Кпд котла отопления: расчет, как рассчитать водогрейный котел, как посчитать зависимость кпд от нагрузки, как наладить отопительный котел

Как рассчитать КПД котла – обзор факторов теплопотерь

Содержание:

Создать уютную и комфортную атмосферу в загородном доме довольно просто – нужно только правильно оборудовать систему отопления. Главным компонентом эффективной и надежной отопительной системы является котел. В статье далее мы поговорим о том, как посчитать КПД котла, какие факторы на него влияют и как повысить эффективность отопительного оборудования в условиях конкретного дома.

Как подобрать котел

Безусловно, чтобы определить, насколько эффективным будет тот или иной водогрейный котел, необходимо определить его КПД (коэффициент полезного действия). Этот показатель представляет собой отношение использованного на обогрев помещения тепла к общему количеству сгенерированной тепловой энергии.

Формула расчета КПД выглядит так:

ɳ=(Q1÷Qri),

где Q1 – тепло, использованное эффективно;

Qri – общее количество выделенного тепла.

Какова зависимость между КПД котла и нагрузкой

На первый взгляд может показаться, что чем больше топлива сжигается, тем лучше работает котел. Однако это не совсем так. Зависимость КПД котла от нагрузки проявляется как раз наоборот.

Чем больше топлива сжигается, тем больше выделяется тепловой энергии. При этом возрастает и уровень теплопотерь, поскольку в дымовую трубу уходят сильно разогретые дымовые газы.

Следовательно, топливо расходуется неэффективно.

Похожим образом ситуация развивается и в тех случаях, когда отопительный котел работает на пониженной мощности.

Обратите внимание

Если она не дотягивает до рекомендуемых значений более чем на 15 %, топливо не будет сгорать полностью, а количество дымовых газов возрастет. В результате, КПД котла довольно сильно упадет.

Вот почему стоит придерживаться рекомендуемых уровней мощности работы котла – они рассчитаны для эксплуатации оборудования максимально эффективно.

Расчет КПД с учетом различных факторов

Приведенная выше формула не совсем подходит для оценки эффективности работы оборудования, так как рассчитать КПД котла точно с учетом только двух показателей очень сложно.

На практике в процессе проектирования применяют другую, более полную формулу, поскольку не все вырабатываемое тепло используется для прогрева воды в отопительном контуре.

Определенное количество тепла теряется в процессе работы котла.

Более точный расчет КПД котла производится по такой формуле:

ɳ=100-(q2+q3+q4+q5+q6), в которой

q2 – теплопотери с выходящими горючими газами;

q3 – потери тепла в результате неполного сгорания продуктов горения;

q4 – теплопотери из-за недожога топлива и выпадения золы;

q5 – потери, вызванные внешним охлаждением прибора;

q6 – теплопотери вместе с удаляемым из топки шлаком.

Теплопотери при удалении горючих газов

Наиболее существенные потери тепла происходят в результате эвакуации в дымоход горючих газов (q2). Эффективность котла во многом зависит от температуры горения топлива. Оптимальный температурный напор на холодном конце водонагревателя достигается при нагреве до 70-110 ℃.

Когда температура уходящих горючих газов падает на 12-15 ℃, КПД водогрейного котла возрастает на 1 %. Тем не менее, чтобы снизить температуру уходящих продуктов горения, необходимо увеличить размер прогреваемых поверхностей, а, значит, и всей конструкции в целом. Кроме того, при охлаждении угарных газов возрастает риск низкотемпературной коррозии.

Помимо прочего температура угарных газов зависит еще и от качества и типа топлива, а также нагрева поступающего в топку воздуха. Значения температур поступающего воздуха и выходящих продуктов горения зависят от видов топлива.

Для вычисления показателя теплопотерь с уходящими газами используют такую формулу:

Q2= (T1-T3) × (A2 ÷ (21-O2) + B), где

T1 – температура эвакуируемых горючих газов в точке за пароперегревателем;

T3 – температура поступающего в топку воздуха;

21 – концентрация кислорода в воздухе;

O2 – количество кислорода в уходящих продуктах горения в контрольной точке;

A2 и B – коэффициенты из специальной таблицы, которые зависят от типа топлива.

Химический недожог как источник теплопотерь

Показатель q3 используется при расчете КПД газового котла отопления, например, или в тех случаях, когда топливом служит мазут. Для газовых котлов значение q3 составляет 0,1-0,2 %.

При незначительном избытке воздуха при горении этот показатель равен 0,15 %, а при существенном переизбытке воздуха его не принимают в расчет вовсе.

Однако при сжигании смеси из газов различной температуры значение q3=0,4-0,5 %.

Если же отопительное оборудование работает на твердом топливе, в расчет принимают показатель q4.

В частности, для угля антрацита значение q4=4-6 %, полуантрациту характерно 3-4 % теплопотерь, а вот при сгорании каменного угля образуется всего 1,5-2 % потерь тепла.

При жидком шлакоудалении сжигаемого малореакционного угля значение q4 можно считать минимальным. А вот при удалении шлака в твердом виде теплопотери возрастут до максимальной границы.

Потери тепла в связи с внешним охлаждением

Такие потери тепла q5 обычно составляют не более 0,5 %, а по мере возрастания мощности отопительного оборудования они еще больше сокращаются.

Данный показатель связан с расчетом паропроизводительности котельной установки:

  • При условии паропроизводительности D в пределах 42-250 кг/с, значение потерь тепла q5=(60÷D)×0,5÷lgD;
  • Если значение паропроизводительности D превышает 250 кг/с, уровень теплопотери считают равным 0,2 %.

Количество теплопотерь от удаления шлака

Значение теплопотерь q6 имеет значение только при жидком шлакоудалении. А вот в тех случаях, когда из топочной камеры удаляют шлаки твердого топлива, теплопотери q6 учитывают при расчете КПД котлов отопления только в случаях, если они составляют более 2,5Q.

Как посчитать КПД твердотопливного котла

Даже при условии идеально проработанной конструкции и качественного топлива, КПД отопительных котлов не может достигать 100 %. Их работа обязательно сопряжена с определенными потерями тепла, вызванными как типом сжигаемого топлива, так и рядом внешних факторов и условий. Чтобы понять, как на практике выглядит расчет КПД твердотопливного котла, приведем пример.

Например, теплопотери от удаления шлаков из топливной камеры составят:

q6=(Ашл×Зл×Ар)÷Qri,

где Ашл – относительное значение шлака, удаляемого из топки к объему загружаемого топлива. При грамотном использовании котла доля отходов горения в виде золы составляет 5-20 %, то данное значение может быть равно 80-95 %.

Зл – термодинамический потенциал золы при температуре в 600 ℃ в обычных условиях равен 133,8 ккал/кг.

Важно

Ар – зольность топлива, которая рассчитывается на общую массу топлива. В различных видах горючего показатель зольности колеблется от 5 % до 45 %.

Qri – минимальный объем тепловой энергии, который генерируется в процессе сгорания топлива. В зависимости от разновидности топлива теплоемкость колеблется в рамках 2500-5400 ккал/кг.

В данном случае с учетом указанных значений теплопотери q6 будут составлять 0,1-2,3 %.

Значение q5 будет зависеть от мощности и проектной производительности отопительного котла. Работа современных установок с малой мощностью, которыми очень часто обогревают частные дома, обычно сопряжена с теплопотерями данного вида в пределах 2,5-3,5 %.

Теплопотери, связанные с механическим недожогом твердого топлива q4, во многом зависят от его типа, а также от конструкционных особенностей котла. Они колеблются в пределах 3-11 %. Это стоит учитывать, если вы ищете способ, как наладить котел на более эффективную работу.

Химический недожог горючего обычно зависит от концентрации воздуха в сгораемой смеси. Такие теплопотери q3, как правило, равны 0,5-1 %.

Наибольший процент теплопотерь q2 связан с уходом тепла вместе с горючими газами.

На этот показатель влияет качество и вид топлива, степень разогрева горючих газов, а также условия эксплуатации и конструкция отопительного котла.

При оптимальном тепловом расчете в 150 ℃ эвакуируемые угарные газы должны быть разогреты до температуры в 280 ℃. В таком случае данное значение теплопотерь будет равно 9-22 %.

Совет

Если все перечисленные значения потерь суммировать, получим значение эффективности ɳ=100-(9+0,5+3+2,5+0,1)=84,9 %.

Это значит, что современный котел может работать лишь на 85-90 % мощности. Все остальное уходит на обеспечение процесса горения.

Для работы котла с максимальным КПД, его нужно использовать с учетом таких правил:

  • обязательна периодическая чистка котла;
  • важно контролировать интенсивность горения и полноту сгорания топлива;
  • нужно рассчитать тягу с учетом давления подаваемого воздуха;
  • необходим расчет доли золы.

На качестве сгорания твердого топлива положительным образом отражается расчет оптимальной тяги с учетом давления воздуха, подаваемого в котел, и скорости эвакуации угарных газов.

Тем не менее, при возрастании давления воздуха вместе с продуктами сгорания в дымоход удаляется больше тепла.

А вот слишком малое давление и ограничение доступа воздуха в топливную камеру приводит к снижению интенсивности горения и более сильному золообразованию.

Если у вас дома установлен отопительный котел, обратите внимание на наши рекомендации по увеличению его КПД. Вы сможете не только сэкономить на топливе, но и добьетесь комфортного микроклимата в доме.

Источник: https://teplospec.com/montazh-remont/kak-rasschitat-kpd-kotla-obzor-faktorov-teplopoter.html

Как увеличить КПД газового котла

Для организации систем отопления частного дома часто владельцы используют газовые котлы. Это связано с их хорошей производительностью, широким ассортиментом оборудования, дешевизной самого топлива. Приборы, работающие на газе, надёжные и долговечные, просты в эксплуатации.

Особенно актуален вопрос отопления в зимнее время года. Проблемы в функционировании отопительного оборудования сказываются не только на комфорте, но и на здоровье жителей дома.

Проектированием системы отопления занимаются ещё на этапе проведения строительных или ремонтных работ. Именно в это время решается вопрос о выборе котла. Основной параметр, на который опираются при покупке оборудования, это его мощность.

Именно от неё зависит качество функционирования системы отопления.

Проверка КПД газового котла

Со временем газовые котлы могут сбавлять свою мощность, то связано с изнашиванием деталей, несоблюдением правил эксплуатации, несоответствующим уходом. Если не предусматривается покупка нового отопительного оборудования в ближайшее время, следует искать способы, как улучшить работу газового котла.

Как рассчитать мощность

Перед покупкой отопительного оборудования для обслуживания частного дома необходимо рассчитать мощность, которой бы хватило для поддержания качественной работы котла. Если у вас нет достаточного опыта и знаний, обратитесь за помощью к профессионалам, так как ошибки на этом этапе обязательно скажутся на производительности и долговечности оборудования.

При расчёте мощности газового котла следует взять во внимание такие параметры:

  • средняя температура в зимние месяцы на данной территории;Работа газового котла и теплопотеря
  • из каких материалов построен дом;
  • какие материалы использовались для утепления дома, и использовались ли вообще;
  • площадь жилых помещений дома.

Вы можете воспользоваться специальными формулами для расчета мощности отопительного оборудования для частного дома.

От чего зависит КПД котла

Чтобы найти решение, как увеличить КПД газового котла, следует сначала ознакомиться, от каких параметров этот коэффициент зависит. В технических документах указывают довольно высокий показатель КПД, однако реальный процент почти всегда далеко не достаёт. Основные параметры, которые влияют на КПД газового котла:

  • соответствует ли вид сжигаемого топлива топке, где оно сжигается;
  • в каком техническом состоянии находится отопительное оборудование;
  • нагрузка на отопительную систему;
  • насколько правильно организована система отопления в частном доме;Схема образования КПД газового котла
  • качество газа, использующегося для отопления дома.

Есть и другие параметры, которые влияют на КПД газового котла. Чтобы отопительная система функционировала наиболее эффективно, следует учесть все критерии, от которых зависит КПД котла.

Читайте также:  Размеры радиаторов отопления по высоте, узкие секции, как рассчитать батареи, детали на фото и видео

Виды теплопотерь

Выделяют номинальный и реальный коэффициент полезного действия. Реальный всегда меньше, чем номинальный. Это связано ещё и с тем, что место имеют разные виды потери тепла. Выделяют такие виды теплопотерь:

  • Физический недожог. Показатель зависит от того, какое количество избыточного воздуха, не принимающего участия в образовании тепловой энергии, присутствует в оборудовании во время сжигания топлива. Ещё на её значение влияет температура отработанных газов. В зимнее время при сильных морозах, когда котёл работает на полную мощность, физический недожог может достигать 20%.Теплопотери от газового отопления и низкий КПД
  • Химический недожог. Значение этого критерия повышается в зависимости от количества окиси угарного газа. Углерод не сгорает в отопительном оборудовании, выходит наружу через дымоход, однако, имеет способность производить большое количество тепловой энергии. Окись угарного газа образовывается вследствие сгорания углерода. Потеря тепла от химического недожога колеблется в пределах 5-7%.
  • Механический недожог характерен для твёрдотопливных отопительных котлов. Это потеря коэффициента полезного действия в результате неполного сгорания топлива и образования золы. Процент незначительный – всего 1-3.

Кроме того, теплопотеря может происходить через стенки отопительных приборов. В этом случае тепло рассеивается непосредственно в окружающую среду через наружную облицовку отопительного прибора.

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:

  • 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.

Источник: http://ProKommunikacii.ru/otoplenie/kotelnaya/kak-uvelichit-kpd-kotla.html

Как рассчитать мощность котла отопления – Школа по утеплению дома

ГлавнаяРасчет расходов на отоплениеКак рассчитать мощность котла отопления

08.11.2014

Одним из основных условий комфорта в квартире является отопительная система. А вид этого отопления, наряду с оборудованием для него, должны быть учтены еще на начальных этапах строительства дома. Дабы отопление в доме было максимально эффективным, необходимо правильно рассчитать требуемую мощность котла в зависимости от обогреваемой площади.

Именно о том, как правильно сделать расчет мощности котла отопления, и пойдет речь в сегодняшней статье. Отопительные системы бывают разные, все они имеют свои особенности, которые следует учесть во время вычислений.

Формулы и коэфиценты расчета

До того как приступить непосредственно к расчетам мощности, давайте для начала рассмотрим, какие показатели будут использоваться.

  1. Мощность отопителя на 10 метров квадратных, которая определяется с учетом климатических особенностей конкретного региона (Wуд):
    — для городов, расположенных на севере, она составляет примерно 1.5-2 киловатта;
    — для тех, кто расположен на юге – 0.7-0.9 киловатта;
    — и для городов Московской области – 1.2-1.5 киловатта.
  2. Площадь отапливаемого помещения – обозначается буквой S.

Ниже приведена формула расчета:

Таблица мощности и затрат на отопления

Образец расчета

Как мы выяснили, формула для того, чтобы сделать расчет мощности котла отопления, очень простая. Но мы все равно приведем один пример ее практичного использования.

Мы имеем следующие условия. Площадь помещения, которое необходимо будет отопить, составить 100 метров квадратных. Наш регион – Москва, следовательно, удельная мощность составить 1.2 киловатта. Если мы поставим все это в нашу формулу, то получатся следующие данные.

Как производить расчет мощности различных типов котлов

То, насколько эффективная отопительная система, будет в первую очередь зависеть от того, какого она типа. И, конечно же, на нее будет влиять правильность произведенных расчетов касаемо необходимой мощности отопительного котла. Если же такие расчеты покажут необъективные данные, то в скором будущем вас будут ждать неизбежные проблемы.

Если теплоотдача прибора будет меньше необходимого минимума, то в зимнее время в доме будет холодно. Если же его производительность будет излишней, то это не приведет ни к чему, кроме как к излишним затратам энергии, а следовательно, и ваших денег.

Дабы избежать подобных неприятностей, вам потребуются только знания касаемо того, как рассчитывается мощность котла. Также учтите тот факт, что существуют различные типы отопления, в зависимости от используемого топлива. Вот они:

  1. На твердом топливе.
  2. Электрические.
  3. На жидком топливе.
  4. Газовые.

При выборе той или иной системы люди зачастую основываются на особенностях конкретного региона, а также на стоимости оборудования.

Котлы на твердом топливе

Дабы рассчитать мощность котла на твердом топливе, вы должны учесть особенности, которые характерны для данного типа оборудования.

  1. Относительно низкая популярность.
  2. Потребность в дополнительном пространстве для того, чтобы хранить топливо.
  3. Доступность.
  4. Процедура эксплуатации проходит весьма экономично.
  5. Такие котлы могут функционировать автономно, по крайней мере, большая часть современных приборов предусматривает это.

Помимо этого, еще одним фактором, который нужно учесть, делая расчет мощности котла отопления, является то, что температура получается циклично. Иными словами, в помещении, отапливаемом такой системой, температура в течение дня может колебаться с зазором в 5 градусов.

  1. Использовать теплоаккумуляторы, объем которых может достигать 10 метров кубических. Они подсоединяются к системе отопления и существенно сокращают теплопотери, что позитивно сказывается на затратах на отопление.
  2. Соорудить термобаллон, необходимый для контроля подачи воздуха. Благодаря ему время горения увеличивается, а количество топок, следовательно, снижается.

Благодаря всему этому необходимая вам производительность котла снижается. Также все это следует учесть при расчетах.

Электрические котлы

Все котлы, работающие на электрической энергии, отличаются следующими особенностями.

  1. Они компактны.
  2. Топливо для них – электричество – стоит дорого.
  3. Управлять ими крайне просто.
  4. При перебоях в сети возможны проблемы с их функционированием.
  5. Они экологически безопасны.

Собственно, это все, что вам нужно помнить при вычислении необходимой мощности для котла, работающего на электроэнергии.

Котлы на жидком топливе

А теперь поговорим о жидкотопливных котлах. В целом, они характеризуются следующими особенностями.

  1. Такие котлы не являются экологически безопасными.
  2. Для них используется весьма дорогостоящий тип топлива.
  3. Эксплуатация таких котлов отличается простотой и удобством.
  4. Еще одна особенность – повышенная пожаробезопасность.
  5. При их установке вы должны позаботиться о еще одном помещении, в котором в будущем будет храниться топливо.

На этом особенности жидкотопливных котлов закончились.

Газовые котлы

Последний тип котлов, о которых мы поговорим сегодня – это газовые приборы. Они в большинстве своем – наиболее оптимальный вариант при установке системы обогрева. Расчет мощности котлов отопления данного типа невозможно сделать, не учтя следующие его особенности.

  1. Эксплуатация таких котлов отличается простотой и удобством.
  2. Они экономичны.
  3. Они не требуют дополнительного места для того, чтобы хранить топливо.
  4. Стоимость самого топлива для них (газа) относительно невысокая.
  5. Наконец, их эксплуатация отличается повышенной безопасностью.

Все, с котлами мы более-менее разобрались, теперь порассуждаем о том, как вычислить мощность для радиаторов в отопительной системе.

Как рассчитывается мощность радиаторов

Давайте припустим, что вы, к примеру, намерились установить отопительные радиаторы своими руками. Разумеется, их предварительно следует приобрести. Более того, при покупке вы должны выбрать именно ту модель, которая вам больше всего подойдет.

Все вычисления касаемо радиаторов также довольно просты. В качестве примера мы будем рассматривать комнату, площадь которой будет составлять 14 метров квадратных, а высота – 3 метра.

Читайте так же, о том как рассчитать количество секций радиатора

В качестве заключения

Вот мы с вами и выяснили, как правильно производится расчет мощности котла отопления, захватив сюда и радиаторы. Если вы будете четко следовать этим советам, то в итоге у вас будет весьма эффективная отопительная система, которая в то же время не будет отличаться «расточительностью». На этом все, удачи вам и теплых зим!

Источник: https://v-teplo.ru/raschet-moshnosti-kotla.html

Расчет мощности твердотопливного котла

Представить комфортный и уютный дом без тщательно продуманной и запроектированной системы теплоснабжения невозможно. На этапе составления проекта домовладения владельцу недвижимости необходимо выбрать тип оборудования для создания отопительной конструкции.

Правильно выполненный расчет мощности котла отопления является непременным условием эффективной работы системы. При проведении вычислений и для качественного монтажа нужно учитывать особенности, которые имеет каждый вид отопительного оборудования.

Особенности расчета мощности котла отопления

Когда производят расчет мощности отопительного котла, используют следующие величины:

  • S – площадь помещения;
  • W уд – удельная мощность агрегата на 10 «квадратов» отапливаемой площади. При проведении вычислений учитывают поправочный коэффициент в зависимости от климата конкретного региона.

Удельная мощность составляет:

  • для южных регионов России — 0,7 – 0,9 кВт;
  • для северных регионов России — 1,5 к — 2,0 кВт;
  • для Московской области и Москвы — 1,2 — 1,5 кВт.

Расчет мощности котла отопления выполняют согласно формуле:

В ряде случаев можно воспользоваться упрощенным вариантом вычислений, принимая Wуд. за величину, равную 1. В итоге теплоотдачу агрегата определяют из расчета 10кВт на 100 «квадратов» площади. Для получения более реального результата к предварительному итогу добавляют примерно 15%.

Пример вычислений мощности котла

На наглядном примере будет показано, как рассчитать мощность котла для дома и интенсивность теплоотдачи.

Исходные данные выглядят следующим образом: площадь отапливаемых помещений в доме равна 100м²; строение расположено в Московской области (Wуд. составляет 1,2кВт).

Читайте также:  Расширительный бак открытого типа для отопления - принцип работы открытого расширительного бачка, примеры на фото и видео

Если подставить данные значения в формулу, результат будет выглядеть так: W котла = (100х1,2)/10 =12 кВт (детальнее: «Правильный расчет тепловой мощности системы отопления по площади помещения «).

Выполнение расчетов для разных типов котлов

То, насколько эффективно будет обогревать дом система отопления, зависит от правильности выбора соответствующего оборудования и от того, насколько точно сделан расчет тепловой мощности котла.

В том случае, когда теплоотдача отопительной конструкции определена неверно, негативных последствий не избежать.

При недостатке тепловой мощности в зимнюю стужу в доме будет холодно, а при избыточной производительности теплоагрегата перерасход энергии приведет к лишним денежным затратам.

Избежать проблем поможет знание, как рассчитать мощность отопительного котла в зависимости от вида используемого топлива.

Нагревательные приборы, вырабатывающие тепловую энергию, бывают:

  • твердотопливными;
  • электрическими;
  • жидкотопливными;
  • газовыми.

Фото, как выглядит каждый тип котлов, можно увидеть в статье. Выбор конкретной модели с соответствующими параметрами во многом зависит от региона местонахождения дома и развития инфраструктуры в населенном пункте. Также большое значение имеет возможность приобретать тот или иной вид топлива и его стоимость.

Расчет мощности твердотопливных котлов

Приборы, работающие на твердом топливе, имеют ряд особенностей:

  • незначительная популярность;
  • доступность;
  • возможность функционировать в автономном режиме, что предусмотрено в современных моделях;
  • недорогая эксплуатация;
  • необходимость иметь подсобку для хранения топлива.

Делая расчет мощности отопления с использованием твердотопливного котла, следует учесть, что в течение суток температура в помещении будет меняться в пределах 5 градусов. По этой причине такая отопительная конструкция не относится к лучшему выбору и при возможности от нее желательно отказаться.

Когда другого варианта системы отопления нет, есть два способа как нивелировать имеющиеся недостатки:

  • задействовать термобаллон для регулировки подачи воздуха, что позволяет сделать более продолжительным время горения топлива и сократить количество топок;
  • применить водяные теплоаккумуляторы, которые подключают к системе обогрева. Это позволяет снизить энергозатраты, а значит сэкономить топливо.

В результате предпринятых мер производительность твердотопливного агрегата для обогрева частного домовладения будет уменьшена. Эффект от них нужно учитывать, когда требуется рассчитать мощность котла отопления и всей системы отопления.

Расчет мощности электрических котлов

Электрокотлы для обогрева частных домов обладают такими особенностями:

  • высокая стоимость топлива, в данном случае электроэнергии;
  • экологичность;
  • простота управления;
  • возникновение проблем с функционированием по причине возможных перебоев в сети;
  • компактные параметры.

Все эти нюансы следует принять во внимание при расчете мощности электрического отопительного котла, поскольку он должен надежно и эффективно функционировать на протяжении длительного времени.

Мощность жидкотопливных котлов

Теплоагрегаты, работающие на жидком топливе, отличаются следующими характеристиками:

  • приборы удобны в эксплуатации;
  • загрязняют окружающее пространство;
  • потребуется оборудовать место для хранения топлива;
  • они обладают повышенной пожаробезопасностью;
  • высокая цена жидкого топлива.

Мощность газовых котлов

До того, как подобрать котел по мощности, функционирующий на газу, владельцу дома необходимо обеспечить подводку топлива от центрального газопровода (детальнее: «Как сделать расчет мощности газового котла «). Данные агрегаты считаются оптимальным вариантом для создания системы теплоснабжения.
Газовые бытовые котлы:

  • безопасны в эксплуатации;
  • являются приборами, простыми в работе;
  • для них не требуется место для хранения топлива;
  • имеют доступную стоимость;
  • экономичны.

Расчет радиаторов отопления

Перед тем, как приобрести радиатор отопления и установить его самостоятельно, необходимо правильно выбрать прибор, исходя из мощности. Произвести расчеты данного параметра несложно.
Последовательность действий следующая:

  • допустим, батарею отопления планируют смонтировать в комнате высотой 3 метра и площадью 15 м². Объем помещения будет равен 3х15 = 45м³;
  • учитывая, что на обогрев кубометра комнаты в средней полосе страны нужно потратить 41 ватт, можно узнать требуемую производительность радиатора 41х 45 = 1845 ватт;
  • теперь следует определиться с количеством секций для батареи отопления. Зная, что каждый такой элемент алюминиевого или биметаллического радиатора имеет теплоотдачу, равную 150 ватт, это будет сделать легко. Полученную производительность 1845 ватт нужно разделить на 150 ватт. Таким образом, количество секций составит 12,3. Результат округляют до 13;
  • к цифре 13 следует добавить 15%, чтобы сгладить недостаток тепла в случае аномально холодной зимы. Получится 1,95 или 2 секции;

Источник: http://teplosten24.ru/raschet-moshhnosti-tverdotoplivnogo-kotla.html

Кпд котла: формула эффективности водогрейного оборудования

При строительстве собственного загородного дома особое внимание нужно уделить системе отопления, которая принесет тепло и уют вашему дому.

Важным критерием эффективной системы отопления является отопительное оборудование, в частности — отопительный котел.

Выбор водогрейного котла зависит от многих параметров, главными из которых являются используемое топливо и эффективность оборудования для ваших условий.

Содержание:

  • Зависимость КПД водогрейного оборудования от нагрузки
    • КПД котлов с различными типами топлива
  • Потери тепла в отопителе
    • Потеря тепла с отходящими газами
    • Потеря тепла из-за химического недожога
    • Потери тепла от наружного охлаждения
    • Потери тепла при удалении шлаков
  • Расчет эффективности котла на твердом топливе

Отопительный котел — основа эффективной системы отопления для тепла и уюта.

Главным показателем эффективности отопительного котла является коэффициент полезного действия (КПД). Определение КПД котла происходит посредством соотношения полезно использованной теплоты и всей теплоты, которая выделилась при сжигании топлива. В идеальном случае расчет КПД производится по формуле:

η = (Q1/ Qri)100%, где Q1 — это теплота, использованная в полезных целях, а Qri — общая теплота.

Зависимость КПД водогрейного оборудования от нагрузки

Схема современного отопительного агрегата бытового назначения.

Повышение тепловой нагрузки, то есть увеличение количества сжигаемого топлива, не всегда приводит к положительным результатам.

Одновременно с увеличением тепловой отдачи самого котла растет и потеря теплоты, которая уходит с дымовыми газами, так как их температура пропорциональна балансу температуры оборудования. Эффективность отопительного оборудования при этом уменьшается.

Аналогично происходит и при эксплуатации отопителя на пониженной мощности.

Если мощность будет ниже эксплуатационной более чем на 15%, это приведет к неполному сгоранию топливного вещества, а, соответственно, к прямому увеличению объема дымовых газов, что также снизит КПД отопительного оборудования. Поэтому важно точно соблюдать мощность котла, чтобы эксплуатировать его в оптимальном состоянии с наибольшей эффективностью.

КПД котлов с различными типами топлива

Расчет КПД котла, приведенный выше, применим только для грубых расчетов и редко используется при проектировании системы отопления. Он не применим для точных расчетов, так как не все тепло, получаемое при сжигании, расходуется на нагрев теплоносителя. Некоторая часть тепла теряется. Поэтому более точный расчет эффективности водогрейного оборудования производится по формуле:

η=100 — (q2 q3 q4 q5 q6), где q2 — потеря теплоты с уходящими продуктами горения; q3 — потери из-за недожога горючих газов; q4 — потери, связанные с механическим недожогом и золообразованием; q5 — потери из-за наружного охлаждения; q6 — потеря тепла со шлаками при очистке топки.

Потери тепла с уходящими продуктами горения (q2) являются самыми весомыми. Температура продуктов горения напрямую влияет на эффективность отопительного котла.

Основные источники теплопотерь.

Обратите внимание

При уменьшении температуры уходящих газов на 12-15°С КПД котла увеличивается примерно на 1%. Однако охлаждение уходящих газов требует увеличения размеров поверхностей нагрева, что увеличивает размеры всей конструкции. Кроме того, при уменьшении температуры отработанных газов есть риск возникновения низкотемпературной коррозии.

Эта температура зависит от температуры поступающего воздуха и вида топлива. Рекомендуемые значения температуры уходящих газов для различных видов сжигаемого топлива и различной температуры входящего воздуха приведены в таблице ниже.

145-150 150-160

Вид топлива Температура уходящих газов, oС Температура входящего воздуха, oС
Каменный уголь 20-30
Слабореакционные угли марок А, ПА, Т 20-30
Бурые угли Марки Б3 Марки Б2 Марки Б1 30-40 40-50 60-70
Горючие сланцы 40-50
Торф 50-60
Мазут сернистый (sp = 0.5-2%) 70-90
Природный, попутный газ 20-30

Чтобы произвести расчет потерь тепла, связанных с уходящими продуктами горения, применяется формула:

q2 = (T1 — T3) (A2/(21 — O2) B), где Т1 — температура уходящих продуктов горения в контрольной точке за пароперегревателем; Т3 — температура входящего воздуха; 21 — концентрация кислорода в воздухе; О2 — концентрация кислорода в уходящих продуктах горения, ее определение происходит в контрольной точке; А2 и В — коэффициенты, которые зависят от сжигаемого топлива, приведены в таблице ниже.

Сжигаемое вещество А2 B
Мазут 0,68
Природный газ 0,66
Уголь
Коксовый газ 0,6
Сжиженный газ 0,63
Кокс 0,65
Дерево сухое 0,65

Потеря тепла из-за химического недожога

Сжигание мазута приводит к потерям тепла из-за химического недожога.

Данный вид потери (q3) учитывается, если в качестве топлива используются газообразные вещества или мазут. Для современных газовых котлов он составляет 0,1-0,2%. Если процесс сжигания идет с небольшим избытком воздуха, то потерю следует принимать равной 0,15%, а при большом избытке воздуха — равной нулю. Если же используется смесь газов с разной температурой сгорания, то q3=0,4-0,5%.

Данный вид потерь (q4) характерен для твердых видов топлива. К примеру, для антрацита он равен 4-6%, для полуантрацита — 3-4%, а для каменного угля — 1,5-2%. Малореакционные виды угля необходимо сжигать с жидким шлакоудалением, тогда q4 будет минимальным из приведенных значений, при твердом же шлакоудалении принимается верхняя граница теплопотерь.

Потери тепла от наружного охлаждения

Данный вид потерь (q5) весьма невелик (составляет менее 0,5%) и уменьшается с ростом мощности отопительного агрегата. Такие потери соответствуют прямому расчету паропроизводительности котла:

  • при паропроизводительности D от 42 до 25 кг/с потери равны q5=(60/D)0,5/lgD;
  • при паропроизводительности D более 250 кг/с потери принимаются равными 0,2%.

Потери тепла при удалении шлаков

Потери, связанные с физическим теплом шлаков, (q6) учитываются при жидком шлакоудалении. Если же шлак из топки удаляется твердым методом, то потеря тепла учитывается только если она составляет более 2,5Q.

Расчет эффективности котла на твердом топливе

Любой отопительный котел был бы идеальным, если бы его эффективность составляла 100%, однако, как уже говорилось ранее, такое невозможно из-за различного рода теплопотерь, зависящих как от сжигаемого топлива, так и от окружающих условий. Приведем пример расчета КПД отопительного устройства, работающего на твердом топливе:

Схема подключения котлов на твердом топливе.

  • потери, связанные с физическим удалением шлаков q6= (Ашл*Зл*Ар)/Qri, где Ашл — доля шлака, которое определяется по балансу уноса золы из топки относительно объема топлива . При условии, что доля уноса золы при правильно организованном процессе горения составляет обычно 5-20%, то доля шлака составляет от 80 до 95%;
  • Зл — энтальпия золы при температуре 600°С. Зл равняется 133,8 ккал/кг при нормальном тепловом расчете;
  • Ар — зольность, рассчитанная на рабочую массу. В зависимости от вида топлива Ар колеблется от 5 до 45%;
  • Qri — минимальное количество теплоты, выделяемое при сгорании. Данный параметр зависит от вида топлива и изменяется в пределах от 2500 до 5400 ккал/кг.

Исходя из вышеприведенных параметров, q6 колеблется в пределах от 0,1 до 2,3%.

Потери q5 зависят от номинальной производительности котла и вырабатываемой мощности. Для современных отопительных котлов малой мощности, которые применяются для обогрева частных домов, потери тепла от наружного охлаждения составляют 2,5-3,5%.

Читайте также:  Как проверить теплый пол, если он не работает: как замерить сопротивление электрического пола мультиметром, датчик, как прозвонить, неисправности терморегулятора, проверка тестером на обрыв

Потери от механического недожога (q4) в большей степени зависят от устройства самого котла и применяемого топлива. Теплопотери при этом составляют от 3 до 11%. Потери от химического недожога (q3) зависят от полноты смешивания горючего с поступающим воздухом. В обычных условиях такие потери равняются 0,5-1%.

Основной вид теплопотерь (q2), связанный с температурой уходящий газов, зависит от используемого топлива, температуры уходящих продуктов горения, организации процесса сгорания и особенностей конструкции оборудования. Для достижения нормы теплового расчета в 150°С минимальная рекомендованная температура уходящих газов при сжигании угля должна равняться 280°С. Потери тепла при этом составляют 9-22%.

Параметры оптимальной нагрузки обеспечивают высокую производительность отопительной системы.

Суммируя все потери, получаем максимальный коэффициент, который может быть получен в современном отопительном котле, равный 100-(9 0,5 3 2,5 0,1)=84,9%.

 Достижение подобного показателя может быть только при грамотном монтаже теплового оборудования, наладке высшей эффективности в зависимости от окружающих условий и подборе оптимального топлива.

Эффективность отопительной системы зависит от оптимальной нагрузки, которая рекомендована производителем. Работа устройства должна быть организована так, чтобы большую часть времени он работал в экономичном режиме нагрузки.

Основные правила эксплуатации котлов для достижения максимального КПД:

  • контроль стабильности горения и максимальной полноты сгорания;
  • контроль состояния поверхности нагрева и очистка котла;
  • расчет оптимальной тяги и давления поступающего воздуха;
  • расчет доли золы.

Правильный расчет тяги, соответствующий балансу давления поступающего воздуха и скорости исходящих газов, положительным образом сказывается на полноте сгорания.

Однако чрезмерное повышение давления поступающего воздуха влияет на увеличение потерь тепла с уходящими газами.

Если же, наоборот, ограничить поступающий воздух, то это приведет к недостатку кислорода, а значит и к снижению процесса горения и увеличению золообразования.

Важно

Соблюдение данных рекомендаций позволит эксплуатировать отопительный котел в оптимальном режиме с максимальным КПД, что снизит затраты на отопление. Тепла вашему дому!

Источник: http://abisgroup.ru/articles/kpd-kotla-formula-jeffektivnosti-vodogrejnogo.htm

К расчету средневзвешенного кпд брутто котельных

 

Ю.Л.Бровкин, главный инженер ООО «Электротеплосервис», г. Иваново

В общеизвестных методиках по проведению наладочных работ, определению расхода топлива и норм расхода топлива [1, 2, 3 и др.], расчет средневзвешенного КПД брутто котельных предлагается производить по формулам, аналогичным формуле

Далее, полученная величина средневзвешенного КПД брутто может быть использована для определения расхода топлива по формуле

В практической деятельности, автору пришлось иметь дело с расчетами расхода топлива для котельной с котлами, имеющими резко отличающиеся значения КПД брутто. В ходе расчетов выявилось заметное расхождение величины расхода топлива, полученного с использованием формул (1) и (2), с суммой расчетных расходов топлива по отдельным котлам. Пример.

 Интересно, что если принять КПД брутто котла № 1 г] = 0,1, то результаты расчетов расхода топлива будут расходиться примерно в 3 раза.

Расхождение результатов заставило обратить внимание на правильность формулы (1). Очевидно, что величину г можно определить и по формуле:

где Вi – расход топлива для i-го котла. В свою очередь, величина Вi может быть представлена в виде:

Объединяя формулы (3) и (4) в одну формулу, получаем:

В отличие от формулы (1), полученная формула дает возможность полностью достоверно определять средневзвешенный КПД брутто котельной при любых соотношениях величин КПД брутто котлов.

Совет

Для наглядности, ниже приведен расчет расхода топлива для котельной по условиям примера с использованием формул (5) и (2).

Полученная величина расхода топлива для котельной полностью совпадает с суммой расчетных расходов топлива по отдельным котлам.

Выводы

Использование формулы (1) и ей аналогичных для определения средневзвешенного КПД брутто котельной может привести к серьезным ошибкам в расчетах топлива, особенно если величины КПД брутто котлов значительно отличаются друг от друга.

Для достоверного определения величины средневзвешенного КПД брутто котельной следует использовать формулу (5).

ЛИТЕРАТУРА

1.Юренко В. В. Теплотехнические испытания котлов, работающих на газовом топливе. Л.: Недра, 1987.

2.Справочник эксплуатационника газифицированных котельных. Изд. 2-е. Под ред. Е.Б. Столпнера. Л.: Недра,1988.

3.Методические рекомендации по проведению наладочных работ на газоиспользующих водогрейных и паровых котлах.

4.Сборник директивных и информационных материалов по эксплуатации, наладке и ремонту энергетического оборудования и систем энергосбережения. Выпуск 1(30). М.:ПО «Роскоммунэнерго», 1990.

Источник: http://www.RosTeplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=1868

Кпд и мощность твердотопливных котлов. где вас обманывают?

Если Вы задумали строительство загородного дома в том месте, где нет возможности подключиться к централизованному отоплению, перед Вами обязательно встанет вопрос выбора автономной отопительной системы. Довольно часто в таких случаях приходится довольствоваться установкой твёрдотопливного котла, использующего в своей работе энергию дров или угля.

Современный рынок предлагает множество решений, производители обещают высокую теплоотдачу и КПД, а так же низкий расход топлива. Но стоит ли доверять обещаниям производителей? Данная статья поможет Вам разобраться в вопросе подбора мощности твердотопливных котлов и их КПД. Поможет выяснить нюансы работы твёрдотопливного котла и на сколько он эффективен.

Кпд твёрдотопливного котла

Мощность твердотопливного котла системы отопления, а значит способность обогревать помещение – это конечно важный параметр, но не настолько, чтобы ставить его во главу угла.

Нужно обратить внимание ещё и на то, сколько он потребляет топлива для этого.

Соотношение данных затрат к количеству полезного тепла, выделенного котлом для обогрева дома называется коэффициентом полезного действия, или сокращённо КПД.

От чего зависит Кпд твёрдотопливного котла (а соответственно и мощность)? В первую очередь от потерь полезного тепла, которое может происходить из-за недожога выделяемых при горении газов (благодаря чему кстати образуется сажа), качественных характеристик топлива и степени выброса в трубу энергии тепла. Об этих и других факторах, снижающих показатель КПД, будет рассказано далее.

Почему не стоит доверять рекламе

При просмотре рекламных объявлений, относящихся к мощности твёрдотопливных котлов, часто можно увидеть предложения, обещающие от 90% КПД и выше. Однако если Вы запросите какой-нибудь официальный протокол или акт, подтверждающий этот показатель – Вам его не смогут предоставить, и вот почему.

Чтобы составить подобный документ, необходимо провести испытания, используя для этого соответствующим образом стандартизованное топливо. В отношении угля или дров получить такое топливо нельзя – потому что они по своим характеристикам и составу являются самыми нестабильными в мире. Как можно получить постоянный показатель, используя непостоянные составляющие?

Нестабильность твёрдого топлива

Рассмотрим, в чём же заключается нестабильность угля или дерева в качестве топлива. Начнём с угля.

Различных марок угля, предлагаемого на рынке, бесчисленное множество. Каждая марка отличается по структуре, химическому составу и влажностью. Может состоять как из крупных кусков, так и из мельчайших частиц, и все они могут быть смешаны в разных пропорциях. Соответственно теплотворность угля каждый раз будет разная. Соответственно КПД и мощность твердотопливного угля также будет разной.

Если говорить о дровах – то здесь ситуация точно такая же. Поленья обладают разными размерами, хранятся при различной влажности воздуха, а значит способность выделять тепло у них будет различная.

Обратите внимание

Так, например, если при влажности дров, равной 15%, их теплотворность будет равна примерно 4.3 кВт*ч на килограмм, то при 20% она уже будет меньше 4 кВт*ч на килограмм.

При большей влажности этот показатель будет ещё ниже.

Естественно, что при таких разбросах гарантировать точные КПД и мощность твёрдотопливного котла, равный 90% — мягко говоря вводить в заблуждение.

Рассмотрим другие факторы, влияющие на показатель коэффициента полезного действия.

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.

Важно

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.

Холодные стенки котла

Обычно вокруг твёрдотопливного котла смонтирована ёмкость с водой, которая, нагреваясь, циркулирует по дому. Наличие воды способствует охлаждению стенок котла.

Это опять же приводит к тому, что топливо не может нормально гореть. Его остатки вылетают в трубу и оседают на ней в виде сажи, не принеся никакой пользы.

Ситуация усугубляется довольно тесным пространством в топке, что так же снижает количество кислорода, и без того низкое.

Круглосуточная потеря тепловой энергии

Для поддержания нужной температуры в доме твёрдотопливный котёл должен работать 24 часа в сутки. Теперь представьте, сколько за это время полезного тепла вылетает в трубу в виде сажи и несгоревших газов? КПД при такой работе никак не может быть 90%.

Здесь стоит упомянуть ещё такой тип котла, как пиролизный. В добавок к вышеуказанным недостаткам в его случае добавляется ещё два:

  1. Круглосуточно работающий вентилятор потребляет электроэнергию.
  2. Благодаря тому же вентилятору в котёл поступает избыточный кислород – снижается температура газов, они не успевают сгорать и улетают в трубу.

Ускоренное движение газов по трубе становится причиной снижения ещё одного параметра – КПД теплообмена. Из за особой конструкции котла пламя в нём не успевает догореть и поднимается в теплообменник, где и затухает, оставляя попутно сажу и выбрасывая в трубу не сгоревшие газы.

Необходимость постоянно следить за работой котла

В заключение стоит сказать о том, что мощность твёрдотопливного котла необходимо контролировать круглосуточно 7 дней в неделю. Вы не сможете нормально отлучиться, куда-нибудь уехать и оставить котёл без присмотра. Фактически Вы становитесь его заложником на все месяцы отопительного сезона.

Стоит ли устанавливать такой котёл – решать конечно Вам. Но всё-таки есть смысл поискать вариант более эффективный, экономичный и не имеющий таких требований к эксплуатации.

Источник: https://eurosantehnik.ru/kpd-i-moshhnost-tvyordotoplivnyx-kotlov-vyyasnyaem-naskolko-oni-effektivny.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector