Расчет КПД котла

Расчет мощности твердотопливного котла — формулы

расчет КПД котла

:

Твердотопливные котлы представляют собой отличную альтернативу широко распространенным газовым котлам.

Современные и функциональные модели таких котлов успешно используются для отопления загородных коттеджных домиков, городских квартир (тут цены на квартиры в Киеве очень низкие, поэтому покупают их чаще всего), а также административных, производственных и промышленных зданий.

Грамотный расчет мощности твердотопливного котла позволит обеспечить максимально комфортный уровень температуры и повысить эффективность этого отопительного оборудования.

Под понятием мощности принято подразумевать максимальную тепловую нагрузку данного изделия. И если этот важный параметр был выбран некорректно, это может привести к целому ряду проблем в процессе эксплуатации. В том случае, если этот показатель не достигает установленного, температура в системе отопления окажется низкой, поскольку процесс прогревания будет происходить слишком длительно и некачественно.

Мощность, превышающая максимально допустимую, также является крайне нежелательной, поскольку она заставляет индивидуальную систему отопления функционировать в так называемом импульсном режиме, что, в свою очередь, провоцирует значительные перерасходы используемого топлива. Разобравшись с тем, как рассчитать мощность твердотопливного котла, можно существенно снизить расходы на отопление при максимальном уровне комфорта.

Причины выбора такого отопления

Современные производители предлагают усовершенствованные модели твердотопливных котлов, предназначенные для установки в городских квартирах и загородных домах. Для таких изделий свойственен эстетичный внешний вид и компактные размеры.

По своим функциональным качествам и удобству использования они практически ничем не уступают популярным газовым аналогам. Более того, твердотопливные котлы являются более экономичными в отношении семейного бюджета – поэтому их популярность и востребованность стремительно возрастает. Среди других важных преимуществ, присущих отопительным котлам, работающим на твердых видах топлива, следует отметить такие, как:

  • широкая распространенность используемого топлива;
  • невысокая стоимость горючего;
  • абсолютная экологическая безопасность;
  • высокий уровень безопасности использования устройства;
  • отсутствие опасности перегрузок электрических сетей или взрывов;
  • минимальная пожарноопасность;
  • возможность изменения периода работы посредством загрузки твердого топлива различных размеров или фракций.

На способности котлов отопления влияют такие факторы, как общая площадь помещения, а также климатические условия региона, на территории которого оно расположено. Так, в условиях климата средней полосы оптимальные показатели для установки в городских квартирах является следующей:

  • для однокомнатных квартир – 4,16 кВт;
  • для двухкомнатных – 5,85 кВт;
  • для трехкомнатных – 8,71 кВт;
  • для четырехкомнатных – 11,05 кВт.

Важно! Установка твердотопливного котла возможна лишь в старых квартирах, в которых ранее имелось печное отопление и остались дымоходы.

В тех случаях, когда необходимо организовать систему отопления в загородных домах или других типах помещений с большей площадью, следует выбирать котлы, обладающие большими возможностями. Для наиболее эффективного обогрева помещений, площадь которых составляет от 150 до 350 кв. метров, рекомендуется выбирать отопительное оборудование с производительностью от 19,5 до 45,5 кВт. Разумеется, это средние показатели.

Способы расчета — пояснения

Для того, чтобы производить максимально точный расчет мощности твердотопливного котла отопления для каждого конкретного случая, необходимо руководствоваться такими показателями, как:

  • общая площадь помещения, в котором планируется установка котла;
  • удельная мощность отопительного устройства на десять квадратных метров отапливаемой площади.

Показатель удельной величины отопителя, обозначаемый буквой W, во многом зависит от климатических условий местности и поэтому может несколько различаться. Для северных регионов он составляет приблизительно 1,5-2 кВт, для южных колеблется от 0,7 до 0,9 кВт. Средняя величина возможностей отопительного оборудования для умеренных климатических условий может составлять от 1,2 до 1,5 кВт.

Чтобы правильно осуществить расчет мощности твердотопливного котла самостоятельно, необходимо общую площадь помещения сначала разделить на величину способностей отопителя, а затем полученную цифру разделить на 10.

Иногда для выполнения таких расчетов используют более упрощенный метод, при котором в качестве величины удельной возможностей используется число 1.

Однако в данном случае, для получения более объективного значения, рекомендуется к цифре, полученной в результате, дополнительно прибавить как минимум 15 процентов.

Для наилучшего понимания рассмотрим примеры. Предположим, необходимо рассчитать показатели котла, предназначенного для установки в городской среднестатистической двухкомнатной квартире. Жилая площадь составляет 55 квадратных метров, а удельная мощность отопителя на 10 кв. м. – 1,3 кВт. В данном случае применима следующая формула:
W котла = (55 х 1,3) : 10. В результате таких несложных математических действий получается 7,15 кВт.

Аналогичным способом можно легко определить оптимальные способности отопительного котла, работающего на твердом топливе, предназначенного для индивидуального дома с площадью 200 кв. метров:
W котла = (200 x 1,3) : 10 = 26 киловатт.

Мощность современных отопительных котлов влияет на их стоимость. Чем больший этот показатель у устройства, тем дороже оно обойдется потребителю. Помимо этого, на стоимость котла могут влиять также фирма-производитель, страна его происхождения, материал изготовления, а также индивидуальные функциональные особенности.

Наиболее популярными компаниями-производителями, которые специализируются на выпуске высококачественных и надежных систем отопления, работающих на твердых видах топлива, являются:

  • Buderus,
  • Bosch,
  • Dakon,
  • Ziehbart,
  • Данко,
  • Viadrus,
  • Protherm.

На примере устройств Buderus можно посмотреть разброс цен в зависимости от их способностей.

Название котла Мощность Стоимость
Buderus S111-12 13,5 875 у.е.
Buderus G221-20 20 1305 у.е.
Buderus G221-25 25 1467 у.е.
Buderus G221-32 32 1620 у.е.
Buderus G221-40 40 1742 у.е.

Советы по эффективному использованию

Выбирая наиболее эффективный отопительный агрегат для обогрева своего жилого помещения, следует соблюдать определенные правила, которые позволят ему работать с максимальной эффективностью и производительностью. Очень важно поддерживать возможности отопительного устройства на надлежащем уровне.

Мощность агрегата этого типа может значительно снижаться при использовании некачественного сырого топлива – в таких случаях устройство затрачивает слишком много энергии на предварительное высушивание топлива. При ухудшении производительности уже установленной системы её способности можно повысить самостоятельно.

Для этого необходимо:

  • применять исключительно сухое и высококачественное топливо;
  • при открытой отопительной системе устанавливать специальный циркуляционный насос для равномерного прогрева;
  • при закрытой системе устанавливать предохранительный клапан;
  • регулярно осуществлять очистку всех каналов, дымоходов и других компонентов отопительного оборудования.

Вверх
Соблюдение несложных правил эксплуатации позволит эффективно улучшить принцип работы котла, а также продлить срок его надежной и безопасной эксплуатации.

Источник: http://kotelstroi.com/theory/raschet-moshhnosti-tverdotoplivnogo-kotla.html

Удк 532

расчет КПД котла

Работа посвящена численному анализу трёхмерного течения и распределения угольных частиц в топках котлов на примере котла ст. №4Б Назаровской ГРЭС, модифицированного по ВИР технологии. Полученные в работе результаты численного моделирования подчёркивают важность трёхмерного подхода и показывают преимущества низкоэмиссионной технологии сжигания топлива.

1. ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время одним из перспективных направлений развития теплоэнергетики является создание котлов по ВИР технологии с применением немолотого топлива. Данная технология позволяет получать высокие КПД и имеет более низкие температуры сжигания угольных частиц, что предпочтительнее как с экологической точки зрения, так и с точки зрения минимизации процесса шлакования.

Многообразие и сложность протекающих в топке котла процессов, высокие затраты и трудоёмкость проведения натурных испытаний существенно ограничивают возможность конструирования эффективных топливосжигающих установок такого типа.

Вместе с тем, математическое моделирование многофазных потоков позволяет глубже понять исследуемые процессы и оценить качество принимаемых решений при реконструкций уже использующихся теплоэнергетических установок [1, 2].

Котёл ст. №4Б Назаровской ГРЭС по проекту представляет собой серийный котлоагрегат ПК-38 с системой жидкого шлакоудаления. В ходе эксплуатации показывал интенсивное шлакование конвективных поверхностей и способность работать только в узком диапазоне нагрузок, вследствие чего был перемаркирован на меньшую мощность [3].

Для повышения КПД котла, обеспечения номинальной мощности и снижения вредных выбросов руководством станции было принято решение о реконструкции котла с помощью ВИР технологии (низкоэмиссионное горение).

В процессе реконструкции был осуществлён переход на сухое шлакоудаление с созданием холодной воронки в нижней части котла и на систему безмельничного сжигания топлива [4].

Целью данной работы является объяснение положительного эффекта модернизации, а также расчёт оптимального распределения подаваемого воздуха в горелки и на нижнее дутьё. При этом давление воздуха нижнего дутья должно быть достаточным для устранения провала топлива, а в районе холодной воронки должны существовать условия, способствующие генерации вихря с многократно циркулирующими топливными частицами.

2.ПОСТАНОВКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ЗАДАЧИ

В работе проведён численный расчёт котла ст. №4Б Назаровской ГРЭС модифицированного по ВИР технологии (рис. 1). В данном моделировании рассчитывался один из использованных режимов при работе на двух крайних эжекторных горелках №1 и №4. Расчётный объём задачи состоит из топки котла, горелок и системы нижнего дутья. Топка симметрична по оси Z поэтому моделировалась лишь одна полутопка с одной горелкой.

Рис. 1. Рабочая модель.

Для создания математической модели котла использовался инженерно-проектировочный пакет Unigraphics NX. В качестве сеточного генератора использовался пакет GAMBIT, являющийся препроцессором для FLUENT.

В области топки и устройства нижнего дутья была сгенерирована гексаэдальная сетка состоящая соответственно из 300000 и 350000 ячеек. Горелочные устройства содержат смешанную тетраэдально-гексаэдальную сетку суммарным объёмом 50000 ячеек (рис. 2).

Все сетки рабочих областей загущены в пристеночных областях до y+ в диапазоне 20–60, что позволило нам использовать в этих областях пристеночные функции. Режимные параметры представлены в табл. 1.

Таблица 1. Режимные параметры

P I 1э*Па T I 1э*К P II 1э*Па T II 1э*К P1н*Па T1н*К Gткг/сек
1079 650 1962 483 1766 483 13.9

Принималось, что течение описывается системой стационарных трёхмерных уравнений Навье-Стокса и энергии осредненных по Рейнольдсу. Турбулентная вязкость определялась с помощью двухпараметрической k-w модели. Дискретизация дифференциальных уравнений сохранения выполнена со вторым порядком точности. Теплофизические свойства воздуха рассчитывались по полиномиальной зависимости от температуры.

Рис. 2. Расчётная сетка.

Для моделирования движения частиц угля использовалась модель дискретной фазы, основанная на лагранжевой формулировке взаимодействия дискретной и непрерывной фазы. В качестве модели распределения диаметров частиц угля использовалась модель Розина-Рамлера. По имеющимся рассевкам Назаровского угля были получены следующие параметры распределения Розина-Рамлера: средний диаметр 9.06 мм и степень полдисперсности 0.815.

В табл. 2 представлены интегральные результаты расчёта в виде расходов и средних скоростей на входных границах расчётной области. Полученные величины несколько отличаются от предписываемых ВИР технологией для оптимального сжигания в топке, для приближения к которым необходимо снизить расход нижнего дутья.

Таблица 2. Интегральные результаты расчёта

V2эжм/сек Gэжкг/сек V1ндм/сек Gндкг/сек
38.2 16.0 (35%) 12.1 29.3 (65%)

На рис. 3, 4 представлены контуры скоростей и структура течения в сечении горелки. Как видно из рис. 4, струя нижнего дутья при выходе из дефлектора прижимается к фронтовому скату, а дальнейшее взаимодействие с горелочным потоком приводит к образованию вихря в области холодной воронки. Наличие данного вихря является одним из основных принципов ВИР технологии и как мы можем наблюдать проведённая реконструкция привела к его возникновению.

Рис. 3. Контуры скоростей в сечении горелкиz=1.25м. Рис. 4. Структура воздушных потоков в сечении горелки z=1.25 м.

Общая структура потоков в полной мере просматривается на рис. 5, 6. На данных рисунках показано развитие потоков воздуха как от эжекторной горелки (рис. 5), так и совместное с потоком воздуха от устройства нижнего дутья (рис.6).

Отметим трёхмерность визуализируемой картины, особенно проявляющуюся для потока от эжектора, который после соударения с тыльным экраном стремится затечь в свободную центральную область неработающей горелки.

Также это проявляется в перераспределении воздуха от нижнего дутья часть которого обтекая горелки уходит вверх, а другая часть увлекается потоком от эжектора.

Рис.5. Структура потока от эжекторной горелки. Рис. 6. Структура потока от эжекторной горелки и устройства нижнего дутья.

  На рис. 7–9 показаны траектории движения частиц угля различных диаметров. Расчёты показывают, что частицы диаметром до 0.1 мм., на данном режиме, не участвуют в вихревом движении и создают область факельного горения выше уровня горелки (рис. 8). Диапазон от 0.1 мм. до 1 мм.

является граничным и частицы угля из этого диапазона могут как сепарировать вниз, так и быть вовлечённым в вертикальное движение вверх (рис. 9). Анализ траекторий тяжёлых частиц показывает их отсутствие в зоне шлаковой ванны, т.е.

данное давление нижнего дутья полностью предотвращает провал.

В завершении расчётов была смоделирована задача с температурой угольных частиц на входе в горелку равной 1000 K. Решение такой задачи более наглядно показывает место концентрации угольных частиц. Так на рис. 10 предоставлено распределение температуры адиабатной стенки, из которого видно расположение максимума температуры на стыке тыльного экрана и ската в районе оси симметрии котла.

Рис. 7. Траектории частиц диаметром 0.001- 20 мм. Рис. 8 Траектории частиц диаметром 0.001- 0.1 мм Рис. 9. Траектории частиц диаметром 0.1- 1 мм.

Данный экстремум температуры указывает на место интенсивной бомбардировки экрана частицами. Из опыта эксплуатации котлов известно, что для бурых шлакующих углей места шлакования экранов определяются температурой горения и местами соударения угольных частиц с поверхностями экранов.

Исследование экранов котла ст. №4Б Назаровкой ГРЭС после длительной эксплуатации показало совпадение расположения области интенсивного шлакования с полученной в результате расчёта (рис. 10).

Это подтверждает корректность расчёта и говорит о возможности применения в дальнейшем численных методов для расчёта топок котлов.

Рис. 10. Распределение температуры на адиабатной стенке.

ВЫВОДЫ

1.        Трёхмерность полученных картин потоков, свидетельствует об ограниченности одномерных и двумерных методик расчёта, неспособных в полной мере корректно отобразить все процессы в объёме топки.

2.        Показан положительный эффект проведённой модернизации:

·         в нижней части топки образуется вихрь, в котором происходит циркуляция и догорание крупных частиц топлива

·         сепарация частиц топлива

·         отсутствует провал

3.      Данный расчёт позволил определить граничный диапазон диаметров частиц (0.1–1 мм), меньше которого частицы увлекаются восходящим потоком и уходят вверх, а большие сепарируют в нижнюю часть топки.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Дизельный обогреватель для дома

Список обозначений

V– скорость, м/сек

G – расход, кг/сек

P – давление, мм. вод. ст.

T – температура, К

Индексы:

* – параметры торможения

1 – на входе

2 – на выходе

I– первичный воздух

II– вторичный воздух

э – эжектор

н – нижнее дутьё

т – топливо (бурый уголь)

Литература

1. Бубенчиков А.М., Старченко А.В., Численные модели динамики и горения аэродисперсных смесей в каналах. — Томск: Изд-во Томского университета, 1998.

2. Математическое моделирование процессов в тангенциальной топочной камере энергетического котла /Гаврилов А.А., Дектерев А.А., Харламов Е.Б., Тэпфер Е.С., Белый В.В., Васильев В.В.// Труды XXVII Сибирского Теплофизического семинара. Изд-во МЭИ. 2004. С. 107-108

3. Алфимов Е.Г., Козлов С.Г., А.И. Новиков Отчёт по научно-исследовательской работе “Проведение опытного сжигания бородинского угля на котлах ПК-38 ст. №6А и П-49 ст. №7А, 7Б Назаровской ГРЭС”, арх. №1415, СибВТИ, Красноярск, 2003.

4. Патенты

Источник: http://www.ptespb.ru/ntp/Kaluga/Kaluga.htm

Расчет мощности твердотопливных котлов — Медиараздел

расчет КПД котла

Медиа-раздел Котлы / Узнать больше

Для того чтобы выбрать котёл, работающий на твёрдом топливе, необходимо обратить внимание на мощность. Данный параметр показывает, какое количество тепла может создать конкретное устройство при подключении к системе отопления. От этого напрямую зависит, можно ли с помощью такого оборудования обеспечить дом теплом в нужном количестве или нет.

Например, в помещении, где установлен пеллетный котёл с небольшой мощностью, будет в лучшем случае прохладно. Также не лучшим вариантом является установка котла с избыточной мощностью, потому что он постоянно будет работать в экономном режиме, а это заметно снизит показатель КПД.

Итак, чтобы выполнить расчет необходимой мощности оборудования, вам нужно следовать определенным правилам.

:

Как рассчитать мощность отопительного котла, зная объём отапливаемого помещения?

В данном случае расчёт производится по следующей формуле:

Q = VxΔTxK/850,

  • Q – количество тепла выраженное в кВт/ч,
  • V – объём отапливаемого помещения выраженный в куб. м,
  • ΔT – разница между температурой снаружи и внутри дома,
  • К – корректирующий коэффициент, который учитывает потерю тепла,
  • 850 – число, благодаря которому произведение трёх вышеуказанных параметров можно перевести в кВт/ч.

Показатель К может иметь следующие значения:

  • 3-4 – если конструкция здания упрощённая и деревянная или если оно сделано из профлиста;
  • 2-2,9 – у помещения небольшая теплоизоляция. Такое помещение имеет простую конструкцию, длина 1 кирпича равна толщине стены, окна и крыша имеют упрощённую постройку;
  • 1-1,9 – конструкция здания считается стандартной. У таких домой двойная кирпичная вкладка и мало простых окон. Кровля крыши обычная;
  • 0,6-0,9 – конструкция здания считается улучшенной. Такое здание имеет окна с двойными стеклопакетами, основа пола толстая, стены кирпичные и имеют двойную теплоизоляцию, крыша имеет теплоизоляцию, сделанную из хорошего материала.

Ниже приведена ситуация, в которой можно использовать данную формулу.

Дом имеет площадь 200 кв. м, высота его стен 3 м, теплоизоляция является первоклассной. Показатель температуры окружающего воздуха рядом с домом не падает ниже -25 °С. Получается, что ΔT = 20 — (-25) = 45 °С. Получается, чтобы узнать количество тепла, которое требуется для отопления дома, необходимо произвести следующий расчёт: Q = 200*3*45*0,9/850 = 28,58 кВт/ч.

Полученный результат пока что не следует округлять, ведь к котлу может быть еще подключена система горячего водоснабжения.

Если вода для мытья нагревается другим способом, то результат, который получен самостоятельно не нуждается в корректировке и эта стадия расчёта является завершающей.

Как рассчитать, сколько тепла необходимо для нагрева воды?

Чтобы произвести расчет расхода тепла в этом случае необходимо самостоятельно прибавить к предыдущему показателю расход тепла для горячего водоснабжения. Для его расчета можно воспользоваться следующей формулой:

Qв = с*m*Δt,

  • с – удельная теплоёмкость воды, которая всегда равна 4200 Дж/кг*К,
  • m – показывает массу воды в кг,
  • Δt – разница температуры нагретой воды и воды, которая поступила из водопровода.

К примеру, среднестатистическая семья в среднем потребляет 150 л тёплой воды. Теплоноситель, который нагревает котёл имеет температуру равную 80 °С, а температура воды, поступающей из водопровода равна 10 °С, тогда Δt = 80 — 10 = 70 °С.

Qв = 4200*150*70 = 44 100 000 Дж или 12,25 кВт/ч.

После необходимо поступить следующим образом:

  1. Допустим, нужно нагреть 150 л воды за один раз, значит ёмкость косвенного теплообменника равна 150 л, следовательно, к 28,58 кВт/ч необходимо прибавить 12,25 кВт/ч. Делается потому что показатель Qзаг меньше 40,83, следовательно, в помещении будет прохладнее ожидаемых 20 °С.
  2. В случае, если нагрев воды происходит порционно, то есть ёмкость косвенного теплообменника составляет 50 л, показатель 12,25 нужно разделить на 3 и далее прибавить самостоятельно к 28,58. После этих расчётов Qзаг равен 32,67 кВт/ч. Полученный показатель это и есть мощность, котла, которая необходима для отопления помещения.

Как произвести расчёт по площади?

Такой расчёт является более точным, потому что учитывает огромное количество нюансов. Производится он по следующей формуле:

Q = 0,1*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7, здесь

  1. 0,1 кВт – норма необходимого тепла на 1 кв. м.
  2. S – площадь помещения, которое нужно отопить.
  3. k1 показывает тепло, которое потерялось из-за строения окон, и имеет следующие показатели:
  • 1,27 – у окна одно стекло;
  • 1,0 – в помещении установлены окна со стеклопакетом;
  • 0,85 – окна, которые имеют тройное стекло.
  1. k2 показывает, тепло которое потерялось из-за площади окна (Sw). Sw Относится к площади пола Sf. Его показатели следующие:
  • 0,8 при Sw/Sf = 0,1;
  • 0,9 при Sw/Sf = 0,2;
  • 1 при Sw/Sf = 0,3;
  • 1,1 при Sw/Sf = 0,4;
  • 1,2 при Sw/Sf = 0,5.
  1. k3 показывает утечку тепла сквозь стены. Может быть следующим:
  • 1,27 – некачественная теплоизоляция;
  • 1 – стена дома имеет толщину 2-ух кирпичей или сам дом имеет утеплитель толщиной 15 см;
  • 0,854 – хорошая теплоизоляция.
  1. k4 показывает количество потерянного тепла из-за температуры снаружи здания. Имеет следующие показатели:
  • 0,7, когда tз = -10 °С;
  • 0,9 для tз = -15 °С;
  • 1,1 для tз = -20 °С;
  • 1,3 для tз = -25 °С;
  • 1,5 для tз = -30 °С.
  1. k5 показывает сколько тепла потерялось из-за наружных стен. Имеет следующие значения:
  • 1,1 в здании одна внешняя стена;
  • 1,2 в здании 2 внешних стены;
  • 1,3 в здании 3 внешних стены;
  • 1,4 в здании 4 внешних стены.
  1. k6 показывает количество тепла, которое необходимо дополнительно и зависит от высоты потолка (Н). Имеет следующие показатели:
  • 1 для Н = 2,5 м;
  • 1,05 для Н = 3,0 м;
  • 1,1 для Н = 3,5 м;
  • 1,15 для Н = 4,0 м;
  • 1,2 для Н = 4,5 м.
  1. k7 показывает сколько тепла была потеряно. Зависит от типа постройки, которая расположена над отапливаемым помещением. Имеет следующие показатели:
  • 0,8 отапливаемое помещение;
  • 0,9 тёплый чердак;
  • 1 холодный чердак.

В качестве примера возьмем те же исходные условия, кроме параметра окон, которые имеют тройной стеклопакет и составляют 30% от площади пола. Постройка имеет 4 наружных стены, а сверху над ней расположен холодный чердак.

Тогда расчет будет выглядеть так: Q = 0,1*200*0,85*1*0,854*1,3*1,4*1,05*1 = 27,74 кВт/ч. Данный показатель необходимо увеличить, для этого нужно самостоятельно добавить количество тепла, которое требуется для ГВС, если она подключена к котлу.

Вышеприведённые методы очень полезны, когда необходимо рассчитать мощность отопительного котла.

Расчёт реальной мощности котла длительного горения на примере «Теплодар» «Куппер Практик 8»

Конструкция большинства котлов рассчитана под конкретный вид топлива, на котором будет работать это устройство. В случае использования для котла другой категории топлива, которая не переназначена для него, КПД значительно сократиться. Также необходимо помнить о возможных последствиях использования того топлива, которое не предусмотрено производителем котельного оборудования.

Теперь продемонстрируем процесс расчёта на примере котла от производителя «Теплодар», модель «Куппер Практик 8». Это оборудование предназначено для системы отопления жилых домов и других помещений, которые имеют площадь меньше, чем 80 м². Также этот котёл является универсальным и может работать не только в закрытых системах отопления, но и в открытых с принудительной циркуляцией теплоносителя. Данный котел обладает следующими техническими характеристиками:

  1. возможность использовать в качестве топлива дрова;
  2. в среднем за час, он сжигает 10 дров;
  3. мощность данного котла составляет 80кВт;
  4. загрузочная камера имеет объём 300л;
  5. КПД равен 85%.

Допустим, что для отопления помещения хозяин использует в качестве топлива дрова осинового дерева. 1 кг данного вида дров даёт 2,82 кВт/ч. За один час, котёл потребляет 15кг дров, следовательно, он выдаёт тепла 2,82*15*0,87 = 36,801 кВт/ч тепла (0,87 является КПД).

Этого оборудования недостаточно для отопления помещения, которое имеет теплообменник объёмом 150 л, но если ГВС имеет теплообменник объёмом 50 л, то мощности данного котла будет вполне достаточно. Для того чтобы получить нужный результат 32,67 кВт/ч необходимо потратить 13,31 кг осиновых дров. Производим расчёт по формуле (32,67/ (2,82*0,87) = 13,31). В данном случае необходимое тепло было определённо методом расчёта по объёму.

Также можно произвести самостоятельный расчёт и узнать время, которое потребуется котлу для того, чтобы сжечь все дрова. 1 л дров осиного дерева имеет вес 0,143 кг. Следовательно, в отделении для загрузки поместится 294*0,143 = 42 кг дров. Столько дров будет достаточно для поддержания тепла более чем 3 часа. Это слишком непродолжительное время, поэтому в данном случае необходимо найти котёл, у которого размер топки в 2 раза больше.

Также можно поискать топливный котёл, который рассчитан на несколько видов топлива. Например, котёл от того же производителя «Теплодар», только модели «Куппер ПРО 22», который может работать не только на дровах, но и на углях. В данном случае при использовании разных видов топлива будет разная мощность. Расчёт проводится самостоятельно, учитывая эффективность каждого вида топлива отдельно, а позже выбирается наилучший вариант.

Сколько энергии дают разные типы горючего?

В данном случае показатели будут следующие:

  1. При сгорании 1 кг высушенных опилок или небольшой стружки хвойного дерева выдача 3,2 кВт/ч. При условии, что 1л высушенных опилок весит 1,100 кг.
  2. Ольха имеет более высокую теплоотдачу и даёт 3 кВт в час, при весе 300 грамм.
  3. Деревья, которые относятся к видам твердолиственных, дают 1 кВт, имея вес 300 грамм.
  4. Уголь из камня даёт почти 5 кВт, при весе 400 грамм.
  5. Торф из Белоруссии даёт 2еВт, при весе в 340 грамм.

Некоторые производители топлива в информации пишут срок сгорания одной загрузки, но не предоставляют информацию о том, сколько топлива выгорает за 1 час.

В такой ситуации необходимо произвести дополнительные расчёты:

  • Определить максимальную массу горючего, которая способна уместиться в отделении для загрузки горючего.
  • Узнать, сколько тепла может отдать котёл, работающий на данном виде сырья;
  • Какая уровень теплоотдачи будет за 1 час. Данное число необходимо самостоятельно разделить на тот период, за который выгорит всё количество дров.

Подводя итог, можно сказать, что данные, которые будут получены в результате всех расчётов, и будут показывать настоящую мощность твёрдотопливного котельного оборудования, которую он сможет выдать в течение 1 часа.

с Вебинара от компании «Теплодар»

Медиагалерея

Источник: https://mediagallery.teplodar.ru/kak-rasschitat-moshchnost-kotlov-na-tvyerdom-toplive/

Как рассчитать кпд котла на твердом топливе

Медиа-раздел Котлы / Узнать больше

Для того чтобы выбрать котёл, работающий на твёрдом топливе, необходимо обратить внимание на мощность. Данный параметр показывает, какое количество тепла может создать конкретное устройство при подключении к системе отопления. От этого напрямую зависит, можно ли с помощью такого оборудования обеспечить дом теплом в нужном количестве или нет.

Например, в помещении, где установлен пеллетный котёл с небольшой мощностью, будет в лучшем случае прохладно. Также не лучшим вариантом является установка котла с избыточной мощностью, потому что он постоянно будет работать в экономном режиме, а это заметно снизит показатель КПД.

Итак, чтобы выполнить расчет необходимой мощности оборудования, вам нужно следовать определенным правилам.

Тепловой баланс котла по упрощенной методике теплотехнических расчетов

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Федеральное агентство пообразования и науке РФ

Иркутский государственныйтехнический университет

Кафедра теплоэнергетики

Расчетно-графическая работа

по дисциплине «Анализтеплотехнической эффективностиоборудования» на тему:

«Тепловой баланс котла поупрощенной методике теплотехническихрасчетов»

Выполнил:

студент гр. ТЭ-06-1

Константинов В.В.

Проверил:

доцент кафедры ТЭ

Картавская В.М.

Введение

Полнота передачи располагаемойтеплоты топлива в котле к рабочей средеопределяется коэффициентом полезногодействия (КПД) котла брутто. Коэффициентполезного действия котла брутто можноопределить, установив сумму тепловыхпотерь при его работе [4]:

Такой метод определения называютметодом обратного баланса. Погрешностьопределения КПД методом обратногобаланса зависит от точности измерениятепловых потерь котлом. Каждая из нихопределяется со значительной погрешностью[5] ,но относительная доля тепловых потерьсоставляет около десятой части общейтеплоты топлива.

Среднестатистические данные потепловым потерям q3,q4,q5приведены в нормативном методе тепловыхрасчетов, потери теплоты топлива q2,q6определяются расчетом.

Наибольшее значение из тепловыхпотерь имеет отвод теплоты из котла суходящими газами q2.Она составляет q2= 4,5-12,0%. При сжиганиималореакционных твердых топлив (каменныйуголь) в зависимости от способа сжиганиямогут оказаться значительными потеритеплоты с механическим недожогом топлива(q4=2-5%).Остальные потери в сумме не превышаютобычно 1%.

Целью расчетно-графическойработы является определение КПД котлапо упрощенной методике теплотехническихрасчетов Равича и оценка погрешностиего расчетов относительно расчетного.

Задание

Составить тепловой баланскотлоагрегата по упрощенной методикетеплотехнических расчетов Равича М.Б.и определить КПД котла.

Исходные данные

Доля золы топлива в уносе:аун=0,95;

горючих в золе-уносе:сун=3%.

Таблица 1.Техническая характеристика котлоагрегата

Основные сведения Характеристика
Марка котлоагрегата ГОСТ 3619-69 Е-50-3,9
Заводская БКЗ-50-3,9
Производительность т/ч 50
Параметры пара Давление на выходе Р, МПа 3,9
Температура t, °С 440
Топливо Березовскийбурый уголь
Расчетный КПД брутто , % 91,8
Температура уходящих газов, ºС 145

Таблица 2.Расчетные характеристики топлива из[3]

Месторождение Марка Элементарный состав на рабочую массутоплива, % Низшая теплота сгорания , МДж/кг,(ккал/кг) Выход летучих,%
Березовское Б2Р Влажность, WP Зольность , AP Сера, SP Углерод, CP Водород, HP Азот, NP Кислород, OP 15,67 (3740) 48,0
33,0 5,4 0,26 36,3 4,3 0,6 20,2
  1. Расчет объемов воздуха и продуктов горения

Расчет объемов воздуха и продуктовгорения ведется на 1кг рабочего топливапри нормальных условиях (0оСи 101,3 кПа) по [6].

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Какие радиаторы отопления лучше для квартиры

Теоретический объем сухоговоздуха, необходимого для полногосгорания топлива при α=1, определяетсяпо формуле

м3/кг.

Теоретические объемы продуктовгорения (при α=1):

объем трехатомных газов

м3/кг;

объем водяных паров

м3/кг;

объем азота

м3/кг;

объем влажных газов

м3/кг;

объем сухих газов

м3/кг.

Действительные объемы воздухаи продуктов сгорания (при αух=1,4):

объем водяных паров

м3/кг;

объем дымовых газов

м3/кг;

объем сухих газов

м3/кг;

м3/кг.

2. Определениеобобщенных характеристик топлива

Жаропроизводительность топлива– температура, до которой нагревалисьбы образующиеся продукты сгорания, еслибы сгорание происходило в адиабатическихусловиях без подогрева воздуха и пристехиометрическом [соответствующемстрого реакции горения (α=1)]расходе воздуха по [6].

Жаропроизводительность топливабез учета влаги в воздухе по [4]

ºС,

где =4,5563м3/кг – объемвлажных газов.

Жаропроизводительность топливас учетом влаги в воздухе по [4]

ºС.

Жаропроизводительность топливас учетом расхода теплоты на расплавлениезолы и влаги, содержащейся в воздухе по[4]:

ºС.

Максимальное теплосодержаниесухих продуктов горения топлива по[4]

ккал/м3.

Изменение объема сухих продуктовгорения в действительных условиях ипри теоретических по[4]

.

Соотношение объемов влажных исухих продуктов горения при α=1 по[4]

.

Отношение средней теплоемкостине разбавленных воздухом продуктовгорения в температурном интервале от0ºС до tух=145ºСк их теплоемкости в температурноминтервале 0ºС до tмакс=2042,26ºСпо табл. 14-12 [5] c

Источник: https://works.doklad.ru/view/F6BvbyurKUc.html

Расчет КПД пиролизного котла

Попалось вот на глаза утверждение, что КПД пиролизного котла близко к 90%. Даже 92%! Причем, утверждение сие весьма многочисленно на просторах рунета. Но я же, извиняюсь, Фома-неверующий, мне мало одних утверждений, хотя бы ими был завален весь рунет.

Есть, конечно, кое-где и попытки расчетов, проведение экспериментов, но все какое-то неуклюжее, не учитывающее все влияющие факторы, а то и просто с притягиванием результатов за уши.

В итоге прихожу к мнению, что все это рекламный флуд. Но где же все таки конкретные протоколы измерений и экспериментов производителей, с полным описанием методик этих экспериментов и применяемых приборов и дополнительных устройств?

Нет нигде. Одна реклама. Технические характеристики, в которых порой цифры вообще не стыкуются с реальностью и логикой. Например, как может быть расход дров на 1 кВт·ч равняться 0,1 кг? Дрова вообще, при самом идеальном сжигании и бережном собирании каждой полученной калории не могут дать более 4,5 кВт·ч на килограмм (1 кВт·ч на 0.22 кг).

А любой котел, каким бы супер-пупер ни был, идеального сжигания не обеспечивает, да и дрова в обиходе не бывают настолько сухими.

Вобщем, раз нет нигде объективных данных, которым можно было бы поверить после разложения их по полочкам, остается только пытаться самому рассуждать, используя обычную человеческую логику.

Выброс тепловой энергии в трубу

Этот же пиролизный котел. Утверждение о 90%-ном КПД не становится истинным уже при первом же простейшем вопросе: а сколько теряется тепловой энергии в тех газах, что выбрасываются в трубу?

Пиролизный котел в основном своем большинстве применяется как котел длительного горения. Существуют утверждения даже такого типа, что одной закладки хватает на 24 часа его работы. Ну, неважно, пусть хоть сколько. Но факт тот, что котел работает круглые сутки или близко к этому.

Значит, все это время в трубу уходят горячие газы. Сутки работает, сутки пыхтит газами в атмосферу. Интересное: если взять 30 кг дров и сжечь их в обычном твердотопливном котле за 1 час, то и в атмосферу газы будут уходить всего лишь 1 час. А в случае с пиролизным — 24 часа.

Можно возразить, что в первом случае тяга больше! Значит, и тепла улетает больше Так-то так, но это как-то не успокакивает, знаете ли. Никто ведь не доказал, что тяга у котла, работающего 1 час в максимальном режиме в 24 раза больше, чем у пиролизного.

Кстати, все это касается не только пиролизного котла, но и вообще любого котла длительного горения. В смысле, включая тех, где горение происходит с недостатком воздуха.

Вентиляция помещений вследствие тяги котла

Кроме того, что тяга уносит тепло в атмосферу, она, подлая, еще и холод в дом тянет. А как же? Не будет приточной вентиляции, не будет и тяги. Если специальной вентиляции нет, то через различные неплотности тяга все равно засосет наружный воздух в дом.

И что же получается? А получается то, что этот воздух охлаждает все предметы в доме, и это тоже относится к теплопотерям, которые котел должен компенсировать. И нет никакой уверенности, что обычный котел за 1 час создаст теплопотери, сопоставимые с таковыми от пиролизного котла за 24 часа.

Можно, конечно, котел не в доме устанавливать, а в отдельной котельной. Чтобы не вентилировать тягой помещения в доме. Но отдельная котельная сама по себе является источником дополнительных теплопотерь, которые компенсирует этот же котел. Какой тогда смысл?

Режим работы котла

В большинстве своем пиролизный котел работает в «зажатом» режиме, с недостатком воздуха. Для этого у многих котлов специально имеется автоматический регулятор подачи. Для чего он нужен? Чтобы выдать на выходе строго определенную температуру воды.

Никому не надо при этом доказывать, что в таком режиме КПД котла резко падает. Об этом и производители нередко не умалчивают. Заявляя свои 90%, они имеют ввиду максимальный режим с идеальным или близким к этому топливом.

Но на практике этого не бывает практически никогда или очень редко. Если расчетные теплопотери дома составляют при -20 градусах за бортом, скажем, 20 кВт, То котел, как правило, устанавливают бОльшей мощности. Например, 30 кВт.

Но зима не бывает такой, чтобы все 90 дней была температура минус 20. Соответственно, нет никакого смысла гонять котел в максимальном режиме, и для обеспечения нормальной температуры в доме он будет почти всю зиму работать в задушенном режиме, с недостатком воздуха. О каких 90% КПД может идти речь?

Обычный твердотопливный котел, имеющий подобную автоматику подачи воздуха, также не лишен этого недостатка. Исключение составляют только те конструкции (включая пиролизные и подобные котлы), которые работают в паре и/или конструктивно объединены с тепловым аккумулятором. Только в этом случае возможна его работа в максимальном режиме и короткое время. И значит: с максимально возможным КПД.

Конструкция камеры сгорания

Правильный котел имеет камеру сгорания, отделенную от теплообменника. Любая водяная рубашка, в которой размещена камера сгорания, является препятствием к достижению нужных температур, которые обеспечивают полное сгорание топлива.

В большинстве металлических котлов, включая пиролизные, именно так и есть. Камерой сгорания и дожига является водяная рубашка, снижающая температуру и КПД котла. Об этом мало говорят, в основном только на форумах, а производители вообще об этом умалчивают, не говоря уже о степени снижения КПД.

Спасти от этого отчасти может помочь футеровка внутренних поверхностей высокотемпературными материалами (огнеупорный кирпич и т.п.). Некоторые производители выпускают такие котлы с футеровкой. Несомненно, это удорожает конструкцию как на стадии покупки, так и в процессе эксплуатации.

Футеровка гораздо менее долговечна, чем стальной корпус котла, и появляется необходимость ее замены. А предоставить ее может только производитель, чем он обеспечивает себе дополнительные выгоды каждые 3-5 лет с каждого и без того недешевого котла.

Качество теплообмена

Назначение любого котла — выработать тепло и отдать его теплоносителю. То бишь, нагреть воду. И этот вопрос тоже далеко не однозначный.

Чтобы максимально отдать тепло воде, нужен эффективный теплообменник. И здесь все, что касательно металлических котлов, идет наперекор эффективности. Если теплообменником является рубашка камеры сгорания и дожига, то это однозначное снижение КПД (см. выше).

И при футерованных камерах лучше не становится, поскольку сама футеровка является пусть не полным, но все же препятствием для теплообмена, снижая его эффективность.

Но наибольший вред эффективности теплообмена наносит сама конструкция, в которой самые горячие продукты горения находятся в верхней части котла. Едва успев соприкоснуться с незначительной площадью поверхности водяной рубашки, эти газы улетают в трубу.

Здесь начисто отсутствует возможность максимальной отдачи тепловой энергии воде. Поэтому в трубу летят газы с высокой температурой и котел работает на потепление климата за бортом.

Что же в итоге?

А в итоге ни о каких 90 процентах КПД металлических котлов длительного горения, включая пиролизные, не может быть и речи. Причины:

  • длительный выброс тепла в трубу;
  • длительная сопутствующая тяге вентиляция помещений;
  • «придушенный», «зажатый» режим работы с недостатком воздуха;
  • практическое отсутствие идеально высушенных дров;
  • камера сгорания, не отделенная от теплообменника;
  • отсутствие эффективного теплообмена в несовершенной конструкции;
  • выброс в трубу отработавших газов с высокой температурой.

Все эти факторы явно действуют на снижение КПД котла, но никак не на его увеличение. Даже при наличии условий полного сгорания (сухое топливо, футерованный котел в установившемся максимальном режиме) в результате совершенно неэффективного теплообмена КПД значительно снижен. О количественных значениях этого снижения можно только гадать.

Поиск по сайту.
Вы можете изменить поисковую фразу.

Я не верю в 90 процентов. Для металлических твердотопливных котлов это недостижимо. Заявления владельцев оных типа «А мне нравится», «А я доволен», «Мы уже не 1 тысячу котлов установили/продали» — для меня пустой звук, не несущий никаких доказательств, которые соответствовали хотя бы обычной логике. И напоследок небольшая цитата из уважаемого мной сайта:

КПД дровяного котла – никто, и нигде, и никогда – не считал, и не мерял, и делать этого не собирается. КПД дровяного котла – это маркетинговый вопрос, сродни «живого пива» и «дисбактериоза» – никто не знает, что это такое, но про это говорят каждый день.

Плотно общаясь с ведущими производителями дровяного отопительного оборудования и пять лет работая в техотделе одного из них – я так не получил внятных объяснений, как-же подсчитывается и измеряется КПД дровяных котлов. А всё по простой причине – чтобы измерять и высчитывать КПД отопительного оборудования, нужно сначала унифицировать и стандартизировать топливо для него.

А для этого нужны специальные методики, а их нет и не будет, потому что дрова – самое нестабильное по своим характеристикам топливо в мире.

Источник: http://www.samteplo.ru/raschety/kpd-piroliznogo-kotla.html

Кпд котла отопления: расчет, как рассчитать водогрейный котел, как посчитать зависимость кпд от нагрузки, как наладить отопительный котел

Создать уютную и комфортную атмосферу в загородном доме довольно просто – нужно только правильно оборудовать систему отопления. Главным компонентом эффективной и надежной отопительной системы является котел. В статье далее мы поговорим о том, как посчитать КПД котла, какие факторы на него влияют и как повысить эффективность отопительного оборудования в условиях конкретного дома.

Безусловно, чтобы определить, насколько эффективным будет тот или иной водогрейный котел, необходимо определить его КПД (коэффициент полезного действия). Этот показатель представляет собой отношение использованного на обогрев помещения тепла к общему количеству сгенерированной тепловой энергии.

Формула расчета КПД выглядит так:

ɳ=(Q1÷Qri),

где Q1 – тепло, использованное эффективно;

Qri – общее количество выделенного тепла.

Какова зависимость между КПД котла и нагрузкой

На первый взгляд может показаться, что чем больше топлива сжигается, тем лучше работает котел. Однако это не совсем так. Зависимость КПД котла от нагрузки проявляется как раз наоборот. Чем больше топлива сжигается, тем больше выделяется тепловой энергии. При этом возрастает и уровень теплопотерь, поскольку в дымовую трубу уходят сильно разогретые дымовые газы. Следовательно, топливо расходуется неэффективно.

Похожим образом ситуация развивается и в тех случаях, когда отопительный котел работает на пониженной мощности. Если она не дотягивает до рекомендуемых значений более чем на 15 %, топливо не будет сгорать полностью, а количество дымовых газов возрастет. В результате, КПД котла довольно сильно упадет. Вот почему стоит придерживаться рекомендуемых уровней мощности работы котла – они рассчитаны для эксплуатации оборудования максимально эффективно.

Расчет КПД с учетом различных факторов

Приведенная выше формула не совсем подходит для оценки эффективности работы оборудования, так как рассчитать КПД котла точно с учетом только двух показателей очень сложно. На практике в процессе проектирования применяют другую, более полную формулу, поскольку не все вырабатываемое тепло используется для прогрева воды в отопительном контуре. Определенное количество тепла теряется в процессе работы котла.

Более точный расчет КПД котла производится по такой формуле:

ɳ=100-(q2 q3 q4 q5 q6), в которой

q2 – теплопотери с выходящими горючими газами;

q3 – потери тепла в результате неполного сгорания продуктов горения;

q4 – теплопотери из-за недожога топлива и выпадения золы;

q5 – потери, вызванные внешним охлаждением прибора;

q6 – теплопотери вместе с удаляемым из топки шлаком.

Теплопотери при удалении горючих газов

Наиболее существенные потери тепла происходят в результате эвакуации в дымоход горючих газов (q2). Эффективность котла во многом зависит от температуры горения топлива. Оптимальный температурный напор на холодном конце водонагревателя достигается при нагреве до 70-110 ℃.

Когда температура уходящих горючих газов падает на 12-15 ℃, КПД водогрейного котла возрастает на 1 %. Тем не менее, чтобы снизить температуру уходящих продуктов горения, необходимо увеличить размер прогреваемых поверхностей, а, значит, и всей конструкции в целом. Кроме того, при охлаждении угарных газов возрастает риск низкотемпературной коррозии.

Помимо прочего температура угарных газов зависит еще и от качества и типа топлива, а также нагрева поступающего в топку воздуха. Значения температур поступающего воздуха и выходящих продуктов горения зависят от видов топлива.

Для вычисления показателя теплопотерь с уходящими газами используют такую формулу:

Q2= (T1-T3) × (A2 ÷ (21-O2) B), где

T1 – температура эвакуируемых горючих газов в точке за пароперегревателем;

T3 – температура поступающего в топку воздуха;

21 – концентрация кислорода в воздухе;

O2 – количество кислорода в уходящих продуктах горения в контрольной точке;

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как сделать кварцевый обогреватель своими руками

A2 и B – коэффициенты из специальной таблицы, которые зависят от типа топлива.

Химический недожог как источник теплопотерь

Показатель q3 используется при расчете КПД газового котла отопления, например, или в тех случаях, когда топливом служит мазут. Для газовых котлов значение q3 составляет 0,1-0,2 %. При незначительном избытке воздуха при горении этот показатель равен 0,15 %, а при существенном переизбытке воздуха его не принимают в расчет вовсе. Однако при сжигании смеси из газов различной температуры значение q3=0,4-0,5 %.

Если же отопительное оборудование работает на твердом топливе, в расчет принимают показатель q4. В частности, для угля антрацита значение q4=4-6 %, полуантрациту характерно 3-4 % теплопотерь, а вот при сгорании каменного угля образуется всего 1,5-2 % потерь тепла. При жидком шлакоудалении сжигаемого малореакционного угля значение q4 можно считать минимальным. А вот при удалении шлака в твердом виде теплопотери возрастут до максимальной границы.

Потери тепла в связи с внешним охлаждением

Такие потери тепла q5 обычно составляют не более 0,5 %, а по мере возрастания мощности отопительного оборудования они еще больше сокращаются.

Данный показатель связан с расчетом паропроизводительности котельной установки:

  • При условии паропроизводительности D в пределах 42-250 кг/с, значение потерь тепла q5=(60÷D)×0,5÷lgD;
  • Если значение паропроизводительности D превышает 250 кг/с, уровень теплопотери считают равным 0,2 %.

Количество теплопотерь от удаления шлака

Значение теплопотерь q6 имеет значение только при жидком шлакоудалении. А вот в тех случаях, когда из топочной камеры удаляют шлаки твердого топлива, теплопотери q6 учитывают при расчете КПД котлов отопления только в случаях, если они составляют более 2,5Q.

Как посчитать КПД твердотопливного котла

Даже при условии идеально проработанной конструкции и качественного топлива, КПД отопительных котлов не может достигать 100 %. Их работа обязательно сопряжена с определенными потерями тепла, вызванными как типом сжигаемого топлива, так и рядом внешних факторов и условий. Чтобы понять, как на практике выглядит расчет КПД твердотопливного котла, приведем пример.

Например, теплопотери от удаления шлаков из топливной камеры составят:

q6=(Ашл×Зл×Ар)÷Qri,

где Ашл – относительное значение шлака, удаляемого из топки к объему загружаемого топлива. При грамотном использовании котла доля отходов горения в виде золы составляет 5-20 %, то данное значение может быть равно 80-95 %.

Зл – термодинамический потенциал золы при температуре в 600 ℃ в обычных условиях равен 133,8 ккал/кг.

Ар – зольность топлива, которая рассчитывается на общую массу топлива. В различных видах горючего показатель зольности колеблется от 5 % до 45 %.

Qri – минимальный объем тепловой энергии, который генерируется в процессе сгорания топлива. В зависимости от разновидности топлива теплоемкость колеблется в рамках 2500-5400 ккал/кг.

В данном случае с учетом указанных значений теплопотери q6 будут составлять 0,1-2,3 %.

Значение q5 будет зависеть от мощности и проектной производительности отопительного котла. Работа современных установок с малой мощностью, которыми очень часто обогревают частные дома, обычно сопряжена с теплопотерями данного вида в пределах 2,5-3,5 %.

Теплопотери, связанные с механическим недожогом твердого топлива q4, во многом зависят от его типа, а также от конструкционных особенностей котла. Они колеблются в пределах 3-11 %. Это стоит учитывать, если вы ищете способ, как наладить котел на более эффективную работу.

Химический недожог горючего обычно зависит от концентрации воздуха в сгораемой смеси. Такие теплопотери q3, как правило, равны 0,5-1 %.

Наибольший процент теплопотерь q2 связан с уходом тепла вместе с горючими газами. На этот показатель влияет качество и вид топлива, степень разогрева горючих газов, а также условия эксплуатации и конструкция отопительного котла. При оптимальном тепловом расчете в 150 ℃ эвакуируемые угарные газы должны быть разогреты до температуры в 280 ℃. В таком случае данное значение теплопотерь будет равно 9-22 %.

Если все перечисленные значения потерь суммировать, получим значение эффективности ɳ=100-(9 0,5 3 2,5 0,1)=84,9 %.

Это значит, что современный котел может работать лишь на 85-90 % мощности. Все остальное уходит на обеспечение процесса горения.

Обратите внимание, что добиться таких высоких значений не так просто. Для этого нужно грамотно подойти к подбору топлива и обеспечить для оборудования оптимальные условия. Обычно производители указывают, с какой нагрузкой должен работать котел. При этом желательно, чтобы основную часть времени он был настроен на экономный уровень нагрузок.

Для работы котла с максимальным КПД, его нужно использовать с учетом таких правил:

  • обязательна периодическая чистка котла;
  • важно контролировать интенсивность горения и полноту сгорания топлива;
  • нужно рассчитать тягу с учетом давления подаваемого воздуха;
  • необходим расчет доли золы.

На качестве сгорания твердого топлива положительным образом отражается расчет оптимальной тяги с учетом давления воздуха, подаваемого в котел, и скорости эвакуации угарных газов. Тем не менее, при возрастании давления воздуха вместе с продуктами сгорания в дымоход удаляется больше тепла. А вот слишком малое давление и ограничение доступа воздуха в топливную камеру приводит к снижению интенсивности горения и более сильному золообразованию.

Если у вас дома установлен отопительный котел, обратите внимание на наши рекомендации по увеличению его КПД. Вы сможете не только сэкономить на топливе, но и добьетесь комфортного микроклимата в доме.

Источник: http://lux-standart.ru/articles/kpd-kotla-otoplenija-raschet-kak-rasschitat.php

Расход газа на отопление — как его рассчитать и уменьшить

Усредненный расход газа в частном доме или квартире обычно рассчитывается с целью определить величину затрат на отопление, горячее водоснабжение (ГВС) и приготовление пищи. Это делается еще на этапе проектирования здания или же перед выбором энергоносителя и котельного агрегата для сравнения с другими видами топлива.

Есть упрощенная методика, как рассчитать максимальный и средний расход газа на отопление и ГВС, она и будет рассмотрена в данном материале. Хотя выполнить такой расчет с большой точностью не удастся, но порядок цифр грядущей оплаты вы узнать сможете.

 Расчет расхода газа на отопление

Перед тем как рассчитать потребление природного газа на отопление дома или квартиры, надо узнать один важный параметр – тепловые потери жилого здания. Хорошо, когда он правильно высчитан специалистами на стадии проектирования, это значительно повысит точность ваших расчетов. Но на практике такие данные часто отсутствуют, ведь мало кто из домовладельцев уделяет должное внимание проектированию.

Совет. Если у вас есть такая возможность, то стоит заказать расчет тепловых потерь в частной проектной организации. Это поможет не только выяснить средний расход газа на отопление частного дома, но и понять, нужно ли делать его утепление.

Величиной тепловых потерь здания определяется мощность системы отопления и самого котла либо газового конвектора. Поэтому при подборе газового котла для коттеджа или при устройстве автономного отопления квартиры приходится пользоваться следующими усредненными способами определения теплопотерь и мощности оборудования:

  1. По общей квадратуре здания. Суть способа в том, что на обогрев каждого квадратного метра требуется 100 Вт теплоты при высоте потолков до 3 м. При этом для южных районов принимают удельное значение 80 Вт/м², а в северных норма расхода может достигать 200 Вт/м².
  2. По суммарному объему отапливаемых помещений. Здесь на отопление 1 м³ выделяют от 30 до 40 Вт в зависимости от региона проживания.

Примечание. Представленные удельные расходы тепла корректны при разности температур между улицей и внутри помещений около 40 °С.

Выходит, что на обогрев жилья площадью 100 м² нужно порядка 10—12 кВт тепла в час во время сильных холодов и при расположении дома в средней полосе. Соответственно, для коттеджа 150 м² потребуется около 15 кВт тепловой энергии, для 200 м² – 20 кВт и так далее. Теперь можно и посчитать, какой максимальный расход газа покажет газовый котел в самые холодные дни, для чего используется формула:

V = Q / (q х КПД / 100), где:

  • V – объемный расход природного газа в час, м³;
  • Q – величина теплопотерь и мощности отопительной системы, кВт;
  • q – низшая удельная калорийность природного газа, в среднем составляет 9.2 кВт/м³;
  • КПД – коэффициент полезного действия газового котла или конвектора.

Примечание. КПД теплогенераторов на природном газе колеблется в пределах 84—96% в зависимости от конструкции. Самые простые энергонезависимые агрегаты имеют КПД 86—88%, конвекторы 84—86%, высокотехнологичные конденсационные котлы – до 96%.

Пример расчета

В качестве примера предлагается взять квартиру площадью 80 м² в средней полосе Российской Федерации. Для ее обогрева в самый холодный период потребуется 80 м² х 100 Вт = 8000 Вт или 8 кВт. Предполагается установить современный конденсационный котел на природном газе с КПД 96%. Тогда расчет расхода газа на отопление выглядит таким образом:

V = 8 / (9.2 х 96 / 100) = 8 / 9,768 = 0.91 м³/ч

Нетрудно посчитать, сколько горючего потребуется в сутки: 0.91 х 24 = 21.84 м³. Но для определения расходов на потребление природного газа нужно знать более реальные цифры, к примеру, его средний расход в квартире за весь отопительный сезон. Поскольку в течение этого сезона происходят значительные колебания температуры, то предполагается, что среднее количество топлива будет вдвое меньше максимального.

https://www.youtube.com/watch?v=HAD5MqQAD3w

Тогда среднесуточное потребление газа на обогрев квартиры составит 21.84 м³ / 2 = 10.92 м³. Остается только умножить это число на продолжительность отопительного сезона, в Москве он длится 214 суток: 10.92 х 214 = 2336.9 м³. Сделав помесячную разбивку, несложно определить стоимость автономного отопления квартиры.

Для вычисления среднего расхода газа в квартире можно пойти и другим путем. Сначала выяснить расход газа на получение 1 кВт тепловой энергии, а затем помножить это значение на 8 кВт. Расчетная формула для вычисления объема топлива на 1 кВт тепла такая:

v = 1 / (q x КПД / 100), где v – это и есть искомый объем в м³/ч.

Соответственно, 1 / (9.2 х 0.96) = 0.113 м³/ч, а на всю квартиру это будет 0.113 х 8 = 0.905 м³/ч с небольшой погрешностью. Дальше вычисления ведутся так же, как это описано выше.

Примечание. В расчет не принято количество газа, расходуемое газовой плитой и на ГВС, о чем пойдет речь далее.

Потребление газа на ГВС

Когда вода для хозяйственных нужд подогревается с помощью газовых теплогенераторов – колонки или котла с бойлером косвенного нагрева, то для выяснения расхода горючего надо понять, сколько же требуется воды. Для этого можно поднять данные, прописанные в документации и определяющие норму на 1 человека.

Другой вариант – обратиться к практическому опыту, а он гласит следующее: для семьи из 4 человек при нормальных условиях достаточно нагреть 1 раз в сутки 80 л воды от 10 до 75 °С. Отсюда рассчитывается потребное на нагрев воды количество тепла по школьной формуле:

Q = cm Δt, где:

  • с – теплоемкость воды, составляет 4.187 кДж/кг °С;
  • m – массовый расход воды, кг;
  • Δt – разница между начальной и конечной температурой, в примере равна 65 °С.

Для вычисления предлагается не переводить объемное потребление воды в массовое, считать что эти величины одинаковы. Тогда количество теплоты будет:

4.187 х 80 х 65 = 21772,4 кДж или 6 кВт.

Остается подставить это значение в первую формулу, где будет учитываться КПД газовой колонки или теплогенератора (здесь — 96%):

V = 6 / (9.2 х 96 / 100) = 6 / 8.832 = 0.68 м³ природного газа 1 раз в сутки уйдет на подогрев воды. Для полной картины сюда же можно прибавить расход газовой плитой на приготовление пищи из расчета нормы 9 м³ горючего на 1 проживающего человека в месяц.

Как определить расход сжиженного газа

Обогрев жилища, организованный с использованием сжиженного горючего (пропана или бутана) имеет свои особенности. Чаще всего домовладельцы устанавливают специальные емкости – газгольдеры, заправляющиеся на весь отопительный сезон. Обогрев с помощью баллонов встречается куда реже. Но никаких особых сложностей расчет расхода сжиженного газа на отопление дома не представляет.

Берется та же формула, только в нее подставляется удельная теплота сжигания СУГ (пропан-бутана), равная 46 МДж /кг или 12.8 кВт/кг. Обратите внимание: расчетная калорийность топлива относится к единице массы (килограмм), а на заправке цена считается за объем (литры). Результаты можно пересчитать после, сначала надо узнать потребление сжиженного газа обычным котлом (КПД – 88%), обогревающим дом площадью 80 м² из предыдущего примера:

V = 8 / (12.8 х 88 / 100) = 8 / 11.264 = 0.71 кг/ч.

Зная, что 1 л сжиженного газа имеет массу 540 г (справочная величина), нетрудно подсчитать расход пропана в литрах: 0.71 / 0.54 = 1.3 л. В сутки это 1.3 х 24 = 31.2 л газа, за месяц – 31.2 х 30 = 936 л. Теперь, учитывая изменения погодных условий, для определения среднего потребления сжиженного газа полученную цифру надо уменьшить вдвое: 936 / 2 = 468 л в месяц. Расход газа на отопление за год получится (31.2 л / 2) х 214 суток = 3338.4 л (для Москвы).

Как уменьшить расход газа на обогрев и другие нужды

В этом разделе речь пойдет о банальных вещах, о которых слышали многие. Но от банальности их важность не становится меньше. Ведь это прямой путь снизить количество используемых энергоносителей, в том числе большой расход газа, идущего на отопление частного дома.

Существенно уменьшить потребление позволят следующие мероприятия:

  1. Провести качественное утепление здания, желательно с наружной стороны.
  2. По возможности автоматизировать систему отопления, чтобы комнаты дома хорошо прогревались во время пребывания в них людей, а при их отсутствии поддерживалась дежурная температура 10—15 °С.
  3. Задействовать таймер для бойлера косвенного нагрева, чтобы вода в нем подготавливалась к определенному времени суток.
  4. Устраивать обогрев дома водяными теплыми полами.
  5. Приобретать наиболее экономичные газовые котлы – конденсационные.

Все эти мероприятия принесут еще больше пользы и позволят уменьшить расход газа, если экономить будете и вы сами. Возможно, поставить автоматику удастся только частично или не удастся вовсе, тогда вам придется управлять системой самостоятельно. Кстати, современные контроллеры для котлов имеют встроенные функции дистанционного управления через интернет или сотовый телефон.

Источник: https://otivent.com/kak-rasschitat-rasxod-gaza-na-otoplenie-i-gvs

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Домашний климат
Как часто чистить кондиционер

Закрыть