Как рассчитать кпд котла на твердом топливе

Расчет мощности твердотопливных котлов

Медиа-раздел Котлы / Узнать больше

Для того чтобы выбрать котёл, работающий на твёрдом топливе, необходимо обратить внимание на мощность. Данный параметр показывает, какое количество тепла может создать конкретное устройство при подключении к системе отопления. От этого напрямую зависит, можно ли с помощью такого оборудования обеспечить дом теплом в нужном количестве или нет.

Например, в помещении, где установлен пеллетный котёл с небольшой мощностью, будет в лучшем случае прохладно. Также не лучшим вариантом является установка котла с избыточной мощностью, потому что он постоянно будет работать в экономном режиме, а это заметно снизит показатель КПД.

Итак, чтобы выполнить расчет необходимой мощности оборудования, вам нужно следовать определенным правилам.

Как рассчитать мощность отопительного котла, зная объём отапливаемого помещения?

В данном случае расчёт производится по следующей формуле:

Q = VxΔTxK/850,

• Q – количество тепла выраженное в кВт/ч,
• V – объём отапливаемого помещения выраженный в куб. м,
• ΔT – разница между температурой снаружи и внутри дома,
• К – корректирующий коэффициент, который учитывает потерю тепла,
• 850 – число, благодаря которому произведение трёх вышеуказанных параметров можно перевести в кВт/ч.

Показатель К может иметь следующие значения:

• 3-4 – если конструкция здания упрощённая и деревянная или если оно сделано из профлиста;
• 2-2,9 – у помещения небольшая теплоизоляция. Такое помещение имеет простую конструкцию, длина 1 кирпича равна толщине стены, окна и крыша имеют упрощённую постройку;
• 1-1,9 – конструкция здания считается стандартной. У таких домой двойная кирпичная вкладка и мало простых окон. Кровля крыши обычная;
• 0,6-0,9 – конструкция здания считается улучшенной. Такое здание имеет окна с двойными стеклопакетами, основа пола толстая, стены кирпичные и имеют двойную теплоизоляцию, крыша имеет теплоизоляцию, сделанную из хорошего материала.

Ниже приведена ситуация, в которой можно использовать данную формулу.

Дом имеет площадь 200 кв. м, высота его стен 3 м, теплоизоляция является первоклассной. Показатель температуры окружающего воздуха рядом с домом не падает ниже -25 °С. Получается, что ΔT = 20 — (-25) = 45 °С. Получается, чтобы узнать количество тепла, которое требуется для отопления дома, необходимо произвести следующий расчёт: Q = 200*3*45*0,9/850 = 28,58 кВт/ч.

Полученный результат пока что не следует округлять, ведь к котлу может быть еще подключена система горячего водоснабжения.

Если вода для мытья нагревается другим способом, то результат, который получен самостоятельно не нуждается в корректировке и эта стадия расчёта является завершающей.

Как рассчитать, сколько тепла необходимо для нагрева воды?

Чтобы произвести расчет расхода тепла в этом случае необходимо самостоятельно прибавить к предыдущему показателю расход тепла для горячего водоснабжения. Для его расчета можно воспользоваться следующей формулой:

Qв = с*m*Δt,

• с – удельная теплоёмкость воды, которая всегда равна 4200 Дж/кг*К,
• m – показывает массу воды в кг,
• Δt – разница температуры нагретой воды и воды, которая поступила из водопровода.

К примеру, среднестатистическая семья в среднем потребляет 150 л тёплой воды. Теплоноситель, который нагревает котёл имеет температуру равную 80 °С, а температура воды, поступающей из водопровода равна 10 °С, тогда Δt = 80 — 10 = 70 °С.

Qв = 4200*150*70 = 44 100 000 Дж или 12,25 кВт/ч.

После необходимо поступить следующим образом:

1. Допустим, нужно нагреть 150 л воды за один раз, значит ёмкость косвенного теплообменника равна 150 л, следовательно, к 28,58 кВт/ч необходимо прибавить 12,25 кВт/ч. Делается потому что показатель Qзаг меньше 40,83, следовательно, в помещении будет прохладнее ожидаемых 20 °С.
2. В случае, если нагрев воды происходит порционно, то есть ёмкость косвенного теплообменника составляет 50 л, показатель 12,25 нужно разделить на 3 и далее прибавить самостоятельно к 28,58. После этих расчётов Qзаг равен 32,67 кВт/ч. Полученный показатель это и есть мощность, котла, которая необходима для отопления помещения.

Как произвести расчёт по площади?

Такой расчёт является более точным, потому что учитывает огромное количество нюансов. Производится он по следующей формуле:

Q = 0,1*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7, здесь

1. 0,1 кВт – норма необходимого тепла на 1 кв. м.
2. S – площадь помещения, которое нужно отопить.
3. k1 показывает тепло, которое потерялось из-за строения окон, и имеет следующие показатели:

• 1,27 – у окна одно стекло;
• 1,0 – в помещении установлены окна со стеклопакетом;
• 0,85 – окна, которые имеют тройное стекло.

1. k2 показывает, тепло которое потерялось из-за площади окна (Sw). Sw Относится к площади пола Sf. Его показатели следующие:

• 0,8 при Sw/Sf = 0,1;
• 0,9 при Sw/Sf = 0,2;
• 1 при Sw/Sf = 0,3;
• 1,1 при Sw/Sf = 0,4;
• 1,2 при Sw/Sf = 0,5.

1. k3 показывает утечку тепла сквозь стены. Может быть следующим:

• 1,27 – некачественная теплоизоляция;
• 1 – стена дома имеет толщину 2-ух кирпичей или сам дом имеет утеплитель толщиной 15 см;
• 0,854 – хорошая теплоизоляция.

1. k4 показывает количество потерянного тепла из-за температуры снаружи здания. Имеет следующие показатели:

• 0,7, когда tз = -10 °С;
• 0,9 для tз = -15 °С;
• 1,1 для tз = -20 °С;
• 1,3 для tз = -25 °С;
• 1,5 для tз = -30 °С.

1. k5 показывает сколько тепла потерялось из-за наружных стен. Имеет следующие значения:

• 1,1 в здании одна внешняя стена;
• 1,2 в здании 2 внешних стены;
• 1,3 в здании 3 внешних стены;
• 1,4 в здании 4 внешних стены.

1. k6 показывает количество тепла, которое необходимо дополнительно и зависит от высоты потолка (Н). Имеет следующие показатели:

• 1 для Н = 2,5 м;
• 1,05 для Н = 3,0 м;
• 1,1 для Н = 3,5 м;
• 1,15 для Н = 4,0 м;
• 1,2 для Н = 4,5 м.

1. k7 показывает сколько тепла была потеряно. Зависит от типа постройки, которая расположена над отапливаемым помещением. Имеет следующие показатели:

• 0,8 отапливаемое помещение;
• 0,9 тёплый чердак;
• 1 холодный чердак.

В качестве примера возьмем те же исходные условия, кроме параметра окон, которые имеют тройной стеклопакет и составляют 30% от площади пола. Постройка имеет 4 наружных стены, а сверху над ней расположен холодный чердак.

Тогда расчет будет выглядеть так: Q = 0,1*200*0,85*1*0,854*1,3*1,4*1,05*1 = 27,74 кВт/ч. Данный показатель необходимо увеличить, для этого нужно самостоятельно добавить количество тепла, которое требуется для ГВС, если она подключена к котлу.

Вышеприведённые методы очень полезны, когда необходимо рассчитать мощность отопительного котла.

Расчёт реальной мощности котла длительного горения на примере «Теплодар» «Куппер Практик 8»

Конструкция большинства котлов рассчитана под конкретный вид топлива, на котором будет работать это устройство. В случае использования для котла другой категории топлива, которая не переназначена для него, КПД значительно сократиться. Также необходимо помнить о возможных последствиях использования того топлива, которое не предусмотрено производителем котельного оборудования.

Теперь продемонстрируем процесс расчёта на примере котла от производителя «Теплодар», модель «Куппер Практик 8».

Это оборудование предназначено для системы отопления жилых домов и других помещений, которые имеют площадь меньше, чем 80 м².

Также этот котёл является универсальным и может работать не только в закрытых системах отопления, но и в открытых с принудительной циркуляцией теплоносителя. Данный котел обладает следующими техническими характеристиками:

1. возможность использовать в качестве топлива дрова;
2. в среднем за час, он сжигает 10 дров;
3. мощность данного котла составляет 80кВт;
4. загрузочная камера имеет объём 300л;
5. КПД равен 85%.

Допустим, что для отопления помещения хозяин использует в качестве топлива дрова осинового дерева. 1 кг данного вида дров даёт 2,82 кВт/ч. За один час, котёл потребляет 15кг дров, следовательно, он выдаёт тепла 2,82*15*0,87 = 36,801 кВт/ч тепла (0,87 является КПД).

Этого оборудования недостаточно для отопления помещения, которое имеет теплообменник объёмом 150 л, но если ГВС имеет теплообменник объёмом 50 л, то мощности данного котла будет вполне достаточно.

Для того чтобы получить нужный результат 32,67 кВт/ч необходимо потратить 13,31 кг осиновых дров. Производим расчёт по формуле (32,67/ (2,82*0,87) = 13,31).

В данном случае необходимое тепло было определённо методом расчёта по объёму.

Также можно произвести самостоятельный расчёт и узнать время, которое потребуется котлу для того, чтобы сжечь все дрова. 1 л дров осиного дерева имеет вес 0,143 кг.

Следовательно, в отделении для загрузки поместится 294*0,143 = 42 кг дров. Столько дров будет достаточно для поддержания тепла более чем 3 часа.

Это слишком непродолжительное время, поэтому в данном случае необходимо найти котёл, у которого размер топки в 2 раза больше.

Также можно поискать топливный котёл, который рассчитан на несколько видов топлива.

Например, котёл от того же производителя «Теплодар», только модели «Куппер ПРО 22», который может работать не только на дровах, но и на углях.

В данном случае при использовании разных видов топлива будет разная мощность. Расчёт проводится самостоятельно, учитывая эффективность каждого вида топлива отдельно, а позже выбирается наилучший вариант.

Сколько энергии дают разные типы горючего?

В данном случае показатели будут следующие:

1. При сгорании 1 кг высушенных опилок или небольшой стружки хвойного дерева выдача 3,2 кВт/ч. При условии, что 1л высушенных опилок весит 1,100 кг.
2. Ольха имеет более высокую теплоотдачу и даёт 3 кВт в час, при весе 300 грамм.
3. Деревья, которые относятся к видам твердолиственных, дают 1 кВт, имея вес 300 грамм.
4. Уголь из камня даёт почти 5 кВт, при весе 400 грамм.
5. Торф из Белоруссии даёт 2еВт, при весе в 340 грамм.

Некоторые производители топлива в информации пишут срок сгорания одной загрузки, но не предоставляют информацию о том, сколько топлива выгорает за 1 час.

В такой ситуации необходимо произвести дополнительные расчёты:

• Определить максимальную массу горючего, которая способна уместиться в отделении для загрузки горючего.
• Узнать, сколько тепла может отдать котёл, работающий на данном виде сырья;
• Какая уровень теплоотдачи будет за 1 час. Данное число необходимо самостоятельно разделить на тот период, за который выгорит всё количество дров.

Подводя итог, можно сказать, что данные, которые будут получены в результате всех расчётов, и будут показывать настоящую мощность твёрдотопливного котельного оборудования, которую он сможет выдать в течение 1 часа.

с Вебинара от компании «Теплодар»

Медиагалерея

Источник: https://mediagallery.teplodar.ru/kak-rasschitat-moshchnost-kotlov-na-tvyerdom-toplive/

Как рассчитать мощность твёрдотопливного котла?

В настоящее время существует довольно большой выбор отопительных приборов, с помощью которых можно эффективно организовать систему автономного отопления. Желание потребителей уменьшить зависимость от централизованных услуг по тепло и энергоснабжению вполне объяснимо. Экономия средств, затраченных на газовое отопление, является существенным фактором, на который обращают внимание жители частных домов.

К тому же не всегда есть технологическая возможность подключиться к централизованному газоснабжению. В такой ситуации на главные роли выходит котельная техника, работающая на твердом топливе. Мощный твердотопливный котел является прекрасной альтернативой газовому оборудованию.

Производители сумели не только повысить технологичность нагревательной техники этого типа, но и добиться значительного повышения эффективности твердотопливных агрегатов.

Большая мощность и высокий коэффициент полезного действия твердотопливного котла, работающего на различных видах ископаемого и органического топлива, делают подобные аппараты востребованными и популярными.

Важным аспектом для того, что бы правильно выбрать нагревательный прибор для собственных нужд, является расчет мощности котла. Детально рассмотрим, как это сделать и на что следует обратить внимание.

Для чего необходимо делать расчет мощности нагревательного прибора

Внешний вид отопительной техники, высокие технологические характеристики, заявленные в техническом паспорте, дают только поверхностное представление о технических возможностях твердотопливного котла.

Основным параметром, влияющим на ваш выбор, является мощность аппарата.

В погоне за ней мы порой делаем скоропалительные выводы и переплачиваем, приобретая мощные агрегаты, не соответствующие реальным требованиям и поставленным задачам.

Цена-качество + тепловая отдача, соотношение имеет определяющее значение для любого отопительного оборудования. Фирмы-производители предлагают потребителю нагревательные котлы самых разных моделей, каждая из которых соответствует определенным условиям эксплуатации.

Несмотря на это, в каждом отельном случае важно иметь понимание, как должен работать нагревательное устройство и на что будет расходоваться ресурс греющего агрегата.

Рассчитанный с учетом потребностей и конструктивных особенностей помещения параметр работы отопительного прибора на твердом топливе, правильная установка оборудования, позволят вывести систему домашнего отопления на оптимальный режим работы.

Многие потребители задаются вопросом. Как рассчитать самостоятельно мощность собственного твёрдотопливного котла, что бы в дальнейшем не было проблем с работой системы отопления. Сложного ничего нет. Приложив минимум знаний и усилий, можно получить предварительные данные, дающие представление о том, какой должен быть нагревательный прибор и чем его лучше топить.

Мощность отопительного котла —  теория и реальные факты

Нагревательный аппарат, работающий на угле, дровах или на другом органическом топливе выполняет определенную работу, связанную с подогревом теплоносителя.

Величина работы котельного оборудования определяется объемом тепловой нагрузки, которую способен выдержать твердотопливный котел при сгорании определенного количества топлива.

Соотношение расходуемого количества топлива, объем выделяемой тепловой энергии на оптимальных режимах работы оборудования и является мощностью котла.

Некорректно подобранный по мощности отопительный агрегат, не сможет обеспечить необходимую температуру котловой воды в отопительном контуре. Маломощные твердотопливные устройства не позволят автономной системе полностью реализовать ваши потребности в плане обогрева жилья и обеспечении работы ГВС.

Возникнет необходимость увеличивать мощность автономного устройства. Мощный аппарат наоборот, создаст проблемы во время эксплуатации. Придется вносить конструктивные изменения в существующий отопительный комплекс для снижения тепловой нагрузки твердотопливного нагревательного устройства.

Зачем зря жечь драгоценное топливо, если нет необходимости в таком количестве тепла.

Для справки: превышение мощности котла технологических параметров системы отопления, приводит к тому, что теплоноситель в контуре будет расходиться импульсивно. Частые включения и выключения нагревательного агрегата приводит к перерасходу топлива, снижению эксплуатационных возможностей отопительного оборудования в целом.

С теоретической точки зрения рассчитать оптимальный режим работы котельного оборудования не представляет сложности. Ориентировочно принято считать, что 10 кВт достаточно для отопления жилой площади в 10 м2. Данный показатель берется с учетом высокой теплоэффективности здания и стандартных конструктивных особенностей строения (высота потолка, площадь остекления).

В теории расчет делается на основе следующих параметров:

• площадь отапливаемого помещения;
• удельная мощность отопительного оборудования для обогрева 10 кв. м, с учетом климатических условий вашего региона.

В таблице показаны средние параметры котельного оборудования, применяемого потребителями в Московской области:

Площадь жилого дома, других помещений, м2	Рекомендуемая мощность агрегата, кВт
60 — 200	до 25
200 — 300	25 — 35
300 — 600	35 — 60
600 — 1200	60 — 100

Параметры тепловой нагрузки выглядят оптимальными на бумаге, в теории, чего явно недостаточно применительно к местным условиям. Подобранный агрегат в реальности должен иметь избыточные возможности. В реальности надо ориентироваться на оборудование, способное работать с небольшим запасом мощности.

На заметку: Избыточная мощность твердотопливного котла позволит быстро выйти на оптимальный режим работы всю систему отопления в доме. Дополнительный ресурс должен превышать расчетные данные на 20-30%.

Реальные показатели нагрузки твердотопливных агрегатов зависят от совокупности самых разных факторов. Климатические условия региона, в котором вы проживаете, могут вносить коррективы при выборе нагревательного котла. Для средней полосы принято считать оптимальными следующие параметры мощности котельного оборудования:

• однокомнатная городская квартира – котел с выходной нагрузкой 4,16- 5 кВт;
• для двухкомнатной квартиры – оборудование номиналом в 5,85-6 кВт;
• трехкомнатной квартире будет достаточно иметь агрегат  8,71-10 кВт;
• четырехкомнатная квартира, жилой частный дом потребуют для отопления установки котла параметрами в 12-24 кВт.

Важно! Если речь идет о монтаже котельного оборудования на твердом топливе в частных домах и в загородных жилых постройках, необходимо ориентироваться на аппараты больших технологических возможностей.

Для обогрева и обеспечения ГВС жилого дома площадью 150 м2 и более, потребуется ставить твердотопливный котел 24 кВт и более.

Все зависит от интенсивности работы отопительной системы и объема бытовых потребностей в горячей воде.

Выбирать отопительную технику необходимо всегда индивидуально, опираясь на расчетные данные и собственные потребности.

Варианты расчета мощности твердотопливных агрегатов

Точность ваших расчетов зависит от учета всех факторов и показателей, на которые мы обращали внимание выше. Для большей понятности можно выполнить ряд действий, которые дадут представление о том, как это делается.

Удельная мощность нагревательного прибора обозначается буквой W. Для регионов нашей страны с суровым климатом этот параметр составляет 1,2-2 кВт. В южных областях удельная величина обогревателя варьируется в пределах 0,7-0,9 кВт.

Среднее значение в данном случае составляет 1.2-1,5 кВт.

Для начала определяем площадь помещений, подлежащих отоплению. Далее полученные данные площади делим на удельную величину мощности котла, установленного в доме на определенной территории. Полученный результат делим на 10, из расчета теоретического соотношения затраченной мощности отопительного оборудования на обогрев 10 кв. метров.

Например: рассчитываем предельную нагрузку нагревательного котла, работающего на угле для среднестатистического жилого дома, площадью в 150 м2.

• Жилая площадь составляет  —  150 кв. метров.
• Удельная мощность отопительного аппарата для обогрева 10 м2 составляет 1,5 кВт.

Используем для работы следующую формулу: W = (150 х 1.5)/10. В итоге получаем 22,5 кВт. Полученное значение является отправной точкой для того, что бы подобрать автономный котел на твердом топливе, учитывая технологические возможности отопительной системы и собственных бытовых нужд.

На заметку: найдя подобную модель отопительной техники, накиньте 20-30% мощности для повышения технологических возможностей всего отопительного оборудования. От количества жильцов в доме зависит нагрузка на систему ГВС, комфортная температура в доме при условии, что котел работает на оптимальных режимах.

По аналогичному сценарию можно рассчитать необходимый ресурс отопительного аппарата для дома любой площади. Всегда учитывайте климатические условия и собственные запросы к котельному оборудованию.

Оптимальный выбор отопительной техники  — нюансы и тонкости вопроса

Узнав для себя необходимые параметры мощности твердотопливного котла, который будет стоять у вас в доме, можно приступать к проектированию и монтажу отопительной системы.

Следует знать, что заявленные данные о ресурсе тепловой нагрузки оборудования оказывают влияние на стоимость агрегата.

Нагревательные устройства малой мощности имеют ограниченные технологические возможности и рассчитаны главным образом на обогрев малых по площади помещений. Это могут быть дачные дома, сауны и гостевые постройки загородного типа.

При необходимости возникает вопрос, как увеличить функциональность и эффективность твердотопливного прибора. В данном случае существуют разумные технические и инженерные решения, с помощью которых увеличение работоспособности котла даст ощутимый эффект.

На заметку: существенно увеличить эффективность устройства можно посредством установки в дымоходе дополнительного теплообменника, который будет получать тепло от выходящих в атмосферу летучих отходов горения. Экономайзер (дополнительный теплообменник) даст прирост в 20-30% к номинальной мощности котельного оборудования.

Использовать для автономного отопления жилых домов твердотопливные котлы большой мощности нецелесообразно. Подобное оборудование громоздко и требует для установки специального помещения большой площади. Учитывая размеры и огромную мощность промышленного котельного оборудования, следует помнить о значительном расходе топливного ресурса.

Такая техника идеально подходит для отопления в промышленных масштабах. Много тепла потребуется при обогреве крупных промышленных объектов и сооружений. Твердотопливные агрегаты с большой тепловой нагрузкой устанавливаются на предприятиях.

Выводы

Подбор нагревательной техники  — задача сложная и ответственная. Не стоит сразу гнаться за моделями твердотопливных агрегатов, которые имеют большую мощность.

В ряде случаев для отопления жилого дома вполне хватает установки агрегата с выходными параметрами в 24-36 кВт.

При температуре за окном -30 0С, такой котел даст возможность создать внутри помещения температуру в +20-22 0С и нагреть воду в системе ГВС до показателей в 40-45 0С.

В каждом отдельном случае можно сделать выбор в пользу того или иного вида нагревательной техники

Большая мощность котла может потребоваться в пиковых ситуациях, когда климатические условия заставляют работать систему отопления в усиленном режиме. Однако такие ситуации не являются систематическими, и большую часть времени ваш нагревательный прибор будет работать на пониженных режимах.

Если у вас предполагается большой расход горячей воды в бытовых целях, то сразу следует ориентироваться на оборудование большей мощности. В современных частных домах больше 50% мощности нагревательного оборудования идет на обеспечение горячей водой обитателей дома.

Подключение системы отопления «теплый пол» так же заставляют обращать внимание на котельное оборудование с большей мощностью.

Подбирать котел нужно не только исходя на его фактическую мощность. Здесь играет роль эксплуатационные возможности отопительной техники, способ и качество обслуживания котельного оборудования. Используя оптимальный вид топлива для своего нагревательного оборудования, наличие автоматики позволят вам добиться нормальной работы твердотопливного котла.

Источник: https://ZnatokTepla.ru/kotly/tverdotoplivnie/varianty-rascheta-tverdotoplivnyh-kotlov-bolshoj-moshhnosti.html

Как рассчитать КПД котла – обзор факторов теплопотерь

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.

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.

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 %.

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.

Обратите внимание, что добиться таких высоких значений не так просто. Для этого нужно грамотно подойти к подбору топлива и обеспечить для оборудования оптимальные условия. Обычно производители указывают, с какой нагрузкой должен работать котел. При этом желательно, чтобы основную часть времени он был настроен на экономный уровень нагрузок.

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

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.

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.

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