Расход топлива. Сроки окупаемости котельной на различных видах топлива.

Для простоты восприятия информации параллельно с теорией будем производить расчёт на примере дома 140м2 в г.Санкт-Петербурге. Для удобства проведения расчётов можно воспользоваться Excel-калькулятором.

1. Какое кол-во тепловой энергии требуется на отопительный сезон

А. Определяем Q, КВт — проектная тепловая нагрузка здания – это теплопотери здания, определяются в ходе выполнения теплового расчёта при Tнро — температуре наружного воздуха для проектирования системы отопления (для Вашего региона см. СНиП «Климатология» 23-01-99). Tнро в СПб = -24С.

Менеджеры и продавцы отопительного оборудования используют «быстрый» способ расчёта теплопотерь для зданий и сооружений: отапливаемая площадь здания умножается на 100, получившаяся цифра есть величина теплопотерь в Ваттах (Вт). Иными словами, теплопотери привязаны к площади помещения: для нагрева 10м2 помещения необходим примерно 1 КВт мощности. Для подбора оборудования такой способ вполне подходит, но для наших расчётов важно знать цифру, максимально приближенную к реальности.

Для дома 140м2 условно примем теплопотери Q=14 КВт при Tнро= -24С.

Б. Определяем Qср – тепловая нагрузка здания, средняя за отопительный период.

Тепловая нагрузка здания изменяется в зависимости от наружной температуры воздуха. Зная среднюю температуру наружного воздуха за отопительный период можно рассчитать среднюю тепловую нагрузку.

Топ.нор. – температура наружного воздуха, средняя за отопительный период.

Для СПб Топ.нор.=-1,8С согласно СНиП 23-01-99.

Пересчёт производим по формуле:

Qср=Q*(Tвр- Топ.нор)/(Tвр- Tнро)= 14,0*(20+1,8)/(20+24)=6,93КВт

В. Определяем кол-во тепловой энергии W (КВт*ч) на отопление в течение отопительного сезона.

N0 – средняя продолжительность отопительного периода. Для СПб N0=219сут согласно СНиП 23-01-99.

W= Qср* N0*24=6,93*219=36424 КВт*ч

2. Расчёт стоимости тепловой энергии на выбранном виде топлива

Расход топлива в единицу времени можно найти по формуле:

Где Q – тепловая мощность, КВт

B – теплотворная способность топлива, КВт*ч / кг (м3, кг,л) – см. таблицу.

η – кпд теплогенератора, см. паспорт.

Размерность V зависит от единицы измерения кол-ва топлива, м3/ч, кг/ч, л/ч.

Если вместо Q подставить номинальную мощность теплогенератора в КВт, мы получим его номинальный расход топлива в час.

Если вместо Q подставить W – кол-во тепловой энергии за отопительный период в КВт*ч, мы получим расход топлива за отопительный период.

Размерность V’ зависит от единицы измерения кол-ва топлива, м3,кг,л

Таблица — теплотворная способность различных видов топлива

Рассчитаем стоимость отопления на различных видах топлива за отопительный период на примере нашего дома 140м2.

Т – тариф (стоимость топлива), единица измерения должна совпадать с размерностью V’

Тарифы взяты из интернета на день написания статьи, проводить расчёт необходимо самостоятельно, исходя из реальных цен на топливо в Вашем регионе.

Ц= V’*Т=4257*6,36=27074 руб

Продают сжиженный газ литрами, для удобства расчётов теплотворная способность пересчитывается на литры, составляет примерно 7,0 кВт*ч/л

Ц= V’*Т=5656*16= 90496 руб

Ц= V’*Т=3327*34,0=113118 руб

Ц= V’*Т=5,713*5200=29707 руб

Ц= V’*Т=9117*9,2=83876 руб

Дрова естественной влажности W=50-60%

Дрова продают кубометрами. Один навальный кубометр березовых дров весит примерно 350кг – в интернете цифры разнятся от 320 до 550 кг на 1м3.

Если цена за кубометр дров указана 1400 рублей — это цена за 350 кг, найдем цену 1000кг дров:

Ц= V’*Т=19,478*4000=77912 руб

Дрова высушенные W=20%

Ц= V’*Т=10,987*4000=43948 руб.

V’=36424/ (1*1)=36424 КВт – 1 КВт электричества равен 1 КВт тепловой энергии (почти).

Ц= V’*Т=36424*4,4=160262 руб.

Расчёт стоимости нагрева воды на нужды ГВС проводится по тому же алгоритму – выясняем необходимое количество энергии среднее в сутки, переводим тепловую энергию в расход топлива, умножаем на цену топлива и на 365 дней в году.

Предположим, что в сутки все жильцы нашего дома расходуют 400л горячей воды. Горячей водой будем считать воду, нагретую на 30 градусов от первоначального состояния.

Формула для расчёта : Q=V*C*dT

Q – кол-во затраченной энергии на нагрев, КВт*ч

V – Объем воды, м3 (плотность принимаем постоянной, 1000кг/м3)

С – теплоемкость воды, принимаем постоянной 1,167 КВт*ч/(кг*К)

dT – разница температур между нагретой и исходной водой.

Q= V*C*dT= 0.4*1,167*30 = 14 КВт*ч — расход тепловой энергии в сутки на нужды ГВС.

3. Стоимость котельной и топливного хозяйства. Расчёт срока окупаемости

Пример 1 – за сколько лет окупятся затраты на ввод газа в сравнении с простейшей котельной на базе электрокотла.

Начальная стоимость магистрального газа – 350000 рублей, из них 300000 руб – ввод газа, 50000 руб – простейшая котельная на базе двухконтурного газового котла с дымоходом «проход через стену».

Начальная стоимость котельной на базе электрокотла и электрического бойлера ГВС со всей необходимой обвязкой: 35000 рублей.

Находим кол-во тепловой энергии в год и переводим в среднее в месяц за 1 год:

W =((6,93*24*219)+(14*365))/12=3461 КВт*ч

Стоимость отопления и гвс в месяц на природном газе.

Ц= V’*Т=380*6,36=2576 руб

Стоимость отопления и гвс в месяц на электричестве.

Ц= W *Т=3461*4,4=15228 руб

Окупаемость считаем как разницу первоначальных затрат, деленную на разницу ежемесячных затрат на топливо.

О= (300000-35000)/(15228-2576)=21 месяц, или почти 2 года.

Основные способы сэкономить на отоплении электричеством:

Использование ночного тарифа по приоритетному принципу – уменьшение Т(стоимости единицы топлива). Величину Т следует рассчитать как среднюю из приблизительно принятого соотношения часов использования в течении ночного и дневного периодов.

Автоматизация системы отопления – уменьшение W (затрат тепловой энергии). Расчёт теплопотерь производится под конкретную температуру воздуха в помещении, предполагаем наличие оборудования для управления отоплением по умолчанию.

Утепление ограждающих конструкций здания, использование системы вентиляции с рекуперацией – уменьшение W(затрат тепловой энергии). Сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций учитываются в тепловом расчёте.

Расход топлива на отопление дома

Онлайн калькулятор расхода топлива

Введите общие теплопотери дома, кВт

Требуемое количество тепловой энергии за отопительный сезон, кДж

Вид топлива	КПД Котла, %	Расход топлива за отопительный сезон	Цена	Затраты на отопление за сезон
Газ	, м 3	за 1 м 3
Электричество	, кВт*ч	за 1 кВт*ч
Дрова	, т	за 1 т
Уголь	, т	за 1 т

Сколько нужно энергии на отопление частного дома

Тепловые потери дома можно посчитать на калькуляторе теплопотерь. Методика же их расчета приведена в статье расчет теплопотерь.

Параметры отопительного периода рассматриваются для каждого города и они приведены в статье по ссылке. Нас будут интересовать:

• средняя температура воздуха в течение отопительного периода в градусах по Цельсию;
• температура наружного воздуха в самые холодные дни в градусах по Цельсию;
• длительность отопительного периода в днях.

Имея указанные выше данные, можно вычислить количество энергии, которое уйдет за отопительный сезон на нужды отопления, по формуле:

На практике на количество энергии, которое уйдет на отопление, будет влиять много факторов. Все эти факторы связаны с эксплуатацией дома и системы отопления. Как потратить меньше топлива читайте в статье экономное отопление. С помощью приведенных расчетов очень легко увидеть, как на расход влияют теплопоетри дома, которые напрямую связаны с утеплением.

Расход газа на отопление дома

Чтобы посчитать, сколько газа уйдет на отопление частного дома за холодный период года, нам понадобится значение низшей теплоты сгорания газа. Она составляет 36700 кДж/м 3 . Это означает, что при сжигании 1 куб.м. газа мы получим 36700 кДж.

Далее не сложно рассчитать, сколько газа уйдет за год: для этого нужно разделить годовую потребность в энергии для отопления дома на низшую теплоту сгорания газа. Нужно также не забыть скорректировать это число с учетом КПД котла. Для обыкновенного газового котла КПД колеблется в пределах 90-93%. Для точности нужно посмотреть в паспорт котла, который вы выбрали. Нас будет интересовать средний КПД котла за отопительный сезон. Формула для расчета расхода газа будет выглядеть следующим образом:

Примечание. Если вы увидите, что для конденсационного котла указывается КПД более 100%, то эту величину и нужно подставлять. Эти котлы используют всю низшую теплоту сгорания газа и сверх того забирают тепло, конденсируя дымовые газы. Подробнее о высшей и низшей теплоте сгорания в статье топливо для котлов.

Расход твердого топлива на отопление

Ускоренный вариант посчитать, сколько уйдет дров или угля за отопительный сезон можно, принимая во внимание низшую теплоту сгорания 1 кг топлива. Для дров его можно принять 19000 кДж/кг, для угля — 33000 кДж/кг. Опять таки не забываем учесть КПД твердотопливного котла, который обычно равен 70%. Итак, формула:

Понятно, что теплотворность топлива зависит от породы древесины и марки угля, но общую картину затрат при разных видах топлива можно получить довольно правдоподобную.

Сложность с расчетом расходов на отопление дома дровами состоит в том, что единицей измерения в данной программе являются тонны, а продают их в основном от объема.

Расход электроэнергии на отопление

Посчитать, сколько понадобится электроэнергии за сезон на отопление проще простого. Электрокотлы имеют самый высокий КПД, практически приближающийся к 100%. Поэтому, нужно просто перевести количество тепловой энергии (кДж) в электрическую (кВт*ч), разделив энергию в кДж на 3600. Для расчета расхода электроэнергии на нужды отопления можно пользоваться следующей формулой:

Обсудить эту статью, оставить отзыв в Google+ | Вконтакте | Facebook

Расход топлива для котлов

При эксплуатации котла на любом виде топлива зачастую возникает вопрос, какой расход топлива у котла? Ответить на этот вопрос можно как экспериментальным путем, посредством опыта, так и теоретически, с помощью расчетов.

Чтобы рассчитать расход топлива котлом необходимо знать три величины:

1. Теплопроизводительность (тепловая мощность, паропроизводительность) котла

2.Коэфиициент полезного действия котла

3.Низшую теплоту сгорания топлива на рабочую массу (др. названия – теплотворная способностью топлива, калорийность топлива)

Рассмотрим более подробно эти понятия.

Теплопроизводительность котла – количество произведенной котлом полезной тепловой энергии в единицу времени. Измеряется в МВт или Гкал/ч (1Гкал=1,16 МВт). Слово «полезной» означает, что это та часть энергии, которая вместе с теплоносителем выходит из котла к потребителю теплоты для использования в нужных (полезных) потребителю целях.

Паропроизводительность – количество пара производимого котлом в единицу времени. Измеряется в т/ч или кг/с (1т/ч=0,278 кг/с).

Перевод паропроизводительности в теплопроизводительность осуществляется по формуле:

где D-паропроизводительность, т/ч

– энтальпия пара на выходе из котла, кДж/кг

– энтальпия воды на входе в котел, кДж/кг

Например, для наиболее распространенного в котлах малой мощности давления насыщенного пара, Ризб.=1,3 МПа, 1 т пара/ч=0,65 МВт.

Низшей теплотой сгорания называют количество тепла, выделяющееся при полном сгорании 1 кг (для жидкого и твердого) или 1 м3 (для газообразного) топлива, за вычетом теплоты конденсации (парообразования) водяного пара.

Теплота сгорания на рабочую массу означает, что теплота сгорания определена для состояния (рабочего состояния) топлива, в котором оно поступает к потребителю для сжигания в топке котла.

Почему для расчета используют низшую теплоту сгорания? В подавляющем большинстве случаев, водяные пары, образовавшиеся в процессе сгорания топлива, покидают котел, вместе с дымовыми газами не сконденсировавшись. Это значит, что теплота парообразования (конденсации), содержащаяся в водяных парах, рассеивается в атмосфере и никак не используется в котле (исключение составляют конденсационные котлы).

Значение низшей теплоты сгорания топлива можно узнать в удостоверении о качестве топлива, из паспорта качества газа, из справочной литературы, а также из результатов лабораторных испытаний топлива.

Коэффициент полезного действия (КПД) котла – отношение полезно используемой в котле теплоты ко всей располагаемой теплоте, внесённой в топку и полученной от сжигания топлива.

Расчетный КПД котла прописан в руководстве по эксплуатации котла. Эксплуатационный КПД содержится в режимной карте котла (в ней же указывается и расход топлива).

Расход топлива котла рассчитывается по формуле

где Q – теплопроизводительность котла, МВт

– низшая теплота сгорания рабочего топлива, МДж/кг

– коэффициент полезного действия котла, %

Удельный расход топлива это масса топлива необходимая для выработки 1 МДж тепловой энергии. Измеряется в кг/ГДж или кг/Гкал.

Удельный расход натурального топлива рассчитывается по формуле

где В – расход топлива в кг/ч;
Q – теплопроизводительность котла в МВт.

Удельный расход условного топлива рассчитывается по формуле

где В – расход топлива в кг/ч,Q – теплопроизводительность котла в МВт,

— низшая рабочая теплота сгорания в МДж/кг

В таблице 1 приведены расчетные расходы различных топлив для котлов мощностью 1 МВт. Средние величины КПД и теплоты сгорания топлив, используемые при расчете, также отражены в таблице.

Таблица 1 – Расчетные расходы топлив для котлов теплопроизводительностью 1 МВт

Тип топлива	Низшая теплота сгорания топлива	КПД котла, брутто	Расход топлива (для котла мощностью 1 МВт)	Удельный расход натурального топлива	Удельный расход условного топлива
МДж/кг (ккал/кг)	%	кг/ч	кг/ГДж (кг/Гкал)	кг у.т./ГДж (кг у.т./Гкал)
Дизельное топливо	43,12 (10300)	90	93	25,8 (108,1)	38 (159,1)
Мазут	40,61 (9700)	90	98	27,2 (114)	37,7 (158)
Нефть	43,96 (10500)	90	91	25,3 (105,8)	38 (158,7)
Керосин	43,12 (10300)	90	93	25,8 (108,1)	38 (159,1)
Природный газ	33,49* (8000*)	91,5	117**	32,5*** (136***)	37,1 (155,4)
Сжиженный газ	45,21 (10800)	91,5	87	24,2 (101,2)	37,3 (156,2)
Уголь каменный	23,03 (5500)	85	184	51,1 (214)	40,2 (168,2)
Уголь бурый	10,88 (2600)	85	389	108,1 (452,3)	40,1 (168)
Антрацит	27,21 (6500)	85	156	43,3 (181,4)	40,2 (168,5)
Торф фрезерный	8,5 (2030)	82	516	143,3 (600)	41,6 (174,1)
Торф кусковой	10,72 (2560)	82	410	113,9 (476,7)	41,7 (174,4)
Дрова влажностью 40%	10,21 (2440)	86	410	113,9 (476,7)	39,7 (166,1)
Дрова влажностью 30%	12,31 (2940)	86	340	94,4 (395,3)	39,7 (166,1)
Пеллеты подсолнечника	17,42 (4160)	86	240	66,7 (279,1)	39,7 (165,9)
Лузга подсолнечника	16,58 (3960)	86	252	70 (293)	39,6 (165,8)
Лузга гречихи	14,65 (3500)	86	286	79,4 (332,6)	39,7 (166,3)
Лузга овса	15,07 (3600)	86	278	77,2 (323,3)	39,7 (166,3)

*- размерность в МДж/м 3 (ккал/м 3 )
**- размерность в м 3 /ч
***- размерность в м 3 /ГДж (м 3 /Гкал)

Для быстрого расчёта расхода топлива с помощью таблицы 1, нужно табличную величину расхода топлива умножить на теплопроизводительность котла в МВт, результат получится в кг/ч.

В случае расчета паровых котлов предварительно нужно перевести паропроизводительность из т/ч в МВт по формуле (1).

При расчете с помощью таблицы следует помнить, что табличное значение расхода топлива приведены для средних значений низшей теплоты сгорания топлива и КПД котла. Для более точного расчета необходимо пользоваться формулами описанными выше.

Примеры расчетов по таблице 1:

1) Для пеллетного котла мощностью 2,5 МВт расход топлива составит:
В=240*2,5=600 кг/ч

2) Для дизельного котла мощностью 3,15 МВт расход топлива составит:
В=93*3,15=293 кг/ч

3) Для парового котла паропроизводительнстью 4 т/ч насыщенного пара с давлением 1,3 МПа работающего на каменном угле расход топлива составит:
В=184*4*0,65=479 кг/ч

Здесь использован переводной коэффициент паропроизводительности в теплопроизводительность, равный 0,65 в этом конкретном примере.

Расход топлива опытным путем определяется в следующей последовательности:

1.Котел разжигается и выводится на стабильный режим работы, на котором необходимо замерить расход топлива.

2.После прогрева котла на стабильном режиме работы, засекается определенный период времени (например, 1 час — от начала до конца опыта) и измеряется масса (для твердого и жидкого) или объем (для газообразного) топлива сожженного за этот период.

3. Полученные данные обрабатываются по формуле

где В – расход топлива, (твердого или жидкого) кг/ч, (газообразного) м 3 ;
M – масса (или объем) топлива сожженного за время опыта, кг (м 3 );
t – время опыта, ч.

1 комментарий для “Расход топлива для котлов”

При КПД современного твердотопливного котла (на угле) на уровне 85% получим, что котел полезной мощностью 20 кВт расходует в час около 4 кг топлива (при максимальной мощности).