Каким должен быть энергоэффективный котел
Указанные в документах характеристики и богатый практический опыт показывают, что импортные котлы обладают наиболее высоким КПД
Европейские производители уделяют особое внимание применению энергосберегающих технологий, что позволяет получать максимальную отдачу от оборудования. Составим «портрет» идеального газового котла:
- модуляционная горелка – автоматически подстраиваются под режим работы системы, минимизируя процент недожога;
- нагрев теплоносителя не более 70 градусов, отводимых газов – до 110 градусов, что обеспечивает оптимальный баланс КПД, желательно наличие конденсационного теплообменника;
- коаксиальный дымоход – закрытая камера сгорания требует от оборудования канала для отвода продуктов сгорания типа «труба в трубе», что позволяет подогревать поток воздуха с улицы;
- система рециркуляции – позволяет использовать тепло отработанных газов для обогрева помещения.
Конечно, такого идеального котла не существует, но список лучших технических решений поможет выбрать достойную модель.
Основные критерии выбора котла
Кроме характеристики по расходу топлива, имеется ряд критериев, влияющих на экономические параметры котла. Это касается срока службы, КПД устройства, материалов и прочее.
Материал
Параметр экономичности газовых котлов отопления имеет прямую зависимость от срока их службы. Самые длительные по эксплуатационному сроку и надежности считаются газовые агрегаты с теплообменником, изготовленным из чугуна. Эти котлы рассчитаны срок службы до 50 лет. Но, недостатком данного материала является его хрупкость, следовательно, необходимо быть очень осторожным при его перемещении. Только при аккуратной и бережной эксплуатации можно добиться длительности работы
Помимо требуемой осторожности, также важно избегать температурных перепадов, например, нельзя, чтобы на поверхность нагретого теплообменника попала холодная вода, поскольку это может привести к образованию трещин
Напольные агрегаты, в которых контуры выполнены из стали не являются такими капризными, как из чугуна. Но, при этом они более подвержены коррозии, следовательно, срок их службы меньше.
Наличие комплектующих
Важным параметром, влияющим на срок эксплуатации, является доступность в продаже запасных элементов, а так их качества. Рекомендуют при приобретении агрегата выяснить, насколько легко можно найти необходимые комплектующие. Поэтому, логично, что к более известным и популярным маркам проще подобрать нужные детали.
Производители
Насчет страны производителя, то считаются наиболее долговечными устройства, немецкого, итальянского и словацкого производства. Аналогичное оборудование, произведенное отечественными фирмами, зачастую, обладает меньшим сроком действия, хотя у них лучшая приспособленность к эксплуатационным условиям в России и плюс ко всему, они ниже по стоимости.
Плановые проверки
Есть пользователи газовых котлов, которые в качестве экономии не обращаются в сервисное обслуживание, или же нерегулярно проводят плановые проверки. Однако, это большая ошибка, поскольку во время эксплуатации котла могут происходить различные ситуации, например, смещение фокуса горелки. Это приведет к появлению нагара, а после могут возникнуть небольшие неисправности. Если же их в свое время не заметить и не исправить, то это может привести к увеличению расхода газа и снижению производительности котла. Это хороший пример, что на плановых проверках экономить не стоит.
КПД агрегата
Важный показатель, на котором нужно акцентировать внимание во время подбора экономичных газовых котлов для частного дома — коэффициент полезного действия. Например, для напольных газовых устройств КПД = 85-90%
Меньшие показатели присущи более дешевым агрегатам, в которых оборудована одноступенчатая или двухступенчатая горелка
Например, для напольных газовых устройств КПД = 85-90%. Меньшие показатели присущи более дешевым агрегатам, в которых оборудована одноступенчатая или двухступенчатая горелка.
Более эффективными считаются котлы, с плавно меняющейся мощностью. Тепло, образовавшееся при сжигании топлива, начинает производить нагрев теплообменника с теплоносителем. После остаточное тепло через дымоход попадает в атмосферу.
Количество тепла, которое теряется, можно вычислить с помощью замера температуры дымового газа. Экономичным считается устройство, у которого нагрев дыма происходит до 100-150°C. Если же температура более 200°C, то устройство не обладает высокими экономическими показателями.
Газовым агрегатом для жилья с самыми высокими экономическими параметрами считают конденсационный котел, у которого имеется особая технология по отбору тепла из образовавшегося конденсата. Конденсационные котлы имеют КПД более 100%.
Учитывая различные критерии, непосредственно оказывающие влияние на экономические показатели газовых агрегатов, можно выделить ряд моделей, обладающих необходимым экономическим качеством.
Как рассчитать КПД котла отопления
Рассчитать значения можно несколькими способами. В европейских странах расчет КПД котла отопления принято производить по температуре отходящих газов (метод прямого баланса), то есть зная разницу между температурой окружающей среды и реальной температурой отходящих через дымоход газов. Формула довольно проста:
ηбр = (Qir/Q1) 100%, где
- ηбр (читается «эта») – КПД котла «брутто»;
- Qir(МДж/кг) – общее количество тепла, выделяемое при сжигании топлива;
- Q1 (МДж/кг) – к-во тепла, которое удалось аккумулировать, т.е. использовать в целях обогрева дома.
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.
Значения современных котлов в зависимости от вида топлива
| Фото | Вид котла в зависимости от сжигаемого топлива | Средний КПД, % |
| Газовые | |
| — Конвекционные | 87-94 | |
| — Конденсационные | 104-116* | |
| Твердотопливные | |
| — Дровяные | 75-87 | |
| — Угольные | 80-88 | |
| — Пеллетные | 80-92 | |
| Жидкотопливные | |
| — На дизельном топливе | 86-91 | |
| — На мазуте | 85-88 | |
| Электрические ТЭНовые | 99-99,5 |
*С точки зрения физики КПД не может превышать 100%: больше тепловой энергии, чем выделяется при сжигании топлива получить невозможно. Однако все зависит от того, как считать. Есть два определения:
- низшая теплота сгорания – тепло, полученное при сгорании топлива, когда продукты сгорания просто удаляются через дымоход;
- высшая теплота сгорания – теплота с учетом в том числе и энергии, содержащиеся в водяном паре – одном из продуктов сгорания горючих газов.
Газовые конденсационные котлы дополнительно аккумулируют и тепловую энергию конденсата, образующегося из продуктов сгорания газа и оседающего на дополнительном теплообменнике. Таким образом, существенная часть тепла не «вылетает в трубу», а температура отходящих газов практически равна атмосферной.
Устройство простого конденсационного одноконтурного газового котла.
Согласно действующим нормам, как в России, так и в Европе, КПД отопительных котлов рассчитывается по низшей удельной теплоте сгорания, поэтому учет дополнительного тепла, извлекаемого из конденсата, приводит к значениям более 100%. При расчете по высшей теплоте сгорания КПД конденсационных газовых котлов равен 96-98% в зависимости от модели и типа монтажа: у настенных котлов КПД обычно выше, чем у напольных (это относится ко всем газовым котлоагрегатам).
Как повысить КПД (эффективность) твердотопливного котла
Твердотопливные котлы (далее ТТН) обладают достаточным процентом КПД по сравнению с другими отопительными агрегатами (газовыми котлами, к примеру), чтобы быть конкурентоспособными и лидировать на рынке. Последние модели ТТН оснащаются новейшими системами автоматики для оптимизации работы.
Котлы на твердом топливе работают по принципу печного отопления: тепло передается теплоносителю (воде) посредством генерации энергии в процессе горения угля, дров, пеллет в топке. Коэффициент полезного действия или КПД у каждого котла свой и зависит от множества условий: выбора топлива, правил эксплуатации, качества монтажа и т.д. Рассмотрим подробнее, что же такое КПД отопительных приборов, и как увеличить этот коэффициент для твердотопливных котлов.
Что такое КПД – коэффициент полезного действия
Для правильного подбора мощности котла относительно квадратуры помещения, которое следует отапливать, рекомендуем обращать внимание на эффективность агрегата, его КПД, особенно, если речь идет о твердотопливных котельных. Коэффициент полезного действия или КПД – это показатель, который рассчитывается исходя из соотношения между затраченной энергией (тепловой – при горении продуктов в топке) и полезным теплом – которое поступает в систему отопления для передачи в помещение. После вычисления простой формулы получаем процент эффективности
После вычисления простой формулы получаем процент эффективности
Коэффициент полезного действия или КПД – это показатель, который рассчитывается исходя из соотношения между затраченной энергией (тепловой – при горении продуктов в топке) и полезным теплом – которое поступает в систему отопления для передачи в помещение. После вычисления простой формулы получаем процент эффективности.
q1 + q2 + q3 + q4 + q5 = 100%
Расшифровываем:
q1 – показатель тепла, которое было передано теплоносителю – воде.
q2 – физический недожег – теплопотери с отходящими газами.
q3 – химический недожиг – теплопотери при неполном сгорании топлива.
q4 – теплопотери при рассеивании тепла.
Процент КПД увеличивается при условии оптимизированной работы котла.
Ключевым моментом, который влияет на показатель эффективности – насколько качественно произведен монтаж твердотопливного котла. Кроме этого, учитывается выбор топлива (уголь, дрова, пеллеты), наличие вентиляции, условия эксплуатации.
Разберем на примере.
Если в паспорте приобретенного котла указан КПД 90%, следует учесть, что это показатель, которого можно добиться, если агрегат будет работать в номинальном режиме, будет сжигаться топливо высокого качества и низкой степенью зольности. При других факторах во время эксплуатации КПД твердотопливного котла может снижаться до 60% или 70%.
Как же приблизиться к идеалу и максимально выжимать тепло при эксплуатации ТТН?
Как повысить КПД твердотопливного котла
Рассмотрим некоторые рекомендации, ка сделать так, чтобы твердотопливный котел работал на максимум, работал экономично, расходуя минимум дров, угля или пеллет.
- Загружайте только просушенное топливо в ТТН. Если жечь влажные дрова или уголь, часть энергии потратиться на то, чтобы их просушить.
- Не используйте топливо с большим количеством мусора, примесей, пыли, потому что эти включения быстро засорят как теплообменные каналы котла, так и колосники и дымоход.
- Твердотопливные котлы требуют обязательной периодической чистки дымохода и внутренних поверхностей котла, потому что любой ТТН засоряется несравненно больше, чем другой газовый котел.
- Обеспечьте правильную тягу в канале дымохода: она должна быть не очень сильной, но и не слишком слабой. Если исключить момент правильного проектирования дымохода, то для этого на дымоходе либо на ТТН есть дроссельный клапан, которым регулируется тяга воздуха в дымоходе – его следует установить на правильное значение. Для того, чтобы загружать твердотопливный котел один-два раза в сутки и обеспечить эффективную работу отопления в целом обязательно следует проектировать буферную емкость (аккумулятор тепла).
- Приобретайте твердотопливный котел только с дутьевым вентилятором, который сможет точно отрегулировать процесс горения в котле и контролировать температуру дымовых газов.
Подберем оборудование, спроектируем и смонтируем твердотопливную котельную под ваши помещения, чтобы максимально экономить тепло и средства. Чтобы проконсультироваться по поводу установки твердотопливного котла и стоимости монтажа отопления, звоните по тел. (067) 939-29-29 или (044) 221-93-35 или Закажите консультацию! Мы на связи всегда!
Самые экономные котлы отопления
Как уменьшить расход газа в системе отопления? В первую очередь нужно выбрать прибор, подходящий именно для вашего дома. Почему так? Потому что только с учетом площади помещения, материала стен, количества окон и прочих факторов можно рассчитать необходимую мощность и производительность котла. Только тогда техника будет эффективно отдавать тепло, не расходуя лишнюю энергию.
Если вы хотите экономить на потреблении газа, то подключайтесь только к общей магистрали. Использовать баллоны весьма затратно. Какие критерии влияют на экономию:
- Конструктивные особенности;
- Коэффициент полезного действия (КПД);
- Мощность техники;
- Качество топлива;
- Оптимальный режим.
Пройдемся подробнее по каждому пункту.
Конструкция техники
Отопительные котлы бывают с одним и двумя контурами. Одноконтурный прибор рассчитан только на отопление помещения, а для горячего водоснабжения (ГВС) придется дополнительно подключать бойлер. А вот двухконтурные модели уже включают в себя все необходимое и для обогрева дома, и для ГВС.
Чтобы рассчитать экономию, обратите внимание на тип камеры сгорания. Открытая камера забирает воздух из помещения для поддержания горения и отвода газов
Закрытая же принудительно загоняет воздух с улицы. Отвод продуктов сгорания осуществляется вентилятором. Этот принцип способствует полному сгоранию топлива, а также минимальному выделению СО2.
Влияние КПД
Сегодня рынок предлагает покупателю конвекционные и конденсационные котлы. Какой экономичнее? Считается, что конденсационный, поскольку использует энергию конденсата. При учете дополнительной энергии обычный агрегат имеет КПД 92-94%, а конденсационный — 100-102%.
Стандартная работа заключается в сгорании топлива и отводе газов на улицу, которые имеют высокую температуру. Продукты сгорания содержат в себе примеси и влагу. Проходя через теплообменник, газы достигают 60°. Из-за этого выпадает осадок и скапливается в резервуаре. В процессе выделяется энергия, которая и используется конденсационным прибором. Считается, что благодаря этому можно сэкономить до 20% топлива. Но и здесь есть свои «подводные камни». Такие агрегаты устанавливаются к низкотемпературным системам с теплым полом.
Есть также ряд других нюансов, которые мы описывали в статье «Что такое газовый конденсационный котел ».
Что влияет на КПД конвекционного котла:
- Физический недожог. Когда вместо газа сгорает воздух. Влияет качество топлива;
- Химический недожог. Зависит от количества угарного газа в процессе горения;
- Плохая изоляция, утепление стен.
Как настроить оптимальную работу:
- Проводите чистку системы не реже раза в год. Удаляйте накипь из теплообменника, сажу с горелки и трубок;
- Поставьте заслонку на трубу, чтобы ограничивать приток воздуха;
- Счищайте копоть с деталей камеры сгорания, иначе увеличивается потребление газа.
Мощность оборудования
Мощность настенных и напольных котлов различна. Навесные обогревают помещения площадью до 300 м². А вот напольные могут отопить огромные площади. Оптимальная температура теплоносителя зависти от мощности. Почему важен этот показатель?
Есть такое понятие — тактование котла. Это частотность включения и отключения нагрева в зависимости от снижения температуры. Слишком мощный прибор не сможет работать в оптимальном режиме — производитель учитывает это, указывая КПД модели. Прибор будет включаться часто, а интервал отдыха будет коротким.
Слабое оборудование наоборот быстро износится, так как его работа будет идти на пределе возможностей
Перед покупкой обратите внимание на оптимальную мощность — это 75% от максимума производительности
Классические способы
Чтобы понизить мощность техники, необходимо применить данные методы (по одному или оба):
- Снижается мощность горелки. Достигаются параметры, при которых автоматическая система задаёт стабильное функционирование аппарата с подключённой отопительной системой.
- Увеличение максимальных параметров мощности контура обогрева. Процесс сводится к установке дополнительных радиаторов или замене действующих на более мощные аналоги.
Можно использовать оба варианта. Для этого сокращается отличие между мощностями обогревательного контура, и самого аппарата: меняются радиаторы или ставятся боле мощные агрегаты. Имеющаяся разница можно компенсировать, настроив мощность самого котла.
Какие изменения можно внести в конструкцию
Для повышения КПД настенных газовых котлов или напольных между топочной камерой агрегата и его теплообменником можно установить специальные турбулизаторы. Так называют особые пластины, способные значительно увеличить площадь отбора теплоэнергии.
Также работу котла можно регулировать с использованием датчиков температуры. Такие приспособления устанавливаются в помещениях дома и включают/выключают горелку нагревательного агрегата в зависимости от прогрева воздуха до заданной хозяевами температуры
При использовании датчиков важно правильно выполнить настройку и синхронизацию работы котла в соответствии с показаниями последних
Включение горелки газовых нагревательных агрегатов при снижении температуры воздуха в помещениях ниже заданных параметров происходит от специальной «зажигалки». Называют так маленькую горелку, газ на которой не затухает никогда. Много голубого топлива такая «зажигалка» сжечь не может. Однако за сезон из-за ее работы зачастую все же сгорает несколько кубометров голубого топлива. Чтобы снизить потери, обычную «зажигалку» в котле можно заменить на «пьезо». Работать такое устройство будет не хуже традиционного, а экономия от его использования весьма значительная.
От чего зависит КПД
Ошибочно полагать, что КПД дизельного или бензинового двигателя может хоть как-то приблизиться к 100 %. На самом деле итоговый параметр во многом зависит от потерь:
- Потери при сгорании топлива стоит рассматривать первостепенно. Всё топливо, которое поступает в мотор, не может полностью сгорать, поэтому его часть просто улетает в выхлопную трубу. Потери в данном случае составляют около 25 %.
- Тепловые потери находятся на втором месте по значению. Получение тепла невозможно без энергии. Следовательно, энергия теряется при образовании тепла. Поскольку в случае с двигателем внутреннего сгорания тепло образуется с избытком, возникает необходимость в эффективной системе охлаждения. Однако тепло выделяется не только при сгорании топлива, но также во время работы самого мотора. Это происходит за счёт трения его деталей, поэтому часть энергии он теряет самостоятельно. На эту группу потерь приходится около 35 — 40 %.
- Последняя группа потерь имеет место в ходе обслуживания дополнительного оборудования. Расход энергии может идти на кондиционер, генератор, помпу системы охлаждения и прочие установки. Потери в данном случае составляют 10 %.
Страшно представить, что у нас остаётся, поскольку в случае с бензиновыми агрегатами это в среднем 20 %, в иных не более 5 — 7 % дополнительно. Следовательно, заливая 10 литров топлива, которые уходят за 100 км пробега, всего 2,5 литра уходит на полезную работу, тогда как остальные 7 — 8 литров считаются пустыми потерями.
Способы увеличения КПД
Чтобы отопительная система работала с минимальными потерями тепла, следует ознакомиться с действенными способами, как улучшить КПД газового котла. Для этого нужно максимально исключить все виды теплопотерь.
- Чтобы снизить процент физического недожога, следует следить за состоянием и чистотой жаровых труб и водяного контура. На трубопроводе образовывается сажа, а на контуре накипь, поэтому эти элементы отопительной системы требуют регулярной прочистки.
- В газовом котле не должно быть избыточного воздуха, так как вместе с ним в дымоход уходит и тепло, которое могло использоваться для нагревания теплоносителя. Эту проблему можно решить, установив на дымоходную трубу ограничитель тяги.
Как циркулируют газы в котле
- Регулировка заслонки поддувала. Сделать это можно при помощи установленного в котле термометра. Нужно просто заслонку поставить в такое положение, чтобы при этом достигалась максимальная температура теплоносителя.
- Следить за тем, чтобы поддерживалась нормальная тяга. Она уменьшается в результате сужения сечения дымохода. Избежать этого можно, если регулярно очищать отводящую трубу, ведь на её стенках налипает сажа.
- Необходимо регулярно чистить камеру сгорания, так как на поверхности её стенок образовывается копоть, из-за чего увеличивается расход топлива.
Монтаж коаксиального дымохода
Если вы ищете варианты, как повысить КПД газового котла, обратите внимание на то, какой дымоход установлен. Традиционные отводящие трубы обладают рядом недостатков, основным из которых является зависимость от погодных условий. Альтернативой обычному дымоходу может стать коаксиальный дымоход, который отличается такими преимуществами:
Альтернативой обычному дымоходу может стать коаксиальный дымоход, который отличается такими преимуществами:
- существенно увеличивает КПД газового котла;
- стойкий к воздействию высоких температур;
- может быть выполнен в разных вариантах;
- позволяет экономить топливо;
- обеспечивает длительное поддержание температуры в помещении.
Коаксиальный дымоход
Устройство коаксиального дымохода не требует особых усилий. Конструкция представляет собой две отводящие трубы разного диаметра, по одной транспортируются отводящие газы, по другой насыщенный кислородом воздух.
Если у вас нет опыта работы с отопительным оборудованием, но возникла необходимость решить вопрос, как улучшить КПД газового котла, обратитесь к специалистам. Они выполнят работы на высшем уровне, обеспечивая наиболее эффективное функционирование отопительной системы вашего дома.
Методы расчета КПД для газового котла
В России для подсчета эффективности котлов на официальном уровне до сих пор используется методика обратного баланса. Расход энергии высчитывается по нижнему порогу сгорания топлива, из этой величины вычитается количество тепла, ушедшего в дымоход (определяется с помощью калорифера). В реальных условиях этот способ неактуален по двум причинам: качественная теплоизоляция корпуса оборудования и автоматическая регулировка работы горелок.
η = (Q1/Qri)*100%
Qri – общее количество энергии, выделяемое при сгорании природного газа.
η = 100-(q2 q3 q4 q5)
q2 – тепло выводимых продуктов сгорания;
q4 – механический недожог топлива и потери тепла из-за образования сажи;
q5 – влияние на теплопотери, зависящие от внешней температуры.
- Регулировка поддува – определить предпочтительное положение заслонки можно экспериментальным способом. Остановитесь на таком положении, при котором встроенный градусник котла будет показывать наиболее высокую температуру.
- Продувка системы отопления – периодическое проведение такой очистки убережет трубы от зарастания грязью или накипью.
- Чистка дымохода – следите за тем, чтобы канал не зарастал копотью. Сужение трубы приводит к падению тяги, препятствует полноценному сгоранию топлива и увеличивает вероятность отравления угарным газом.
- Чистка горелки – камеру сгорания рекомендуется тщательно мыть хотя бы раз в три года. Эту процедуру желательно доверить специалисту.
- Установка ограничителей тяги – если дымоход слишком широкий и через него уходит много тепла, можно воспользоваться специальным устройством, регулирующим сечение трубы. Перед этим обязательно следует проконсультироваться со специалистом.
- Регулировка оборудования – после установки и запуска котла попросите мастера настроить котел на экономичный режим работы.
- Установка турбулизатора – это особая пластина, которая монтируется между теплообменником и камерой сгорания, увеличивая площадь теплоотдачи.
- Использование датчиков – миниатюрные устройства позволяют отслеживать температуру окружающего воздуха, контролировать подачу газа и прочие параметры работы оборудования. Некоторые модели котлов имеют встроенные системы управления, для других автоматику можно приобрести отдельно.
Дополнительно рекомендуется устранить мостики холода в самом помещении. Возможно, потребуется утепление стен, перекрытий, замена окон и дверей.
