Повышаем эффективность (КПД) твердотопливного котла — МойКлассныйСайт.ру

Как увеличить время работы твердотопливного котла Современный твердотопливный котел является самым эффективным и недорогим способом обогрева частного

Что такое КПД отопительных приборов

Для любого нагревательного агрегата, в задачу которого входит обогрев внутреннего пространства жилых зданий и сооружений различного назначения, важным компонентом была, есть и остается эффективность работы. Параметром, определяющим эффективность твердотопливных котлов, является коэффициент полезного действия. КПД показывает отношение затраченной тепловой энергии, выдаваемой котлом в процессе горения твердого топлива к полезному теплу, которым снабжается вся система отопления.

Выражается это соотношение в процентах. Чем лучше работает котел, тем выше проценты. Среди современных твердотопливных котлов есть модели с высоким КПД, высокотехнологичные, эффективные и экономичные агрегаты.

Для справки: в качестве грубого примера, следует оценить тепловой эффект, получаемый при сидении возле костра. Выделяемая при горении дров тепловая энергия способна обогреть ограниченное вокруг костра пространство и предметы. Большая часть тепла от горящего костра (до 50-60%) уходит в атмосферу, ни давая никакой пользы, кроме эстетического содержания, в то время как соседние предметы и воздух получают ограниченное количество килокалорий. Коэффициент полезного действия у костра минимальный.

Коэффициент полезного действия отопительной техники сильно зависит от того, какой вид топлива используется и каковы конструктивные особенности устройства.

*
К примеру: при горении угля, дров или пеллет выделяется разного количество тепловой энергии. Во многом КПД зависит от технологии сжигания топлива в камере сгорания и типа системы отопления. Другими словами, каждый вид нагревательных приборов (традиционные котлы на  твердом топливе, агрегаты длительного горения, пеллетные котлы и аппараты, работающие за счет пиролиза), обладает своими технологическими особенностями конструкции, влияющие на параметры КПД.

Отражаются на эффективности котлов так же условия эксплуатации и качество вентиляции. Слабая вентиляция становится причиной нехватки воздуха, необходимого для высокой интенсивности процесса сжигания топливной массы. От состояния дымохода зависит не только уровень комфорта во внутренних помещениях, но и КПД обогревательной техники, работоспособность всей системы отопления.

Сопроводительная документация на отопительный котел должна иметь заявленный производителем КПД оборудования. Соответствие реальных показателей заявленной информации достигается за счет правильного монтажа аппарата, обвязкой и последующей эксплуатацией.

КПД котла зависит от многих параметров:

  • соответствует ли вид топки топливу, которое в нем сжигается,
  • от технического состояния котла,
  • от нагрузкив которой котел эксплуатируется,
  • от организации процесса сжигания топлива в котле,
  • от качеста топлива,
  •  и т.д. и т.п.

Надо знать, что баланс тепла, вырабатываемого отопительным котлом, складывается из следующих величин:

q1 + q2 + q3 + q4 + q5  = 100%, где

  • q1 — тепло, переданное теплоносителю (как правило, вода),
  • q2 — потери тепла с отходящими газами,
  • q3 — потери тепла от химической неполноты сгорания топлива (химический недожег),
  • q4 — потери тепла от механической неполноты сгорания (механический недожег),
  • q5 — потери в окружающую среду из-за рассеивания тепла.

А теперь самое интересное:

Потери тепла с отходящими газами (q2) тем больше, чем больше проходит через топку котла избыточного воздуха (воздуха, который не принимает участия в самом процессе сжигания топлива), а так же чем выше температура отходящих газов. Потери тепла с отходящими газами может достигать … 15-25%. Такие потери характерны в зимние месяцы, когда котел работает на максимуме. Как уменьшить эти потери- читайте  в следующей статье.

Потери тепла от химического недожега (q3) тем больше, чем больше окиси углерода (угарного газа), имеющего высокую теплотворную способность, покидает котел через дымовую трубу, не сгорая в котле. Самое интересное то, что химический недожег это следствие недостаточного количества воздуха в камере сгорания котла. При неполном сгорании углерода, часть его образует окись углерода: 2С + О2= 2СО. При этом и происходит значительная (как я уже написал)потеря тепла.  Потери КПД котла от химического недожега могут достигать 5-7%.

Потери тепла от механического недожега (q4) характерны главным образом для твердотопливных котлов. Они образуютс в следствии появления шлака в топке, который плавится и обволакивает несгоревшее топливо. Чем выше зольность топлива и чем меньше летучих веществ в своем составе оно имеет- тем больше его механический недожег. Вообще q4 может достигать 1-3%.

Потери тепла в окружающую среду из-за рассеивания тепла (q5) — это потери, которе происходят через стенки котла, через его внешнюю облицовку. Они могут достигать 1-2%.

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.

Котлы с пиролизным типом горения

Для пиролизных котлов также используется твердое топливо, в частности дрова, однако, принцип их работы кардинально отличается от описанных выше установок. Они способны намного дольше и эффективнее отапливать дом, а топливо расходуют более экономно. В связи с этим стоимость таких агрегатов примерно в 1,5-2 раза больше, чем остальных.

Секрет газогенераторных (пиролизных) котлов в том, что под воздействием высокой температуры и при недостатке воздуха древесина преобразуется в древесный уголь, выделяя пиролизный газ.

Для такой реакции необходима температура от 200 ℃ до 800 ℃. При этом выделяется большое количество энергии, которая просушивает дрова и нагревает воздух. Пиролизный газ по трубам перемещается в камеру сгорания, где при смешении с воздухом возгорается – так генерируется большая часть тепла.

Как увеличить кпд твердотопливного котла

Активные углероды участвуют в окислительных процессах при горении пиролизного газа, поэтому выходящий из трубы дым состоит преимущественно из углекислого газа и пара – содержание вредных компонентов ничтожно мало. К тому же, пиролизные котлы в принципе выделяют намного меньше дыма, чем классические установки. Поскольку топливо сгорает практически без остатка, газогенераторные котлы нуждаются в чистке довольно редко.

Стоит отметить, что довольно высокой температуры горения можно добиться даже при наличии сырых дров, однако, в таком случае производительность котла упадет практически вдвое, а значит, настолько же увеличится расход топлива.

Благодаря автоматике интенсивность горения в таком котле можно регулировать, чтобы экономить топливо и создать в помещении оптимальную температуру.

Обратите внимание, что изготовить пиролизный котел отопления на твердом топливе своими руками довольно сложно и очень опасно. В случае ошибок в сборке такая установка может взорваться.

Правила эксплуатации котельных устройств, соблюдение которых оказывает влияние на величину КПД

*

Любой вид отопительного агрегата имеет свои параметры оптимальной нагрузки, которая должна быть максимально полезной, с технологической и экономической точки зрения. Процесс эксплуатации твердотопливных котлов построен таким образом, что большую часть времени техника работает в оптимальном режиме. Обеспечить такую работу позволяет соблюдение правил эксплуатации отопительного оборудования, работающего на твердом топливе. В данном случае необходимо придерживаться и следовать следующим пунктам:

  • необходимо соблюдать приемлемые режимы дутья и работы вытяжки;
  • постоянный контроль над интенсивностью горения и полноты сгорания топлива;
  • контролировать величину уноса и провала;
  • оценка состояния нагреваемых в процессе горения топлива поверхностей;
  • регулярная чистка котла.

Перечисленные пункты являются тем необходимым минимумом, которого нужно придерживаться во время эксплуатации котельного оборудования в отопительный сезон. Соблюдение простых и понятных правил позволит получить заявленный в характеристиках КПД автономного котла, улучшить работу твердотопливного котла.

Можно сказать о том, что каждая мелочь, каждый элемент конструкции нагревательного прибора сказывается на величине коэффициента полезного действия. Правильно сконструированный дымоход, система вентиляции обеспечивают оптимальный приток воздуха в топочную камеру, что существенно отражается на качестве горения топливного продукта. Работа вентиляции оценивается величиной коэффициента избытка воздуха. Чрезмерное увеличение объема поступающего воздуха приводит к перерасходу топлива. Тепло интенсивнее уходит через трубу вместе с продуктами горения. При уменьшении коэффициента работа котлов существенно ухудшается, высока вероятность возникновения в топке зон, ограниченных кислородом. При такой ситуации в топке начинает образовываться и скапливаться в больших количествах сажа.

*

Интенсивность и качество горения в твердотопливных котлах требуют постоянного контроля. Загрузка топочной камеры должна выполняться равномерно, не допуская очаговых возгораний.

На заметку: уголь или дрова равномерно распределяются по колосникам или по решетке. Горение должно проходить по всей поверхности слоя. Равномерно распределенное топливо быстро подсыхает и горит по всей поверхности, гарантируя полное выгорание твердых компонентов топливной массы до летучих продуктов горения. Если вы правильно заложили топливо в топку, пламя пи работе котлов будет ярко желтого, соломенного цвета.

Во время горения важно не допускать провалов топливного ресурса, иначе придется столкнуться с существенным  механическими потерями (недожог) топлива. Если не контролировать положения топлива в топке, упавшие в зольный ящик крупные фрагменты угля или дров могут привести к несанкционированному возгоранию остатков продуктов топливной массы.

Сажа и смола, скопившаяся на поверхности теплообменника, уменьшают степень нагрева теплообменника. В результате всех перечисленных нарушений условий эксплуатации уменьшается полезный объем тепловой энергии, необходимой для нормальной работы системы отопления. Как следствие, можно говорить о резком снижении КПД отопительных котлов.

Увеличение КПД с помощью вентилятора

Это один из возможных способов увеличить величину КПД твердотопливного котла. Вентилятор является одним из составляющих элементов системы твердотопливного котла. Данное устройство контролирует объем подачи воздуха в камеру сгорания. Использование вентилятора дает возможность увеличить количество воздуха попадаемого в камеру, тем самым обеспечить эффективное сгорание топлива.

Так каков же реальный КПД котла?

Таким образом, если в Паспорте вашего котла указан КПД 90%. То нужно понимать, что это КПД, которого можно добиться, если котел работает в номинальном режиме, и в нем сжигается неплохое топливо с низкой зольностью. Если же учесть другие факторы, с которыми сталкивается владелец котла при его эксплуатации, то реальный КПД котла может снижаться до 65- 70% (!!!)

Как максимально приблизиться к номинальному КПД?

Есть небольшие хитрости, которые нужно знать и про которые будем говорить в следующей статье, которая не заставит себя долго ждать.

Монтаж радиаторов

Чтобы сделать максимальным коэффициент полезного действия надо установить радиаторы так, чтобы максимально нагреть помещение. Потери тепла должны быть минимальными. Подоконник должен перекрывать верхнюю часть батареи 2/3. Расстояние от верхней части секции до подоконника – 1 метр, от пола к радиатору – 1м 20 см. От стены к панели на батарее (задняя часть) – 2 см. Потоки тепла частично задержатся возле подоконника, нагреют стену, уменьшат потери тепла через форточку.

Теплоноситель также надо подобрать правильно. Антифриз имеет низкий уровень энергоемкости. Поэтому лучше трубы наполнять дистиллированной водой. Можно сменить горелку со старого образца на новый, чтобы повысить безопасность и потребление газа. Систематическая прочистка труб повысить КПД. Для этого используется несколько способов: химический, гидравлический либо комбинированный. Необходимо установить зеркальные экраны за батареями. Даже обычная уборка пыли улучшит теплоотдачу.

Как повысить коэффициент полезного действия котла?

Предлагаем вам ознакомиться с рекомендациями, которые направлены на повышение продуктивности работы системы:

  1. Если причина недостаточно эффективной работы кроется в площади отбора тепловой энергии, для ее увеличения устанавливается турбулизатор. Его размещают между теплообменником и топочной камерой.
  2. Чтобы устранить теплопотери, возникающие вследствие химического недожога, необходимо грамотно настроить работу оборудования. Рекомендуем доверять эту процедуру только специалисту. Также для снижения тяги рекомендуется установить ее ограничитель. Его установка позволяет регулировать сечение дымоходной трубы. Монтаж ограничителя тяги особенно необходим при сильно низких температурах снаружи.
  3. Для снижения теплопотерь, возникающих из-за физического недожога, и поддержания нормальной тяги необходимо своевременно удалять сажу, которая образовывается на жаровых трубах. Также необходимо удалять накипь, образующуюся на отопительном контуре. Регулярная очистка этих элементов позволяет устранить физические теплопотери.
  4. Поддерживать должное состояние труб системы отопления. Металлические трубы могут «зарастать» изнутри вследствие грязевых отложений. С ПВХ-трубами такого не происходит, но в профилактических целях рекомендуется периодически выполнять продувку отопительной системы. Полностью сливать теплоноситель не стоит. Так как при поступлении неочищенной воды, ее нагревании и прохождении через трубы, выпадает осадок. Из-за этого на стенках трубопроводов образуется накипь.
  5. Отрегулировать заслонку поддувала. Для этого необходимо использовать термометр. Заслонку устанавливают в то положение, при котором достигается максимальное значение температуры теплоносителя.
  6. Поддерживать нормальную тягу. Во избежание ее ухудшения требуется регулярное очищение дымоотводящей трубы от продуктов сгорания. А также нельзя допускать образования копоти в камере сгорания. Из-за большого количества копоти увеличивается объем потребляемого топлива.
  7. Для повышения эффективности котельного оборудования, работающего на газовом топливе, также можно выполнить монтаж коаксиального дымохода. У традиционных дымовых труб есть очевидный недостаток – они зависимы от внешних условий. Коаксиальная отводящая труба отличается стойкостью к скачкам температуры, обеспечивает поддержание заданных температурных параметров в помещении, экономит газ. Конструктивно коаксиальный дымоход состоит из двух труб, которые имеют разный диаметр. Одна труба используется для транспортировки продуктов сгорания, вторая – воздуха, который насыщен кислородом.

Устранить эти причины снижения КПД котлов реально своими руками без вызова специалистов.

причины снижения кпд котлов

От чего зависит тепловая эффективность котлоагрегатов


Принцип действия классического напольного газового атмосферника.
Коэффициент полезного действия отопительных котлов равен не при любой мощности, существует пропорциональная зависимость от нагрузки: увеличение тепловой нагрузки (к-ва сжигаемого топлива) увеличивает и теплопотери через корпус или дымоход. Так же точно эксплуатация на минимальной мощности не всегда обеспечивает полноценное сгорание топлива, что приводит к снижению КПД.

Например, в сервисной инструкции к газовым котлам Protherm Волк KSO мощностью 12,5 кВт и 16,0 кВт указано, что при работе на максимальной мощности (12,8 кВт и 16,3 кВт соответственно) КПД равен 92,5 %, в то время как при работе с минимальной нагрузкой (4,5 кВт и 5,8 кВт) – снизится и составит всего 78,4 %.

Это одна из основных причин, почему стоит осознанно подходить к выбору мощности котлоагрегата. Наиболее оптимальная работа в большинстве моделей достигается при нагрузке в диапазоне 60-90% от максимальной мощности.

В остальном коэффициент полезного действия зависит исключительно от технологического совершенства модели, направленного на снижение вышеописанных q2-6 (снижение температуры отходящих газов, эффективное сжигание топлива, модулируемые горелки, теплоизоляция и т.д.), а также от качества обслуживания и эксплуатации котлоагрегата. Чистота теплоносителя, регулярная чистка и промывка – все это со временем серьезно влияет на КПД.

Как выбрать комнатный термостат и экономить до 30% в месяц на отоплении

Помощь специалистов

Выше мы рассмотрели почему снижается КПД котлов и способы его повышения. Если вам не хватает знаний и опыта работы с котлами, рекомендуем обратиться в компанию «Профтепло». Специалисты выполнят диагностику и примут меры, необходимые для эффективного функционирования отопительной системы. Чтобы воспользоваться услугами, свяжитесь с нами по контактному номеру телефона +7 (4842) 75 02 04 или закажите «Обратный звонок». Услуги предоставляются в Калуге.

Сборка котла по готовому проекту

Проще всего будет построить своими руками твердотопливный котел из кирпича. Его конструкция популярна и не требует сложных расчетов. Использовать такой котел можно сразу в нескольких целях, поэтому устанавливают их преимущественно на кухнях. Примечательно, что самостоятельно собрать такой агрегат смогут даже новички.

В процессе работы понадобится болгарка, сварочный аппарат с электродами, листовая сталь, кирпич, материалы для печного раствора, трубы и металлические уголки. Тем, кто никогда не держал в руках сварку, лучше всего выполнить резку деталей по чертежу котла на твердом топливе, а сварочные работы перепоручить профессионалу. Это важно, так как качество швов напрямую влияет на долговечность котла.

Как увеличить кпд твердотопливного котла

Положительный момент самостоятельного сооружения отопительного оборудования состоит в том, что можно подобрать размер твердотопливного котла и топки, а также рассчитать его мощность под конкретные нужды. Кроме того, в нем можно предусмотреть варочную поверхность или кирпичный свод, чтобы тепло аккумулировалось в процессе горения дров, а затем перераспределялось в систему отопления.

Теплообменник чаще всего делают прямоугольным, используя для этого прямоугольный профиль и трубы сечением 40-50 мм. Благодаря профилям облегчается стыковка труб, а швы получаются более прочными.

Как повысит эффективность отопительной техники, работающей на твердом топливе

*

Сегодня многие потребители, имея в своем распоряжении твердотопливный котел, стараются найти наиболее удобный и практичный способ как повысить КПД отопительного оборудования. Технологичные параметры нагревательных приборов, заложенные производителем, со временем теряют свои номинальные значения, поэтому для повышения эффективности котельного техники изыскиваются различные способы и средства.

Рассмотрим один из наиболее эффектных вариантов, установка дополнительного теплообменника. В задачу новой оснастки входит снятие тепловой энергии с летучих продуктов горения.

На видео можно увидеть, как сделать самостоятельно экономайзер (теплообменник)

Для этого нам предварительно необходимо узнать какова температура дыма на выходе. Изменить ее можно при помощи мультиметра, который помещается непосредственно в середину дымохода. Данные о том, сколько можно получить дополнительного тепла от улетучивающихся продуктов горения необходимы для расчета площади дополнительного теплообменника. Делаем следующие действия:

  • отправляем в топку дрова определенного количества;
  • засекаем за сколько времени прогорит определенное количество дров.

К примеру: дрова, в количестве 14.2 кг. горят 3,5 часа. Температура дыма на выходе из котла составляет 460 0 С.

За 1 час у нас сгорело: 14,2/3,5 = 4,05 кг. дров.

Для расчета количества дыма  используем общепринятое значение  — 1 кг. дров  = 5,7 кг. дымовых газов. Далее умножаем количество сгоревших за один час дров  на количество дыма, получаемое при сгорании 1 кг. дров. В итоге: 4,05 х 5,7 = 23,08 кг. летучих продуктов горения.  Эта цифра и станет отправной точкой для последующих расчетов количества тепловой энергии, которую можно использовать дополнительно для нагрева второго теплообменника.

Зная значение теплоемкости летучих горячих газов, как 1,1 кДж/кг., делаем дальнейший расчет мощности теплового потока, если мы хотим снизить температуру дыма с 460 0С до 160 градусов.

Q = 23,08 х 1,1 (460-160) = 8124 кДж тепловой энергии.

В итоге получаем точное значение дополнительной мощности, которую обеспечивают летучие продукты горения: q = 8124/3600  = 2,25 кВт, цифра большая, которая может оказать существенное влияние на повышение эффективности отопительного оборудования. Зная о том, сколько энергии уходит впустую, желание оснастить котел дополнительным теплообменником вполне оправдано. За счет притока дополнительной тепловой энергии для работы по нагреву теплоносителя, повышается не только эффективность всей системы отопления, но и сам КПД отопительного агрегата растет.

Как сделать КПД высоким

Существует много методов увеличения КПД твердотопливного оборудования. Каждый из них помогает повысить этот параметр от 3 до 7 %.

Самые эффективные способы:

  1. Использование качественного топлива. По возможности необходимо использовать только сухое и качественное сырье для обогрева помещения.
  2. Регулярное очищение от золы. Если нет возможности приобрести дорогое качественное горючее, необходимо чаще прочищать дымоход.
  3. Проветривание помещения. Так как процесс горения происходит в средней части агрегата, то необходимо обеспечить стабильный приток свежего воздуха внутрь помещения, где будет располагаться оборудование.
  4. Уменьшение теплопотерь. Если жилое здание отдает тепло быстрее, чем нагревается, покупка более качественного топлива или даже нового котельного оборудования не даст желаемого результата. Поэтому необходимо утеплить жилое помещение, поставить новые окна из дерева или пластика, надежные двери.
  5. Установка вспомогательных устройств. Чтобы равномерно прогреть дом, необходимо использовать циркуляционный насос. Данный способ очень эффективен и помогает повысить КПД. Если старый агрегат не справляется с поставленной задачей по обогреву дома, то можно приобрести недорогой котел и установить его в каскад. Дополнительное оборудование можно будет использовать, когда старое в одиночку не сможет справляться с задачей обогрева. Насосы вило для отопления вы можете узнать по ссылке.

твердотопливный котел с высоким кпд (главный ключ)

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.


    Сэндвич-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.

ИнструкцииКотлыЭнергосберегающие технологии

Видео

В данном видео рассказывается о лучшем твердотопливном котле Energy Wood.

КПД это…

Прежде чем говорить о том, как повысить КПЛ твердотопливного котла, нужно разобраться, что такое КПД котла. КПД — это величина, которая присуща каждому механизму, системе и даже процессу выполнения работ.

КПД в работе твердотопливного котла — это значение, которое обозначается в процентах, и является соотношением затрат топлива к полезной энергии (тепла), которая выделяется котлом для прогрева дома.

Согласно требованиям, которые указанны и разработаны для твердотопливных котлов, величина КПД должна составлять 85%…95%. Но, к сожалению, на практике все иначе, и КПД редко доходит до 70%. Именно поэтому, многие начинают искать все возможные варианты решения задачи.

( 2 оценки, среднее 5 из 5 )

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