КПД котла отопления: как расчитать и увеличить эффективность сжигания топлива, разница между значениями брутто и нетто, показатели газовых, твердотопливных и электрических котлоагрегатов

Содержание

КПД-брутто и КПД-нетто

Не все тепло, выделяемое при сгорании топлива, направляется на нагрев теплоносителя, определенная часть расходуется на нужды котла: турбина, вентилятор или вытяжной вентилятор, циркуляционный насос, работа автоматика и электронный дисплей, работа электродвигателя (как вы уже поняли, в расчете используются все виды получаемой энергии, в том числе и электрическая, если котел энергозависимый).

Для этого принято делить КПД котла на произведенное тепло (общий КПД) и рассеянное тепло (полезный КПД).

Эта классификация позволяет различать степень технического совершенства котла — общий КПД или экономию топлива и электроэнергии — КПД нетто.

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

У любого типа отопительного агрегата есть свои оптимальные параметры нагрузки, которые должны быть максимально полезными с технологической и экономической точки зрения. Процесс работы твердотопливных котлов построен таким образом, что большую часть времени оборудование работает в оптимальном режиме. Для обеспечения такой работы можно придерживаться правил эксплуатации отопительного оборудования, работающего на твердом топливе. В этом случае нужно придерживаться и соблюдать следующие пункты:

  • необходимо соблюдать допустимые способы обдува и работы вытяжки;
  • постоянный контроль интенсивности сгорания и полноты сгорания топлива;
  • контролировать размер переходящего остатка и банкротства;
  • оценка состояния поверхностей, нагретых при сгорании топлива;
  • периодическая чистка котла.

Перечисленные элементы являются необходимым минимумом, который необходимо соблюдать при эксплуатации котельного оборудования в отопительный сезон. Соблюдение простых и понятных правил позволит добиться заявленного в характеристиках КПД автономного котла, улучшить работу твердотопливного котла.

Можно сказать, что каждая мелочь, каждый элемент конструкции отопительного прибора влияет на величину КПД. Правильно спроектированная система дымохода и вентиляции обеспечивает оптимальный приток воздуха в камеру сгорания, что существенно влияет на качество сгорания горючего продукта. Работа вентиляции оценивается по значению коэффициента избытка воздуха. Чрезмерное увеличение объема поступающего воздуха приводит к чрезмерному расходу топлива. Тепло более интенсивно уходит через трубку вместе с продуктами сгорания. При снижении коэффициента существенно ухудшается работа котлов, высока вероятность возникновения в топке зон ограничения по кислороду. В такой ситуации начинает образовываться сажа и в большом количестве накапливаться в очаге.

Интенсивность и качество горения в твердотопливных котлах требует постоянного контроля. Камера сгорания должна быть загружена равномерно, избегая очаговых возгораний.

Примечание: древесный уголь или древесина равномерно распределяются на решетке или решетке. Горение должно происходить по всей поверхности слоя. Равномерно распределенное топливо быстро сохнет и сгорает по всей поверхности, обеспечивая полное сгорание твердых компонентов топливной массы в летучие продукты сгорания. Если правильно залить топливо в топку, пламя при работающем котле будет ярко-желтым, соломенного цвета.

При сгорании важно не допускать выхода из строя топливного ресурса, иначе возникнут значительные механические потери (недожог) топлива. Если за положением топлива в топке не следить, попадание в зольник крупных осколков угля или дров может привести к несанкционированному возгоранию остатков топливной массы.

Накопление сажи и резины на поверхности теплообменника снижает его теплопроизводительность. В результате всех вышеперечисленных нарушений условий эксплуатации полезное количество тепловой энергии, необходимое для нормальной работы системы отопления, уменьшается. В результате можно говорить о резком снижении КПД отопительных котлов.

Монтаж радиаторов

Чтобы добиться максимальной эффективности, необходимо установить радиаторы для максимального обогрева помещения. Потери тепла должны быть минимальными. Подоконник должен на 2/3 перекрывать верх аккумуляторной батареи. Расстояние от верха секции до подоконника — 1 метр, от пола до радиатора — 1 м 20 см. От стены до панели на радиаторе (сзади) — 2 см. Тепловые потоки будут частично задерживаться возле подоконник, утеплить стену и уменьшить теплопотери через окно.

Также необходимо правильно подобрать охлаждающую жидкость. Антифриз имеет низкое энергопотребление. Поэтому трубы лучше заливать дистиллированной водой. Есть возможность заменить старую горелку на новую для повышения безопасности и расхода газа. Систематическая чистка труб повысит эффективность. Для этого используется несколько методов: химический, гидравлический или комбинированный. За батареями необходимо установить зеркальные экраны. Регулярное удаление пыли также улучшит отвод тепла.

Как повысить КПД кирпичной печи на дровах?

Как повысить эффективность дровяного котла?

Системы отопления бывают разными по размеру, конструкции, конструкции, используемому топливу. Но всех их можно оценить по одному параметру — КПД печи. Так, например, для открытых каминов этот показатель составляет 15-20%, для печей — 30-70%, для каминов — 60-80%. Но что на самом деле означают эти цифры и есть ли способ самостоятельно повысить КПД дровяной печи — подробности позже в статье.

КПД — коэффициент полезного действия. В физике этим термином называют отношение реальной энергии источника тепла (топки) к максимальной энергии сгоревшего топлива. Именно этот показатель указывается в техническом паспорте готового отопительного прибора. Но важно понимать, что указанная цифра не будет соответствовать реальной по нескольким причинам.

Конечно, очень многое зависит от конструкции системы отопления (более подробно об этом пойдет речь в следующей главе). Но есть и внешние факторы:

  • Качество используемого топлива имеет большое значение. КПД дровяной печи снизится в 3 раза, если ее топить сырьем.
  • Эффективность зависит от полноты сгорания топлива, на это влияет не только его качество, но и влажность воздуха, температура окружающей среды, атмосферное давление.
  • Рабочий режим. Если человек постоянно держит дверь в очаг открытой, то остается только мечтать о высокой эффективности.

Становится очевидным, что эффективность не является строго фиксированным показателем. Его можно уменьшить при неправильном использовании печи или улучшить конструкцию за счет значительного увеличения параметра КПД.

Что влияет на КПД?

Какой бы ни была структура дровяной печи, тепло, передаваемое ей, никогда не будет таким же, как тепло, получаемое в ее «сердце», где сжигается топливо. Причина в том, что часть энергии выходит через закрытые протекающие заслонки, фундамент и вентилятор. Кроме того, на КПД влияют конструктивные особенности печей:

  • Материал дровяной печи. Например, чугунные конструкции долго сохраняют тепло, повышая эффективность. КПД кирпичной печи выше, но поддерживать ее на стабильно высоком уровне сложно. Печи из легированной стали имеют низкий КПД, поэтому их часто используют в сочетании с шамотом.
  • Высота, сечение дымохода. Они определяют тягу дровяной печи. Кроме того, снижение эффективности будет происходить как при слабой, так и при чрезмерной тяге.
  • Тип очага. Открытые камины — самый невыгодный вариант с точки зрения КПД, так как выше 25% показатель поднять сложно. При закрытии костра (например огнеупорным стеклом) при аналогичных параметрах топки с топкой открытого типа КПД увеличивается в 2-3 раза.
  • Высокоэффективная печь будет получена при наличии дожигания дымов, покрытия высокой теплоемкости (более подходит талькомагнезит), соединения 2-х и более контуров водяного отопления.

Также имеет значение устройство горения: непрерывное, переменное или минимальное. Более высокий КПД достигается в установках длительного сжигания (которые могут нагреваться более 5 часов). Если разрешено топить дровяную печь на 2-3 часа, не стоит рассчитывать на высокие темпы обогрева помещения при экономии топлива.

Способы повышения КПД

В готовых конструкциях и схемах печей режимы с изменением КПД не приводятся. Все зависит от правильного функционирования, а также от возможности самостоятельно обновить конструкцию. Есть три простых способа повысить эффективность дровяных печей: установить стальную трубу в вентилятор, металлический стержень в дымоход или передать тепло от плитки через вытяжной колпак в комнату. Кроме того, рассматривается каждый из методов повышения показателей эффективности.

Кстати, их можно совмещать между собой, поэтому показатели КПД печи вырастут еще больше.

Монтаж стальной трубы в поддувало

Если дровяная печь — единственный способ обогреть комнату, то первые 40 минут после включения температура воздуха в комнате будет продолжать падать. Кроме того, это уменьшение будет более интенсивным, чем при выключенной духовке. Причина — в открытом виде, через который выходящий из помещения горячий воздух втягивается в дымоходы.

По мере того, как печь нагревается, воздух через вид будет течь в том же количестве, но из-за достаточно прогретых стенок печи теплопередача начнет преобладать. Но можно ли ускорить этот этап и тем самым повысить КПД на 10-15%? Возможно: для этого при прокладке в вентилятор устанавливается стальная труба с заслонкой. В результате при открытии обзора втягивается гораздо меньше горячего воздуха (он будет втягиваться не из комнаты, а из-под пола).

важно помнить: описанный способ повышения КПД дровяной печи имеет один недостаток: камин втягивает воздух из-под пола, поэтому он быстро остынет. Ходить по ледяному полу неприятно. Для решения этой проблемы можно на конец стальной трубы прикрепить резиновую насадку диаметром 50 миллиметров, а затем вытащить ее за стену дома (тогда уличный воздух будет вытягиваться вентилятором).

Встроить в дымоход стальную трубу

известный факт: через дымоход выходит очень горячий воздух. Кроме того, чем дольше топится печь, тем меньше тепла будет производить кирпичная кладка дымохода и тем горячее будет испаренный дым.

В результате из-за интенсивной работы печи КПД снизится.

Люди придумали уловку, которая помогает использовать нагретый дымовой воздух в свою пользу, чтобы не допустить снижения КПД (в готовых проектах такой доработки нигде не найти).

Суть модернизации дровяной печи заключается в следующем:

  • Берется круглая металлическая трубка диаметром 20-30 см.
  • Труба вставляется в колено дымохода под небольшим углом.
  • Если печь большая и имеет несколько отводов дымохода, можно вставить 3-4 металлические трубы.
  • Теплопроводящие свойства металла обеспечивают отвод тепла из дымохода. Это тепло не уходит на улицу, а возвращается в помещение.

В результате за счет такой простой модификации получается печь с высоким КПД (КПД увеличится на 15-20%). Обогрев помещения ускорится в 2 раза, а расход топлива наоборот снизится.

Единственная сложность: укомплектовать печь самодельным и несложным теплообменником можно только на время прокладки дымохода. Если необходимо повысить КПД уже установленной печи, дымоход придется демонтировать, а затем снова собрать.

Что такое КПД бытовых отопительных котлов, как он рассчитывается и от чего зависит

Как повысить КПД твердотопливного котла?

КПД (КПД) отопительного котла — это отношение количества потребляемого топлива к количеству выделяемого тепла. КПД даже самых эффективных современных моделей водогрейных котлов не может быть 100% из-за потерь тепла внутри котла, недостаточной теплопроводности металлов или несовершенства принципа работы. Кроме того, КПД одной и той же модели газового котла зависит еще и от нагрузки — указанный в паспорте КПД нереален во всем диапазоне тепловой мощности.

В статье разберем, как правильно рассчитать КПД, от чего он зависит и как самостоятельно повысить КПД уже купленного котла.

КПД-брутто и КПД-нетто

Не все тепло, выделяемое при сгорании топлива, направляется на нагрев теплоносителя, определенная часть расходуется на нужды котла: турбина, вентилятор или вытяжной вентилятор, циркуляционный насос, работа автоматика и электронный дисплей, работа электродвигателя (как вы уже поняли, в расчете используются все виды получаемой энергии, в том числе и электрическая, если котел энергозависимый).

Для этого принято делить КПД котла на произведенное тепло (общий КПД) и рассеянное тепло (полезный КПД).

Эта классификация позволяет различать степень технического совершенства котла — общий КПД или экономию топлива и электроэнергии — КПД нетто.

Как рассчитать КПД котла отопления

Есть несколько способов вычисления значений. В европейских странах принято рассчитывать КПД отопительного котла на основе температуры дымовых газов (метод прямого баланса), то есть зная разницу между температурой окружающей среды и фактической температурой дымовых газов в дымоходе. Формула довольно проста:

ηbr = (Qir / Q1) 100%, где

  • ηbr (читать «это») — КПД котла «брутто»;
  • Qir (МДж / кг) — общее количество тепла, выделяющееся при сгорании топлива;
  • Q1 (МДж / кг) — это количество накопленного тепла, например, используемого для обогрева дома.

Например, если Q1 = 22 МДж / кг, Qir = 19 МДж / кг, то «общий» КПД = (19/22) * 100 = 86,3%. Все измерения производятся при уже установленном стандартном режиме работы котла.

Метод прямой балансировки не учитывает теплопотери самого котла, недостаточное сгорание топлива, отклонения в работе и другие характеристики, поэтому был придуман принципиально другой и более точный метод расчета — «метод балансировки обратный». Используемое уравнение:

ηbr = 100 — (q2 + q3 + q4 + q5 + q6), где

  • q2 — теплопотери с выхлопными газами;
  • q3 — тепловые потери из-за химического недожога горючих газов (применимо к газовым котлам);
  • q4 — потери тепловой энергии при механическом недожоге;
  • q5 — теплопотери от внешнего охлаждения (через теплообменник и корпус);
  • q6 — физические тепловые потери шлака, удаляемого из топки.

Полезный КПД отопительного котла по методу обратного равновесия:

ηnet = ηbr — Qsn, где

  • Qs.н — суммарный расход тепловой и электрической энергии на собственные нужды, выраженный в.

Фактический КПД почти всегда будет отличаться от заявленного производителем, так как он зависит от правильной установки котла и системы отопления, системы дымовых газов, качества электроснабжения и т.д., уже установленных.

От чего зависит тепловая эффективность котлоагрегатов

Принцип работы классического атмосферного атмосферного газа.

КПД отопительных котлов не равен какой-либо мощности, существует пропорциональная зависимость от нагрузки: увеличение тепловой нагрузки (количества сожженного топлива) также увеличивает потери тепла через корпус или дымоход. Точно так же работа на минимальной мощности не всегда гарантирует полное сгорание топлива, что приводит к снижению эффективности.

Например, в сервисной инструкции к газовым котлам Protherm Wolf KSO мощностью 12,5 кВт и 16,0 кВт указано, что при работе на максимальной мощности (12,8 кВт и 16,3 кВт соответственно) КПД составляет 92,5%, при этом при минимальной нагрузке (4,5 кВт и 5,8 кВт) она уменьшится и составит всего 78,4 %.

Это одна из основных причин, по которой стоит осознанно подходить к выбору мощности котла. Оптимальная производительность в большинстве моделей достигается при нагрузке от 60 до 90% максимальной мощности.

В остальном КПД зависит исключительно от технологического совершенства модели, направленного на снижение описанного выше q2-6 (снижение температуры дымовых газов, эффективное сгорание топлива, модулируемые горелки, теплоизоляция и т.д.), А также по качеству обслуживания и эксплуатации котла. Регулярная чистка охлаждающей жидкости, чистка и ополаскивание — все это со временем серьезно влияет на эффективность.

Значения современных котлов в зависимости от вида топлива

С точки зрения физики КПД не может превышать 100%: невозможно получить больше тепловой энергии, чем выделяется при сгорании топлива. Однако все зависит от того, как вы считаете. Есть два определения:

  • более низкая теплотворная способность — тепло, получаемое при сгорании топлива, когда продукты сгорания просто выводятся через дымоход;
  • повышенная теплота сгорания — тепло, в том числе энергия, содержащаяся в водяном паре — одном из продуктов сгорания горючих газов.

Газовые конденсационные котлы также аккумулируют тепловую энергию конденсата, образованную продуктами сгорания газа, и откладывают на дополнительном теплообменнике. Поэтому значительная часть тепла не «летит в дымоход», а температура выхлопных газов практически равна температуре атмосферы.

Устройство представляет собой простой одноконтурный газовый конденсационный котел.

Согласно действующим нормам как в России, так и в Европе КПД отопительных котлов рассчитывается исходя из наименьшей удельной теплоты сгорания, поэтому с учетом дополнительного тепла, извлеченного из конденсата, получаются значения выше 100%. При расчете на высшую теплотворную способность КПД газовых конденсационных котлов составляет 96-98% в зависимости от модели и типа установки: настенные котлы обычно имеют более высокий КПД, чем напольные котлы (это касается все газовые котлы).

Также из таблицы можно отметить, что средний КПД твердотопливных котлов также различается в зависимости от используемого топлива, это связано со степенью сгорания топлива, его теплопередачей, температурой сгорания и тепловыми потерями с физической теплотой отходы удаляются из камеры сгорания. Даже один и тот же твердотопливный котел может иметь разную эффективность при работе на разных видах топлива.

Как увеличить КПД газового котла

повысить эффективность сжигания топлива за счет вмешательства в техническое устройство котла практически невозможно, такой же слой теплоизоляции установить невозможно из-за банального непоставки места производителем. Также запрещен самодельный ремонт. Однако есть способы повысить КПД газового котла, особенно если это старая бракованная модель:

  1. Готовый экономайзер для дымохода — заменяет определенный участок дымохода и предназначен для аккумулирования тепла от выхлопных газов через дымоход (своего рода имитация конденсационных котлов). Однако необходимо точно рассчитать параметры экономайзера и требования к дымоходу, чтобы поддерживать необходимую тягу и предотвращать обратную тягу, например, при сильном ветре. Цена вопроса 1 700-2 500 руб. Сэндвич-сетка-экономайзер для трубы дымохода.
  2. Самодельный экономайзер практически идентичен готовой продукции, описанной выше. О том, как сделать эффективный экономайзер, мы уже рассказывали в одной из предыдущих статей.
  3. Очистка котла и промывка теплообменника являются операциями периодического технического обслуживания, не имеющими значения для новых котлов, но чрезвычайно эффективными для тех, которые работают по крайней мере несколько сезонов. Дело в том, что во время работы внутри теплообменника образуется накипь и другие солевые отложения, забиваются внешние ребра теплообменника, горелки и запальник. Все это приводит к увеличению расхода газа, снижению тепловой мощности и, как следствие, снижению КПД (часто до 20-30%). Как и как часто нужно чистить газовый котел, мы также уже разбирали ранее.
  4. Газовый фильтр — устанавливается перед запорной арматурой газопровода и предназначен для очистки газа от мусора и примесей, которые иногда встречаются в составе. Это не только помогает уменьшить образование сажи, но, улучшая качество топлива, немного снижает потери тепла в случае недожога.

Остальные методы заключаются в правильных пуско-наладочных работах, которые выполняются один раз, при первом пуске котла, исключительно специалистами. Если первоначальная настройка верна, эффективность гарантируется производителем. Важно понимать, что увеличивать этот показатель, вмешиваясь в техническое устройство самого котла, нельзя, а тем более это небезопасно.

Как рассчитать КПД котла отопления

Есть несколько способов вычисления значений. В европейских странах принято рассчитывать КПД отопительного котла на основе температуры дымовых газов (метод прямого баланса), то есть зная разницу между температурой окружающей среды и фактической температурой дымовых газов в дымоходе. Формула довольно проста:

ηbr = (Q1 / Qir) 100%, где

  • ηbr (читать «это») — КПД котла «брутто»;
  • Q1 (МДж / кг) — это количество накопленного тепла, например, используемого для обогрева дома.
  • Qir (МДж / кг) — общее количество тепла, выделяющееся при сгорании топлива;

Например, если Q1 = 19 МДж / кг, Qir = 22 МДж / кг, то «общий» КПД = (19/22) * 100 = 86,3%. Все измерения производятся при уже установленном стандартном режиме работы котла.

КПД и теплопотери

Метод прямой балансировки не учитывает теплопотери самого котла, недостаточное сгорание топлива, отклонения в работе и другие характеристики, поэтому был придуман принципиально другой и более точный метод расчета — «метод балансировки обратный». Используемое уравнение:

ηbr = 100 — (q2 + q3 + q4 + q5 + q6), где

  • q2 — теплопотери с выхлопными газами;
  • q3 — тепловые потери из-за химического недожога горючих газов (применимо к газовым котлам);
  • q4 — потери тепловой энергии при механическом недожоге;
  • q5 — теплопотери от внешнего охлаждения (через теплообменник и корпус);
  • q6 — физические тепловые потери шлака, удаляемого из топки.

Полезный КПД отопительного котла по методу обратного равновесия:

ηnet = ηbr — Qsn, где

  • Qs.н — суммарный расход тепловой и электрической энергии на собственные нужды, выраженный в.

Фактический КПД почти всегда будет отличаться от заявленного производителем, так как он зависит от правильной установки котла и системы отопления, системы дымовых газов, качества электроснабжения и т.д., уже установленных.

Меры безопасности при повышении КПД

Еще 20-30 лет назад цена на энергоресурсы на постсоветском пространстве была низкой, поэтому никто не обращал внимания на такой параметр, как эффективность. В конце концов, все решает продуктивность. Но поскольку цена на газ начала расти, а современные технологии еще не были доступны, мастера начали модернизировать газовые котлы, чтобы повысить эффективность доступными способами.

При проведении любых работ с газовым оборудованием необходимо соблюдать меры безопасности и иметь специальные навыки и инструменты. А также не использовать запрещенные законом методы для повышения эффективности

Например, подключение медных и алюминиевых пластин к теплообменникам для улучшения теплопередачи. Снижены теплопотери конструктивных элементов отопительных приборов за счет сварки сторонних элементов. Доработаны автоматика и теплообменники. Также использовались другие подобные методы. Эффективность повысилась, а государство и газовая служба никак не отреагировали на «творчество» умельцев.

Теперь все по-другому, и специализированные законы запрещают изменять конструкцию газовых котлов, которая должна быть сертифицирована, как и все их отдельные элементы. В результате невозможно повысить КПД за счет замены механических, электрических и других компонентов нагревательных приборов на сторонние.

Нарушение этих требований может повлечь за собой:

То есть не стоит рисковать жизнями людей, чтобы повысить КПД котла на несколько процентов.

Как повысить коэффициент полезного действия котла?

Предлагаем вам ознакомиться с рекомендациями, которые направлены на повышение производительности системы:

  1. Если причина недостаточной и эффективной работы кроется в области отбора тепловой энергии, для ее увеличения устанавливается турбулятор. Он размещен между теплообменником и камерой сгорания.
  2. Чтобы исключить теплопотери в результате химического недожога, необходимо правильно отрегулировать работу оборудования. Рекомендуем доверить эту процедуру только специалисту. Также рекомендуется установить ограничитель тяги для уменьшения тяги. Его установка позволяет регулировать сечение дымохода. Установка ограничителя тяги особенно необходима при очень низких наружных температурах.
  3. Чтобы уменьшить тепловые потери, возникающие из-за физического недожога, и поддерживать нормальную тягу, необходимо как можно скорее удалить сажу, которая образуется на пламегасителях. Также необходимо удалить известковый налет из отопительного контура. Регулярная чистка этих элементов исключает физическую потерю тепла.
  4. Поддерживайте исправное состояние труб системы отопления. Металлические трубы могут «вторгаться» изнутри из-за отложений грязи. С трубами из ПВХ такого не происходит, но в профилактических целях рекомендуется периодически продувать систему отопления. Не следует полностью сливать охлаждающую жидкость. Поскольку при поступлении неочищенной воды она нагревается и пропускается по трубам, образуется осадок. В результате на стенках труб накапливается накипь.
  5. Отрегулируйте лопасть вентилятора. Для этого нужно использовать градусник. Заслонка устанавливается в положение, при котором достигается максимальная температура охлаждающей жидкости.
  6. Поддерживайте нормальную тягу. Во избежание его порчи требуется регулярная чистка дымохода от продуктов сгорания. И сажа тоже не должна образовываться в камере сгорания. Из-за большого количества сажи увеличивается количество потребляемого топлива.
  7. Для повышения эффективности котельного оборудования, работающего на газовом топливе, также возможна установка коаксиального дымохода. У традиционных каминов есть очевидный недостаток — они зависят от внешних условий. Коаксиальный выходной патрубок устойчив к перепадам температуры, обеспечивает поддержание заданных температурных параметров в помещении и экономит газ. Конструктивно коаксиальный дымоход состоит из двух труб разного диаметра. Одна трубка используется для переноса продуктов сгорания, вторая — воздуха, насыщенного кислородом.

устранить эти причины снижения КПД котлов можно своими руками, не вызывая специалистов.

причины снижения производительности котлов

Сборка котла по готовому проекту

Самый простой способ — построить кирпичный твердотопливный котел своими руками. Его конструкция популярна и не требует сложных расчетов. Такой бойлер можно использовать сразу для нескольких целей, поэтому в основном они устанавливаются на кухнях. Примечательно, что самостоятельно собрать такой агрегат смогут даже новички.

В процессе работы вам понадобятся болгарка, сварочный аппарат с электродами, листовая сталь, кирпич, материалы для пекарского раствора, металлические трубы и уголки. Тем, кто никогда не держал в руках сварку, лучше разрезать детали по чертежу твердотопливного котла и поручить сварочные работы профессионалу. Это важно, так как качество швов напрямую влияет на срок службы котла.

Как повысить КПД твердотопливного котла

Положительным моментом самостоятельного строительства отопительного оборудования является то, что есть возможность выбрать размер твердотопливного котла и топки, а также рассчитать их мощность под конкретные нужды. Кроме того, внутри может быть предусмотрена плита или кирпичный свод, чтобы тепло накапливалось во время горения дров и затем перераспределялось в систему отопления.

Теплообменник часто делают прямоугольной формы, используя прямоугольный профиль и трубы сечением 40-50 мм. Благодаря профилям соединение трубок становится проще, а швы более прочными.

От чего зависит тепловая эффективность котлоагрегатов

Принцип работы атмосферного газового котла
Принцип работы классического атмосферного атмосферного газа.

КПД отопительных котлов не равен какой-либо мощности, существует пропорциональная зависимость от нагрузки: увеличение тепловой нагрузки (количества сожженного топлива) также увеличивает потери тепла через корпус или дымоход. Точно так же работа на минимальной мощности не всегда гарантирует полное сгорание топлива, что приводит к снижению эффективности.

Например, в сервисной инструкции к газовым котлам Protherm Wolf KSO мощностью 12,5 кВт и 16,0 кВт указано, что при работе на максимальной мощности (12,8 кВт и 16,3 кВт соответственно) КПД составляет 92,5%, при этом при минимальной нагрузке (4,5 кВт и 5,8 кВт) она уменьшится и составит всего 78,4 %.

Это одна из основных причин, по которой стоит осознанно подходить к выбору мощности котла. Оптимальная производительность в большинстве моделей достигается при нагрузке от 60 до 90% максимальной мощности.

В остальном КПД зависит исключительно от технологического совершенства модели, направленного на снижение описанного выше q2-6 (снижение температуры дымовых газов, эффективное сгорание топлива, модулируемые горелки, теплоизоляция и т.д.), А также по качеству обслуживания и эксплуатации котла. Регулярная чистка охлаждающей жидкости, чистка и ополаскивание — все это со временем серьезно влияет на эффективность.

Причины снижения КПД котлов отопления

Еще до того, как повысить КПД батареи отопления, необходимо определиться с этим параметром. Фактически, он состоит из нескольких составляющих: КПД котла, радиаторов и труб. Но помимо этого необходимо учитывать количество теплопотерь здания.

Поэтому сначала нужно думать не о том, как повысить КПД отопительной батареи, а об улучшении теплоизоляции дома. Только уменьшив потери через стены и окна, можно приступить к модернизации отопления. Ошибочно считается, что основным показателем системы является КПД газовых отопительных котлов или их твердотопливных аналогов. Однако на самом деле полезное действие системы определяется следующей формулой:

Q = Vcons / Vaccess

Где Q — показатель эффективности, Vconsum — количество энергии, затрачиваемое на нагрев хладагента, Vinput — фактическая передача тепла воздуху в помещении.

Что нужно сделать, чтобы этот показатель изначально был максимальным:

  • Выберите режим работы при низкой температуре. При минимальной разнице нагрева воды после котла и в обратке снизятся затраты на электроэнергию;
  • Использование электронных систем управления — термометров и программаторов. Они позволят автоматически менять работу котла при колебаниях температуры в доме и на улице;
  • Проведите модернизацию элементов для достижения максимальной эффективности отопления в доме.

Все эти методы взаимосвязаны между собой. Поэтому при организации разминки необходимо профессионально подходить к каждому этапу.

При проектировании системы необходимо рассчитать ее основные параметры: теплопотери, работу каждого агрегата и оптимальный температурный режим. Это можно сделать с помощью онлайн-калькуляторов (высокая погрешность) или заказав услугу в специализированных расчетных конторах (точные данные).

Виды теплопотерь

Разобравшись, какой КПД у котлов для отопления, необходимо проанализировать причины, мешающие получить от оборудования максимальный КПД.

  • Механическое недожжение: в горелку должен подаваться свежий воздух для поддержания процесса горения. Для этого в котле предусмотрена миниатюрная дверца — вентилятор. Если это окно слишком открыто, внутри камеры образуется поток воздуха, который втягивает часть несгоревшего газа в дымоход. В этом случае эффективность снижается на несколько процентных пунктов.
  • Химическое недожжение: в случае нехватки кислорода газ тоже не исчерпывается полностью, поэтому его отправляют в дымоход. В этом случае КПД можно снизить на 7%.
  • Общие теплопотери — отсутствие адекватной теплоизоляции кровли крадет 10-25% КПД. Стены, хорошо проводящие тепло, поглощают 20-30% мощности котла. Старые окна и двери лишают вас 15-25% отопления. Пол на земле снижает эффективность обогрева на 3-6%, а неправильное расположение системы вентиляции уводит 30-40% тепла из помещения.

Значения современных котлов в зависимости от вида топлива

Фото Тип котла в зависимости от подаваемого топлива Средний КПД, %
Baxi SLIM 2.230 I Газ
— Конвекция 87-94
— конденсация 104-116*
Твердотопливный модульный угольный котел Твердое топливо
— Горящее дерево 75-87
— Каменный уголь 80-88
— пеллеты 80-92
Жидкотопливный котел Жидкое топливо
— На дизеле 86-91
— На дизеле 85-88
Vaillant eloBLOCK VE 12 Электрические резисторы 99-99,5

* С точки зрения физики КПД не может превышать 100%: невозможно получить больше тепловой энергии, чем выделяется при сгорании топлива. Однако все зависит от того, как вы считаете. Есть два определения:

  • более низкая теплотворная способность — тепло, получаемое при сгорании топлива, когда продукты сгорания просто выводятся через дымоход;
  • повышенная теплота сгорания — тепло, в том числе энергия, содержащаяся в водяном паре — одном из продуктов сгорания горючих газов.

Газовые конденсационные котлы также аккумулируют тепловую энергию конденсата, образованную продуктами сгорания газа, и откладывают на дополнительном теплообменнике. Поэтому значительная часть тепла не «летит в дымоход», а температура выхлопных газов практически равна температуре атмосферы.

Принцип работы конденсационных одноконтурных газовых котлов
Устройство представляет собой простой одноконтурный газовый конденсационный котел.

Согласно действующим нормам как в России, так и в Европе КПД отопительных котлов рассчитывается исходя из наименьшей удельной теплоты сгорания, поэтому с учетом дополнительного тепла, извлеченного из конденсата, получаются значения выше 100%. При расчете на высшую теплотворную способность КПД газовых конденсационных котлов составляет 96-98% в зависимости от модели и типа установки: настенные котлы обычно имеют более высокий КПД, чем напольные котлы (это касается все газовые котлы).

Также из таблицы можно отметить, что средний КПД твердотопливных котлов также различается в зависимости от используемого топлива, это связано со степенью сгорания топлива, его теплопередачей, температурой сгорания и тепловыми потерями с физической теплотой отходы удаляются из камеры сгорания. Даже один и тот же твердотопливный котел может иметь разную эффективность при работе на разных видах топлива.

Как работает водогрейный котел

В отличие от других аналогов, дровяные водогрейные котлы для дома — практически классика для отопления помещений. Обычная демпферная печь была прототипом всего современного твердотопливного оборудования. Но по сравнению с прародителем современного оборудования он претерпел значительные функциональные изменения, которые позволили значительно повысить эффективность оборудования.

Дровяные котлы для частного дома — наиболее приемлемый вариант отопления, особенно если нет возможности подключения к центральному водопроводу в районе расположения строения.

Принцип работы водогреных котлов работающих на дровах

Конструкция этого оборудования довольно проста. Внутри котла есть камера сгорания, которая сообщается со змеевиком. Жидкость, используемая в системе отопления, постоянно циркулирует по ней.

При сгорании топлива выделяется тепловая энергия, которая нагревает воду в змеевике и поступает в подключенную к нему систему отопления. После охлаждения жидкость возвращается в котел по обратной магистрали.

Это принципиальная схема работы дровяного водогрейного котла для дома, она применяется практически во всех моделях отопительного оборудования, главное отличие в том, как именно происходит горение в камере сгорания.

Разрешение на установку твердотопливного котла не требуется. Хозяину дома нужно только произвести грамотный монтаж изделия и подключить его к существующей системе отопления.

Преимущества использования водогрейного котла на дровах

Владельцам частных домов, проживающих в районах, где нет возможности подключения к центральной газовой сети, следует в первую очередь подумать о покупке дровяных водогрейных котлов. Независимость от традиционных видов топлива — главное, но не единственное преимущество этой техники. К преимуществам также можно отнести следующее:

  • Высокая эффективность. Некоторые производители заявляют, что КПД их моделей достигает около 95%. Мощность, вырабатываемая этим типом котла, достаточна для удовлетворения потребностей в тепле и горячей воде в жилом доме с большой площадью.
  • Функциональность. С помощью этого оборудования можно не только обогреть комнату, но и нагреть воду для бытовых нужд.
  • Надежность. Дровяные водогрейные котлы для дома изготавливаются из чугуна и высокопрочной стали. Благодаря этому изделие отличается повышенной прочностью и долговечностью.
  • Безопасность. Оборудование полностью безопасно. Некоторые модели оснащены специальными датчиками, которые сигнализируют о высокой концентрации CO и в этом случае автоматически останавливают процесс горения.

Выбирая водогрейные котлы на дровах, следует обращать внимание не только на мощность такого оборудования, но и на скорость горения от закладки дров. Также стоит учесть принцип горения, используемый в данной модели.

Высокотехнологичные решения на защите помещения от холода

Стремясь повысить эффективность отопительного оборудования, крупные производители постоянно разрабатывают способы сжигания топлива, позволяющие экономить используемые энергоресурсы и увеличивать время работы котла от загрузки дров.

Ярким примером таких новшеств является пиролизный котел, а также изделия, в которых используется принцип превосходного сгорания.

Каждая модель позволяет извлечь максимальное количество энергии при сгорании сырья, накапливает ее и направляет на нагрев жидкости в системе отопления.

Котлы пиролизные (газогенераторные). Используются продукты окисления древесины. Если этот тип топлива воспламеняется при определенной температуре и скорости горения, он может выделять значительное количество CO. Этот газ направляется в специальную камеру, где смешивается с воздухом. Полученную смесь сжигают. В результате высвобождается дополнительная энергия.

Котлы верхнего горения. Верхнее горение материала особенно поддерживается в дровяных котлах для горячего водоснабжения для дома. Таким образом, скорость горения снижается, и, таким образом, от того же количества дров выделяется больше тепловой энергии.

Чтобы правильно рассчитать необходимую мощность оборудования и выбрать наиболее подходящую модель для конкретных условий, лучше всего обратиться за помощью к консультантам компании, занимающейся продажей водонагревательного оборудования.

Химический недожог как источник теплопотерь

Показатель q3 используется для расчета КПД газового отопительного котла, например, или в случаях, когда в качестве топлива используется мазут. Для газовых котлов значение q3 составляет 0,1-0,2%. При небольшом избытке воздуха при горении этот показатель составляет 0,15%, а при значительном избытке воздуха вообще не учитывается. Однако при горении газовой смеси разной температуры значение q3 = 0,4-0,5 %.

как рассчитать КПД котла

Если отопительное оборудование работает на твердом топливе, то учитывается показатель q4. В частности, для антрацитового угля значение q4 = 4-6%, полуантрацит характеризуется тепловыми потерями 3-4%, а при сжигании угля только 1,5-2% тепловых потерь. В случае удаления жидкого шлака вареного угля с низкой реакционной способностью значение q4 можно считать минимальным. Но при удалении шлака в твердом виде потери тепла возрастут до максимального предела.