КПД газового котла у напольных и настенных котлов. Как увеличить?

Что такое кпд и как его рассчитать

Теплоотдача приборов отопления, к которым относятся батареи или радиаторы, складывается из количественного показателя тепла, которое передано батареей за определённый промежуток времени и измеряется в Ваттах. Процесс теплоотдачи батареями проходит в результате процессов, которые известны как конвекция, излучение и теплообмен.

Каким будет кпд обогревателей, в подавляющем большинстве случаев зависит от материала, из которого они изготовлены. Рассмотрим, какими преимуществами и недостатками обладают радиаторы, изготовленные из разных видов материала.

1. Чугун обладает сравнительно низкой теплопроводностью, поэтому батареи из этого материала не являются лучшим вариантом. К тому же небольшая поверхность этих приборов отопления значительно снижает теплоотдачу и происходит за счёт излучения. В обычных условиях квартиры мощность батареи из чугуна составляет не более 60 Вт.

(См. также: Какой лучше выбрать радиатор отопления)

Сталь несколько выше чугунных. Более активная теплоотдача происходит из-за наличия дополнительных рёбер, которые увеличивают площадь излучения тепла. Теплоотдача происходит в результате конвекции, мощность составляет примерно 100 Вт.

Алюминий обладает наибольшей из всех предыдущих вариантов теплопроводностью, мощность их составляет около 200 Вт.

Кроме того, для наиболее эффективного обогрева необходимо учесть, какая мощность может потребоваться. При расчёте необходимой для помещения мощности обогревательных приборов используется количество стен, выходящих на улицу и окон. На каждые 10 м2 пола при наличии 1 наружной стены и окна требуется около 1 Квт тепловой мощности батареи. Если наружных стен 2, то требуемая мощность составляет уже 1,3 кВт. (См. также: Печи с водяным отоплением)

Нижнее подключение используется в том случае, если теплопроводные трубы скрыты под стяжкой пола и не исключает потерю тепла в количестве до 10% от исходного значения. Наименее эффективным считается однотрубное подключение, так как потеря мощности обогревательного прибора при этом способе может достигать 45%.

Что такое кпд отопительных приборов

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.

КПД показывает отношение затраченной тепловой энергии, выдаваемой котлом в процессе горения твердого топлива к полезному теплу, которым снабжается вся система отопления.

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.

Для справки: в качестве грубого примера, следует оценить тепловой эффект, получаемый при сидении возле костра. Выделяемая при горении дров тепловая энергия способна обогреть ограниченное вокруг костра пространство и предметы.

Большая часть тепла от горящего костра (до 50-60%) уходит в атмосферу, ни давая никакой пользы, кроме эстетического содержания, в то время как соседние предметы и воздух получают ограниченное количество килокалорий.

Коэффициент полезного действия у костра минимальный.

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.

Как повысит эффективность отопительной техники, работающей на твердом топливе

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.

За счет притока дополнительной тепловой энергии для работы по нагреву теплоносителя, повышается не только эффективность всей системы отопления, но и сам КПД отопительного агрегата растет.

Метод № 4 – обслуживание и промывка теплообменника

добиться и поддерживать высокий КПД любого газового котла можно не самопроизвольными действиями (выявив его низкий КПД), а систематическим выполнением определенных процедур – обслуживанием отопительного агрегата. Рекомендуем ознакомиться с особенностями выбора газовой компании и заключить договор на обслуживание газового котла.

Этот комплекс операций состоит из инспекционных и поверочных работ. Они позволят выявить и устранить всевозможные недостатки, снижающие эффективность, даже на начальных этапах. Это исключит не только снижение КПД, но и износ котла и других элементов системы отопления.

Особое внимание следует уделить промывке теплообменника. Причина в том, что на его внутренних поверхностях начинает довольно быстро образовываться налет. Он напоминает известь, отложившуюся на поверхности обычного чайника. В результате через какое-то время газовому котлу требуется больше времени, чтобы нагреть теплоноситель до нужной температуры.

На фото видно, что каналы теплообменника забиты карбонатами (солевыми отложениями). Что приводит к значительному снижению КПД и преждевременному выходу котла из строя. Избежать этих негативных последствий можно, если регулярно чистить каналы

Промыть газовый котел можно тремя способами.

Это означает:

• ручная очистка (механический метод);
• использование специального раствора для промывки теплообменника котла (химический метод);
• гидродинамический метод.

Для механической очистки после отключения подачи газа и слива теплоносителя котел разбирают. Что заканчивается разборкой теплообменника.

Также при помощи скребка, щеток, обычного пылесоса удаляются отложения из его внутренних каналов. При этом следует соблюдать осторожность, так как теплообменник можно легко повредить.

По окончании очистки котел собирается и проверяется герметичность теплообменника и его соединений.

Химическая чистка (с использованием моющего раствора) – более простая и эффективная процедура. Но теплообменник все же придется разобрать. А потом заливается специальное средство, которое справляется даже с самыми стойкими отложениями (трехвалентное железо, карбонат соли). После слива кислоты ее остатки из теплообменника необходимо удалить водой, пропустив ее через теплообменник с бустером.

Единственный существенный недостаток химического метода очистки теплообменника – необходимость использования специального оборудования (бустеров)

Гидродинамическая очистка – самый простой способ очистить газовый котел для повышения его эффективности. Так как в демонтаже оборудования нет необходимости и все, что нужно, это закачать обычную воду (с абразивной заливкой) в систему отопления и перекачать ее. Также при постепенном повышении давления. Для завершения процедуры понадобится специальная помпа и насадки.

чистить теплообменник необходимо не реже одного раза в 2 года, что поможет сохранить КПД газового котла на стабильно высоком уровне.

Самый дешевый способ очистки охлаждающей жидкости – механический – чистка щеток вручную

Самый дешевый способ удалить налет с теплообменника – очистить его щетками и другими имеющимися под рукой материалами. Но самый эффективный и не трудоемкий метод – это использование специальных растворов

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.

У какого газового котла самый высокий кпд

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

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

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

Конденсационные котлы, предлагают несколько европейских производителей, среди которых:

• Viessmann.
• Buderus.
• Vaillant.
• Baxi.
• De Dietrich.

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

Установка газовой горелки в твердотопливный котел

После здравого размышления и реальной оценки своих возможностей большинство домашних умельцев таки отдают предпочтение модернизации твердотопливных котлов, перерабатывающих ранее дрова или уголь. В их топку просто ставят газовую горелку заводского изготовления.

Для обустройства загородной собственности можно приобрести твердотопливный агрегат, который можно переделать в газовый. К примеру, печку Теплодар, в которую монтируется газовая горелка

Рассмотрим этапы установки горелочного устройства марки Теплодар АГГ:

• Демонтаж дверки топливника, заслонки зольника (или самого зольника, если он выполнен в виде выдвижного решетчатого ящика с монолитной дверкой), отбойник и колосниковую решетку. Короче, удалить нужно все конструктивные части, находящиеся в пределах топки и зольника.
• Фиксация горелочного устройства. В освобожденный от вышеперечисленных элементов канал топливника монтируется горелочный блок. Если печка Теплодар рассчитана на смену топлива, то горелочный модуль фиксируется в канале через штатные ушки продетыми в них шурупами с гайками.
• Подключение автоматики к пульту. Имеющиеся в конструкции горелочного блока устройства, обеспечивающие автоматическую работу котла, подключают к пульту управления.
• Крепление датчика термостата. Устанавливается на трубу подачи, оборачивается изоляцией для защиты от внешних механических и температурных воздействий, а сверху стяжками.
• Запуск в работу. Производится после проверки тяги и залпового проветривания помещения с модернизированным котлом. С помощью простой рукоятки подбирают наиболее подходящий режим.

Напоминаем, согласно требованиям, обозначенным в «Правилах безопасности систем газораспределения и газопотребления» все работы по установке оборудования, замене горелок, обслуживанию оборудования и подключению к сети, поставляющей голубое горючее, должны производиться газовщиками.

В технической документации, прилагающейся к печке Теплодар, есть подробное описание процесса установки газовой горелки для переделки твердотопливного агрегата в газовый

В соответствии с федеральными предписаниями и нормами с представителями газовых служб нужно заключить договор на поставку газа и сопутствующих услуг. Понятно, что не все удаленные населенные пункты смогут обслуживать сотрудники газовых организаций. Однако придерживаться требований желательно, чтобы избежать катастрофических последствий.

При уменьшении и резком погасании ослабляется ток, поступающий от электроэлемента, в итоге чего перекрывается канал подачи газа. Перегрев воды в котле фиксируется термодатчиком, который передает сигнал для размыкания контактной пары, блокирующей горелку

Рисковать или ценить и охранять здоровье с благополучием своих близких? Решать только вам. Разумнее отказаться от угрожающих мероприятий, но знать о процессе их выполнения очень полезно, чтобы проследить, насколько качественно и честно работают газовщики.

Факторы, от которых зависит кпд котлов

Котлы с высоким значением КПД на сегодняшний день представлены следующей отопительной техникой:

• агрегаты, работающие на угле и на другом твердом ископаемом топливе;
• пеллетные котлы;
• аппараты пиролизного типа.

КПД нагревательных приборов, в топку которых идет антрацит, каменный  уголь и торфяные брикеты, составляет в среднем 70-80%. Значительно  больший коэффициент полезного действия у пеллетных устройств – до 85%. Загружаемые гранулами, нагревательные котлы этого типа отличаются высокой эффективностью, выдаваемые во время горения топлива огромное количество тепловой энергии.

На заметку: одной загрузки вполне достаточно для работы аппарата на оптимальных режимах до 12-14 часов.

Абсолютный лидер среди твердотопливного отопительного оборудования – пиролизный котел. В этих приборах используется дрова или отходы древесины. КПД такой техники сегодня составляет 85% и более. Агрегаты так же относятся к высокоэффективным устройствам длительного горения, но при соблюдении необходимого условия —  влажность топлива не должна превышать 20%.

Немаловажным для значения коэффициента полезного действия является тип материала, из которого изготовлен отопительный прибор. Сегодня на рынке представлены модели твердотопливных котлов, выполненных из стали и из чугуна.

Для справки: К первым относятся стальные изделия. Для снижения рыночной стоимости агрегата, компании – производители используют основные элементы конструкции, выполненные из стали.

Например, теплообменник изготавливается из высокопрочной жароустойчивой черной стали толщиной 2-5 мм.

Таким же образом изготавливаются нагревательные трубчатые элементы, используемые для нагрева основного контура.

Чем толще сталь, используемая в конструкции, тем выше теплообменные характеристики оборудования. Соответственно растет коэффициент полезного действия.

В аппаратах из стали увеличение КПД достигается за счет установки специальных внутренних перегородок в виде труб – ступеней основного потока и рассекателей дыма.

Меры вынужденные и частичные, позволяющие незначительно повысить эффективность основного устройства. Среди моделей стальных твердотопливных котлов редко можно встретить приборы, имеющие КПД выше 75%.

Сроки эксплуатации таких изделий составляют 10-15 лет.

Зарубежные компании с целью повышения КПД стальных отопительных котлов используют в своих моделях процесс нижнего сжигания, с 2-мя или с 3-мя тяговыми потоками. В конструкции изделий предусмотрена установка трубчатых нагревательных элементов для улучшения теплообмена. Подобная техника имеет КПД в пределах 75-80%, и прослужить может дольше, в 1,5 раза.

В отличие от стальных агрегатов, большей эффективностью обладают чугунные твердотопливные аппараты.

КПД у таких нагревательных приборов составляет 80%. Следует учитывать огромные по времени сроки эксплуатации чугунных котлов. Срок работоспособности у подобной техники составляет 30-40 лет.