КПД газового котла для дома – экономичные модели с высоким значением

КПД (коэффициент полезного действия) отопительного котла – это соотношение объема потребляемого топлива к объему выделяемого тепла. Повысить эффективность сжигания топлива вмешательством в устройство практически невозможно, тем не менее есть способы увеличить КПД газового котла.

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.

От чего зависит КПД котла

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

Показатели оборудования зависят от нескольких основных факторов:

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

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

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

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

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

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

hqdefault_0.jpg

Из чего складывается КПД

Чтобы понять, на чем реально выиграть (сэкономить), представляют алгоритм работы системы – на первый взгляд он прост. Когда в доме становится холодно, то включается система – насос прокачивает теплоноситель по трубам, в котле открывается подача газа и зажигается горелка, которая через теплообменник нагревает воду (или что использовано как теплоноситель). Когда в помещении становится тепло, то все выключается.

Выбирая оборудование отопления, держат эту схему в голове, чтобы понимать, какая комплектация нужна для максимального КПД системы.

Как выполняют расчеты КПД

Расчеты выполняют по разным методикам. В некоторых странах их выполняют с учетом тепловых потерь в агрегате, неполном сжигании топлива. Это методика расчетов использует формулу по обратному балансу.

Кпд котла формула для расчетов по обратному и прямому балансу Источник https://s1.slide-share.ru/s_slide/77d5bb083e3866115dcce2483f2e7932/48bd6069-c427-4627-9269-931e393a05f2.jpeg

Коэффициент полезного действия котла брутто определяется по формуле для прямого баланса, ее используют в странах Евросоюза. Она предусматривает значение разницы температур в рабочей зоне и выходящих в дымоход газов, где

• ηбр – коэффициент полезного действия котла брутто;

• Q1 – объем тепла в МДж/кг направление на систему отопления;

• Qir – суммарный объем теплоэнергии МДж/кг от сгорания топлива.

Действительный кпд парового котла и других видов агрегата всегда отличен от показателей, которые объявляет производитель. Поскольку КПД газового котла и оборудования на других видах топлива во многом обуславливается схемой монтажа и ОС в целом, корректностью настроек, качеством электроэнергии (для энергозависимых моделей), эффективностью отвода дыма и газов, другими факторами. То есть кпд настенного газового котла и напольного индивидуален для конкретного объекта и оборудования.

Утепление окон и дверей

Этот шаг непосредственно не относится ни к котлам, ни к системе, но на результативность работы влияет напрямую. Если открыть помещение всем ветрам, то тепло в нем будет, только если сидеть с котлом в обнимку и про энергоэффективность можно забыть. Правильно же утепленное помещение оставит отданное радиаторами тепло внутри себя, котел не придется лишний раз запускать и газа израсходуется меньше.

Подготовка к зиме дома с установленным газовым прибором отопления ничем не отличается – это установка пластиковых окон, а если они уже есть, то перевод в зимний режим. В обычных оконных рамах щели затыкаются и проклеиваются лентой.

Все начинается с утепления

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 = (Q1/Qir) 100%, где

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

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

КПД и теплопотери

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.

Вентиляция помещений

Отдельное внимание стоит уделять проверке вентиляции – от нее зависит, насколько хорошо в котел поступает воздух, и насколько меньше жильцам останется угарного газа. От первого зависит качество сгорания газа (что непосредственно влияет на КПД), а от второго здоровье владельцев котла.

Это справедливо для котлов с «внутренней» тягой, когда воздух в топку подается непосредственно из помещения, в котором установлен котел.

Во втором случае, когда воздух для горения берется с улицы, необходима регулярная чистка канала и заслонок, потому что КПД котлов отопления сбивается от недостатка и избытка поступающего кислорода. Да и если воздуховод полностью забьется, то хорошего от этого ничего не выйдет.

От чего зависит тепловая эффективность котлоагрегатов

Принцип работы газового атмосферного котлаПринцип 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.

Работа датчиков тепла

Включать котел, когда холодно и выключать, когда жарко – не способствующая экономичности идея, так как часто получается, что запуск сделан раньше, а остановка позже, чем надо. Благо, в комплектацию современных моделей входят датчики тепла, которые отслеживают температуру в помещении. Когда она опускается до определенного предела, то котел отопления включается, а как воздух прогреется, то питание прерывается.

Уже само присутствие датчиков повышает КПД системы, а уменьшает его неправильная настройка устройств или же неверное их размещение.

Кроме слежения за температурой, есть датчики систем самоконтроля, следящих за состоянием котла – например, отключить подачу газа, если затухнет огонь в горелке.

Датчики различных типов

Экономичный режим работы газового котла

При любой мощности котла важно устанавливать экономичный режим его работы, тот режим при котором он наиболее экономично работает. В основном режиме котел работает на 70-75% своей максимальной мощности. К тому же большинство производителей котлов ориентируются на температуру теплоносителя.

То есть в автоматическом режиме котел должен держать температур теплоносителя. Но, если в помещении становится прохладнее или жарче, из-за изменения внешней температуры воздуха, то для регулирования температуры в помещении устанавливается автоматический датчик, или термостат, или программатор. С его помощью автоматически настраивается подстройка режима, которая дает возможность котлу адекватно реагировать на перепады температуры в помещении. Хорошо настроенный автоматический режим котла может сэкономить до 25% расхода газа.

Кроме погодоадаптивной автоматики можно устанавливать программаторы ежедневного и еженедельного цикла. Котел при этом можно настроить на сниженную мощность, если в помещении никто не живет и на ночное время суток.

При этом более выгодным в экономическом отношении будет тот агрегат, который более точно поддерживает заданную температуру и своевременно отключается и включается.

температурный программатор

Установка радиаторов для получения максимального КПД

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

Меры безопасности при повышении КПД

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

powichenie_kpd_cotlow15-430x286.jpg
При выполнении любых работ с газовым оборудованием необходимо соблюдать меры безопасности и владеть специальными навыками и инструментов. А также не стоит использовать запрещенных законодательством способы повышения КПД

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

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

За нарушение указанных требований может наступить:

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

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

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:

  1. 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.Экономайзер на дымоход котлаСэндвич-сетка экономайзер для трубы дымохода.
  2. Самодельный экономайзер – практически идентичный с вышеописанными готовыми изделиями. Как сделать эффективный экономайзер мы уже описывали в одной из предыдущих статей.
  3. 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.
  4. 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.

Срок службы

Срок эксплуатации газового агрегата должен учитываться при выборе наиболее экономичного из них. Агрегаты преимум класса имеют самый продолжительный срок службы – до 50 лет. Средний класс и бюджетные представители агрегатов эксплуатируются на протяжении15 лет. Соответственно, дорогостоящий, но качественный агрегат более экономически выгоден, чем купленный в бюджетном варианте.

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.

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.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...