвекцию, при которой некоторое количество тепла уходит на обогрев стены и блокировку теплопотерь помещения, а большая часть энергии направляется на обогрев.

Теплопотери при удалении горючих газов

При сгорании природного газа выделяются углерод, углекислый газ и водяной пар. В котлах с обычным теплообменником весь этот коктейль выводится наружу практически сразу после образования. Но современные производители предлагают конденсационные котлы, которые позволяют использовать тепло продуктов сгорания по максимуму. Внутри такого теплообменника водяной пар конденсируется и отдает энергию. Остывшую влагу необходимо периодически сливать и утилизировать специальным образом, поскольку она содержит кислоту.

Обычно заявленный показатель КПД конденсационных котлов превышает 100%, что кажется невероятным с точки зрения физики. Чтобы разобраться с этим вопросом, необходимо разграничивать два понятия:

НУТС (низшая удельная теплота сгорания) – энергия, получаемая из топлива, когда все продукты сгорания выводятся во внешнюю среду;

ВУТС (высшая удельная теплота сгорания) – количество энергии, которая учитывает потенциал водяного пара.

В нормативной документации все расчеты проходят с использованием НУТС. Если же учитывать используемую энергию водяного пара, но расчеты вести на основе низшей удельной теплоты сгорания, получаем цифры, которые превышают 100%. В целом разница между НУТС и ВУТС составляет примерно 11% – это и есть предельная разница в КПД котлов с разными теплообменниками.

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.

Читайте так же:  Скалолазы для утепления стен

Что такое кпд котла

Лучшие модели и производители

Интересуясь КПД котлов отопления на газе, стоит ознакомиться с перечнем наиболее удачных вариантов от всемирно известных производителей.

Vaillant ecoVIT, VKK INT 286/4 – одноконтурная модель для напольной установки. Имеет закрытую камеру сгорания, высокий уровень автоматизации.

DeDietrich Naneo, PMCM 34/39 MI Plus – конденсационный котел для настенного монтажа. Комбинированная закрыто-открытая камера сгорания и встроенная система управления.

ACV Alfa Comfort 60 v15 – энергонезависимый напольный котел, который не требует подключения к электросети. Простой и надежный вариант по демократичной стоимости.

Заключение

При выборе газового котла необходимо учитывать указанную производителем величину КПД, температуру дымовых газов и модель теплообменника. Для получения максимальной отдачи следует устранить общие и специфические теплопотери. Если вас интересует качественное оборудование для обогрева дома, в нашем каталоге легко подобрать энергоэффективную модель от европейского производителя. Менеджер «Смартекс24» готов проконсультировать каждого клиента и помочь с выбором.

Полнота передачи располагаемой теплоты топлива в котле к рабочей среде определяется коэффициентом полезного действия (КПД) котла брутто. Коэффициент полезного действия выражается как отношение количества теплоты, воспринятого рабочей средой Q1к располагаемой теплоте, поступающей на горение рабочей массы топлива Q p p:

Что такое кпд котла

Такой метод определения КПД, когда при испытаниях котла непосредственно устанавливаются значения Q1и Qp p , называют методом прямого баланса.

Прямое определение КПД котла по формуле (6.8) может оказаться недостаточно точным и связано с большими трудностями при производстве измерений многих параметров, массовых расходов пара и топлива, определении теплоты сгорания топлива и дополнительных составляющих располагаемой теплоты. Среднеквадратичная ошибка прямого определения КПД котла зависит, главным образом, от точности нахождения средней теплоты сгорания сжигаемой массы топлива и расхода топлива на котел и составляет Δη = (3…4) · 10 -2 , или 3…4%, отсюда истинный η И Кможет отличаться от полученного в испытаниях (опытного)

Что такое кпд котлаЧто такое кпд котла

Что такое кпд котла

Если, например, η И К= 0,90 (90%), то возможное отклонение опытного КПД составит Δη = (2,7…3,6) · 10 -2 , или 2,7…3,6%.

Коэффициент полезного действия котла брутто в процентах можно определить, установив сумму тепловых потерь при его работе

Такой метод определения называют методом обратного баланса. Погрешность определения КПД методом обратного баланса зависит от точности измерения тепловых потерь котлом. Каждая из них определяется с заметной погрешностью ηq= (4…5) · 10 -2 , но относительная доля тепловых потерь составляет менее 1/10 общего теплового баланса.

Что такое кпд котла

где абсолютная погрешность определения потерь ΔqПОТ= sq(1 – η И К), и для вышеприведенного примера при η И К= 0,90 значение ΔqПОТ= 0,4…0,5%.

Таким образом, определение КПД котла с большей точностью может быть сделано методом обратного баланса, т.е. через установление суммы его тепловых потерь. Этот метод является единственным при оценке тепловой экономичности проектируемого котла. Зная КПД котла, воспринятую теплоту рабочей средой в котле можно определить следующим образом

Что такое кпд котла

Отсюда, используя то же выражение Q1из (6.3), получим расход топлива на котел B, кг/с. На этот расход топлива рассчитывают топливоприготовительное оборудование. В самом котле в большинстве случаев сгорает не все топливо, поскольку имеются потери с механическим недожогом q4.

Для определения действительных объемов образующихся продуктов сгорания вводят понятие расчетного расхода топлива, т.е. топлива, сгоревшего в топочной камере

Что такое кпд котла

Разность ΔB = В – Вpпредставляет собой количество несгоревшего топлива. При сжигании газового топлива и мазута полный и расчетный расходы топлив совпадают, так как потери q4невелики. С учетом точности определения расхода топлива и незначительного влияния малых отклонений расхода на тепловые характеристики котла принимается для твердых топлив, что при значениях q4

Что такое кпд котла

Доля затрат энергии на собственные нужды от общей выработки электроэнергии, приходящейся на котел при его работе в блоке с турбиной

Что такое кпд котла

где ηЭ.C– КПД выработки электроэнергии на электростанции; τРАБ– время работы котла, ч. Значения ΔηС.Ндля мощного парового котла составляет 0,04…0,05, или 4…5%. Если вычесть из КПД котла брутто затраты энергии на собственные нужды, то получим КПД котла нетто, характеризующий эффективность работы котельной установки

Выше нормы

Различные типы котлов имеют различный КПД диапазоном от 85 до 110 %. При выборе котельного оборудования многих покупателей интересует, как вообще КПД может превышать 100 % и как он рассчитывается.

В случае с электрическими котлами КПД действительно не может быть выше 100 %. Иметь больший коэффициент могут лишь котлы, работающие на горючем топливе.

Если вспомнить школьный курс химии, то получается, что при полном сгорании любого топлива остается СО2 — углерод и Н2О — водяной пар, содержащий энергию. При конденсации энергия пара увеличивается, то есть вырабатывается дополнительная энергия. Исходя из этого, теплотворная способность топлива разделяется на два понятия: высшая и низшая удельная теплота сгорания.

Низшая — представляет собой тепло, получаемое при сгорании топлива, когда водяные пары, вместе с содержащейся в них энергией, попадают во внешнюю среду.

Высшая теплота сгорания — это теплота с учетом энергии, содержащейся в водяном паре.

Официально (в любых нормативных документах) КПД, как в России, так и в Европе, рассчитывается по низшей удельной теплоте сгорания. А если все-таки использовать тепло, содержащееся в водяном паре, а расчеты вести по низшей удельной теплоте сгорания, то в этом случае и появляются цифры, превышающие 100 %.

Котлы, которые используют теплоту конденсации водяных паров, называются конденсационными. И как раз они имеют КПД, превышающий 100 %.

Разница между низшей и высшей теплотой сгорания топлива составляет около 11 %. Эта величина — предел, по которому могут различаться КПД котлов.

Основные параметры

КПД можно рассчитывать по двум параметрам. В Европе КПД принято считать по температуре отходящих газов. Например, при сжигании килограмма топлива получается определенное количество килокалорий тепла при условии равенства температуры отходящих газов и температуры окружающей среды.

Замеряя разницу между температурой окружающей среды и действительной температурой отходящих газов, можно рассчитать по ней КПД котла.

Грубо говоря, отходящие газы, вылетевшие в трубу, вычитаются из 100 %, и получается действительная цифра.

Рассчитывать правильно

В СССР, а позже и в России, был принят принципиально другой метод расчета — так называемый «метод обратного баланса». Он состоит в том, что расход тепла определяется по нижней теплоте сгорания. Затем, на трубу ставится калорифер, и рассчитывается величина тепловой энергии, ушедшей в нее, то есть величина потери энергии. Для расчета КПД, потери энергии высчитывают из общего количества тепла.

Такой подход при определении КПД дает более точные показатели. Он был принят в качестве методики расчета потому, что все корпуса российских котлов были очень плохо теплоизолированы, из-за чего через стенки котла наружу выходило до 40 % энергии. По требованиям нормативных документов, в России до сих пор принято считать КПД по методу обратного баланса. Сегодня этот метод можно успешно применить к котлам мощностью несколько мегаватт, работающим на ТЭЦ, у которых никогда не выключаются горелки.

Преимущества современных котлов

А вот к современным котлам данная методика совершенно не применима, поскольку они имеют принципиально другую схему работы. Так как горелки у современных котлов функционируют в автоматическом режиме: 15 минут работают, а затем на 15 минут останавливаются, пока не будет использовано выработанное тепло. Чем температура на улице выше, тем дольше горелка будет «стоять» и меньше работать. Естественно, в этом случае речь об обратном балансе идти не может.

Еще одно отличие современных котлов — в наличии теплоизоляции. Крупные производители выпускают наиболее качественные агрегаты, с лучшей теплоизоляцией. Потери тепла через стенки у такого котла составляют не более 1,5–2 %. Об этом часто забывают покупатели, полагая, что котел будет также обогревать помещение за счет выделения тепла при работе. Приобретая современный котел, стоит помнить, что он не предназначен для обогрева котельной, и, если это необходимо, — позаботиться об установке радиаторов отопления.

Современные технологии сохранения тепла

У хорошего стального котла КПД всегда выше. Это обусловлено тем, что у чугунных котлов, в отличие от стальных, всегда больше технологических ограничений.

Кроме того, благодаря изоляции, современные котлы прекрасно сохраняют тепло. Даже спустя двое суток после его выключения, температура корпуса котла падает всего на 20–25 градусов.

Лучшие образцы импортного отопительного оборудования представляют собой котельные агрегаты, в которых грамотно учтены все требования. Поэтому не стоит пытаться «изобрести велосипед» и собирать котел из подручных средств. Ведь перед вами уже есть широкий выбор самых современных, разнообразных и продуманных до мелочей вариантов котлов, которые будут работать долго и исправно, с лихвой оправдывая все возложенные на них ожидания и, что особенно приятно, экономя ваши расходы!

Наши специалисты помогут подобрать котельное и сопутствующее оборудование, проконсультируют по техническим вопросам!

Обращайтесь в коммерческий отдел по телефонам:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector