что такое кпд котла отопления
Что такое КПД котла и как его расчитать
Перед выбором и покупкой стоит произвести правильный расчет КПД котла и уточнить все его параметры и факторы, которые повлияют на его работу и объем вырабатываемого тепла.
Что такое КПД котла и какие процессы влияют на его величину
Коэффициент полезного действия котла-это отношение объема использованного топлива к объему полученного тепла от котла. КПД даже самых современных котлов не может быть 100% из-за потерь тепла внутри котла.
Эффективность паровых и водогрейных котлов определяется коэффициентом полезного действия — их теплоэффективностью. То есть, это объем выработанной теплоты на производство номинального объема горячей воды в соотношении к номинальному объему сожженного топлива.
Производители указывают изначальные возможности оборудования, где КПД водогрейного котла может достигать 110%, но чаще их значение придерживается параметров 95-98%. Потребитель в дальнейшем при эксплуатации может с помощью технических модернизаций и теплоизоляции увеличить эти показатели.
Как рассчитать КПД
КПД брутто котла характеризует степень технической оснащенности, КПД нетто — экономичность расхода топлива.
Для выявления показателей КПД котла используется формула:
Расчеты не затрагивают многих моментов, поэтому их результат усреднен. Любые сбои или отклонения в работе оборудования или внешние факторы, влияющие на теплопотери, исказят результат, полученный по данной формуле.
Чтобы исключить большее число искажающих факторов, проводят коррекцию результата с уточнением теплоэффективности. В зависимости от особенностей конкретной системы отопления.
КПД котла=100-(Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)
Где Q2 – теплопотери в виде дыма, вышедшего через систему вентиляции,
Q3 – недостаточное сжигание смеси газа при неправильно используемых объемах газовоздушной смеси,
Q4 – тепловые теплопотери из-за загрязнений теплообменника, а также, если загрязнены газовые горелки,
Q5 – теплопотеря из-за внешнего холодного воздуха (влияет производительностью котельной установки),
Q 6 – потеря тепла по время чистки топочной камеры.
Основной фактор влияющий на телоэффективность — это уходящие отработанные продукты горения, при уменьшении их нагрева в пределах 10-12°С можно увеличить общий КПД газового котла отопления на несколько процентов.
По этой же причине конденсационные котлы обладают самым высоким показателем КПД, т.е. чем ниже температура отопительного оборудования, тем выше это значение. Самым низким показателем обладает пищеварочный электрический котел в силу минимальной функциональности и простого устройства.
Два используемых варианта в определении КПД газовых котлов отопления: отчетность за конкретный период времени и во время первоначальных испытаний при установке. В последнем варианте результат расчета будет более точен, благодаря наглядности в подсчете теплопотерь.
Как увеличить КПД газового котла
Создать подходящие условия для повышения коэффициента полезного действия, можно оптимизировав процессы самостоятельно или с привлечением специалиста. Изначально все параметры заложены в конструкции электрокотла, эффективность принимаемых мер по увеличению КПД техники будут зависеть от этих данных.
Для начала проводят модернизация без изменения структуры твердотопливных котлов:
Проведение регулярного обслуживания и очистка оборудования увеличит его КПД. Накипь в трубах системы отопления и сажа на внешних стенках дымохода, образующиеся в процессе работы, могут забирать до 5%. Пластиковые трубы меньше нуждаются в уходе, но осуществлять их продувку требуется периодически.
Засорившийся дымоход суживает проход отводящей дым трубы, это приводит к уменьшению тяги, а это уже не только потеря процентов тепла, но и угроза для здоровья людей, находящихся в жилых помещениях.
Как вариант понизить химические тепловые потери, для этого производят высококвалифицированную настройку системы оборудования. Лучше воздержаться от самостоятельной настройки и доверить дело специалисту.
Борьба с недогаром решается увеличением скорости поступления сжиженного газа в горелку, так процесс сгорания происходит активнее, а КПД, соответственно, увеличивается.
Хотя увеличение КПД практически никак не влияет на теплоэффективность котельного агрегата. На нынешний день природный газ остается самым экономичным, оборудование на этом топливе более распространено и экономически оправдано, чем котлы на традиционном твердом дровяном топливе или угле.
Газовые котлы с самым высоким КПД
Лучшее качество котлов, которые еще и обладают высокими показателями КПД — иностранного происхождения. Энергосберегающие технологии, соответствующие требованиям ЕС, являются определяющими при производстве такого оборудования.
Автоматическая и экономичная, у нее широкий набор, позволяющий приспособиться к индивидуальным параметрам конкретного котла и системы отопления. Ее горение осуществляется в постоянном режиме.
Также основное преимущество — их максимальная теплоотдача. Наиболее оптимальное значение разогрева теплоносителя, представленное иностранным производителем, до 70°С. Продукты горения нагреваются не более 110°С.
Изготавливают теплообменник для котлов с наивысшими показателями КПД из нержавеющей стали. Дополнительно они оборудованы блоком для отбора тепла из конденсата. Минусы, которые характерны при низком температурном нагреве: сила тяги развивается с недостаточной силой и образование излишнего конденсата.
Подача в горелку уже подогретого газа и газовоздушной смеси, а также поступающего в камеру воздуха через двуполостную трубу в топку — обеспечивает снижение общего числа теплозатрат для котлов закрытого типа на 1-2%.
Конденсационные котлы, работающие на условиях нагревания при низких температурах отличаются относительно небольшим потреблением газа. Это обуславливает их теплоэффективность, особенно при подключении к газобаллонным установкам. Также это делает такой котел экономичным.
Список конденсационных котлов известных и заслуженных европейских производителей с лучшим качеством сборки и высоким уровнем КПД:
Как заявлено их производителями в сопровождающей документации, коэффициент полезного действия данных котловых агрегатов, при подключении к низкотемпературным системам, соответствует 107-110%.
КПД газового котла. Каким бывает и как его увеличить?
В наше время газовые котлы играют очень существенную роль в отоплении во многих странах мира. Ведь, начиная от крупных городов и заканчивая отдаленными поселками, проведен газ. И поэтому газовое отопление постепенно вытеснило печи на дровах. Газовый котел размещается внутри здания в специально предназначенном для этого хозяйственном помещении. После чего к оборудованию подключают обогревательный контур, подключают дымоход и запитывают котел от газопровода. Для любых видов котлов: напольных, настенных и других; существует такой важный показатель, как КПД.
Что означает КПД
На рынке можно встретить огромное количество моделей газовых котлов от различных производителей, среди которых присутствуют не только отечественные, но и зарубежные. Обычно при покупке данного газового прибора, покупатели определяют свой выбор исходя из стоимости и мощности оборудования. И, к сожалению, это неправильные критерии выбора газового котла. Многие владельцы частного домохозяйства забывают про такой показатель, как коэффициент полезного действия. Это очень важный параметр, по которому можно подобрать достаточно хороший обогревательный прибор. Коэффициент полезного действия котла имеет следующее определение: это отношение полезной теплоты, израсходованной на обогрев воды, к установленной теплоте газового котла. То есть, не все тепло, которое вырабатывает газовый котел, идет на нагрев рабочей жидкости. Какая-то часть энергии уходит в окружающую атмосферу и на собственные нужды обогревательного прибора.
Как рассчитать среднее значение КПД
Каждый газовый котел комплектуется паспортом. Именно в паспорте отображается значение коэффициента полезного действия. Но основная проблема в том, что это лишь среднее значение КПД, которое может отличаться от действительности. Данный показатель рассчитывает завод-изготовитель по формуле n=(Q/Qo)*100%, где:
Данная формула позволяет только лишь вычислить среднее значение КПД. Газовое оборудование, у которых показатель коэффициента достигает практически 100%, все чаще можно встретить на рынке, и ассортимент такой продукции увеличивается в геометрической прогрессии. Конечно, такой показатель полезного действия, прямо говоря, недостоверен. Ведь во время работы котла в частном доме, добавляются дополнительные потери тепловой энергии, которые не учитываются производителем. И именно эти потери могут основательно понизить коэффициент полезного действия отопительного оборудования.
Фактическое полезное действие установленного оборудования правильнее всего рассчитать по следующей формуле: Nf=100-(q+q2+q3+q4), где:
Выяснено, что наибольшие потери тепла указываются в показателе q. Получается, что большая часть выработанного тепла буквально «улетает в трубу».
КПД напольного котла
Существует несколько видов газовых котлов. Одними из наиболее распространенных, являются напольные. Оборудование такого типа зарекомендовало себя положительными эксплуатационными параметрами и компактностью. Конструктивная особенность таких устройств позволяет добиться большей мощности, по сравнению с настенными аналогичными моделями.
В линейке напольного оборудования есть модели, которые могут без воздействия насоса взаимодействовать с носителем тепла. В таких устройствах минимальное количество автоматики и дополнительного оборудования. Это, в свою очередь, влияет на надежность и простоту обслуживания.
Значение КПД таких газовых котлов колеблется в пределах 90% при идеальных условиях эксплуатации. Это довольно хороший показатель производительности, но при всем этом у напольного котла есть недостатки. Основным из них можно выделить необходимость отдельного обустроенного помещения, в котором должны соблюдаться установленные требования.
КПД настенных газовых котлов
Настенные модели газовых котлов являются компактными и экономичными обогревательными приборами. Такие котлы отлично служат для обогрева домов, небольших дач и загородных объектов. КПД такого оборудования обычно составляет от 85% до 100% по заверениям завода изготовителя. Но, как мы уже знаем, на данный показатель влияют фактические потери тепловой энергии.
Настенные модели, как правило, имеют небольшие габариты и вес, что и позволяем монтировать их на стену. Они оснащены коаксиальным дымоходом и имеют в своей конструкции встроенный гидронасос. Благодаря насосу производится принудительное движение теплоносителя внутри системы отопления, что в значительной степени позволяет повысить полезное действие котла.
Конденсационные отопительные приборы
Котлы такого типа стали производиться относительно недавно. За это время они по праву заслужили звание самых экономичных устройств. Согласно паспорту на приборы, их полезность достигает 110%. И тут невольно возникает вопрос – откуда берутся такие значения. Ведь еще со школы всем известно, что КПД не может превышать 100%. Данное значение может превышать 100% у конденсационных котлов ввиду того, что при сгорании топлива, около 95% энергии идет на полезное действие. При этом внутри котла образуется углекислый газ и водяной пар. Как правило, пар содержит в себе некоторое количество энергии, и если её сконденсировать, то выделяется еще дополнительная энергия, способная повысить КПД на 10-15%. Суммируя данные числа, получается значение, превышающее 100%.
Способы увеличения КПД
Чем выше значение полезного действия отопительного прибора, тем он экономичнее и производительнее. Поэтому владельцы частных домов уделяют особое внимание повышению КПД котлов. Как правило, на это значение влияют следующие факторы:
Как уже говорилось, большое количество энергии попросту ходит в трубу дымоотвода. Также образование гари на внутренних стенках дымохода отрицательно влияет на производительность отопительной установки. Поэтому рекомендуется не реже, чем раз в год производить чистку данного узла. Чтобы дополнительно уменьшить потери тепла, на котел устанавливается коаксиальный дымоход. Благодаря своему устройству, такая отводящая труба способна значительно снизить пустые тепловые затраты.
Правильная пропорция газа и кислорода также позволяет серьезно изменить производительность устройства. Для регулировки горючей смеси в устройстве котлового оборудования существует заслонка. Установив её в правильном положении, можно значительно улучшить значение КПД газового котла. Регулировка заслонки не вызовет сложностей, и потому производится данная процедура самостоятельно. Для этого необходимо путем эксперимента выставлять этот элемент в различные положения до тех пор, пока термометр на котле не будет указывать самую высокую температуру.
Для того, чтобы более быстро прогреть теплоноситель и, соответственно, снизить энергозатраты, в систему отопления устанавливается гидронасос. Некоторые модели котлов уже имеют в своем устройстве такой узел, но на некоторых моделях о данном вопросе нужно задумываться отдельно.
Окружающая обстановка также влияет на производительность котла. Именно поэтому к помещению, где устанавливается котловое оборудование, предъявляются определенные требования. При их соблюдении гарантируется не только безопасность эксплуатации прибора, но и экономичность отопления.
Хоть голубое топливо славится тем, что у него практически отсутствует гарь и сажа при сгорании, но всё же доля продуктов сгорания всё же присутствует. Если сравнить с твердым топливом, таким как уголь или дрова, у газа значительно меньше несгораемых остатков. Но и они способны откладываться на стенках рабочих областей, тем самым снижая теплопередачу. В результате чего нагрев теплоносителя происходит медленнее, повышается расход топлива и уменьшается КПД. Чтобы не допускать таких изменений, необходимо производить чистку котла не реже 1 раза в 3 года.
Подведя итог, можно с уверенностью сказать, что газовые котлы любого типа обладают достаточно высоким коэффициентом полезного действия, они экономичны и компактны. Как и любая другая техника, они нуждаются в обслуживании и правильной эксплуатации. При должном уходе они способны прослужить не один десяток лет.
Что такое эффективная система отопления
Однако, есть КПД и у системы отопления в целом. КПД системы отопления в целом показывает, сколько энергии горячей воды тратится на отопление воздуха в том помещении, которое вы отапливаете, по отношению к энергии, которая отапливает стены, воздух, который не нужно отапливать и т.д. КПД системы отопления можно увеличить, например, теплоизолировав котел отопления и те участки труб, которые проходят по не отапливаемым помещениям.
Когда мы говорим о том, насколько быстро система отопления нагревает наши площади, мы говорим не о КПД, а об эффективности системы отопления. Эффективность системы отопления тем больше, чем быстрее, эффективнее производится теплообмен между водой и воздухом. Для теплообмена служат радиаторы отопления. С другой стороны, чем быстрее тепло воды передается воздуху помещения, тем холоднее получится вода на выходе из радиатора, а, значит, для поддержания эффективности системы отопления нам необходимо повысить скорость циркуляции воды и скорость ее нагрева в котле. Мы сделали круг и вернулись к котлу.
Однако, наше положение спасает тот факт, что наша система стремится к равновесию. Равновесие достигается тогда, когда у нас высокий КПД котла сочетается с высоким КПД и эффективностью системы отопления и высоким качеством теплоизоляции жилища. В этом случае температура на выходе котла очень мало отличается от температуры на его входе, поскольку энергия тратится не на нагрев жилища, а только на компенсацию теплопотерь. Это, конечно, ситуация, близкая к идеальной и трудно достижима. Однако, к ней нужно стремиться.
Почему же процесс циркуляции такой медленный? Да потому, что в радиаторах отопления процесс идет еще менее эффективно. В радиаторе движение идет сверху вниз. Горячая вода в радиаторе находится наверху. Она не попадет вниз, пока не остынет. Если у нас в радиаторах не будет остывать вода, то она будет пробкой и циркуляция остановится. То есть, условием прохождения воды по радиатору является разница температуры между верхом и низом радиатора и разница температуры воды в верхней части радиатора и на выходе из котла.
Вывод. Если в самотечной системе отопления температура воды на выходе из котла не выше температуры в верхней части радиатора, а та, в свою очередь не выше температуры в нижней части радиатора то и циркуляции не будет.
Мне могут возразить, что это же, дескать, стандартные условия, других не бывает. Я соглашусь, но добавлю свою ложку дегтя. Предположим, у нас есть хорошо теплоизолированное помещение в 100 кв.м. Для отопления этого помещения мы установили, скажем, 5 радиаторов мощностью 2 кВт каждый, и общей мощностью 10 кВт. Однако, поскольку верх каждого радиатора горячее его низа, скажем в два раза, мы имеем неприятную ситуацию, когда двухкиловаттный радиатор отдает всего полтора киловатта мощности. Получается, что мы имеем не 10 кВт на 100 кв.м., а 7,5. Нам становится холодновато, мы увеличиваем температуру, а это тоже плохо, поскольку уменьшает эффективность нашего котла (больше тепла начинает уходить в трубу), системы отопления (больше тепла начинает расходоваться не по адресу).
Есть у нас в случае самотечного отопления равновесие? Есть, только оно имеет вид качелей.
Вот. Кто не понял, прошу вернуться в начало статьи, а я начну светлую повесть о том, что происходит, когда мы вносим в нашу систему циркуляционный насос.
А вот тут ВНИМАНИЕ. С этого момента все зависит от наших теплопотерь. Если теплопотери велики, то вода возвращается в котел значительно остывшей, скажем те же 50 градусов. Наш котел при этом работает довольно сильно. Мы достигли равновесия, просто оно не слишком хорошее с точки зрения расхода газа и нашего кошелька. Однако, если теплопотери не велики, помещение замечательно теплоизолировано, то мы достигаем другого равновесия, когда температура на входе равна, скажем, 55 или 56 градусам. В этом случае котел тоже работает, но уже не ревет, а шуршит.
Дополнительно, мы имеем удобство подогрева радиаторов, скажем до 35 градусов, что совершенно невозможно при самотечной системе и, таким образом, имеем комфортную температуру в осенние и весенние месяцы, когда прохладно, но не холодно. И, наконец, мы прокладываем систему отопления трубами малого диаметра. Вы думаете, что это не существенно? Ошибаетесь! Мы уменьшаем количество воды в системе и теплопотери через поверхность труб. Ее становится легче и быстрее нагревать, увеличивается скорость ее оборачиваемости в системе и мы опять же увеличиваем эффективность нашей системы отопления и уменьшаем расходы на газ.
Таким образом, мы тратим жалкие 60 ватт энергии на циркуляционный насос и, тем не менее, экономим на газе. Теория, конечно, очень красивая, но чтобы подсчитать прибыли-убытки нужно быть специалистом, которым я не являюсь. Однако, аспектов экономии очень много. Я уверен, что экономия есть.
Вывод. Нет никакой связи между старт-стопным функционированием газового котла и увеличением его КПД. Для увеличения КПД котла нужно покупать хороший котел, а для увеличения эффективности отопления нужно хорошенько теплоизолировать помещение, грамотно спроектировать систему с тонкими трубами и циркуляционным насосом.
Что это значит? Это значит, что в момент включения большое количество газа уйдет в трубу в виде газа, а не огня. Первая порция газа просто не успеет воспламениться или воспламенится прямо в трубе (ее просто догонит пламя). Ну что же в этом хорошего? А если эта первая порция газа попадет в помещение из-за недостаточно хорошей тяги? Я не голословен! Сходите к собственной газовой плите и потренируйтесь со спичкой. Все увидите сами.
Нет уж! Не убеждайте меня! Газовая горелка должна всегда тлеть вместе с запальником.
А вот и про радиаторы и воздух, который по ним гуляет
. Тоже подтверждение, что котел не очень правильно работает. Воздух откуда появляется? Как я понимаю, это просто закипает вода, и образовавшийся пар пытается подняться к самой верхней точке системы. Т.к. в системе присутствует насос, то он разгоняет этот пузырь по всей системе. У меня прошлую зиму котел как раз на максимуме работал, постоянно в системе булькало, но у меня расширительный бак на втором этаже как раз над котлом стоит, поэтому этот пузырь поднимался сразу к расширительному баку.
Как вы уже, наверное, поняли, описанная ситуация у меня не возможна, хотя бы потому, что котел отрегулирован на 60 градусов. Так откуда же берется воздух в системе отопления? Я уверен, что воздух берется из самой воды. Возможно, вы знаете, а кто не знает, скажу, что обычная вода из водоема, скважины или водопровода на самом деле является газированной. Налейте воду в трехлитровую банку и поставьте на некоторое время. На стенках образуются пузырьки. Это воздух, который находится в воде в растворенном состоянии. Именно этот воздух, высвобождается из воды и образует пузыри. Когда весь воздух из воды выходит, она становится мертвой и с этого момента ваши котел, трубы и радиаторы перестают корродировать.
Кстати, какая регистрация может потребоваться для двухконтурного котла в случае замены старого на новый? Это же будет один аппарат. Про газовую колонку я такого же мнения, этого добра в доме не надо, лучше накопительного (но газового!) пока ничего не существует, а на лето будет хватать электрической части. Счетчик на газ в любом случае надо ставить, многие подтверждают, что это выгоднее, чем платить круглый год большие суммы за газ, который идет на отопление.
Скажу свое мнение. Я всю жизнь считал, что двухконтурный котел является комбинацией обычного котла и газовой колонки. Идея эта мне абсолютно не нравится. Во-первых, потому, что я не люблю газовые колонки, во-вторых, потому, что если вдруг система отопления не замкнута и в ней постоянно меняется состав воды, то это значит, что вся система будет подвержена коррозии и не прослужит больше 5-ти лет. Говорю это на основе того, что видел в магазинах и читал в книгах и инструкциях.
Действительно, есть варианты повышения КПД котла отопления, при которых разогрев системы ведется, например, котлом на солярке мощностью 20-30 кВт, а потом поддержание температуры осуществляется тенами значительно меньшей мощности. Мне эта идея начнет очень и очень нравиться уже очень скоро, когда цены на газ будут еще выше и встанет реальная задача повышения КПД котла и системы. Скажу только, что такая комбинированная система в большом почете на западе, где беднягам приходится экономить буквально на всем.
Теперь о системах с дополнительным баком. Это тоже классическая схема, описанная во многих и многих книжках, особенно, ранних годов выпуска. Дополнительный бак называется теплоаккумулятором. Он очень хорошо утеплен и используется в системах с отоплением на твердом топливе для того, чтобы топить только один раз в день. В такой системе два контура. Во время топки происходит нагрев как радиаторов, таки и воды в теплоаккумуляторе. Когда топка заканчивается, вода в системе забирается из теплоаккумулятора. Его должно хватать минимум на 8 часов. Теплоаккумулятор, конечно, должен быть значительного объема и, как я уже говорил, хорошо утеплен. Кроме того, такие системы дороги из-за необходимости использования котлов повышенной мощности (чтобы хватало и на дом, и на теплоаккумулятор), дороговизны утепленного металлического бака и, кстати, в такой схеме необходимо использовать циркуляционные насосы.
Такие схемы не получили должного распространения поскольку были довольно оперативно придуманы дровяные (угольные, торфяные) котлы с топками продолжительного горения.
На счет регистрации ничего не скажу, поскольку процедура зависит от местных властей. Сходите в свою контору, которая вам газ поставляет, и узнайте все доподлинно. Если у вас счетчик, то, как я понимаю, никакой регистрации вообще не требуется, поскольку поставщика газа волнует только показания счетчика и ничего больше.
То, что вы считаете накопительный газовый котел самым удачным решением горячего водоснабжения, поверьте, ваше сугубо личное мнение и оно не является самым распространенным.