Коэффициент полезного действия котлов при номинальной нагрузке
Оставьте свой номер и мы Вам перезвоним
Что такое кпд котла
Коэффициентом полезного действия отопительного котла называют отношение полезной теплоты, израсходованной на выработку пара (или горячей воды), к располагаемой теплоте отопительного котла. Не вся полезная теплота, выработанная котельным агрегатом, направляется потребителям, часть теплоты расходуется на собственные нужды. С учетом этого различают КПД отопительного котла по выработанной теплоте (КПД-брутто) и по отпущенной теплоте (КПД-нетто).
По разности выработанной и отпущенной теплот определяется расход на собственные нужды. На собственные нужды расходуется не только теплота, но и электрическая энергия (например, на привод дымососа, вентилятора, питательных насосов, механизмов топливоподачи), т.е. расход на собственные нужды включает в себя расход всех видов энергии, затраченных на производство пара или горячей воды.
* Чтобы купить котел Уникал заходите в соответствующий раздел. А если нужны отопительные котлы оптом, то переходите сюда.
Как рассчитать кпд котла
В итоге КПД-брутто отопительного котла характеризует степень его технического совершенства, а КПД-нетто – коммерческую экономичность. Для котельного агрегата КПД-брутто, %:
по уравнению прямого баланса:
ηбр = 100 Qпол / Qрр
где Qпол – количество полезно используемой теплоты, МДж/кг; Qрр – располагаемая теплота, МДж/кг;
по уравнению обратного баланса:
ηбр = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6),
где q – потери тепла в %:
- q2 – с уходящими газами;
- q3 – из-за химического недожога горючих газов (СО, Н2, СН4);
- q4 – с механическим недожогом;
- q5 – от наружного охлаждения;
- q6 – c физическим теплом шлаков.
Тогда КПД-нетто отопительного котла по уравнению обратного баланса
ηнетто = ηбр – qс.н
где qс.н – расход энергии на собственные нужды, %.
Определение КПД по уравнению прямого баланса проводят преимущественно при отчетности за отдельный период (декада, месяц), а по уравнению обратного баланса – при испытании отопительного котла. Вычисление КПД отопительного котла по обратному балансу значительно точнее, так как погрешности при измерении потерь теплоты меньше, чем при определении расхода топлива.
Как увеличить кпд газового котла своими руками
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?
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Можно установить турбулизатор. Это специальные пластины, которые устанавливаются между топкой и теплообменником. Они увеличивают площадь отбора тепловой энергии.
Источник
Коэффициент полезного действия (КПД) котельного агрегата определяют как отношение полезной теплоты, пошедшей на выработку пара (или горячей воды), к располагаемой теплоте (теплоте, поступившей в котельный агрегат). На практике не вся полезная теплота, выработанная котлоагрегатом, направляется потребителям. Часть теплоты расходуется на собственные нужды. В зависимости от этого различают КПД агрегата по выработанной теплоте (КПД брутто) и КПД агрегата по теплоте, отпущенной потребителю (КПД нетто).
Разность выработанной и отпущенной теплот представляет собой расход на собственные нужды котельной. На собственные нужды расходуется не только теплота, но и электрическая энергия (например, на привод дымососа, вентилятора, питательных насосов, механизмов топливоподачи и пылеприготовления и т.д.), поэтому расход на собственные нужды включает в себя расход всех видов энергии, затраченных на производство пара или горячей воды.
КПД брутто котельного агрегата характеризует степень его технического совершенства, а КПД нетто — коммерческую экономичность.
КПД брутто котельного агрегата ηбр, %, можно определить по уравнению прямого баланса
или по уравнению обратного баланса
,
где Qпол — полезно используемая теплота, затраченная на выработку пара (или горячей воды); — располагаемая котельным агрегатом теплота; qy.г, qх.н, qм.н, qн.о, qф.ш — относительные потери теплоты по статьям расхода теплоты.
КПД нетто по уравнению обратного баланса определяется как разность
,
где qc.н — относительный расход энергии на собственные нужды, %.
КПД по уравнению прямого баланса применяется преимущественно при составлении отчетности за отдельный период (декада, месяц), а КПД по уравнению обратного баланса — при испытании котельных агрегатов. Определение КПД по обратному балансу значительно точнее, так как погрешности при измерении потерь теплоты меньше, чем при определении расхода топлива, особенно при сжигании твердого топлива.
Таким образом, для повышения эффективности котельных агрегатов недостаточно стремиться к снижению тепловых потерь; необходимо также всемерно сокращать расходы тепловой и электрической энергии на собственные нужды. Поэтому сравнение экономичности работы различных котельных агрегатов в конечном счете следует проводить по их КПД нетто.
В целом КПД котельного агрегата изменяется в зависимости от его нагрузки. Для построения этой зависимости (рис. 6.20) нужно от 100 % вычесть последовательно все потери котельного агрегата Σqпот=qу.г+qх.н+qм.н+qн.о, которые зависят от нагрузки.
Как видно из рис. 6.20, КПД котельного агрегата при определенной нагрузке имеет максимальное значение, т.е. работа котла на этой нагрузке наиболее экономична.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бикчентай Р.Н., Шпотаковский М.М., Панкратов В.С. Оптимизационные расчеты установок воздушного охлаждения газа в АРМ диспетчера КС // Обз. информ.: Сер. Автоматизация, телемеханизация и связь в газовой промышленности. – М.: ИРЦ Газпром, 1993. – 35 с.
2. Крылов Г.В., Матвеев А.В., Степанов О.А., Яковлев Е.И. Эксплуатация газопроводов Западной Сибири. – Л.: Недра, 1985. – 288 с.
3. Методика теплового и аэродинамического расчета аппаратов воздушного охлаждения. – М.: ВНИИнефтемаш, 1982. – 98 с.
4. Шпотаковский М.М. Тепловые режимы магистральных газопроводов: Учебное пособие. – М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004. – 160 с.
5. Бикчентай Р.Н., Шпотаковский М.М., Третьяков В.В. Оптимизация работы установок воздушного охлаждения природного газа // Газовая промышленность. – 1994. – № 9. – С. 8-10.
6. ОНТП 51-1-85. Общесоюзные нормы технологического проектирования. Магистральные трубопроводы. Ч.1. Газопроводы: Утв. М-вом газ. пром-сти 1.01.86. – М., 1985. – 220 с.
7. Шпотаковский М.М. Энергосбережение при эксплуатации КС // Газовая промышленность. – 2002. – № 5. – С. 80–82.
8. Бикчентай Р.Н., Шпотаковский М.М. Оптимизация температурного режима работы АВО газа: Отчет по научно-исследовательской работе. – М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2007. – 58 с
9. Карпов С.В., Тункель Г.Е., Максимов И.И. АВО газа: Эффективность использования // Газовая промышленность, 1989 – № 4 – С. 46-48.
10. Ремизов В.В. Экономия ресурсов природного газа: энергоэффективные технологии // Газовая промышленность, 1999, №5, с. 22-24.
11. Теплотехнические расчеты процессов транспорта и регазификации природных газов: Справочное пособие / В.А. Загорученко, Р.Н. Бикчентай, А.А. Вассерман и др. – М.: Недра, 1980. – 320 с.
12. Бахмат Г.В., Еремин Н.В., Степанов О.А. Аппараты воздушного охлаждения газа на компрессорных станциях. – СПб.: Недра, 1994. – 102 с.
13. Методика расчета аппаратов воздушного охлаждения газа. – М.: ВНИИГАЗ, 1982. – 32 с.
14. Зубарев В.Г. Методические указания для КП по дисциплине “Проектирование и эксплуатация магистральных газонефтепроводов”. Тюмень, ТюмГНГУ, 2005
15. Перевощиков С. И. Проектирование и эксплуатация компрессорных станций. Методические указания по курсовому проектированию Тюмень, ТюмГНГУ, 2000
16. Перевощиков С. И. Проектирование и эксплуатация компрессорных станций. Приложение к методическим указаниям по курсовому проектированию Тюмень, ТюмГНГУ, 2000
17. Охрана труда при строительстве объектов нефтяной и газовой промышленности: Справочное пособие / под редакцией Карташева.
18. Темчин Л.Г., Ким Б.И., Зоненко В.И. Охрана окружающей среды при сооружении и эксплуатации газонефтепроводов.
19. Эксплуатация магистральных газопроводов: Учебное пособие. /Под общей редакцией Ю.Д. Земенкова. – ТюмГНГУ, 2002. – 525 с.
20. Жуков А. Изучаем Delphi. – СПб.: Питер, 2002. – 352 с.
21. Гофман В.Э., Хомоненко А.Д. Delphi: быстрый старт. – СПб.: БХВ-Петербург, 2002. – 288 с.
22. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М. Физматгиз, 1963. 708 с.
23. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. М. Химия, 1968. 847 с.
24. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л. Химия, 1987. 576 с.
25. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. Под ред. Ю.И. Дытнерского. М. Химия, 1983. 273 с.
26. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача.-М.: Энергоиздат,1981.
27. Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация. Учебник/М.,Академия,2005.432с.
28. Теплообменники энергетических установок: Учебн.для вузов. Под ред. Ю.М.Бродова. Екатеринбург: изд. «Сократ»,2002-968 с.
29.Дытнерский Ю.И. «Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию», -М.: Химия, 1983. – 272 с.
30.Скобло А.И., Молоканов Ю.А., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. «Процессы и аппарата нефтегазопереработки и нефтехимии» 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. – 677с.
ПРИЛОЖЕНИЯ
П.1. Кожухотрубчатый теплообменник с неподвижными трубными решетками: 1- распределительная камера; 2- кожух; 3-теплообменные трубы;4- поперечная перегородка;5- трубная решетка(доска);6- крышка кожуха;7- опора.
П.2. Кожухотрубчатый теплообменник с плавающей головкой: 1- крышка распределительной камеры; 2- распределительная камера; 3- неподвижная трубная решетка; 4- кожух; 5- теплообменные трубы; 6- поперечная перегородка;7-подвижная трубная решетка; 8- крышка кожуха;9- крышка плавающей головки;10- опора; 11- катковая опора трубчатого пучка.
П.3. . Кожухотрубчатый теплообменник с продольной перегородкой: а-общий вид; б, в- варианты уплотнения продльной перегородки с корпусом стальными пластинами (11) и асбошнуром (12). 1- крышка распределительной камеры; 2- распределительная камера; 3- неподвижная трубная решетка;4- кожух; 5- труба; 6- продольная перегородка; 7- поперечные стержневые перегородки(турбулизаторы); 8- подвижная трубная решетка; 9- крышка кожуха; 10- крышка плавающей головки.
П.4. Неразборный однопоточный аппарат типа «труба в трубе»; а- с приварными двойниками на теплообменных трубах; б- со съемными двойниками.1- теплообменная труба; 2-кожуховая труба;3-специальный тройник;4- двойник;5- ниппель;6- гайка;7- штуцер.
П.5.Вертикальный кожухотрубчатый испаритель с неподвижными трубными решетками и температурным компенсатором на корпусе; 1- распределительная камера;2, 8- трубные решетки(доски);3- компенсатор; 4-кожух; 5- опора;6- теплообменная туба;7- поперечная сплошная перегородка; 9- крышка. Потоки: I- испаряющаяся среда; II-конденсат; III- парожидкостная смесь; IV- водяной пар.
П.6.Разборный многопоточный аппарат типа «труба в трубе»: 1- первая распределительная камера; 2- решетка теплообменных труб; 3- вторая распределительная камера; 4- решетка кожуховых труб; 5- опора; 6- теплообменная труба; 7- кожуховая труба; 8- поворотная камера; 9- двойник.
П.7. Схема разборного пластинчатого теплообменника: 1- неподвижная плита; 2- гофрированные пластины; 3- прокладки; 4- нажимная плита. Потоки: I – горячий (греющий) теплоноситель; II- холодный(нагреваемый) теплоноситель.
П.8. Испаритель с паровым пространством (рибойлер): 1- кожух; 2- люк; 3- штуцер предохранительного клапана; 4- трубчатый пучок; 5- горловина; 6- распределительная камера; 7- опора; 8- штуцер дренажа; 9- перегородка; 10- люк для троса лебедки. Потоки: I- испаряемая жидкость; II –остаток; III- пары; IV- теплоноситель.
П.9. Теплообменный аппарат с витыми трубками: 1- кожух; 2- трубная решетка; 3- теплообменная туба; 4- сердечник. I – природный газ; II- метановая фракция.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ |
1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ |
2. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС И СУЩНОСТЬ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ |
2.1.Исходное уравнение теплового баланса |
2.2. Теплопередача между двумя теплоносителями через разделяющую их стенку |
2.3. Оптимизация (регулирование) процесса теплопередачи |
2.4.Определение средней разности температур |
2.5.Обобщенное уравнение теплового баланса в формулировке Н.И.Белоконя |
2.6.Теплопроводность в стержне (ребре) постоянного поперечного сечения |
2.7.Теплопередача через ребристую плоскую стенку |
3.ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ В ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТАХ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК |
3.1. Теплообмен при конденсации водяного пара |
4. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПОВЕРХНОСТНЫХ АППАРАТОВ |
4.1. Конденсаторы паровых турбин |
4.1.1. Методика Всероссийского теплотехнического института |
4.1.2. Методика института теплообмена (ИТО) США |
4.1.3. Методика Калужского турбинного завода (КТЗ) |
4.1.4. Методика Уральского государственного технического университета (УГТУ) |
4.2.Расчет воздушного конденсатора-холодильника |
4.2.1. Расчет и подбор аппарата воздушного охлаждения |
4.2.1.1. Определение температуры продукта на входе в аппарат Т1 |
4.2.1.2 Тепловая нагрузка и предварительный подбор АВО |
4.2.1.3. Определение коэффициента теплоотдачи от воздуха к трубам |
4.2.1.4. Коэффициент теплоотдачи при конденсации продукта и определение площади поверхности теплообмена в зоне конденсации |
4.2.1.5. Определение коэффициента теплоотдачи на участке охлаждения конденсата и поверхности теплообмена этого участка |
4.2.1.6. Аэродинамическое сопротивление пучка труб и мощность, потребляемая вентилятором |
4.2.1.7. Количество труб в аппарате и для одного хода смеси |
5.АППАРАТЫ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА НА КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЯХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ |
5.1. Необходимость охлаждения газа |
5.2. Конструкции аппаратов воздушного охлаждения газа на компрессорных станциях |
5.3. Методика расчета АВО газа |
5.3.1. Расчет параметров АВО на выходе |
5.3.1.1.Гидравлический расчет |
5.3.1.2. Тепловой расчет |
6. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ |
6.1. Классификация котельных агрегатов |
6.2. Паровые котлы |
6.3. Водогрейные котлы |
6.4. Тепловой баланс котельного агрегата |
6.4.1. Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата |
6.4.2. Полезно используемая теплота для производства пара |
6.4.3. Потери теплоты с уходящими газами |
6.4.4. Потери теплоты от химической неполноты сгорания |
6.4.5. Потери теплоты от механической неполноты сгорания |
6.4.6. Потери теплоты от наружного охлаждения |
6.4.7. Потери с физической теплотой шлаков |
6.4.8. Зависимость КПД котла от его нагрузки |
ЛИТЕРАТУРА |
ПРИЛОЖЕНИЯ |
CОДЕРЖАНИЕ |
Источник
КПД (коэффициент полезного действия) отопительного котла – это соотношение объема потребляемого топлива к объему выделяемого тепла. КПД даже наиболее эффективных современных моделей водогрейных котлов не может быть 100% в виду теплопотерь внутри котла, недостаточной теплопроводности металлов или несовершенства принципа работы. Кроме того, эффективность одной и той же модели газового котла зависит и от нагрузки: указанный в паспорте КПД является реальным не во всем диапазоне теплопроизводительности.
В статье мы разберем как правильно считать КПД, от чего он зависит и как увеличить эффективность уже приобретенного котла своими силами.
КПД-брутто и КПД-нетто
Не всё выработанное при сгорании топлива тепло направляется на нагрев теплоносителя, определенная часть расходуется на собственные нужды котлоагрегата: турбина, вентилятор или дымосос, циркуляционный насос, работа автоматики и электронного дисплея, работа электропривода (как вы уже поняли, в расчете используются все виды получаемой энергии, в том числе и электроэнергия, если котел энергозависимый).
С учетом этого принято разделять эффективность котла по выработанной теплоте (КПД-брутто) и отпущенной теплоте (КПД-нетто).
Такая классификация позволяет выделить степень технического совершенства котла – КПД-брутто или экономичность расхода топлива и электроэнергии – КПД-нетто.
Что такое КПД 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.
Самостоятельный расчет КПД котла производится на месте монтажа и зависит от многих факторов, в том числе грамотно выстроенной системе дымоудаления, исключении недочетов при установке и т.д. Все затраченные ресурсы для работы теплоносителя (топливо, электричество) сравнивают с объемом выделенного им тепла.
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.
Как повысить коэффициент полезного действия котла?
Предлагаем вам ознакомиться с рекомендациями, которые направлены на повышение продуктивности работы системы:
- Если причина недостаточно эффективной работы кроется в площади отбора тепловой энергии, для ее увеличения устанавливается турбулизатор. Его размещают между теплообменником и топочной камерой.
- Чтобы устранить теплопотери, возникающие вследствие химического недожога, необходимо грамотно настроить работу оборудования. Рекомендуем доверять эту процедуру только специалисту. Также для снижения тяги рекомендуется установить ее ограничитель. Его установка позволяет регулировать сечение дымоходной трубы. Монтаж ограничителя тяги особенно необходим при сильно низких температурах снаружи.
- Для снижения теплопотерь, возникающих из-за физического недожога, и поддержания нормальной тяги необходимо своевременно удалять сажу, которая образовывается на жаровых трубах. Также необходимо удалять накипь, образующуюся на отопительном контуре. Регулярная очистка этих элементов позволяет устранить физические теплопотери.
- Поддерживать должное состояние труб системы отопления. Металлические трубы могут «зарастать» изнутри вследствие грязевых отложений. С ПВХ-трубами такого не происходит, но в профилактических целях рекомендуется периодически выполнять продувку отопительной системы. Полностью сливать теплоноситель не стоит. Так как при поступлении неочищенной воды, ее нагревании и прохождении через трубы, выпадает осадок. Из-за этого на стенках трубопроводов образуется накипь.
- Отрегулировать заслонку поддувала. Для этого необходимо использовать термометр. Заслонку устанавливают в то положение, при котором достигается максимальное значение температуры теплоносителя.
- Поддерживать нормальную тягу. Во избежание ее ухудшения требуется регулярное очищение дымоотводящей трубы от продуктов сгорания. А также нельзя допускать образования копоти в камере сгорания. Из-за большого количества копоти увеличивается объем потребляемого топлива.
- Для повышения эффективности котельного оборудования, работающего на газовом топливе, также можно выполнить монтаж коаксиального дымохода. У традиционных дымовых труб есть очевидный недостаток – они зависимы от внешних условий. Коаксиальная отводящая труба отличается стойкостью к скачкам температуры, обеспечивает поддержание заданных температурных параметров в помещении, экономит газ. Конструктивно коаксиальный дымоход состоит из двух труб, которые имеют разный диаметр. Одна труба используется для транспортировки продуктов сгорания, вторая – воздуха, который насыщен кислородом.
Устранить эти причины снижения КПД котлов реально своими руками без вызова специалистов.
От чего зависит тепловая эффективность котлоагрегатов
Принцип действия классического напольного газового атмосферника.
Коэффициент полезного действия отопительных котлов равен не при любой мощности, существует пропорциональная зависимость от нагрузки: увеличение тепловой нагрузки (к-ва сжигаемого топлива) увеличивает и теплопотери через корпус или дымоход. Так же точно эксплуатация на минимальной мощности не всегда обеспечивает полноценное сгорание топлива, что приводит к снижению КПД.
Например, в сервисной инструкции к газовым котлам Protherm Волк 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 равен 92,5 %, в то время как при работе с минимальной нагрузкой (4,5 кВт и 5,8 кВт) – снизится и составит всего 78,4 %.
Это одна из основных причин, почему стоит осознанно подходить к выбору мощности котлоагрегата. Наиболее оптимальная работа в большинстве моделей достигается при нагрузке в диапазоне 60-90% от максимальной мощности.
В остальном коэффициент полезного действия зависит исключительно от технологического совершенства модели, направленного на снижение вышеописанных q2-6 (снижение температуры отходящих газов, эффективное сжигание топлива, модулируемые горелки, теплоизоляция и т.д.), а также от качества обслуживания и эксплуатации котлоагрегата. Чистота теплоносителя, регулярная чистка и промывка – все это со временем серьезно влияет на КПД.
Как выбрать комнатный термостат и экономить до 30% в месяц на отоплении
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. Увеличение коэффициента полезного действия на новых моделях, позволило этому виду котельного оборудования вплотную приблизиться к электрическим и газовым котлам.
Современные аппараты на твердом топливе способны не только работать длительное время, используя доступное по цене природные топливные ресурсы, но и обладают высокими эксплуатационными характеристиками.
Значения современных котлов в зависимости от вида топлива
Фото | Вид котла в зависимости от сжигаемого топлива | Средний КПД, % |
Газовые | ||
— Конвекционные | 87-94 | |
— Конденсационные | 104-116* | |
Твердотопливные | ||
— Дровяные | 75-87 | |
— Угольные | 80-88 | |
— Пеллетные | 80-92 | |
Жидкотопливные | ||
— На дизельном топливе | 86-91 | |
— На мазуте | 85-88 | |
Электрические ТЭНовые | 99-99,5 |
*С точки зрения физики КПД не может превышать 100%: больше тепловой энергии, чем выделяется при сжигании топлива получить невозможно. Однако все зависит от того, как считать. Есть два определения:
- низшая теплота сгорания – тепло, полученное при сгорании топлива, когда продукты сгорания просто удаляются через дымоход;
- высшая теплота сгорания – теплота с учетом в том числе и энергии, содержащиеся в водяном паре – одном из продуктов сгорания горючих газов.
Газовые конденсационные котлы дополнительно аккумулируют и тепловую энергию конденсата, образующегося из продуктов сгорания газа и оседающего на дополнительном теплообменнике. Таким образом, существенная часть тепла не «вылетает в трубу», а температура отходящих газов практически равна атмосферной.
Устройство простого конденсационного одноконтурного газового котла.
Согласно действующим нормам, как в России, так и в Европе, КПД отопительных котлов рассчитывается по низшей удельной теплоте сгорания, поэтому учет дополнительного тепла, извлекаемого из конденсата, приводит к значениям более 100%. При расчете по высшей теплоте сгорания КПД конденсационных газовых котлов равен 96-98% в зависимости от модели и типа монтажа: у настенных котлов КПД обычно выше, чем у напольных (это относится ко всем газовым котлоагрегатам).
Также из таблицы можно заметить, что средний КПД твердотопливных котлов также отличается в зависимости от используемого топлива, связанно это со степень сжигания топлива, его теплоотдачей, температурой горения и теплопотерями с физическим теплом шлаков, удаляемых из топочной камеры. Даже один и тот же твердотопливный котел может выдавать разный КПД при работе на разных видах топлива.
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.
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.
На заметку: уголь или дрова равномерно распределяются по колосникам или по решетке. Горение должно проходить по всей поверхности слоя. Равномерно распределенное топливо быстро подсыхает и горит по всей поверхности, гарантируя полное выгорание твердых компонентов топливной массы до летучих продуктов горения. Если вы правильно заложили топливо в топку, пламя пи работе котлов будет ярко желтого, соломенного цвета.
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.
Как увеличить КПД газового котла
Повысить эффективность сжигания топлива вмешательством в техническое устройство котла практически невозможно, тот же слой теплоизоляции установить не получится в виду банальной непредусмотренности производителем места под него. Кроме того, делать это своими руками запрещено. Тем не менее есть способы увеличить КПД газового котла, особенно, если это несовершенная модель старого образца:
- Готовый экономайзер для дымохода – заменяет определенный отрезок дымохода и предназначен для аккумуляции тепла отходящих через дымоход газов (некая имитация конденсационных котлов). Однако нужно точно посчитать параметры экономайзера и требования к дымоходу, чтобы сохранить необходимую тягу и предотвратить обратную тягу, например, при сильном ветре. Цена вопроса – 1 700-2 500 руб.
Сэндвич-сетка экономайзер для трубы дымохода.
- Самодельный экономайзер – практически идентичный с вышеописанными готовыми изделиями. Как сделать эффективный экономайзер мы уже описывали в одной из предыдущих статей.
- Чистка котла и промывка теплообменника – это регулярные меры обслуживания, бессмысленные для новых котлоагрегатов, но крайне эффективные для эксплуатируемых хотя бы несколько сезонов. Дело в том, что во время эксплуатации внутри теплообменника образуются накипь и прочие солевые отложения, забиваются внешние ребра теплообменника, горелки и запальник. Все это приводит к увеличению расхода газа, снижению теплопроизводительности, соответственно, снижению КПД (часто до 20-30%). Как и насколько часто необходимо чистить газовый котел мы также уже разбирали ранее.
- Газовый фильтр – устанавливается он перед запорной арматурой газовой магистрали и предназначен для очистки газа от мусора и примесей, иногда встречающихся в составе. Это не только способствует снижению сажеобразования, но и, повышая качество топлива, незначительно снижает теплопотери при недожоге.
Остальные же методы заключаются в правильных пуско-наладочных работах, которые проводятся единожды, при первом запуске котла, исключительно специалистами. При правильной изначальной настройке обеспечивается КПД, гарантируемый производителем. Важно понимать, что повысить этот показатель вмешательством в техническое устройство самого котла невозможно, и уж тем более – не безопасно.
ИнструкцииКотлыЭнергосберегающие технологии
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.
( 2 оценки, среднее 5 из 5 )
Источник