На коэффициент полезного действия топки влияет
КПД каминной топки
Коэффициент полезного действия (КПД) является показателем эффективности камина и по идее должен рассчитываться как отношение числа тепловой энергии, переданное от каминной топки на обогрев помещения к количеству энергии, которую можно получить при полном сжигании топлива (дрова, пелеты, газ), выраженное в процентах. Но! КПД каминной топки исчисляется по другим показателям (согласно Din EN 13240), вызывая путаницу в количественных показаниях и методах вычисления.
Сравнение КПД
Сложно сравнивать КПД, так как режимы горения, потребления дров, системы обогрева различны. Открытый камин из кирпича выделяет тепло после прогрева всей поверхности кирпичной кладки, в печи из кирпича в процессе обогрева участвует вся конструкция, включая дымоходные каналы (дымообороты), а в каминной топке обогрев происходит за счет воздушной конвекции и, одновременно, равномерное охлаждение поверхности топки. КПД различных типов отопительных устройств: печи до 85%, отопительно-варочные печи 50-80%, каминофены 60-80%, печи-буржуйки 30-70%, печи каменки для бань 35-55%, открытые камины 20-40%. КПД закрытых топок для каминов — 65-85%. При выборе топки или конструкции камина, следует определить предпочтения: эстетическое наслаждение от созерцания открытого огня, декоративно-отопительная функция или традиционный источник отопления.
Номинальная и максимальная мощность топки
По французскому стандарту NF D 35 376 на каждой модели топки указывается её номинальная мощность. Номинальная мощность каминной топки определяется после учета количества тепла за 3 часа стандартных испытаний. Мощность каминной топки достигает максимального значения через 40-60 минут после растопки, и может превосходить номинальную мощность в 2,5-3 раза. Очень часто производители указывают не номинальную мощность топки, а максимальную, вводя в заблуждение потребителя. Например, при номинальной мощности 12 кВт, указывают максимальную мощность в 27 кВт. В приблизительный расчет количества (объёма) отапливаемого воздуха необходимо брать показатель номинальной мощности топки (Pn — указывается в инструкции и на шильдике).
Как определить необходимую мощность топки?
Качество каминного отопления в доме будет зависеть от отапливаемой площади (объёма), качества изоляции и климатической зоны, в которой находится помещение. Исходя из стандартов Франции, каждый кВт номинальной мощности закрытой каминной топки или печи-буржуйки, обогреет воздух:
- 14 м3 в доме без изоляции, в холодной климатической зоне,
- 20 м3 в доме с нормальной изоляцией в умеренной климатической зоне,
- 33 м3 в доме с отличной изоляцией или теплой климатической зоне.
На постсоветском пространстве, принято считать, что 1 кВт мощности каминной топки обогреет, в среднем, 25 м3 воздуха в доме за 2 часа до комфортной температуры.
Как регулировать мощность и КПД?
Диапазон мощностей (номинальной мощности), представленных на рынке топок, велик: от 7 до 30 кВт. От мощности и КПД топки зависит качество обогрева помещения, но кроме стандартных параметров всегда стоит учитывать условия эксплуатации камина.
Факторы, влияющие на эффективность камина:
- Количество дров и интенсивность горения определяют тепловую эффективность.
- Тяга в дымоходе. В дымоходе прямоточного камина с высотой менее 5 метров тяга плохая. Соответствие высоты и поперечного сечения дымохода влияют на тягу и эффективность камина: слабая или избыточная тяга приводит к уменьшению КПД камина. Увеличив тягу, можем добиться максимальной мощности, но повышается расход топлива и потребление воздуха, КПД снижается. Только при оптимальной тяге, для данного дымохода и каминной конструкции, получим максимальную эффективность.
- Способы обогрева помещения: тепловое излучение, воздушная конвекция или испльзование водного контура. Камин с открытой топкой имеет наименьший КПД.
- Режим эксплуатации. При открытой дверце каминной топки (работа в открытом режиме) эффективность камина уменьшается. Регулируя количество поступающего в топку воздуха и тягу дымохода, добиваемся оптимального режима горения дров и максимального КПД.
- Материал корпуса. Чугун аккумулирует тепло и медленно его отдает. Сталь быстро нагревается и быстро остывает, поэтому в стальных топках часто используется шамот.
- Влажность и вид дров. Сухие колотые дрова при горении развивают более высокую температуру и дают больше тепла. Чем больше влажность дров, тем меньше коэффициент полезного действия и эффективность камина.
- Виды топлива. Используйте топливо (дрова, пелеты, газ), которое указано в аннотации. Тепловая способность угля столь высока, что может испортить конструкцию топки. Чем выше КПД топки, тем меньше потребление дров.
- Размеры топки. Большие размеры топки (стекло более метра) не гарантируют максимальную мощность камина.
- Дожиг дымовых газов повышает КПД топки. Вторичный дожиг позволяет экономить топливо. Дрова передают всю содержащуюся в них энергию.
- Приток воздуха (количество) и температура воздуха. Отсутствие (ограничение) приточного воздуха для горения топлива и поддержания тяги приводит к уменьшению мощности камина.
- Наличие теплоёмкой облицовки повышает эффективность камина. Талькомагнезит накапливает тепло и удерживает длительное время. Облицовки из керамики также хорошо сохраняют полученную энергию.
- Продолжительность работы каминной топки. В топке продолжительного горения (время эксплуатации 10 часов) или в топке попеременного горения (5-10 часов) эффективность выше, чем в топке с продолжительностью работы менее 5 часов. Топки с минимальным временем эксплуатации выполняют скорее декоративную функцию, чем отопительную.
- Теплопотеря конструкций дома: двери и окна, стены и крыша. Чем больше объём помещения, тем дольше происходит обогрев. При плохой тепловой изоляции помещения и низкой температуре воздуха, эффективность камина уменьшается.
Данные о мощности и КПД больше подходят для определения тепловых параметров каминной топки при покупке. Дя каждого проекта очага и дома необходимо рассматривать индивидуально, как мощность топки, так и условия эксплуатации камина.
Сертификат «Flamme Verte» (Зелёное пламя)
Французский сертификат Flamme Verte https://www.flammeverte.org/ гарантирует качество и эффективность отопительного устройства, оптимальные энергосберегающие характеристики и экологичность закрытых дровяных топок. Топки для каминов с отметкой сертификата Flamme Verte выбрасывают в атмосферу меньше газовых выделений, по сравнению со старыми отопительными устройствами, установленными в жилых помещениях: уменьшенное содержание окиси углерода (CO<0,5%) и окиси азота в дымовых газах, меньше недожиг газов. Закрытые топки для каминов с сертификатом Flamme Verte характеризуются коэффициентом полезного действия, превышающим 70%. Изменение КПД закрытой каминной топки с 50 до 70% позволяет сэкономить до 30% древесины. Сертификат Flamme Verte — не только высокий КПД и экономия, но и экология.
Эффективность камина
На эффективность камина, как мощного источника отопления в доме, влияют не только тепловые характеристики каминной топки (мощность и КПД), так и условия эксплуатации и режимы горения дров. Нюансов очень много и при выборе каминной топки лучше обращатся за квалифицированной консультацией. Многие каминные топки имеют одинаковые характеристики мощности и КПД, но при этом, каждый камин — свою индивидуальность.
Copyright © 2009 КАММЕО
Источник
Если Вы задумали строительство загородного дома в том месте, где нет возможности подключиться к централизованному отоплению, перед Вами обязательно встанет вопрос выбора автономной отопительной системы. Довольно часто в таких случаях приходится довольствоваться установкой твёрдотопливного котла, использующего в своей работе энергию дров или угля. Современный рынок предлагает множество решений, производители обещают высокую теплоотдачу и КПД, а так же низкий расход топлива. Но стоит ли доверять обещаниям производителей? Данная статья поможет Вам разобраться в вопросе подбора мощности твердотопливных котлов и их КПД. Поможет выяснить нюансы работы твёрдотопливного котла и на сколько он эффективен.
КПД твёрдотопливного котла
Мощность твердотопливного котла системы отопления, а значит способность обогревать помещение – это конечно важный параметр, но не настолько, чтобы ставить его во главу угла. Нужно обратить внимание ещё и на то, сколько он потребляет топлива для этого. Соотношение данных затрат к количеству полезного тепла, выделенного котлом для обогрева дома называется коэффициентом полезного действия, или сокращённо КПД.
От чего зависит КПД твёрдотопливного котла (а соответственно и мощность)? В первую очередь от потерь полезного тепла, которое может происходить из-за недожога выделяемых при горении газов (благодаря чему кстати образуется сажа), качественных характеристик топлива и степени выброса в трубу энергии тепла. Об этих и других факторах, снижающих показатель КПД, будет рассказано далее.
Почему не стоит доверять рекламе
При просмотре рекламных объявлений, относящихся к мощности твёрдотопливных котлов, часто можно увидеть предложения, обещающие от 90% КПД и выше. Однако если Вы запросите какой-нибудь официальный протокол или акт, подтверждающий этот показатель – Вам его не смогут предоставить, и вот почему.
Чтобы составить подобный документ, необходимо провести испытания, используя для этого соответствующим образом стандартизованное топливо. В отношении угля или дров получить такое топливо нельзя – потому что они по своим характеристикам и составу являются самыми нестабильными в мире. Как можно получить постоянный показатель, используя непостоянные составляющие?
Нестабильность твёрдого топлива
Рассмотрим, в чём же заключается нестабильность угля или дерева в качестве топлива. Начнём с угля.
Различных марок угля, предлагаемого на рынке, бесчисленное множество. Каждая марка отличается по структуре, химическому составу и влажностью. Может состоять как из крупных кусков, так и из мельчайших частиц, и все они могут быть смешаны в разных пропорциях. Соответственно теплотворность угля каждый раз будет разная. Соответственно КПД и мощность твердотопливного угля также будет разной.
Если говорить о дровах – то здесь ситуация точно такая же. Поленья обладают разными размерами, хранятся при различной влажности воздуха, а значит способность выделять тепло у них будет различная. Так, например, если при влажности дров, равной 15%, их теплотворность будет равна примерно 4.3 кВт*ч на килограмм, то при 20% она уже будет меньше 4 кВт*ч на килограмм. При большей влажности этот показатель будет ещё ниже.
Естественно, что при таких разбросах гарантировать точные КПД и мощность твёрдотопливного котла, равный 90% — мягко говоря вводить в заблуждение.
Рассмотрим другие факторы, влияющие на показатель коэффициента полезного действия.
Неправильная подача воздуха
От того, сколько кислорода поступает в топку, сильно зависит работа пламени. Чтобы топливо нормально горело и отдавало максимальное количество тепла, ему необходимо строго определённое количество воздуха – не больше, не меньше. Если воздуха будет мало – углеводороды, выделяемые при горении, будут плохо окисляться, а значит будет меньше выделяться тепла. Если же воздуха поступает много, а он, как правило, поступает охлаждённый, снижается температура выделяемых газов и они не успевают сгореть (оседая опять же сажей на трубах) и выделить тем самым полезное тепло. Стоит заметить, что в воздухе содержится влага, на испарение которой так же тратится тепло (вместо того, чтобы обогревать дом).
Большинство твёрдотопливных котлов, предлагаемых на рынке, работают по следующему принципу. В них установлен термостат, который регулирует температуру воды, циркулирующую по отопительной системе дома для его обогрева. Если вода становится слишком горячей – термостат уменьшает подачу воздуха в котёл (так регулируется мощность твердотопливного котла). Получается, что в тот момент, когда топливо разгорелось и КПД с мощность твердотопливного котла стало максимальным, а значит пламя стало нуждаться в большем количестве кислорода – термостат искусственно снижает КПД, ограничивая подачу воздуха.
После того, как температура снизилась, термостат опять начинает подавать воздух. Но к тому моменту топливо уже догорает и ему не нужно столько кислорода. Эффективность обогрева опять снижается за счёт охлаждения выделяемых газов, о чём было сказано ранее.
Получается, что принцип действия большинства твёрдотопливных котлов абсолютно противоречит понятию высокого КПД.
Холодные стенки котла
Обычно вокруг твёрдотопливного котла смонтирована ёмкость с водой, которая, нагреваясь, циркулирует по дому. Наличие воды способствует охлаждению стенок котла. Это опять же приводит к тому, что топливо не может нормально гореть. Его остатки вылетают в трубу и оседают на ней в виде сажи, не принеся никакой пользы. Ситуация усугубляется довольно тесным пространством в топке, что так же снижает количество кислорода, и без того низкое.
Круглосуточная потеря тепловой энергии
Для поддержания нужной температуры в доме твёрдотопливный котёл должен работать 24 часа в сутки. Теперь представьте, сколько за это время полезного тепла вылетает в трубу в виде сажи и несгоревших газов? КПД при такой работе никак не может быть 90%.
Здесь стоит упомянуть ещё такой тип котла, как пиролизный. В добавок к вышеуказанным недостаткам в его случае добавляется ещё два:
- Круглосуточно работающий вентилятор потребляет электроэнергию.
- Благодаря тому же вентилятору в котёл поступает избыточный кислород – снижается температура газов, они не успевают сгорать и улетают в трубу.
Ускоренное движение газов по трубе становится причиной снижения ещё одного параметра – КПД теплообмена. Из за особой конструкции котла пламя в нём не успевает догореть и поднимается в теплообменник, где и затухает, оставляя попутно сажу и выбрасывая в трубу не сгоревшие газы.
Необходимость постоянно следить за работой котла
В заключение стоит сказать о том, что мощность твёрдотопливного котла необходимо контролировать круглосуточно 7 дней в неделю. Вы не сможете нормально отлучиться, куда-нибудь уехать и оставить котёл без присмотра. Фактически Вы становитесь его заложником на все месяцы отопительного сезона.
Стоит ли устанавливать такой котёл – решать конечно Вам. Но всё-таки есть смысл поискать вариант более эффективный, экономичный и не имеющий таких требований к эксплуатации.
Читайте так же:
Источник
Оставьте свой номер и мы Вам перезвоним
Что такое кпд котла
Коэффициентом полезного действия отопительного котла называют отношение полезной теплоты, израсходованной на выработку пара (или горячей воды), к располагаемой теплоте отопительного котла. Не вся полезная теплота, выработанная котельным агрегатом, направляется потребителям, часть теплоты расходуется на собственные нужды. С учетом этого различают КПД отопительного котла по выработанной теплоте (КПД-брутто) и по отпущенной теплоте (КПД-нетто).
По разности выработанной и отпущенной теплот определяется расход на собственные нужды. На собственные нужды расходуется не только теплота, но и электрическая энергия (например, на привод дымососа, вентилятора, питательных насосов, механизмов топливоподачи), т.е. расход на собственные нужды включает в себя расход всех видов энергии, затраченных на производство пара или горячей воды.
* Чтобы купить котел Уникал заходите в соответствующий раздел. А если нужны отопительные котлы оптом, то переходите сюда.
Как рассчитать кпд котла
В итоге КПД-брутто отопительного котла характеризует степень его технического совершенства, а КПД-нетто — коммерческую экономичность. Для котельного агрегата КПД-брутто, %:
по уравнению прямого баланса:
ηбр = 100 Qпол / Qрр
где Qпол — количество полезно используемой теплоты, МДж/кг; Qрр — располагаемая теплота, МДж/кг;
по уравнению обратного баланса:
ηбр = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6),
где q — потери тепла в %:
- q2 — с уходящими газами;
- q3 — из-за химического недожога горючих газов (СО, Н2, СН4);
- q4 — с механическим недожогом;
- q5 — от наружного охлаждения;
- q6 — c физическим теплом шлаков.
Тогда КПД-нетто отопительного котла по уравнению обратного баланса
ηнетто = ηбр — qс.н
где qс.н — расход энергии на собственные нужды, %.
Определение КПД по уравнению прямого баланса проводят преимущественно при отчетности за отдельный период (декада, месяц), а по уравнению обратного баланса — при испытании отопительного котла. Вычисление КПД отопительного котла по обратному балансу значительно точнее, так как погрешности при измерении потерь теплоты меньше, чем при определении расхода топлива.
Как увеличить кпд газового котла своими руками
Создать правильные условия эксплуатации газового котла и тем самым повысить коэффициент полезного действия можно реально, не вызывая специалиста, то есть своими руками. Что для этого нужно сделать?
- Отрегулировать заслонку поддувала. Это можно сделать экспериментальным путем, найдя, при какой позиции температура теплоносителя будет выше всего. Контроль проводите по термометру, установленному в корпусе котла.
- Обязательно следить, чтобы трубы системы отопления не зарастали изнутри, чтобы на них не образовывалась накипь и грязевые отложения. С пластиковыми трубами сегодня стало проще, их качество известно. И все же специалисты рекомендуют периодически продувать систему отопления.
- Следить за качеством дымохода. Нельзя допускать его засорение и налипания на стенки сажи. Все это приводит к суживанию сечения отводящей трубы и уменьшению тяги котла.
- Обязательное условие – чистка камеры сгорания. Конечно, газ не сильно коптит, как дрова или уголь, но стоит хотя бы один раз в три года мыть топку, очищая ее от сажи.
- Специалисты рекомендуют снизить тягу дымохода в самое холодное время года. Для этого можно использовать специальное устройство – ограничитель тяги. Устанавливается он на самом верхнем краю дымохода и регулирует сечение самой трубы.
- Снизить химические тепловые потери. Здесь два варианта, чтобы добиться оптимального значения: установить ограничитель тяги (уже выше было об этом сказано) и сразу после установки газового котла провести грамотную настройку оборудования. Рекомендуем это поручить специалисту.
- Можно установить турбулизатор. Это специальные пластины, которые устанавливаются между топкой и теплообменником. Они увеличивают площадь отбора тепловой энергии.
Источник