Что такое КПД котла и как его расчитать

Перед выбором и покупкой стоит произвести правильный расчет КПД котла и уточнить все его параметры и факторы, которые повлияют на его работу и объем вырабатываемого тепла.

Что такое КПД котла и какие процессы влияют на его величину

Коэффициент полезного действия котла-это отношение объема использованного топлива к объему полученного тепла от котла. КПД даже самых современных котлов не может быть 100% из-за потерь тепла внутри котла.

Эффективность паровых и водогрейных котлов определяется коэффициентом полезного действия — их теплоэффективностью. То есть, это объем выработанной теплоты на производство номинального объема горячей воды в соотношении к номинальному объему сожженного топлива.

Производители указывают изначальные возможности оборудования, где КПД водогрейного котла может достигать 110%, но чаще их значение придерживается параметров 95-98%. Потребитель в дальнейшем при эксплуатации может с помощью технических модернизаций и теплоизоляции увеличить эти показатели.

Как рассчитать КПД

КПД брутто котла характеризует степень технической оснащенности, КПД нетто — экономичность расхода топлива.

Для выявления показателей КПД котла используется формула:

Расчеты не затрагивают многих моментов, поэтому их результат усреднен. Любые сбои или отклонения в работе оборудования или внешние факторы, влияющие на теплопотери, исказят результат, полученный по данной формуле.
Чтобы исключить большее число искажающих факторов, проводят коррекцию результата с уточнением теплоэффективности. В зависимости от особенностей конкретной системы отопления.

КПД котла=100-(Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)

Где Q2 – теплопотери в виде дыма, вышедшего через систему вентиляции,
Q3 – недостаточное сжигание смеси газа при неправильно используемых объемах газовоздушной смеси,
Q4 – тепловые теплопотери из-за загрязнений теплообменника, а также, если загрязнены газовые горелки,
Q5 – теплопотеря из-за внешнего холодного воздуха (влияет производительностью котельной установки),
Q 6 – потеря тепла по время чистки топочной камеры.
Основной фактор влияющий на телоэффективность — это уходящие отработанные продукты горения, при уменьшении их нагрева в пределах 10-12°С можно увеличить общий КПД газового котла отопления на несколько процентов.

По этой же причине конденсационные котлы обладают самым высоким показателем КПД, т.е. чем ниже температура отопительного оборудования, тем выше это значение. Самым низким показателем обладает пищеварочный электрический котел в силу минимальной функциональности и простого устройства.
Два используемых варианта в определении КПД газовых котлов отопления: отчетность за конкретный период времени и во время первоначальных испытаний при установке. В последнем варианте результат расчета будет более точен, благодаря наглядности в подсчете теплопотерь.

Как увеличить КПД газового котла

Создать подходящие условия для повышения коэффициента полезного действия, можно оптимизировав процессы самостоятельно или с привлечением специалиста. Изначально все параметры заложены в конструкции электрокотла, эффективность принимаемых мер по увеличению КПД техники будут зависеть от этих данных.

Для начала проводят модернизация без изменения структуры твердотопливных котлов:

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.

Как вариант понизить химические тепловые потери, для этого производят высококвалифицированную настройку системы оборудования. Лучше воздержаться от самостоятельной настройки и доверить дело специалисту.
Борьба с недогаром решается увеличением скорости поступления сжиженного газа в горелку, так процесс сгорания происходит активнее, а КПД, соответственно, увеличивается.

Хотя увеличение КПД практически никак не влияет на теплоэффективность котельного агрегата. На нынешний день природный газ остается самым экономичным, оборудование на этом топливе более распространено и экономически оправдано, чем котлы на традиционном твердом дровяном топливе или угле.

Газовые котлы с самым высоким КПД

Лучшее качество котлов, которые еще и обладают высокими показателями КПД — иностранного происхождения. Энергосберегающие технологии, соответствующие требованиям ЕС, являются определяющими при производстве такого оборудования.

Автоматическая и экономичная, у нее широкий набор, позволяющий приспособиться к индивидуальным параметрам конкретного котла и системы отопления. Ее горение осуществляется в постоянном режиме.
Также основное преимущество — их максимальная теплоотдача. Наиболее оптимальное значение разогрева теплоносителя, представленное иностранным производителем, до 70°С. Продукты горения нагреваются не более 110°С.
Изготавливают теплообменник для котлов с наивысшими показателями КПД из нержавеющей стали. Дополнительно они оборудованы блоком для отбора тепла из конденсата. Минусы, которые характерны при низком температурном нагреве: сила тяги развивается с недостаточной силой и образование излишнего конденсата.

Подача в горелку уже подогретого газа и газовоздушной смеси, а также поступающего в камеру воздуха через двуполостную трубу в топку — обеспечивает снижение общего числа теплозатрат для котлов закрытого типа на 1-2%.

Конденсационные котлы, работающие на условиях нагревания при низких температурах отличаются относительно небольшим потреблением газа. Это обуславливает их теплоэффективность, особенно при подключении к газобаллонным установкам. Также это делает такой котел экономичным.
Список конденсационных котлов известных и заслуженных европейских производителей с лучшим качеством сборки и высоким уровнем КПД:

Как заявлено их производителями в сопровождающей документации, коэффициент полезного действия данных котловых агрегатов, при подключении к низкотемпературным системам, соответствует 107-110%.

КПД газового котла: характеристики, расчеты, советы по увеличению КПД

Что такое КПД

Выпускают газовые котлы в наше время многие компании как отечественные, так и зарубежные. При выборе такого оборудования владельцы частных домов в России, к сожалению, смотрят в основном лишь на его цену и мощность. Между тем очень важным параметром, позволяющим выбрать хороший нагревательный агрегат, является КПД. Газовый котел, помимо всего прочего, должен отличаться высокой производительностью.

Чем выше коэффициент полезного действия имеет подобное оборудование, тем меньше в последующем владельцам дома нужно будет платить за голубое топливо. Называют КПД газовых котлов соотношение затраченного топлива на тепловую отдачу.

Выбор системы отопления

Прильнуть к трубе. Существует множество способов обогрева частного дома. Наиболее удобной и экономически выгодной является система на основе газового котла. Одни модели работают на природном (магистральном), другие — на сжиженном газе, а некоторые — на обоих видах «голубого топлива». Если по границе вашего участка или на небольшом расстоянии от него проходит газопровод низкого давления, выбор однозначен: нужно подключаться и устанавливать газовое оборудование. Все начальные затраты — довольно большие — окупятся через несколько лет эксплуатации.

Формула расчета усредненного КПД

КПД указывается в том числе и в техническом паспорте котла. Однако в данном случае потребителю предоставляется лишь усредненный показатель, высчитывают который фирмы, занимающиеся изготовлением подобного оборудования, по следующей формуле: n=(Q/Qo)*100%.

Здесь Q — тепло, которое удалось выделить, аккумулировать и использовать для обогрева помещений; Qo — общее количество тепловой энергии, выделяющееся при сжигании топлива.

Опередить по такой формуле, к сожалению, можно только усредненный КПД. Газовые котлы с большим показателем производительности на современном рынке представлены в довольно-таки большом ассортименте. У некоторых современных марок подобных агрегатов КПД может достигать 98%. Это конечно же, очень много. Однако на практике такой эффективной работы современные газовые агрегаты, к сожалению, зачастую не показывают. В процессе эксплуатации подобного оборудования в частных домах появляются разного рода теплопотери, что самым негативным образом сказывается на КПД. То есть, будучи установленными в доме, газовые котлы обычно теряют производительность.

Важная составляющая, без которой эффективности не добиться

В системе предусмотрено все: котел мощный, КПД высокий, КПД системы отопления – выше не бывает, радиаторы – молодцы, а тепла все равно недостаточно и вода возвращается в котел значительно остывшей. Это либо вы батареи прикрутили снаружи дома, либо забыли об утеплении. Бывает и такое. Когда стены недостаточно утеплены – система отопления бессильна, а ваши денежки вместе с топливом вылетают в трубу в прямом смысле.

Холодные стены, щели в полу, стене, потолке, крыше, «свистящие» окна и двери – это показатели теплопотерь вашего дома. Для того, чтобы рассчитать теплопотери, надо быть опытным (а не только образованным) инженером-теплотехником, причем, теплотехник этот должен быть не где-то в городской конторе, а самым реальным, с саквояжем, набитым справочниками, и обязательно в том доме, расчет теплопотерь которого и надо произвести.

А иначе как можно рассчитать, не видя конструкции дома, не зная размеров, не определив пригодность окон и дверей, потолка и стен? Чем и как стены оштукатурены, насколько из них птицы паклю повытаскивали, сколько трещин в бревне на квадратный метр стены, если бревно под окном с гнильцой – тогда сколько?

С другой стороны, если вы хорошо утеплились, то можно обратить внимание еще и на такой показатель, как теплоемкость. Кирпичные стены, нагревшись один раз, будут долго отдавать тепло внутрь помещения даже при отключенной системе отопления. Например, у вас стоит твердотопливный котел. Вам, для того чтобы протопить дом, нужно регулярно подбрасывать дрова.

Так вот если стены вашего дома способны аккумулировать тепло, не выводя его на улицу, то топить придется значительно реже. Такими счастливчиками являются обладатели кирпичных строений, при условии, что снаружи кирпич закрыт теплой «шубой». Суть здесь та же, что и в любой печи – чем больше прогреваемых кирпичей в печи, тем больше ее теплоемкость.

Для любого нагревательного агрегата, в задачу которого входит обогрев внутреннего пространства жилых зданий и сооружений различного назначения, важным компонентом была, есть и остается эффективность работы. Параметром, определяющим эффективность твердотопливных котлов, является коэффициент полезного действия.

Выражается это соотношение в процентах. Чем лучше работает котел, тем выше проценты. Среди современных твердотопливных котлов есть модели с высоким КПД, высокотехнологичные, эффективные и экономичные агрегаты.

Коэффициент полезного действия отопительной техники сильно зависит от того, какой вид топлива используется и каковы конструктивные особенности устройства.

Предлагаем ознакомиться Что такое «расчетная температура наружного воздуха»: определение, особенности расчета и интересные факты

К примеру: при горении угля, дров или пеллет выделяется разного количество тепловой энергии. Во многом КПД зависит от технологии сжигания топлива в камере сгорания и типа системы отопления. Другими словами, каждый вид нагревательных приборов (традиционные котлы на твердом топливе, агрегаты длительного горения, пеллетные котлы и аппараты, работающие за счет пиролиза), обладает своими технологическими особенностями конструкции, влияющие на параметры КПД.

Отражаются на эффективности котлов так же условия эксплуатации и качество вентиляции. Слабая вентиляция становится причиной нехватки воздуха, необходимого для высокой интенсивности процесса сжигания топливной массы. От состояния дымохода зависит не только уровень комфорта во внутренних помещениях, но и КПД обогревательной техники, работоспособность всей системы отопления.

Сопроводительная документация на отопительный котел должна иметь заявленный производителем КПД оборудования. Соответствие реальных показателей заявленной информации достигается за счет правильного монтажа аппарата, обвязкой и последующей эксплуатацией.

Сегодня многие потребители, имея в своем распоряжении твердотопливный котел, стараются найти наиболее удобный и практичный способ как повысить КПД отопительного оборудования. Технологичные параметры нагревательных приборов, заложенные производителем, со временем теряют свои номинальные значения, поэтому для повышения эффективности котельного техники изыскиваются различные способы и средства.

Рассмотрим один из наиболее эффектных вариантов, установка дополнительного теплообменника. В задачу новой оснастки входит снятие тепловой энергии с летучих продуктов горения.

На видео можно увидеть, как сделать самостоятельно экономайзер (теплообменник)

Для этого нам предварительно необходимо узнать какова температура дыма на выходе. Изменить ее можно при помощи мультиметра, который помещается непосредственно в середину дымохода. Данные о том, сколько можно получить дополнительного тепла от улетучивающихся продуктов горения необходимы для расчета площади дополнительного теплообменника. Делаем следующие действия:

• отправляем в топку дрова определенного количества;
• засекаем за сколько времени прогорит определенное количество дров.

К примеру: дрова, в количестве 14.2 кг. горят 3,5 часа. Температура дыма на выходе из котла составляет 460 0 С.

За 1 час у нас сгорело: 14,2/3,5 = 4,05 кг. дров.

Для расчета количества дыма используем общепринятое значение — 1 кг. дров = 5,7 кг. дымовых газов. Далее умножаем количество сгоревших за один час дров на количество дыма, получаемое при сгорании 1 кг. дров. В итоге: 4,05 х 5,7 = 23,08 кг. летучих продуктов горения. Эта цифра и станет отправной точкой для последующих расчетов количества тепловой энергии, которую можно использовать дополнительно для нагрева второго теплообменника.

Зная значение теплоемкости летучих горячих газов, как 1,1 кДж/кг., делаем дальнейший расчет мощности теплового потока, если мы хотим снизить температуру дыма с 460 0С до 160 градусов.

Q = 23,08 х 1,1 (460-160) = 8124 кДж тепловой энергии.

В итоге получаем точное значение дополнительной мощности, которую обеспечивают летучие продукты горения: q = 8124/3600 = 2,25 кВт, цифра большая, которая может оказать существенное влияние на повышение эффективности отопительного оборудования. Зная о том, сколько энергии уходит впустую, желание оснастить котел дополнительным теплообменником вполне оправдано.

Фактический КПД — формула

На месте КПД подобного оборудования определяют обычно по такой формуле: η=100 — (q2 + q3 + q4 + q5 + q6).

• q2 — тепловые потери из-за нагретых, уходящих в трубу продуктов сгорания;
• q3 — потери из-за неверно выбранных пропорций газовой смеси (недожог);
• q4 — потери из-за сажи внутри котла и механический недожог;
• q5 — потери из-за колебаний наружной температуры воздуха.

При этом считается, что сильнее всего на КПД котла влияет показатель q2. То есть в наибольшей мере производительность и экономичность газового нагревательного агрегата зависит от того, сколько индуцируемого им тепла в буквальном смысле слова «вылетает в трубу».

Выводы

Несмотря на обилие моделей современной отопительной техники, твердотопливные котлы продолжают оставаться одним из эффективных и доступных видом нагревательного оборудования. В сравнении с электрическими котлами, которые имеют КПД до 90%, агрегаты на твердом топливе обладают высоким экономическим эффектом.

Современные аппараты на твердом топливе способны не только работать длительное время, используя доступное по цене природные топливные ресурсы, но и обладают высокими эксплуатационными характеристиками.

Первый видеоматериал поможет понять то, как выполняется очистка теплообменника котла, что поможет существенно увеличить его КПД.

Следующий видеоролик даст возможность разобраться с тем, как выполняется очистка газовой горелки с целью повышения эффективности котла.

Опыт показывает, что максимального КПД от котла можно добиться при его системном техническом обслуживании с своевременной очисткой горелок, теплообменника от продуктов сгорания, грязи. А также при правильном размещении, использовании радиаторов. Кроме того, высокой эффективностью может отличаться только современное высокотехнологичное оборудование.

Какие котлы имеют больший КПД

Отечественные производители на настоящий момент выпускают довольно-таки мощное и надежное газовое нагревательное оборудование. Однако в нашей стране, к сожалению, до сих пор не уделяется слишком много внимания экономии ресурсов. Поэтому наибольший КПД на сегодня имеют импортные газовые котлы. В особенности это касается низкотемпературных конденсационных моделей, у которых показатель нагрева теплоносителя не превышает 70 °С, а отводимых газов — 110 °С.

Самыми производительными марками газовых котлов, КПД которых очень высок, на современном рынке являются:

Также очень неплохой маркой нагревательных агрегатов с высоким КПД считается «Де Дитрих».

Принцип работы таких агрегатов

Как известно, принцип функционирования любого отопительного котла предельно прост:

1. Сгорает топливо.
2. Выделяется тепловая энергия.
3. Тепловая энергия через теплообменник «поступает» к теплоносителю.

Естественно, не обходится без теплопотерь. В традиционном газовом котле отходящие газы через дымоход «улетучиваются» в атмосферу; вместе с ними уходит и часть неиспользованной теплоты, потому что вместе с газами теряется также водяной пар, образующийся при сгорании топлива.

Этот пар как раз и содержит ту скрытую энергию, которую умеют сохранять и передавать отопительной системе конденсационные котлы. Добыча «драгоценного тепла» становится возможной благодаря конденсации пара в специальном теплообменнике.

Поток воды («обратки») охлаждает пары до температуры точки росы; выделяемая при конденсации паров энергия поглощается этой же водой.

Теплообменники конденсационников изготавливаются исключительно из устойчивых к коррозии материалов – нержавейки или силумина, поскольку практическая польза конденсата, к сожалению, ничуть не улучшает его химически агрессивный состав.

Обычно конденсат собирается в особом, встроенном в агрегат резервуаре, а уже затем отводится в канализацию. В связи с высокой агрессивностью данного продукта «жизнедеятельности» котла, в разных странах были приняты различные нормы и правила его отведения. В одних конденсат разрешается отправлять сразу в канализацию, в других его требуется предварительно нейтрализовать. Нейтрализаторы конденсата предлагают многие фирмы-производители. Что они собой представляют? Это емкости, наполненные гранулятом, содержащие кальциевые либо магниевые соединения.

Как увеличить КПД газового котла: основные способы

Если котел в доме не будет работать с должной производительностью, его владельцам придется переплачивать за расход газа, что, конечно же, самым негативным образом скажется на семейном бюджете. Чтобы повысить производительность нагревательного агрегата и тем самым избежать ненужных трат, можно:

• модифицировать дымоход или улучшить условия отвода отработанных газов;
• почистить камеру сгорания;
• почистить или заменить магистрали системы отопления дома;
• внести изменения в конструкцию котла;
• отрегулировать пропорции газовой смеси в камере сгорания с использованием заслонки.

С использованием таких методик можно повысить КПД и двухконтурного газового котла, и одноконтурного. Подходят такие способы также и для настенных или напольных газовых нагревательных агрегатов.

Как получить разрешение на установку и замену газового котла

Добавлено — — — добрый вечер! Без регулировки мин.давления по манометру ничего хорошего не будет.увеличеное пламя просто перегреет котел и автоматика сама начнет зажимать давление.В результате -малое пламя,очень малое. Ответить с цитированием 10.12.2012, 14:12 #4 При установке следует учесть квадратуру отапливаемого помещения и по по ним определить количество батарей.

В каждом газовом котле должны быть установлены настройки горелок, по которым настраивают по 4 этапам газовую арматуру и электронику котла. В настройках и определены мощность и давление газового котла. Ответить с цитированием 10.10.2013, 10:08 #5 Если я понял вопрос то получается такая картина, я поставил что то и заменил на что то, и хочу что бы было жарко!! что там у вас за котел? повысте на нем температуру нагрева теплоносителя, параллельно с этим необходимо повысить мощность насоса прокачки теплоносителя.

Что делать с дымоходом

Очень сильно на производительность котлов влияет именно состояние отводящей продукты сгорания трубы. Если дымоход забьется сажей, это уменьшит его диаметр и, соответственно, тягу. Проверять состояние отводящей продукты сгорания газа трубы специалисты рекомендуют не реже 1 раза в год.

Котел закрытого типа для повышения КПД лучше всего будет подключить к коаксиальному дымоходу. В данном случае воздух начнет поступать в камеру сгорания через наружную полость двухполостной трубы, уже будучи слегка подогретым. Это, в свою очередь, снизит начальные теплозатраты на несколько процентов.

Регулировка пропорций газовой смеси

В конструкции любого современного нагревательного агрегата, помимо всего прочего, имеется такой элемент, как заслонка. Правильно отрегулировав ее положение, можно довольно-таки серьезно повысить КПД газового котла.

Если заслонка котла будет открыта слишком сильно, в камеру сгорания начнет поступать очень много воздуха. В этом случае в топке будет образовываться сквозняк, вытягивающий на улицу вместе с продуктами сгорания и часть голубого топлива.

Еще более серьезное снижение КПД газового котла может вызывать слишком сильное закрытие заслонки. В этом случае в камеру сгорания будет поступать мало воздуха. В результате часть газа просто-напросто не сгорит и также выйдет в трубу вместе с дымом. Снизиться КПД нагревательного агрегата при таком положении заслонки может на целых 7%.

Отрегулировать пропорции горючей смеси внутри топки котла самостоятельно будет несложно. Сделать это можно экспериментальным путем. Владельцу дома нужно просто выдвигать и задвигать заслонку до тех пор, пока термометр котла не покажет самый высокий нагрев теплоносителя в системе отопления.

Какие элементы в основе конструкции агрегата?

Конструкция основных узлов конденсационного котла не сильно, но, тем не менее, имеет небольшие отличия от стандартного газового. Главными элементами его конструкции являются:

• в камере сгорания установлена горелка, система подачи топлива и вентилятор, который предназначен для нагнетания воздуха;
• первичный теплообменник;
• камера предназначенная для того чтобы доохлаждать смесь до температуры которая предельно близка к 56-57°C;
• конденсационный теплообменник;
• резервуар, предназначенный для сбора конденсата;
• дымоход, отводящий холодные дымовые газы;
• насос, предназначенный для обеспечения в системе циркуляции теплоносителя.

Первичный теплообменник, сопряженный с камерой сгорания, необходим для охлаждения выделяющихся газов до температуры, которая значительно превышает точку. После чего дымовая смесь принудительно отходит в конденсационный теплообменник, предназначающийся для доохлождения ее до температуры, которая значительно ниже точки росы, меньше 56 оС.

Во время этого процесса водяной пар конденсируется на стенках теплообменника, где из него «выжимается» последнее. Конденсат стекает в специальный резервуар, из которого по отводящей трубе стекает в канализацию.

Теплоноситель, который представлен здесь в виде воды, движется в направлении, которое противоположно движению парогазовой смеси. Холодная вода (находящаяся в обратном трубопроводе отопительной системы) предварительно подогревается в конденсационном теплообменнике. После чего она поступает в первичный теплообменник, здесь он не прогревается до температуры, которая установлена пользователем.

Конденсат – представляет собой смесь разбавленных неорганических кислот. Их концентрация в конденсате достаточно низкая, но из-за того что температура в системе постоянно высокая, теплоноситель можно смело называть агрессивной жидкостью. Данный фактор напрямую повлиял на то, что для производства этих котлов применяют устойчивые кислостойкие материалы – силумин или нержавеющую сталь.

Допускается слив конденсата в центральную канализационную систему, с условием, что он разбавлен в пропорции 10 к 1, а лучше 25 к 1. В случае, когда дом оборудован локальной очистной станцией, конденсат необходимо нейтрализовать.

Конденсация пара должна происходить непосредственно на конденсационном теплообменнике. Остальное что проходит далее, в дымоход, теряется для отопления, а также оказывает разрушающее действие на материал, из которого изготовлен дымоход.

Поэтому его делают из пластика или нержавеющей стали, а горизонтальные участки устанавливают с небольшим уклоном, для того чтобы вода, которая образуется во время конденсации малых объемов пара, каким-либо образом попавших в дымоход сливалась в котел обратно.

Горелка в котельном оборудовании позволяет осуществлять регулировку количества тепла, которое требуется в разных объемах в разное время суток. В конденсационных котлах горелки бывают двух типов: модулируемой, иными словами с возможностью плавного регулирования мощности в процессе работы, и немоделируемой, то есть с заданной мощностью. Большинство современных котлов оборудуются моделируемыми горелками.

Очистка камеры сгорания

Голубое топливо отличается прежде всего тем, что при его сгорании не образуется слишком много сажи. Чистить топку работающего на газе котла, конечно же, нужно реже, чем твердотопливного оборудования этого типа. Но все же мыть камеру сгорания таких нагревательных агрегатов время от времени нужно. Специалисты считают, что делать такие чистки владельцам газовых котлов нужно не менее 1 раза в 3 года.

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

Любой вид отопительного агрегата имеет свои параметры оптимальной нагрузки, которая должна быть максимально полезной, с технологической и экономической точки зрения. Процесс эксплуатации твердотопливных котлов построен таким образом, что большую часть времени техника работает в оптимальном режиме. Обеспечить такую работу позволяет соблюдение правил эксплуатации отопительного оборудования, работающего на твердом топливе. В данном случае необходимо придерживаться и следовать следующим пунктам:

• необходимо соблюдать приемлемые режимы дутья и работы вытяжки;
• постоянный контроль над интенсивностью горения и полноты сгорания топлива;
• контролировать величину уноса и провала;
• оценка состояния нагреваемых в процессе горения топлива поверхностей;
• регулярная чистка котла.

Предлагаем ознакомиться Что такое электродный котел для отопления

Перечисленные пункты являются тем необходимым минимумом, которого нужно придерживаться во время эксплуатации котельного оборудования в отопительный сезон. Соблюдение простых и понятных правил позволит получить заявленный в характеристиках КПД автономного котла, улучшить работу твердотопливного котла.

Можно сказать о том, что каждая мелочь, каждый элемент конструкции нагревательного прибора сказывается на величине коэффициента полезного действия. Правильно сконструированный дымоход, система вентиляции обеспечивают оптимальный приток воздуха в топочную камеру, что существенно отражается на качестве горения топливного продукта.

Работа вентиляции оценивается величиной коэффициента избытка воздуха. Чрезмерное увеличение объема поступающего воздуха приводит к перерасходу топлива. Тепло интенсивнее уходит через трубу вместе с продуктами горения. При уменьшении коэффициента работа котлов существенно ухудшается, высока вероятность возникновения в топке зон, ограниченных кислородом. При такой ситуации в топке начинает образовываться и скапливаться в больших количествах сажа.

Интенсивность и качество горения в твердотопливных котлах требуют постоянного контроля. Загрузка топочной камеры должна выполняться равномерно, не допуская очаговых возгораний.

Во время горения важно не допускать провалов топливного ресурса, иначе придется столкнуться с существенным механическими потерями (недожог) топлива. Если не контролировать положения топлива в топке, упавшие в зольный ящик крупные фрагменты угля или дров могут привести к несанкционированному возгоранию остатков продуктов топливной массы.

Сажа и смола, скопившаяся на поверхности теплообменника, уменьшают степень нагрева теплообменника. В результате всех перечисленных нарушений условий эксплуатации уменьшается полезный объем тепловой энергии, необходимой для нормальной работы системы отопления. Как следствие, можно говорить о резком снижении КПД отопительных котлов.

Накипь в трубах

Обязательно хозяевам частных домов, чтобы не тратить большие деньги на газ, нужно следить и за состоянием магистралей системы отопления. Снизить производительность котла может в том числе и обычное засорение труб. Опытные владельцы загородных домов, к примеру, не советуют слишком часто менять теплоноситель в контуре системы отопления. Нежелательно сливать воду из магистралей даже по окончании холодного сезона. Дело в том, что любая вода из скважины, колодца и централизованной системы содержит огромное количество растворенных минеральных веществ, которые в последующем и выпадают в трубах в виде осадка.

Причины снижения КПД и их устранение

Газовые напольные котлы и настенные модели демонстрируют наиболее высокую энергоэффективность сразу после установки. Со временем этот показатель снижается в силу двух основных факторов:

• загрязнение горелок – нагар постепенно забивает тонкие отверстия, что становится причиной плохого прогорания топлива;
• кальцинация теплообменника – этому в большей степени подвержены настенные котлы, у которых медные трубки имеют малый диаметр.

Также максимальную отдачу от газового оборудования мешают получить общие теплопотери дома. Ветхие окна и двери, стены с высоким показателем теплопроводности препятствуют формированию комфортного микроклимата, даже если сам по себе котел обладает высоким КПД.

Еще одним важным нюансом остаются радиаторы – от них эффективность всей системы зависит на 80%. Важно использовать качественные современные секции, которые будут легко отдавать тепло окружающему пространству. Эксплуатация старых, забитых, закрашенных или поврежденных коррозией радиаторов не даст насладиться зимой теплом.

К недостаточной эффективности газовых котлов приводит много различных причин. Поэтому процедура увеличения КПД должна начинаться с их выявления.

Задача облегчается тем, что все причины относятся всего к трем категориям.

• Химический недожог — возникает вследствие общего недостатка кислорода в топке, плохого перемешивания воздуха с горючими веществами, вышедшими из топлива, или невысокой температуры в самой топке. В результате чего происходит неполное сгорание газа, а, следовательно, тепла вырабатывается меньше. Причины такого недожога приводят к тому, что КПД может снизиться на немалые 7%.
• Механический недожог — возникает в результате того, что часть топлива по различным причинам, в том числе из-за плохого перемешивания с воздухом, выпадает из процесса смесеобразования с воздухом и не участвует в горении, а уносится в дымоходную трубу. Что приводит к снижению КПД на 3-7%.
• Общие теплопотери. К ним приводит неправильное функционирование не самого котла, а других элементов системы, которые влияют на эффективность отопительного прибора напрямую. К примеру, радиаторов, вентиляции. И нередко общие теплопотери приводят к наибольшему снижению КПД котла.

Поможет выявить причину и повысить эффективность знание нюансов.

Производители в технических паспортах традиционно указывают КПД своих газовых котлов. Но, по большему счету, такая цифра является эталонной и максимально возможной. А то достигнет ли отопительное оборудование указанного на заводе значения по большему счету зависит от владельца, его знаний и навыков

Поскольку признаком химического недожога является неполное сгорание топлива, то определить то, как повысить КПД в этом случае просто. Для этого достаточно выполнить визуальный осмотр элементов конструкции котла. В результате чего будут выявлены значительные отложения продуктов сгорания на поверхностях теплообменника, газовой горелки, теплозащитного корпуса.

Любой газовый котел является частью системы отопления. Поэтому во многом его КПД зависит не от собственных настроек, технического состояния, производительности, а от мощности, состояния, правильности выбора и монтажа других элементов конструкции. К примеру, от радиаторов отопления

Причин нехватки кислорода из-за которых происходит химический недожог несколько.

Основными из них являются:

• засорение дымохода и/или воздуховодов вентиляции;
• некачественные пуско-наладочные работы при подключении котла.

На поверхностях каналов систем дымоудаления осаждается значительное количество сажи, других продуктов сгорания. Со временем это приводит к тому, что процесс отвода отработанных газов из камеры сгорания котла замедляется. В результате туда поступает меньше чистого воздуха, что приводит к недожогу.

Повысить КПД в указанном случае получится, выполнив очистку каналов дымохода, вентиляционной системы, поверхностей горелок и других загрязненных элементов конструкции. Чтобы избежать аналогичных проблем в будущем регулярно следует выполнять тщательный контроль состояния труб, котла. Такая процедура должна выполняться перед началом каждого отопительного сезона. Подробнее об обслуживании газовых котлов мы говорили здесь.

Некачественные пуско-наладочные работы, их невыполнение могут привести к тому, что электроника не сможет выбирать оптимальные режимы работы, к примеру, управлять размером пламени. В итоге газ не будет полностью сгорать, особенно на этапе розжига.

Устранить указанную причину, а, следовательно, повысить КПД можно, если выполнить необходимые пуско-наладочные работы.

Чаще всего к неполному сгоранию газа в результате механического недожога и последующей потере эффективности может привести несколько причин.

Хотя процессы горения в газовых котлах более эффективные, чем в их твердотопливных аналогах, но часть топлива все равно не сгорает. Такое явление получило название «недожог» и он является одной из основных причин снижения КПД газового котла

К основным относятся:

• высокая тяга;
• неправильная настройка мощности котла.

Высокая тяга образуется при чрезмерной производительности системы дымоудаления. В результате чего продукты сгорания отводятся с такой скоростью, что газ просто не успевает сгорать.

Устранить причину недожога в этом случае достаточно просто. Для чего нужно просто перекрыть часть канала дымоудаления с помощью ограничителя тяги. Если такое приспособление не предусмотрено, утратило работоспособность, то для повышения КПД его следует установить или заменить. Что при использовании современных модульных дымоотводов несложно. В противном случае добиться нужного результата не получиться.

Предлагаем ознакомиться Электрические котлы для отопления частного дома на 220в

Неправильная настройка мощности котла чаще всего проявляется в виде явления названного тактованием. Оно представляет собой режим работы при котором циклы запуска/выключения происходят слишком часто. А поскольку подача газа при включении котла наибольшая, то его значительная часть не успевает сгореть.

Положение усугубляется тем, что электроника всегда запрограммирована так, что команда на пьезоэлементы для начала выработки искры подается с некоторым запозданием. Это делается для обеспечения качественного розжига.

Повысить КПД в последнем случае получится быстро и без каких-либо затрат. Достаточно войти в сервисное меню своего газового котла. А затем используя кнопку «—» установить меньшее значение мощности.

В ряде случаев повысить КПД своего газового котла получится с помощью настроек в сервисном меню. Но следует помнить, что по большей части они относятся к разряду тонких и поэтому поднимут эффективность отопительного прибора всего на 3-8%. Чтобы войти в сервисное меню необходимо ввести специальный код, установленный производителем

КПД достигнет оптимальных показателей, если мощность котла и суммарная тепловая мощность радиаторов будет примерно равна. Необходимые данные о рабочих характеристиках оборудования можно узнать из их технических паспортов или у производителя, продавца.

Иногда так бывает, что мощность котла окажется существенно ниже аналогичного суммарного параметра радиаторов. В этом случае КПД получится увеличить повышением мощности отопительного агрегата. Что также можно сделать самостоятельно, зайдя в сервисное меню.

Изменять рабочие характеристики котлов возможно, ведь они имеют максимальное и минимальное значение мощности. А поставляются настроенные на среднюю производительность.

Общие теплопотери — это причины, чаще всего приводящие к невысокому показателю КПД котла. И неслучайно специалисты уверяют в том, что эффективность самого отопительного прибора на внушительные 80% зависит от правильности выбора, установки и производительности радиаторов.

Какие изменения можно внести в конструкцию

Для повышения КПД настенных газовых котлов или напольных между топочной камерой агрегата и его теплообменником можно установить специальные турбулизаторы. Так называют особые пластины, способные значительно увеличить площадь отбора теплоэнергии.

Также работу котла можно регулировать с использованием датчиков температуры. Такие приспособления устанавливаются в помещениях дома и включают/выключают горелку нагревательного агрегата в зависимости от прогрева воздуха до заданной хозяевами температуры. При использовании датчиков важно правильно выполнить настройку и синхронизацию работы котла в соответствии с показаниями последних.

Включение горелки газовых нагревательных агрегатов при снижении температуры воздуха в помещениях ниже заданных параметров происходит от специальной «зажигалки». Называют так маленькую горелку, газ на которой не затухает никогда. Много голубого топлива такая «зажигалка» сжечь не может. Однако за сезон из-за ее работы зачастую все же сгорает несколько кубометров голубого топлива. Чтобы снизить потери, обычную «зажигалку» в котле можно заменить на «пьезо». Работать такое устройство будет не хуже традиционного, а экономия от его использования весьма значительная.

Недостатки газовых котлов

В статье использованы изображения buderus.com, baxigroup.com, vaillant.com

Другие изменения

Очень хорошие показатели в плане производительности имеются, помимо всего прочего, и у газовых нагревательных агрегатов, оснащенных модуляционными горелками. Современные котлы от лучших европейских производителей изначально дополняются подобными элементами двухуровневыми или же полностью модулированными. Горелки этого типа способны самостоятельно приспосабливаться к фактическим рабочим параметрам смонтированной в доме системы отопления. Таким образом процент недожога в котлах такой конструкции снижается до минимума.

В обычных нагревательных агрегатах владельцы дома могут, помимо всего прочего, попробовать изменить положение горелки. Установка этого элемента ближе к водяному контуру позволяет повысить КПД котла на несколько процентов. Тепловой баланс агрегата в этом случае увеличивается в большую сторону.

Правила подключения радиаторов и их модернизация

Наибольший интерес представляют другие элементы – батареи и трубы. Для повышения КПД батареи отопления нужно изначально правильно подобрать соответствующую модель. В идеале она должна иметь максимальный показатель теплопроводности. Это относится к алюминиевым и биметаллическим батареям.Если взять КПД радиаторов отопления – таблица покажет существенные отличия от чугунных. Однако следует учитывать, что и остывание алюминиевых будет проходить намного быстрее. Этот материал не аккумулирует тепло. К тому же в чугунных происходит неравномерное распределение полученной энергии.

Для сравнения можно рассмотреть таблицу КПД радиаторов отопления стального типа.

Чем больше площадь батареи – тем быстрее будет нагреваться воздух в комнате. Но нужно учитывать степень остывания теплоносителя. Желательно, чтобы температурный режим работы радиаторов в доме был одинаков.

Методы подключения радиаторов

Определившись с этим параметром можно переходить к основным тонкостям увеличения КПД батареи отопления. Главным из них является способ подключения к системе. Лучше всего сделать соединение с системой с одной стороны прибора. Тогда теплоноситель продет полный цикл по батареи.

Но на практике такое сделать можно далеко не всегда. Поэтому предпочитают выбирать «золотую середину» – верхний подвод и нижнее подключение к обратной трубе. Такая методика имеет следующие преимущества:

• Можно добиться повышения КПД батареи отопления другими способами, компенсировав 2%;
• Оптимальная протяженность магистрали, что тоже сказывается на эффективности всей системы;
• Возможность установки крана Маевского и автоматического терморегулятора.

Такая схема актуальная для систем как с верхней, так и с нижней разводкой трубопроводов. Но помимо этого для увеличения КПД батареи отопления нужно правильно выполнить ее монтаж.

Перед приобретением определенной модели радиатора нужно узнать возможные варианты его подключения – верхний, нижний или боковой.

Установка радиаторов для максимального КПД

Главное правило монтажа радиаторов любого типа заключается в оптимальном нагреве помещения. Т.е. они должны находиться в той области комнаты, где тепловые потери будут максимальны. Это в первую очередь относится к оконным конструкциям.

Для того, чтобы сделать отопление с высоким КПД подоконник должен перекрывать верхнюю плоскость батареи на 2/3. Также нужно учитывать рекомендуемые расстояния от конструкции до стен и пола:

• От подоконника до верхней части секции – 100 мм;
• От поверхности пола до батареи – 120 мм;
• От задней панели радиатора до стены – 20 мм.

Таким образом можно обеспечить максимальное КПД всей системы отопления. Конвекционные потоки теплого воздуха будут частично задерживаться в области подоконника, нагревая стену и уменьшая тепловые потери через окно.

Для лучшей конвекции теплого воздуха можно установить вентилятор небольшой мощности.

Конденсационные котлы

Таким образом, повысить КПД газового котла будет относительно несложно. Но конечно же, владельцам загородных домов лучше все же сразу приобретать экономичное и производительное оборудование этого типа. Самым высоким КПД, как уже упоминалось, отличаются конденсационные газовые котлы.

На отечественном рынке такое оборудование появилось относительно недавно. Экономичность этих котлов определяется в первую очередь тем, что в них дополнительно используется энергия, образующаяся из-за конденсации водных паров из отработанных газов. Эффективность такого оборудования на порядок выше, чем у обычных нагревательных агрегатов.

Многие производители подобных котлов уверяют даже, что они выпускают газовые котлы с КПД 100% или выше — 108-109%. Конечно, подобные утверждения оспариваются специалистами. Ведь, как известно, КПД любого оборудования редко доходит до 100%. Превышать же эту цифру такой показатель и вовсе не может. Увеличить количество тепла при сжигании одного и того же объема голубого топлива, разумеется, не способен даже самый совершенный нагревательный агрегат.

Но все же КПД газовых котлов отопления конденсационных намного выше, чем обычных. По мнению специалистов, он может доходить до 98-99%.

В плане экономичности расхода газа конденсационные котлы, таким образом, значительно превосходят простые. Однако, к сожалению, при этом и стоит такое оборудование намного дороже традиционного. Приобретать или нет такой агрегат — дело выбора самих хозяев газифицируемого дома. Скорее всего, в процессе эксплуатации газового котла с высоким КПД конденсационного разница в стоимости в конечном итоге окупится. Но произойдет это все же не слишком быстро, к чему покупатели должны быть готовы заранее.

КПД это…

Прежде чем говорить о том, как повысить КПЛ твердотопливного котла, нужно разобраться, что такое КПД котла. КПД — это величина, которая присуща каждому механизму, системе и даже процессу выполнения работ.

КПД в работе твердотопливного котла — это значение, которое обозначается в процентах, и является соотношением затрат топлива к полезной энергии (тепла), которая выделяется котлом для прогрева дома.

Согласно требованиям, которые указанны и разработаны для твердотопливных котлов, величина КПД должна составлять 85%…95%. Но, к сожалению, на практике все иначе, и КПД редко доходит до 70%. Именно поэтому, многие начинают искать все возможные варианты решения задачи.