Способы – как повысить КПД газового котла

Приобретая газовый котел для своего собственного дома, мы обращаем внимание на два основных показателя: цена оборудования и его мощность. Почему-то многие из нас не смотрят на очень важную позицию – коэффициент полезного действия (КПД). А ведь именно этот коэффициент говорит о том, как экономно будет работать купленный вами котел. Производитель в паспорте ставит максимальный показатель, который определяется правильной и грамотной эксплуатацией прибора. Но в жизни такое случается редко, отсюда не только теплопотери, но и потери денежных средств из вашего кошелька. Поэтому вопрос, как повысить КПД газового котла, в настоящее время волнует многих потребителей.

Начнем отвечать на поставленный вопрос с того, что отметим – коэффициент полезного действия газового котла зависит от многих показателей.

• Количество тепловой энергии, которая передается от сжигаемого топлива теплоносителю. Это основа КПД.
• Далее идут теплопотери. Чем их меньше, тем лучше. Основная масса теплопотерь происходит из-за неправильного сжигания топлива, в данном случае природного газа. Здесь два вида недожога: химический и механический.
• И последний вид теплопотерь, который зависит от неравномерного распределения выделяемой тепловой энергии.

Получается так, снизив теплопотери, можно поднять коэффициент полезного действия до заявленного производителем. В случае с газовым отопительным оборудованием нас будут интересовать всего лишь два вида тепловых потерь – это химический и механический вариант.

Грамотное обслуживание оборудования

Виды теплопотерь

Начнем с механического. По сути, получается вот какая схема. В процессе сжигания газа в топку должен подаваться кислород. Для этого в конструкции самого газового котла установлена небольшая камера с дверцей. Ее называют поддувало. Приоткрывая или прикрывая дверцу-заслонку, мы впускаем в камеру сгорания свежий воздух, обогащенный кислородом.

Если открыть заслонку больше необходимого параметра, то газ полностью сгорать не будет. Внутри топки образуется сквозняк, вытягивающий с продуктами сгорания топлива и часть несгоревшего газа. Соответственно будет меньше выделяться тепловой энергии. Это минус, это падение КПД газового котла.

Химические теплопотери – это, наоборот, большой недостаток кислорода в камере сгорания. То есть заслонка прикрыта слишком сильно. Без кислорода газ полностью сгорать не будет и опять, вместе с продуктами сгорания, будет вылетать в дымоходную трубу. При этом падение коэффициента полезного действия будет самым большим до 7%.

Правильная настройка газового котла

Как увеличить КПД

Создать правильные условия эксплуатации газового котла и тем самым повысить коэффициент полезного действия можно реально, не вызывая специалиста, то есть своими руками. Что для этого нужно сделать?

1. Отрегулировать заслонку поддувала. Это можно сделать экспериментальным путем, найдя, при какой позиции температура теплоносителя будет выше всего. Контроль проводите по термометру, установленному в корпусе котла.
2. Обязательно следить, чтобы трубы системы отопления не зарастали изнутри, чтобы на них не образовывалась накипь и грязевые отложения. С пластиковыми трубами сегодня стало проще, их качество известно. И все же специалисты рекомендуют периодически продувать систему отопления.
3. Следить за качеством дымохода. Нельзя допускать его засорение и налипания на стенки сажи. Все это приводит к суживанию сечения отводящей трубы и уменьшению тяги котла.
4. Обязательное условие – чистка камеры сгорания. Конечно, газ не сильно коптит, как дрова или уголь, но стоит хотя бы один раз в три года мыть топку, очищая ее от сажи.
5. Специалисты рекомендуют снизить тягу дымохода в самое холодное время года. Для этого можно использовать специальное устройство – ограничитель тяги. Устанавливается он на самом верхнем краю дымохода и регулирует сечение самой трубы.
6. Снизить химические тепловые потери. Здесь два варианта, чтобы добиться оптимального значения: установить ограничитель тяги (уже выше было об этом сказано) и сразу после установки газового котла провести грамотную настройку оборудования. Рекомендуем это поручить специалисту.
7. Можно установить турбулизатор. Это специальные пластины, которые устанавливаются между топкой и теплообменником. Они увеличивают площадь отбора тепловой энергии.

Своевременная чистка узлов агрегата

Вот такие причины, устранив которые можно рассчитывать на повышение эффективности работы котельного оборудования. Конечно, таких причин немало, но эти считаются основными, отвечающими на вопрос: как увеличить КПД газового котла.

Как увеличить КПД газового котла

Здесь вы узнаете:

Для того чтобы определиться с понятием экономичного газового котла надо уточнить, что такой котел будет отапливать помещение с минимальными затратами. Это котел, правильно рассчитанный по мощности в соответствии с площадью отопления, с высоким КПД, с хорошей регулировкой режимов работы, с оптимальным расходом газа. Если обобщенно определить критерии экономичности котла, то стоит обратить внимание на следующее:

• Оптимально подходящая мощность;
• Высокий КПД;
• Оптимальная конструкция и дополнительное оснащение;
• Надежная, хорошо зарекомендовавшая себя фирма-производитель.

Рассмотрим эти и другие критерии, влияющие на экономичность котла. Более подробно.

От чего зависит КПД котла

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

Показатели оборудования зависят от нескольких основных факторов:

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

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

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

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

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

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

Как рассчитать КПД котла отопления

Рассчитать значения можно несколькими способами. В европейских странах расчет КПД котла отопления принято производить по температуре отходящих газов (метод прямого баланса), то есть зная разницу между температурой окружающей среды и реальной температурой отходящих через дымоход газов. Формула довольно проста:

ηбр = (Qir/Q1) 100%, где

• ηбр (читается «эта») – КПД котла «брутто»;
• Qir(МДж/кг) – общее количество тепла, выделяемое при сжигании топлива;
• Q1 (МДж/кг) – к-во тепла, которое удалось аккумулировать, т.е. использовать в целях обогрева дома.

Например, если Q1 = 22 МДж/кг, Qir = 19 МДж/кг, то КПД «брутто» = (19/22)*100 = 86,3%. Все замеры проводятся при уже установившемся, стандартном режиме работы котла.

Метод прямого баланса не учитывает теплопотери самого котлоагрегата, недожог топлива, отклонения в работе и прочие особенности, поэтому был придуман принципиально другой, более точный способ расчета – «метод обратного баланса». Используется уравнение:

ηбр = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6), где

• q2 – потери тепла с уходящими газами;
• q3 – потери тепла вследствие химического недожога горючих газов (применимо к газовым котлам);
• q4 – потери тепловой энергии с механическим недожогом;
• q5 – теплопотери от наружного охлаждения (через тепплообменник и корпус);
• q6 – потери тепла с физическим теплом шлаков, удаляемых из топки.

КПД «нетто» котла отопления согласно методу обратного баланса:

ηнетто = ηбр — Qс.н, где

• Qс.н – общий расход тепловой и электрической энергии на собственные нужды в % выражении.

Реальный КПД практически всегда будет отличаться от заявленного производителем, поскольку зависит от правильности монтажа котла и отопительной системы, системы дымоудаления, качества электроснабжения и т.д. Измеряется он, соответственно, уже на месте.

Причины снижения КПД котлов отопления

Еще до того как повысить КПД батареи отопления, нужно определиться с этим параметром. Фактически он состоит из нескольких составляющих – эффективность работы котла, радиаторов и трубопроводов. Но кроме этого нужно учитывать величину тепловых потерь здания.

Поэтому, нужно сначала не думать — как увеличить КПД батареи отопления, а улучшить теплоизоляцию дома. Только уменьшив потери через стены и окна можно приступать к модернизации отопления. Ошибочно считается, что главным показателем системы является КПД газовых котлов отопления или их твердотопливных аналогов. Однако фактически полезное действие системы определяется по следующей формуле:

Где Q – показатель КПД, Vпотр — количество затрачиваемой энергии на нагрев теплоносителя, Vпоступ – фактическая передача тепла воздуху в помещении.

При анализе работы котла, в особенности газового типа, видно, что он функционирует не все время. Он должен поддерживать уровень нагрева теплоносителя на установленном тепловом режиме. За передачу энергии отвечают другие элементы системы – трубопроводы и радиаторы. Именно им в первую очередь нужно уделить внимание, так как КПД системы отопления на 80% зависит от их правильного функционирования.

Что нужно сделать, чтобы этот показатель изначально был максимальным:

• Выбрать низкотемпературный режим работы. При минимальной разнице нагрева воды после котла и в обратной трубе затраты на энергоноситель уменьшится;
• Использование электронных систем управления – термометров и программаторов. Они позволят автоматически изменять работу котла при колебаниях температуры в доме и на улице;
• Провести модернизацию элементов, чтобы выйти на максимальное КПД отопления в доме.

Все эти способы взаимосвязаны друг с другом. Поэтому при организации отопления нужно профессионально пойти к каждому этапу.

Во время проектирования системы нужно рассчитать ее основные параметры – тепловые потери, работу каждого узла и оптимальный температурный режим. Сделать это можно с помощью онлайн калькуляторов (высокая погрешность) или заказав услугу у специализированных расчетных бюро (точные данные).

Виды теплопотерь

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

• Механический недожог – для поддержания процесса горения к горелке должен поступать свежий воздух. Для этого в котле предусмотрена миниатюрная дверца – поддувало. Если это окошко открыто слишком сильно, внутри камеры образуется сквозняк, вытягивающий часть несгоревшего газа в дымоход. При этом КПД падает на несколько процентов.
• Химический недожог – если наблюдается нехватка кислорода, газ также не прогорает полностью, поэтому отправляется в дымоход. В таком случае коэффициент полезного действия способен снизиться на 7%.
• Общие теплопотери – отсутствие надлежащей термоизоляции крыши крадет 10-25% КПД. Хорошо проводящие тепло стены забирают 20-30% мощности котла. Старые окна и двери лишают вас 15-25% отопления. Пол на грунте уменьшает эффективность обогрева на 3-6%, а неправильное обустройство системы вентиляции удаляет из помещения 30-40% тепла.

Как увеличить КПД газового котла

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:

1. Комнатные терморегуляторы. Они контролируют температуру в жилых помещениях, не влияя на работу теплоносителя.
2. Установка циркулярного насоса, так можно стабилизировать равномерность и скорость прогревания.
3. Замена газовой горелки, повысит увеличение КПД твердотопливного котла на 5-7%. Модуляционная горелка позволит расходовать газовоздушную смесь в правильных пропорциях, что исключит неполное сжигание.
4. Расположение горелок у водяного контура прибавит к общему количеству КПД несколько процентов. Такая частичная модификация положительно повлияет на расход топлива и увеличит тепловой баланс всей системы.

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.

Также теплообменник с видимыми признаками загрязнения, которые представляют из себя солевые отложения металлов, провоцирует сильный расход всех видов энергии затраченных на работу, что уменьшает теплопроводность и может вывести из строя котел. Чистку камеры сгорания обязательна и проводят ее несколько раз в год.

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.

Установка радиаторов для получения максимального КПД

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

Меры безопасности при повышении КПД

Еще 20-30 лет назад цена энергоносителей на постсоветском пространстве была невысокой, поэтому никто не уделял внимание такому параметру, как КПД. Ведь все могла решить производительность. Зато, когда газ начал расти в цене, а современные технологии были еще недоступны умельцы начали модернизировать газовые котлы, с целью повышения эффективности, доступными способами.

При выполнении любых работ с газовым оборудованием необходимо соблюдать меры безопасности и владеть специальными навыками и инструментов. А также не стоит использовать запрещенных законодательством способы повышения КПД

К примеру, прикрепляя к теплообменникам медные, алюминиевые пластины для улучшения теплопередачи. Уменьшали теплопотери элементов конструкции приборов отопления привариванием сторонних элементов. Менялась автоматика и теплообменники. В ход шли и другие подобные способы. КПД повышалось, а государство и газовая служба не реагировали на «творчество» умельцев.

Сейчас все иначе и профильные законы запрещают изменять конструкцию газовых котлов, которые должны быть сертифицированными, как и все их отдельные элементы. В результате повышать КПД с помощью замены механических, электрических и других компонентов отопительных приборов на сторонние нельзя.

За нарушение указанных требований может наступить:

• Административная ответственность. Если сотрудники горгаза выявят вмешательство в конструкцию котла, а при этом никаких происшествий не было, то придется выплатить штраф в размере 10-15 тыс. рублей. На это указывает статья 7.19 КоАП. В тяжелых случаях газовая служба вправе даже разорвать договор на обслуживание и прекратить поставки топлива.
• Уголовная ответственность. О чем свидетельствует Федеральный закон от № 229-ФЗ от 29.07.2018 «О внесении изменений в статью 215.3 УКРФ и статьи 150 и 151 Упк РФ». Эти нормы вступят в действие, если изменения конструкции привели к серьезным последствиям.

То есть рисковать жизнями людей, чтобы поднять эффективность котла на несколько процентов, не стоит.

Каким должен быть энергоэффективный котел

Указанные в документах характеристики и богатый практический опыт показывают, что импортные котлы обладают наиболее высоким КПД. Европейские производители уделяют особое внимание применению энергосберегающих технологий, что позволяет получать максимальную отдачу от оборудования. Составим «портрет» идеального газового котла:

• модуляционная горелка – автоматически подстраиваются под режим работы системы, минимизируя процент недожога;
• нагрев теплоносителя не более 70 градусов, отводимых газов – до 110 градусов, что обеспечивает оптимальный баланс КПД, желательно наличие конденсационного теплообменника;
• коаксиальный дымоход – закрытая камера сгорания требует от оборудования канала для отвода продуктов сгорания типа «труба в трубе», что позволяет подогревать поток воздуха с улицы;
• система рециркуляции – позволяет использовать тепло отработанных газов для обогрева помещения.

Конечно, такого идеального котла не существует, но список лучших технических решений поможет выбрать достойную модель.

У какого газового котла самый высокий КПД

Статистика и техническая документация, ясно указывают, что котлы импортного производства имеют наибольший КПД. Европейские производители, делают особый акцент на применении энергосберегающих технологий. Иностранный газовый котел, имеет высокий КПД, так как в его устройстве сделаны некоторые модификации:

• Используется модуляционная горелка – современные котлы ведущих производителей, оснащены плавнодвухступенчатыми или полностью модулируемыми горелочными устройствами. Преимущество горелок – автоматическая приспособляемость к фактическим рабочим параметрам системы отопления. Процент недожига снижается к минимуму.
• Нагрев теплоносителя – оптимальный котел, это агрегат, разогревающий теплоноситель до температуры не более 70°С, при этом, отходящие газы нагреваются не более 110°С, что и обеспечивает максимальную теплоотдачу. Но, при низкотемпературном нагреве теплоносителя, наблюдается несколько минусов: недостаточная сила тяги, усиленное конденсатообразование.
  Теплообменники в газовых котлах с самым высоким коэффициентом полезного действия, изготавливаются из нержавеющей стали и снабжаются специальным блоком-конденсатором, предназначенным для отбора тепла, находящегося в конденсате.
• Температура подводящего газа и воздуха, поступающего на горелку. Котлы закрытого типа, подключаются к коаксиальному дымоходу. Воздух поступает в камеру сгорания через наружную полость двуполостной трубы, предварительно подогреваясь, что снижает необходимые теплозатраты на несколько процентов.
  Горелки с предварительным приготовлением газовоздушной смеси, также подогревают газ перед подачей его на горелку.
• Еще один популярный вариант модификации – установка системы рециркуляции отходящих газов, когда дым не сразу поступает в камеру сгорания, а проходит через ломанный дымоходный канал и поступает после подмешивания свежего воздуха, обратно на горелочное устройство.

Максимальное КПД достигается при температуре конденсатообразования или «точки росы». Котлы, работающие в условиях низкотемпературного нагрева, называются конденсационными. Их отличает, малое потребление газа и высокая теплоэффективность, что особенно заметно при подключении к газобаллонным установкам и газгольдеру.

Конденсационные котлы, предлагают несколько европейских производителей, среди которых:

В технической документации к конденсационным котлам, указано, что КПД устройств при подключении к низкотемпературным системам обогрева, составляет 108-109%.