Средний коэффициент полезного действия газового котла

Во многие даже достаточно удаленные от городов малые населенные пункты в наше время уже проведен газ. И большинство жителей деревень и поселков России сегодня для отопления домов используют не дровяные печи, а котлы. Такое оборудование устанавливается в здании в одном из хозяйственных помещений. Далее к нему подключается дымоход и контур системы обогрева.

Выпускают газовые котлы в наше время многие компании как отечественные, так и зарубежные. При выборе такого оборудования владельцы частных домов в России, к сожалению, смотрят в основном лишь на его цену и мощность. Между тем очень важным параметром, позволяющим выбрать хороший нагревательный агрегат, является КПД. Газовый котел, помимо всего прочего, должен отличаться высокой производительностью.

Чем выше коэффициент полезного действия имеет подобное оборудование, тем меньше в последующем владельцам дома нужно будет платить за голубое топливо. Называют КПД газовых котлов соотношение затраченного топлива на тепловую отдачу.

КПД указывается в том числе и в техническом паспорте котла. Однако в данном случае потребителю предоставляется лишь усредненный показатель, высчитывают который фирмы, занимающиеся изготовлением подобного оборудования, по следующей формуле: n=(Q/Qo)*100%.

Здесь Q — тепло, которое удалось выделить, аккумулировать и использовать для обогрева помещений; Qo — общее количество тепловой энергии, выделяющееся при сжигании топлива.

Опередить по такой формуле, к сожалению, можно только усредненный КПД. Газовые котлы с большим показателем производительности на современном рынке представлены в довольно-таки большом ассортименте. У некоторых современных марок подобных агрегатов КПД может достигать 98%. Это конечно же, очень много. Однако на практике такой эффективной работы современные газовые агрегаты, к сожалению, зачастую не показывают. В процессе эксплуатации подобного оборудования в частных домах появляются разного рода теплопотери, что самым негативным образом сказывается на КПД. То есть, будучи установленными в доме, газовые котлы обычно теряют производительность.

На месте КПД подобного оборудования определяют обычно по такой формуле: η=100 — (q2 + q3 + q4 + q5 + q6).

q2 — тепловые потери из-за нагретых, уходящих в трубу продуктов сгорания;

q3 — потери из-за неверно выбранных пропорций газовой смеси (недожог);

q4 — потери из-за сажи внутри котла и механический недожог;

q5 — потери из-за колебаний наружной температуры воздуха.

При этом считается, что сильнее всего на КПД котла влияет показатель q2. То есть в наибольшей мере производительность и экономичность газового нагревательного агрегата зависит от того, сколько индуцируемого им тепла в буквальном смысле слова «вылетает в трубу».

Отечественные производители на настоящий момент выпускают довольно-таки мощное и надежное газовое нагревательное оборудование. Однако в нашей стране, к сожалению, до сих пор не уделяется слишком много внимания экономии ресурсов. Поэтому наибольший КПД на сегодня имеют импортные газовые котлы. В особенности это касается низкотемпературных конденсационных моделей, у которых показатель нагрева теплоносителя не превышает 70 °С, а отводимых газов — 110 °С.

Самыми производительными марками газовых котлов, КПД которых очень высок, на современном рынке являются:

Также очень неплохой маркой нагревательных агрегатов с высоким КПД считается «Де Дитрих».

Если котел в доме не будет работать с должной производительностью, его владельцам придется переплачивать за расход газа, что, конечно же, самым негативным образом скажется на семейном бюджете. Чтобы повысить производительность нагревательного агрегата и тем самым избежать ненужных трат, можно:

модифицировать дымоход или улучшить условия отвода отработанных газов;

почистить камеру сгорания;

почистить или заменить магистрали системы отопления дома;

внести изменения в конструкцию котла;

отрегулировать пропорции газовой смеси в камере сгорания с использованием заслонки.

С использованием таких методик можно повысить КПД и двухконтурного газового котла, и одноконтурного. Подходят такие способы также и для настенных или напольных газовых нагревательных агрегатов.

Очень сильно на производительность котлов влияет именно состояние отводящей продукты сгорания трубы. Если дымоход забьется сажей, это уменьшит его диаметр и, соответственно, тягу. Проверять состояние отводящей продукты сгорания газа трубы специалисты рекомендуют не реже 1 раза в год.

Котел закрытого типа для повышения КПД лучше всего будет подключить к коаксиальному дымоходу. В данном случае воздух начнет поступать в камеру сгорания через наружную полость двухполостной трубы, уже будучи слегка подогретым. Это, в свою очередь, снизит начальные теплозатраты на несколько процентов.

Также в доме можно установить систему рециркуляции продуктов сгорания. В данном случае дым будет проходить через ломанный канал и после подмешивания воздуха снова поступать к горелке.

В сильные морозы тягу дымохода специалисты советуют немного снижать. Это также позволит слегка увеличить КПД газового котла напольного или настенного. Для снижения тяги при этом можно использовать особое приспособление, крепящееся непосредственно на дымоход.

В конструкции любого современного нагревательного агрегата, помимо всего прочего, имеется такой элемент, как заслонка. Правильно отрегулировав ее положение, можно довольно-таки серьезно повысить КПД газового котла.

Если заслонка котла будет открыта слишком сильно, в камеру сгорания начнет поступать очень много воздуха. В этом случае в топке будет образовываться сквозняк, вытягивающий на улицу вместе с продуктами сгорания и часть голубого топлива.

Еще более серьезное снижение КПД газового котла может вызывать слишком сильное закрытие заслонки. В этом случае в камеру сгорания будет поступать мало воздуха. В результате часть газа просто-напросто не сгорит и также выйдет в трубу вместе с дымом. Снизиться КПД нагревательного агрегата при таком положении заслонки может на целых 7%.

Отрегулировать пропорции горючей смеси внутри топки котла самостоятельно будет несложно. Сделать это можно экспериментальным путем. Владельцу дома нужно просто выдвигать и задвигать заслонку до тех пор, пока термометр котла не покажет самый высокий нагрев теплоносителя в системе отопления.

Голубое топливо отличается прежде всего тем, что при его сгорании не образуется слишком много сажи. Чистить топку работающего на газе котла, конечно же, нужно реже, чем твердотопливного оборудования этого типа. Но все же мыть камеру сгорания таких нагревательных агрегатов время от времени нужно. Специалисты считают, что делать такие чистки владельцам газовых котлов нужно не менее 1 раза в 3 года.

Обязательно хозяевам частных домов, чтобы не тратить большие деньги на газ, нужно следить и за состоянием магистралей системы отопления. Снизить производительность котла может в том числе и обычное засорение труб. Опытные владельцы загородных домов, к примеру, не советуют слишком часто менять теплоноситель в контуре системы отопления. Нежелательно сливать воду из магистралей даже по окончании холодного сезона. Дело в том, что любая вода из скважины, колодца и централизованной системы содержит огромное количество растворенных минеральных веществ, которые в последующем и выпадают в трубах в виде осадка.

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.

Очень хорошие показатели в плане производительности имеются, помимо всего прочего, и у газовых нагревательных агрегатов, оснащенных модуляционными горелками. Современные котлы от лучших европейских производителей изначально дополняются подобными элементами двухуровневыми или же полностью модулированными. Горелки этого типа способны самостоятельно приспосабливаться к фактическим рабочим параметрам смонтированной в доме системы отопления. Таким образом процент недожога в котлах такой конструкции снижается до минимума.

В обычных нагревательных агрегатах владельцы дома могут, помимо всего прочего, попробовать изменить положение горелки. Установка этого элемента ближе к водяному контуру позволяет повысить КПД котла на несколько процентов. Тепловой баланс агрегата в этом случае увеличивается в большую сторону.

Таким образом, повысить КПД газового котла будет относительно несложно. Но конечно же, владельцам загородных домов лучше все же сразу приобретать экономичное и производительное оборудование этого типа. Самым высоким КПД, как уже упоминалось, отличаются конденсационные газовые котлы.

На отечественном рынке такое оборудование появилось относительно недавно. Экономичность этих котлов определяется в первую очередь тем, что в них дополнительно используется энергия, образующаяся из-за конденсации водных паров из отработанных газов. Эффективность такого оборудования на порядок выше, чем у обычных нагревательных агрегатов.

Многие производители подобных котлов уверяют даже, что они выпускают газовые котлы с КПД 100% или выше — 108-109%. Конечно, подобные утверждения оспариваются специалистами. Ведь, как известно, КПД любого оборудования редко доходит до 100%. Превышать же эту цифру такой показатель и вовсе не может. Увеличить количество тепла при сжигании одного и того же объема голубого топлива, разумеется, не способен даже самый совершенный нагревательный агрегат.

Но все же КПД газовых котлов отопления конденсационных намного выше, чем обычных. По мнению специалистов, он может доходить до 98-99%.

В плане экономичности расхода газа конденсационные котлы, таким образом, значительно превосходят простые. Однако, к сожалению, при этом и стоит такое оборудование намного дороже традиционного. Приобретать или нет такой агрегат — дело выбора самих хозяев газифицируемого дома. Скорее всего, в процессе эксплуатации газового котла с высоким КПД конденсационного разница в стоимости в конечном итоге окупится. Но произойдет это все же не слишком быстро, к чему покупатели должны быть готовы заранее.

источник

Оптимизация расходов на отопление напрямую связана с повышением эффективности работы всей системы. Добиться этого можно несколькими способами. Но специалисты рекомендуют сначала провести анализ и выявить наиболее существенные факторы, влияющие на этот показатель. На основе этих данных вычисляется фактический КПД котлов и систем отопления: обзор и способы увеличения этого показателя помогут снизить финансовую нагрузку при обслуживании.

Еще до того как повысить КПД батареи отопления, нужно определиться с этим параметром. Фактически он состоит из нескольких составляющих – эффективность работы котла, радиаторов и трубопроводов. Но кроме этого нужно учитывать величину тепловых потерь здания.

Поэтому, нужно сначала не думать — как увеличить КПД батареи отопления, а улучшить теплоизоляцию дома. Только уменьшив потери через стены и окна можно приступать к модернизации отопления. Ошибочно считается, что главным показателем системы является КПД газовых котлов отопления или их твердотопливных аналогов. Однако фактически полезное действие системы определяется по следующей формуле:

Где Q – показатель КПД, Vпотр — количество затрачиваемой энергии на нагрев теплоносителя, Vпоступ – фактическая передача тепла воздуху в помещении.

При анализе работы котла, в особенности газового типа, видно, что он функционирует не все время. Он должен поддерживать уровень нагрева теплоносителя на установленном тепловом режиме. За передачу энергии отвечают другие элементы системы – трубопроводы и радиаторы. Именно им в первую очередь нужно уделить внимание, так как КПД системы отопления на 80% зависит от их правильного функционирования.

Что нужно сделать, чтобы этот показатель изначально был максимальным:

Выбрать низкотемпературный режим работы. При минимальной разнице нагрева воды после котла и в обратной трубе затраты на энергоноситель уменьшится;
Использование электронных систем управления – термометров и программаторов. Они позволят автоматически изменять работу котла при колебаниях температуры в доме и на улице;
Провести модернизацию элементов, чтобы выйти на максимальное КПД отопления в доме.

Все эти способы взаимосвязаны друг с другом. Поэтому при организации отопления нужно профессионально пойти к каждому этапу.

Во время проектирования системы нужно рассчитать ее основные параметры – тепловые потери, работу каждого узла и оптимальный температурный режим. Сделать это можно с помощью онлайн калькуляторов (высокая погрешность) или заказав услугу у специализированных расчетных бюро (точные данные).

На первом этапе нужно правильно подобрать тип отопительного оборудования. Определяющими показателями для организации отопления с высоким КПД являются тип используемого топлива и мощность котла. Лучше всего себя зарекомендовали себя модели, работающие на газе.

Как видно из данных графика, существенного отличия при работе котла в нормальном режиме нет. Разница КПД для газовых котлов отопления возникает только в момент запуска до достижения требуемого температурного режима (50-70°С). Затем происходит стабилизация работы и показателя эффективности. Но для улучшения последней можно сделать следующие шаги:

Разница между расчетной и фактической мощности котла не должна быть более 15%. Превышение значения приведет к неполному сгоранию газов, что еще больше увеличит расход топлива;
Использование конденсационного фактора. Это незначительно повысит КПД у всей системы отопления. Однако стоимость конденсационных котлов отличатся от традиционных на 35-40%;
Уменьшение тепловых потерь через дымоход. Увеличение КПД батареи отопления напрямую зависит от этого фактора.

Работа чугунного радиатора через тепловизор

Выполнив эти условия можно на 1-1,5 процента повысить эффективность работы отопительных приборов. Но лучше всего изначально приобретать подходящую модель кота, которая максимально соответствует параметрам всей системы.

Во время работы конденсационных котлов скапливаемую жидкость нельзя утилизировать в канализацию. Она имеет ряд вредных элементов, что скажется на работе автономной системы отчистки сточных вод.

Наибольший интерес представляют другие элементы – батареи и трубы. Для повышения КПД батареи отопления нужно изначально правильно подобрать соответствующую модель. В идеале она должна иметь максимальный показатель теплопроводности. Это относится к алюминиевым и биметаллическим батареям.Если взять КПД радиаторов отопления — таблица покажет существенные отличия от чугунных. Однако следует учитывать, что и остывание алюминиевых будет проходить намного быстрее. Этот материал не аккумулирует тепло. К тому же в чугунных происходит неравномерное распределение полученной энергии.

Характеристики теплоотдачи радиаторов в зависимости от степени нагрева воды

Для сравнения можно рассмотреть таблицу КПД радиаторов отопления стального типа.

Чем больше площадь батареи – тем быстрее будет нагреваться воздух в комнате. Но нужно учитывать степень остывания теплоносителя. Желательно, чтобы температурный режим работы радиаторов в доме был одинаков.

Определившись с этим параметром можно переходить к основным тонкостям увеличения КПД батареи отопления. Главным из них является способ подключения к системе. Лучше всего сделать соединение с системой с одной стороны прибора. Тогда теплоноситель продет полный цикл по батареи.

Но на практике такое сделать можно далеко не всегда. Поэтому предпочитают выбирать «золотую середину» — верхний подвод и нижнее подключение к обратной трубе. Такая методика имеет следующие преимущества:

Можно добиться повышения КПД батареи отопления другими способами, компенсировав 2%;
Оптимальная протяженность магистрали, что тоже сказывается на эффективности всей системы;
Возможность установки крана Маевского и автоматического терморегулятора.

Такая схема актуальная для систем как с верхней, так и с нижней разводкой трубопроводов. Но помимо этого для увеличения КПД батареи отопления нужно правильно выполнить ее монтаж.

Перед приобретением определенной модели радиатора нужно узнать возможные варианты его подключения — верхний, нижний или боковой.

Главное правило монтажа радиаторов любого типа заключается в оптимальном нагреве помещения. Т.е. они должны находиться в той области комнаты, где тепловые потери будут максимальны. Это в первую очередь относится к оконным конструкциям.

Для того, чтобы сделать отопление с высоким КПД подоконник должен перекрывать верхнюю плоскость батареи на 2/3. Также нужно учитывать рекомендуемые расстояния от конструкции до стен и пола:

От подоконника до верхней части секции – 100 мм;
От поверхности пола до батареи – 120 мм;
От задней панели радиатора до стены – 20 мм.

Таким образом можно обеспечить максимальное КПД всей системы отопления. Конвекционные потоки теплого воздуха будут частично задерживаться в области подоконника, нагревая стену и уменьшая тепловые потери через окно.

Для лучшей конвекции теплого воздуха можно установить вентилятор небольшой мощности.

Что еще можно сделать для улучшения КПД батарей в отопления и не только их? Нужно правильно подобрать теплоноситель. Несмотря на популярность антифризов, они имеют недостаток – пониженный показатель энергоемкости. Поэтому при отсутствии вероятности воздействия отрицательных температур на систему следует заполнять ее обычной дистиллированной водой.

Для повышения КПД газовых отопительных котлов старого образца заменяют горелку на более эффективную. Она не только снизит потребление газа, но и повысит безопасность работы котла. Это же относится и к возможной модернизации твердотопливных моделей отопительных приборов. Если в доме была поведена газовая магистраль – можно установить новую горелку. Рекомендуется приобретать модели, работающие как на газе, так на жидком топливе (дизеле, отработанном масле).

Сделать максимальное КПД для отопления в доме можно с помощью систематической прочистке труб. Для этого используют химический, гидравлический или комбинированный способы. Выбор зависит от материала изготовления трубопровода (пластик или металл) и степени загрязнения магистрали.

Установка отражающих экранов позади батарей также увеличит КПД всей системы отопления. Лучше всего использовать для того пенофол, на одну из сторон которого нанесен слой фольги. Даже простая чистка радиаторов от пыли и грязи путь и незначительно, но улучшит их теплоотдачу.

В видеоматериале можно ознакомиться с интересным способом самостоятельной организации отопления с высоким показателем КПД:

В формуле расчетов КПД водогрейного котла на газе, указанные значения означают:

Qri – общее количество тепловой энергии, выделяемое при сжигании топлива.
Q1 – тепло, которое удалось аккумулировать и использовать для нагрева помещения.

Данная формула не учитывает много факторов: возможные теплопотери, отклонения в рабочих параметрах системы и т.п. Расчеты позволяют получить исключительно средний коэффициент полезного действия газового котла. Большинство производителей указывают именно данное значение.На месте проводится оценка погрешности определения теплоэффективности. Для вычислений применяют еще одну формулу:

Расчеты помогают провести анализ, согласно особенностям конкретной системы отопления. Сокращения в формуле обозначают:

q2 – теплопотери в отходящих газах и продуктах сгорания.
q3 – потери, связанные с неправильными пропорциями газовоздушной смеси, по причине которых возникает недожог газа.
q4 – тепловые потери, связанные с появлением на горелках и теплообменнике сажи, а также, механический недожог.
q5 – теплопотери, в зависимости от наружной температуры.
q6 – потери тепла при охлаждении топки во время очистки ее от шлаков. Последний коэффициент, относится исключительно к твердотопливным агрегатам и не учитывается при расчетах КПД оборудования, работающего на природном газе.

Реальный КПД газового отопительного котла, рассчитывается исключительно на месте и зависит от грамотно сделанной системы дымоудаления, отсутствия нарушений при установке и т.п.Сильнее всего оказывает влияние на теплоэффективность, температура уходящих газов, отмеченная в формуле маркером q2. При уменьшении интенсивности нагрева отходящих градусов на 10-15°С, повышается КПД на 1-2%. В связи с этим, самый высокий КПД в конденсационных котлах, относящихся к классу низкотемпературного отопительного оборудования.

В технической документации к конденсационным котлам, указано, что КПД устройств при подключении к низкотемпературным системам обогрева, составляет 108-109%.

Наблюдается небольшое увеличение КПД при сгорании сжиженного газа, достигаемое за счет снижения скорости поступления топлива на горелку, что приводит к уменьшению недогара. Но, теплоэффективность увеличивается незначительно. Поэтому, природный газ продолжает оставаться самым экономичным из всех используемых традиционных типов топлива.

Для организации систем отопления частного дома часто владельцы используют газовые котлы. Это связано с их хорошей производительностью, широким ассортиментом оборудования, дешевизной самого топлива. Приборы, работающие на газе, надёжные и долговечные, просты в эксплуатации.

Особенно актуален вопрос отопления в зимнее время года. Проблемы в функционировании отопительного оборудования сказываются не только на комфорте, но и на здоровье жителей дома. Проектированием системы отопления занимаются ещё на этапе проведения строительных или ремонтных работ. Именно в это время решается вопрос о выборе котла. Основной параметр, на который опираются при покупке оборудования, это его мощность. Именно от неё зависит качество функционирования системы отопления.

Проверка КПД газового котла

Со временем газовые котлы могут сбавлять свою мощность, то связано с изнашиванием деталей, несоблюдением правил эксплуатации, несоответствующим уходом. Если не предусматривается покупка нового отопительного оборудования в ближайшее время, следует искать способы, как улучшить работу газового котла.

Перед покупкой отопительного оборудования для обслуживания частного дома необходимо рассчитать мощность, которой бы хватило для поддержания качественной работы котла. Если у вас нет достаточного опыта и знаний, обратитесь за помощью к профессионалам, так как ошибки на этом этапе обязательно скажутся на производительности и долговечности оборудования.

Обратите внимание! Проблемы появляются не только в случае нехватки мощности отопительного оборудования, но и в случае её избытка. Для расчёта мощности есть специальные формулы. По ним можно самостоятельно вычислить, какой котёл подойдёт для обслуживания дома.

При расчёте мощности газового котла следует взять во внимание такие параметры:

средняя температура в зимние месяцы на данной территории;

Работа газового котла и теплопотеря

из каких материалов построен дом;

какие материалы использовались для утепления дома, и использовались ли вообще;

площадь жилых помещений дома.

Вы можете воспользоваться специальными формулами для расчета мощности отопительного оборудования для частного дома.

Обратите внимание! Мощность газового котла также зависит от того, требуется ли горячее водоснабжение в доме.

Чтобы найти решение, как увеличить КПД газового котла, следует сначала ознакомиться, от каких параметров этот коэффициент зависит. В технических документах указывают довольно высокий показатель КПД, однако реальный процент почти всегда далеко не достаёт. Основные параметры, которые влияют на КПД газового котла:

соответствует ли вид сжигаемого топлива топке, где оно сжигается;
в каком техническом состоянии находится отопительное оборудование;
нагрузка на отопительную систему;
насколько правильно организована система отопления в частном доме;

Схема образования КПД газового котла

качество газа, использующегося для отопления дома.

Есть и другие параметры, которые влияют на КПД газового котла. Чтобы отопительная система функционировала наиболее эффективно, следует учесть все критерии, от которых зависит КПД котла.

Выделяют номинальный и реальный коэффициент полезного действия. Реальный всегда меньше, чем номинальный. Это связано ещё и с тем, что место имеют разные виды потери тепла. Выделяют такие виды теплопотерь:

Физический недожог. Показатель зависит от того, какое количество избыточного воздуха, не принимающего участия в образовании тепловой энергии, присутствует в оборудовании во время сжигания топлива. Ещё на её значение влияет температура отработанных газов. В зимнее время при сильных морозах, когда котёл работает на полную мощность, физический недожог может достигать 20%.

Теплопотери от газового отопления и низкий КПД

Химический недожог. Значение этого критерия повышается в зависимости от количества окиси угарного газа. Углерод не сгорает в отопительном оборудовании, выходит наружу через дымоход, однако, имеет способность производить большое количество тепловой энергии. Окись угарного газа образовывается вследствие сгорания углерода. Потеря тепла от химического недожога колеблется в пределах 5-7%.

Механический недожог характерен для твёрдотопливных отопительных котлов. Это потеря коэффициента полезного действия в результате неполного сгорания топлива и образования золы. Процент незначительный – всего 1-3.

Кроме того, теплопотеря может происходить через стенки отопительных приборов. В этом случае тепло рассеивается непосредственно в окружающую среду через наружную облицовку отопительного прибора.

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.

Обратите внимание! Владельцы частных домов очень часто припускаются ошибки, сливая периодически теплоноситель из системы. Не следует этого делать, даже раз в год, даже для профилактики. Дело в том, что вода в систему поступает неочищенная. Когда она нагревается и проходит сквозь трубы, выпадает осад, а это основная причина образования накипи на стенках трубопровода.

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:

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.

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.

Все меньшее число людей готовы платить лишние деньги за повышенный расход природного газа, потребляемого с целью отопления частных домов и квартир. Отсюда и спрос на экономичные газовые котлы, призванные заменить собой старые отопительные агрегаты либо занять место в котельных новых зданий.

Но попробуйте разобраться, какие котлы самые экономичные и как выбрать среди них подходящую модель. Рядовые граждане, несведущие в отопительной технике, попадаются на удочку недобросовестных продавцов и начинают переплачивать еще на этапе приобретения теплогенератора. Поэтому понятие экономичности газовых котлов требует разъяснений, которые не помешает изучить перед походом в магазин.

В идеале газовый котел отопления должен сначала эффективно сжечь магистральный или сжиженный газ, а потом все полученное тепло направить на нагрев теплоносителя для отопительной системы. В реальности не все так гладко, и вот почему:

Для эффективного сжигания горючего и получения максимального количества теплоты нужно смешать газ и воздух в четких пропорциях (примерно 1 : 10). Это умеет делать далеко не каждый теплогенератор.
В процессе реакции горения метана выделяется углекислый газ и простая вода, которая тут же испаряется, отнимая часть тепловой энергии сожженного топлива.
Разогретые продукты горения априори не могут передать всю энергию теплоносителю, какая-то ее часть все равно вылетит в дымоходную трубу. Величина этой части зависит от конструкции отопительного агрегата.

Выходит, что одна часть энергии, содержащейся в топливе, теряется на стадии горения, а другая – во время теплопередачи. Чем меньше эти потери, тем рациональнее используется энергия топлива и экономичнее газовый котел для дома. Эффективность работы отопителя характеризуется его КПД, указанным в техническом паспорте на изделие. Чем выше этот показатель, тем больше теплоты теплогенератор направляет на нагрев теплоносителя и экономнее расходует природный газ.

КПД современных газовых котлов зависит от их конструкции и лежит в диапазоне от 85 до 96%. Более высокие показатели эффективности, озвучиваемые продавцами теплового оборудования, не соответствуют действительности.

При выборе задача стоит несколько шире, чем просто подобрать самый экономичный газовый котел. Важно, чтобы он соответствовал условиям вашего загородного дома или квартиры и подошел к системе отопления. Решение задачи невозможно без понимания, какие существуют виды теплогенераторов и чем они отличаются друг от друга. Сейчас на рынке предлагается 3 разновидности газоиспользующих агрегатов:

атмосферные, с открытой камерой сгорания;
наддувные (иначе – турбированные), с закрытой камерой сжигания;
наддувные конденсационные.

Перечисленные разновидности производятся в напольном и настенном исполнении. Только среди атмосферников можно найти так называемые парапетные (пристенные) модели, с боковым дымоходом, выходящим на улицу горизонтально сквозь стену. Существуют двухконтурные модификации котлов, предназначенные для обеспечения горячей водой 2—3 потребителей в частном доме.

Настенная (слева) и напольная (справа) модель газового отопителя

Напольное или настенное исполнение никак не влияет на мощность или экономичность газового котла. Имеет значение только конструкция и принцип работы теплогенератора, поэтому каждую разновидность стоит рассмотреть отдельно.

Эти газовые котлы нельзя отнести к самым экономным, поскольку их КПД редко превышает 85%, а температура газов на выходе в трубу достигает 150 °С. Причина кроется в простом способе сжигания горючего со свободной подачей воздуха из помещения, где находится агрегат. При переизбытке воздуха в топливовоздушной смеси создаются не самые лучшие условия горения, что негативно влияет на КПД отопителя. Высокая температура продуктов сжигания свидетельствует о недостаточно эффективном теплообмене и потерях тепла.

Схема напольного атмосферного котла

Есть и другой момент. Большинство горелок, устанавливаемых в недорогих атмосферниках, может функционировать в одном режиме. Проще говоря, для поддержания установленной температуры теплоносителя горелка периодически включается и выключается. Это простейший алгоритм работы, но не самый экономный. Тем не менее, данные котлы пользуются большой популярностью по следующим причинам:

самая низкая цена;
независимость от наличия электричества в доме;
простота и надежность конструкции, отсутствие электроники.

Примечание. Не все атмосферные котлы – энергонезависимые. Есть множество моделей разных производителей, оборудованных средствами управления и автоматики, работающих от электросети. Но от наличия этих средств КПД теплового агрегата не становится выше.

Горелки атмосферных котлов

Для частного дома с открытой системой отопления, работающей самотеком, нет лучшего варианта, как выбрать атмосферный газовый котел, не нуждающийся в электричестве. Даже невзирая на относительно низкую эффективность. Подобные системы для того и существуют, чтобы обогревать частные дома в районах с ненадежным электроснабжением. Никто не станет думать об экономии, когда при отключении электроэнергии остановится высокотехнологичный котел и дом начнет промерзать.

Закрытая камера сгорания и принудительная подача воздуха, реализованная в таких агрегатах, однозначно улучшают условия сжигания как природного, так и сжиженного газа. В отличие от атмосферников, в наддувных отопителях применяются следующие типы горелок:

двух – и многоступенчатые;
модуляционные.

Суть в том, что при достижении установленной температуры теплоносителя такие горелки переключаются на низшую ступень интенсивности горения (первый тип) либо плавно уменьшают мощность до минимума (второй тип). То есть, электронный блок управления газового котла самостоятельно регулирует мощность горелочного устройства в зависимости от тепловой нагрузки либо появления запроса со стороны системы ГВС. Отсюда и более высокий КПД наддувного двухконтурного котла – 90—92%.

Обычная и двухступенчатая горелка

Судя по отзывам на форумах, турбированные отопительные агрегаты настенного типа занимают первую позицию в сфере индивидуального отопления квартир. Но вовсе не из-за высокого КПД, а благодаря коаксиальному дымоходу, выводящемуся на улицу горизонтально сквозь стену. Это избавляет от необходимости устраивать традиционный дымоход или подключать котел к вентиляционной шахте, что строго запрещено правилами.

По сути, это те же турбированные теплогенераторы с закрытой камерой, только с более высоким КПД – до 96%. Достигается за счет замкнутой конструкции теплообменника, окружающего со всех сторон цилиндрическую горелку. Таким способом удается вернуть и использовать теплоту парообразования, отобранную в процессе горения. Выделяющаяся вода испаряется при высокой температуре в зоне сжигания, после чего пар от соприкосновения с теплообменником конденсируется и возвращает энергию обратно.

Конденсационный газовый котел – это однозначный ответ на вопрос, какой лучше выбрать источник тепла в плане экономичности. При условии, что ваш загородный дом снабжается электричеством без перебоев либо у вас имеется альтернативный источник – блок бесперебойного питания или электрогенератор.

Как и наддувные отопительные агрегаты, конденсационные котлы не могут функционировать без электроэнергии.

Поскольку данные источники тепла являются высокотехнологичными, то и цена их довольно высокая. Это единственный существенный недостаток теплогенераторов, по остальным показателям их бьют только электроустановки с эффективностью 99%. Судите сами: дымовые газы, покидающие конденсационный котел, имеют температуру не более 70 °С, что говорит о наименьших потерях и наилучшем отборе теплоты в пользу системы водяного отопления.

Данный раздел призван привязать все предыдущие рассуждения к реальной жизни, ибо теория и практика – разные вещи. Теоретически все правильно, самый экономичный газовый котел с наибольшим КПД — конденсационный. Но узнав, сколько стоит это чудо техники, купить его отважится не каждый. Да и есть ли такая необходимость?

Взять ту же самотечную систему, коей не нужны насосы, автоматика и электричество. Покупать для нее дорогущий источник тепла – нецелесообразно, хотя турбированный или конденсационный теплогенератор хорошо справится с подобной системой. Он попросту заставит теплоноситель циркулировать принудительно от собственного насоса. Вопрос заключается в надежности электроснабжения и приличной цене оборудования, которое окупится неизвестно когда.

Также не слишком обоснованно покупать конденсационный котел для небольшого дома 100 кв. м площади при любой системе отопления. На такой площади вы вряд ли ощутите экономичность по сравнению с недорогим атмосферником. Можно увидеть реальную разницу, если загородный коттедж площадью свыше 300 кв. м сначала топить простым котлом, а потом поменять его на конденсационный.

Осуществляя выбор газового котла, не заостряйте внимание на одной экономичности, руководствуйтесь также соображениями целесообразности и необходимости. Нет у вас в доме дымохода – берите турбированный теплогенератор, плохо с электричеством – энергонезависимый атмосферник. Имеете коттедж на 2—4 этажа – однозначно ставьте конденсационный котел. Экономичность достигается и другими путями, например, банальным утеплением здания.

источник

Для того чтобы определиться с понятием экономичного газового котла надо уточнить, что такой котел будет отапливать помещение с минимальными затратами. Это котел, правильно рассчитанный по мощности в соответствии с площадью отопления, с высоким КПД, с хорошей регулировкой режимов работы, с оптимальным расходом газа. Если обобщенно определить критерии экономичности котла, то стоит обратить внимание на следующее:

Оптимально подходящая мощность;
Высокий КПД;
Оптимальная конструкция и дополнительное оснащение;
Надежная, хорошо зарекомендовавшая себя фирма-производитель.

Рассмотрим эти и другие критерии, влияющие на экономичность котла. Более подробно.

В паспорте на любой газовый котел указывается его КПД – коэффициент полезного действия. Этот показатель начинается примерно с 90%.Считается, что чем выше этот показатель, тем эффективнее работа устройства и тем оно экономичнее. На практике такая оценка котла не соответствует действительности. У современных газовых агрегатов КПД находится примерно на одном уровне, в среднем от 91 до 95 %.Самым высоким КПД обладают конденсационные котлы, у которых этот параметр доходит до 98%.Поэтому разницу в несколько процентов не стоит считать приоритетом в выборе экономичного газового котла. На экономичность в большей степени влияют другие характеристики.

Существуют два вида конструкций газовых котлов: конвекционные и конденсационные. Первые – это традиционные классические агрегаты, КПД которых составляет более 90%.Но дело в том, что часть энергии теряется вместе с продуктами горения. Более совершенными в данном отношении являются конденсационные котлы.

Отдельного внимания в отношении КПД заслуживают современные котлы конденсационного типа. Это сравнительно новый вид отопительного оборудования на российском рынке. Их экономичность объясняется дополнительным использованием энергии, образующейся в результате конденсации водяных паров из отработанных газов. Эффективность их работы на порядок выше, чем с обычными моделями газовых котлов и составляет до 109%.Хотя этот показатель многими специалистами оспаривается. Ведь КПД любого агрегата не может превышать 100%.Конденсационный котел может снизить максимально теплопотери, но увеличить количество тепла, полученного при сжигании одного и того же объема газа не может. Поэтому реальный КПД котлов данного типа не превышает 98%.

Сам по себе конденсационный котел бесспорно более экономичен в сравнении с классическими моделями. Но стоит учесть, что их стоимость значительно выше из-за более сложной конструкции и электроники. Кроме того обслуживание данных моделей обойдется также более дорого, чем для обычных моделей.

Особое внимание при выборе экономичного котла стоит уделить мощности. Этот показатель нельзя выбирать впрок, с запасом. Ведь если взять котел с большой мощностью, то при обогреве небольшого помещения он будет включаться часто с небольшими интервалами, та как он рассчитан на большую площадь обогрева. Не стоит покупать котел на 40Квт, если по расчетам необходим агрегат всего на 21кВт. У более мощных котлов более мощная горелка, поэтому перерасход газа будет даже в моменты включения котла.

В тоже время, недостаточно мощный агрегат будет работать в усиленном режиме и быстро выйдет из строя. Поэтому важно подбирать котел оптимальной мощности с запасом в 30%.

Точный расчет мощности, с учетом всех нюансов может выполнить только специалист. Но можно воспользоваться упрощенным расчетом. Считается, что на каждые 10 кв. метров хорошо утепленного помещения достаточно 1 кВт мощности. К полученному числу прибавляется мощность, необходимая для производства горячей воды – 30-40%.

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

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

На расход газа влияет в первую очередь мощность самого газового агрегата. Также берется в расчет площадь отапливаемых помещений, объем нагреваемой котлом воды и имеющиеся теплопотери. Первый показатель является наиболее важным, так как чем мощнее котел, тем больше газа он потребляет. Выбор мощности агрегата состоит в прямой зависимости от площади отопления. Естественно, что котел большой мощности нелогично приобретать на площадь в 30-40 кв. метров. Определить оптимальную мощность котла можно, используя рабочую формулу:

Общая S помещений Х 100Вт. Так для обогрева помещения Sкоторого равна 80 кв. метров понадобиться котел мощностью не менее 8 кВт.

Перерасход газа оборачивается не только лишними затратами на отопление, но и в конечном итоге – ремонтом отопительной системы в случае ее неправильной эксплуатации.

Снизить расход газа поможет тщательный контроль над утечкой тепла из помещения, утепление стен, потолка, крыши, дверей и окон.

На экономичность газового котла влияет и тип камеры сгорания, которые бывают открытыми и закрытыми. В открытой камере воздух поступает из помещения, а в закрытой – воздух поступает с улицы в принудительном порядке. Экономически более выгодной является закрытая камера сгорания за счет коксиального типа дымохода, который увеличивает эффективность сгоревшего газа.

На экономичность газового котла в некоторой степени влияет даже материал из которого он изготовлен. Самые дорогие газовые котлы с чугунными теплообменниками и элементами корпуса. Чугун – материал. Который намного дольше сохраняет тепло, чем любой другой материал. Больше витков у теплообменника – больше тепла получит теплоноситель.

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

Также КПД газовых агрегатов зависит от их класса. Модели преимум класса имеют более высокий показатель КПД, долговечность и надежность. Примеры таких моделей немецкие котлы Buderus и Vissmann.

Представители среднего класса – итальянские Ariston, Baxi, шведский Electrolux. Котлы эконом-класса – НеваЛюкс и Ferroli.

Разница в стоимости классов газовых котлов тоже достаточно существенная, и может составлять свыше 50%.

Важно! Выбирая производителей, стоит задуматься на перспективу. Ведь надежность агрегата – основной критерий, от которого зависят и продолжительность эксплуатации и экономия средств на ремонт.

Подводя итог небольшому исследованию на тему: что влияет на экономичность газового котла, можно сделать определенный вывод. Самым экономичным газовым агрегатом окажется такой, который имеет следующие характеристики:

Его производитель – известная фирма, специализирующаяся на производстве газового оборудования средней ценовой категории;
Он относится к настенным котлам с закрытой камерой сгорания;
Его оптимальная мощность на 20% больше имеющихся теплопотерь;
Он правильно подключен в систему отопления;
У него правильно подобрана мощность с высоким КПД;
У него хорошо настроена автоматизированная система обратной связи (программатор).

На современном отопительном рынке можно найти такой агрегат, который будет иметь КПД до 95%. Причем, он может быть в дешевой ценовой категории, и предназначен для обогрева больших помещений.

Но в большинстве случаев КПД у недорогих котлов будет ниже, так как они оборудуются 1-2 ступенчатыми горелками, которые не могут выдавать много тепла. Более эффективные и экономичные модульные горелки, оборудованы электроникой и принудительным поступлением воздуха.

Ну и не менее важное, о чем не стоит забывать. Даже самый экономичный газовый котел не сможет качественно отопить помещение, которое не утеплено. Поэтому убедиться в том, что приобретенный агрегат надежный и экономичный можно только в подготовленном для отопления доме.

Посмотреть о выборе экономичного газового котла можно на этом видео.

источник

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.

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),

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

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.

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

Как рассчитать КПД котла отопления на газе
У какого газового котла самый высокий КПД
Как увеличить КПД отопительного котла на газе

Чтобы самостоятельно рассчитать теплоэффективность котла и предпринять шаги для увеличения КПД, потребуется хорошо понимать, что скрывается за приведенными цифрами.

Методика расчета эффективности, происходит посредством сравнения затраченной тепловой энергии для нагрева теплоносителя и фактического количества всей теплоты, выделенной во время сжигания топлива. В заводских условиях, вычисления выполняют по формуле:

В формуле расчетов КПД водогрейного котла на газе, указанные значения означают:

Qri – общее количество тепловой энергии, выделяемое при сжигании топлива.
Q1 – тепло, которое удалось аккумулировать и использовать для нагрева помещения.

На месте проводится оценка погрешности определения теплоэффективности. Для вычислений применяют еще одну формулу:

q2 – теплопотери в отходящих газах и продуктах сгорания.
q3 – потери, связанные с неправильными пропорциями газовоздушной смеси, по причине которых возникает недожог газа.
q4 – тепловые потери, связанные с появлением на горелках и теплообменнике сажи, а также, механический недожог.
q5 – теплопотери, в зависимости от наружной температуры.
q6 – потери тепла при охлаждении топки во время очистки ее от шлаков. Последний коэффициент, относится исключительно к твердотопливным агрегатам и не учитывается при расчетах КПД оборудования, работающего на природном газе.

Сильнее всего оказывает влияние на теплоэффективность, температура уходящих газов, отмеченная в формуле маркером q2. При уменьшении интенсивности нагрева отходящих градусов на 10-15°С, повышается КПД на 1-2%. В связи с этим, самый высокий КПД в конденсационных котлах, относящихся к классу низкотемпературного отопительного оборудования.

Максимальное КПД достигается при температуре конденсатообразования или «точки росы». Котлы, работающие в условиях низкотемпературного нагрева, называются конденсационными. Их отличает, малое потребление газа и высокая теплоэффективность, что особенно заметно при подключении к газобаллонным установкам и газгольдеру.

Конденсационные котлы, предлагают несколько европейских производителей, среди которых:

Viessmann.
Buderus.
Vaillant.
Baxi.
De Dietrich.

Существуют всевозможные хитрости повышения КПД. Эффективность способов, зависит от первоначальной конструкции котла. Для начала, используют модификации, не требующие изменений в работе котла:

Изменение принципа циркуляции теплоносителя – здание прогревается быстрее и равномернее, при подключении циркуляционного насоса.
Установка комнатных терморегуляторов – модернизация котлов для повышения КПД с помощью датчиков, контролирующих не нагрев теплоносителя, а температуру в помещении, эффективный метод увеличения теплоэффективности.
Повышение коэффициента использования газа в бытовом котле, приблизительно на 5 -7%, происходит при замене горелочного устройства. Установка модуляционной горелки, способствует улучшению пропорций газовоздушной смеси и соответственно, уменьшает процент недогара. Тип установленного горелочного устройства, находится в прямой зависимости, относительно уменьшения потерь тепла.
Вместо полной модификации котла, может потребоваться частичное преобразование конструкции и регулировка расхода топлива. Если изменить положение горелок и установить их ближе к водяному контуру, удастся увеличить КПД еще на 1-2%. Тепловой баланс котельного агрегата, увеличится в большую сторону.

КПД уменьшается при загрязнении теплообменника, по причине того, что накипь, состоящая из солевых отложений металлов, имеет плохую теплопроводность. По этой причине, наблюдается постоянное увеличение расхода газа и впоследствии, котел полностью выходит из строя.

источник

Как рассчитать КПД котла отопления на газе

У какого газового котла самый высокий КПД

Как увеличить КПД отопительного котла на газе

В формуле расчетов КПД водогрейного котла на газе, указанные значения означают:

Qri – общее количество тепловой энергии, выделяемое при сжигании топлива.
Q1 – тепло, которое удалось аккумулировать и использовать для нагрева помещения.

q2 – теплопотери в отходящих газах и продуктах сгорания.
q3 – потери, связанные с неправильными пропорциями газовоздушной смеси, по причине которых возникает недожог газа.
q4 – тепловые потери, связанные с появлением на горелках и теплообменнике сажи, а также, механический недожог.
q5 – теплопотери, в зависимости от наружной температуры.
q6 – потери тепла при охлаждении топки во время очистки ее от шлаков. Последний коэффициент, относится исключительно к твердотопливным агрегатам и не учитывается при расчетах КПД оборудования, работающего на природном газе.

Статистика и техническая документация, ясно указывают, что котлы импортного производства имеют наибольший КПД. Европейские производители, делают особый акцент на применении энергосберегающих технологий. Иностранный газовый котел, имеет высокий КПД, так как в его устройстве сделаны некоторые модификации:

Используется модуляционная горелка – современные котлы ведущих производителей, оснащены плавнодвухступенчатыми или полностью модулируемыми горелочными устройствами. Преимущество горелок – автоматическая приспособляемость к фактическим рабочим параметрам системы отопления. Процент недожига снижается к минимуму.
Нагрев теплоносителя – оптимальный котел, это агрегат, разогревающий теплоноситель до температуры не более 70°С, при этом, отходящие газы нагреваются не более 110°С, что и обеспечивает максимальную теплоотдачу. Но, при низкотемпературном нагреве теплоносителя, наблюдается несколько минусов: недостаточная сила тяги, усиленное конденсатообразование.
Теплообменники в газовых котлах с самым высоким коэффициентом полезного действия, изготавливаются из нержавеющей стали и снабжаются специальным блоком-конденсатором, предназначенным для отбора тепла, находящегося в конденсате.
Температура подводящего газа и воздуха, поступающего на горелку. Котлы закрытого типа, подключаются к коаксиальному дымоходу. Воздух поступает в камеру сгорания через наружную полость двуполостной трубы, предварительно подогреваясь, что снижает необходимые теплозатраты на несколько процентов.
Горелки с предварительным приготовлением газовоздушной смеси, также подогревают газ перед подачей его на горелку.
Еще один популярный вариант модификации – установка системы рециркуляции отходящих газов, когда дым не сразу поступает в камеру сгорания, а проходит через ломанный дымоходный канал и поступает после подмешивания свежего воздуха, обратно на горелочное устройство.

Конденсационные котлы, предлагают несколько европейских производителей, среди которых:

Изменение принципа циркуляции теплоносителя – здание прогревается быстрее и равномернее, при подключении циркуляционного насоса.
Установка комнатных терморегуляторов – модернизация котлов для повышения КПД с помощью датчиков, контролирующих не нагрев теплоносителя, а температуру в помещении, эффективный метод увеличения теплоэффективности.
Повышение коэффициента использования газа в бытовом котле, приблизительно на 5 -7%, происходит при замене горелочного устройства. Установка модуляционной горелки, способствует улучшению пропорций газовоздушной смеси и соответственно, уменьшает процент недогара. Тип установленного горелочного устройства, находится в прямой зависимости, относительно уменьшения потерь тепла.
Вместо полной модификации котла, может потребоваться частичное преобразование конструкции и регулировка расхода топлива. Если изменить положение горелок и установить их ближе к водяному контуру, удастся увеличить КПД еще на 1-2%. Тепловой баланс котельного агрегата, увеличится в большую сторону.

Определенное увеличение КПД, наблюдается при регулярном обслуживании оборудования. После очистки котла, находящегося в эксплуатации и удаления накипи с теплообменника, его эффективность увеличивается, как минимум на 3-5%. КПД уменьшается при загрязнении теплообменника, по причине того, что накипь, состоящая из солевых отложений металлов, имеет плохую теплопроводность. По этой причине, наблюдается постоянное увеличение расхода газа и впоследствии, котел полностью выходит из строя.

Первые «представители» конденсационных котлов появились еще в 50-х годах. Естественно, эти модели были весьма и весьма далеки от совершенства – но реальную экономию топлива демонстрировали уже тогда. Ключевым их минусом была недолговечность конструкционных элементов, контактирующих с агрессивным конденсатом. Стальные и чугунные теплообменники скоропостижно приходили в негодность под «натиском» безжалостной коррозии, и устройство выходило из строя.

Конденсационные котлы, максимально подобные современным по конструкции и качеству, мир увидел в 70-х годах. Их теплообменники уже изготавливались из нержавейки – долговечного и надежного материала.

Различные исследования и наработки в отношении использования «скрытой энергии парообразования» были и в Советском Союзе, но в силу множества причин стать массовыми и глобальными им так и не удалось.

Как известно, принцип функционирования любого отопительного котла предельно прост:

Сгорает топливо.
Выделяется тепловая энергия.
Тепловая энергия через теплообменник «поступает» к теплоносителю.

Естественно, не обходится без теплопотерь. В традиционном газовом котле отходящие газы через дымоход «улетучиваются» в атмосферу; вместе с ними уходит и часть неиспользованной теплоты, потому что вместе с газами теряется также водяной пар, образующийся при сгорании топлива.

Этот пар как раз и содержит ту скрытую энергию, которую умеют сохранять и передавать отопительной системе конденсационные котлы. Добыча «драгоценного тепла» становится возможной благодаря конденсации пара в специальном теплообменнике.

Поток воды («обратки») охлаждает пары до температуры точки росы; выделяемая при конденсации паров энергия поглощается этой же водой.

Теплообменники конденсационников изготавливаются исключительно из устойчивых к коррозии материалов – нержавейки или силумина, поскольку практическая польза конденсата, к сожалению, ничуть не улучшает его химически агрессивный состав.

Обычно конденсат собирается в особом, встроенном в агрегат резервуаре, а уже затем отводится в канализацию. В связи с высокой агрессивностью данного продукта «жизнедеятельности» котла, в разных странах были приняты различные нормы и правила его отведения. В одних конденсат разрешается отправлять сразу в канализацию, в других его требуется предварительно нейтрализовать. Нейтрализаторы конденсата предлагают многие фирмы-производители. Что они собой представляют? Это емкости, наполненные гранулятом, содержащие кальциевые либо магниевые соединения.

Конденсационные котлы можно смело «внедрять» и в традиционные, и в низкотемпературные системы вроде теплого пола. Работая в тандеме с последними, данные агрегаты демонстрируют необычайно высокую эффективность, поскольку условия для конденсации создаются практически идеальные.

Часто приходится слышать, что КПД конденсационного котла может достигать фантастических 109%. Такие дерзкие заявления производителей обычно приводят в изумление людей хоть мало-мальски разбирающихся в физике. Ведь получается, что в продаже появились фактически вечные двигатели! На самом же деле это исключительно маркетинговый ход, призванный всего лишь привлечь внимание к разработке, и ни в коем случае не претендующий на научную истину. Но как же получилась такая цифра? Оказывается, «зашкаливающий» за 100% коэффициент полезного действия — результат тщательного сравнения конденсационников с рядовыми газовыми котлами.

«Нонсенс» объясняется специалистами так: КПД типичного котла рассчитывается по низшей теплоте сгорания, без учета «улетающей в трубу» теплоты, и составляет при такой математике 92-95%. КПД конденсационного котла по этой методике расчета — целых 100%. Если же к нему добавить 8-9%-ный «заряд энергии» от использования скрытой теплоты конденсации, как раз и получится «феноменальная производительность». Но это все условно.

Если же производить объективные расчеты, оказывается, что КПД стандартных агрегатов составляет всего 84-86%, а конденсационных – немногим более 95%. И это при идеальных условиях.

Конденсационные котлы – оборудование с закрытой камерой сгорания. Подача воздуха, удаление продуктов сгорания осуществляются в «принудительном порядке». Они не нуждаются в классическом дымоходе и являются достаточно безопасными. Их можно подключать к таким системам дымооудаления как двухтрубная система, коаксильный дымоход и др.

Конденсационники бывают настенные и напольные. Мощность первых в зависимости от модели может составлять до 120 кВт, вторых – до 320 и более кВт. При необходимости увеличения мощности установок можно увязывать котлы в каскад.

В зависимости от предназначения, различают одноконтурные и двухконтурные конденсационные котлы. Одноконтурные – исключительно для решения вопроса отопления; двухконтурные – это отопление + ГВС.

До сих пор в сомнениях, стоит ли обзаводиться конденсационным котлом и возлагать на него большие надежды? Объективный взгляд на преимущества и недостатки данного оборудования поможет вам сделать правильный выбор.

К основным плюсам агрегатов можно отнести:

Предельную компактность. Конденсационник мощностью до 120 кВт всегда можно найти в настенном исполнении. Традиционные котлы такой же мощности бывают, как правило, исключительно напольными, следовательно, занимают намного больше места;
Малый вес;
Высокую эффективность;
Глубокую модуляцию;
Экономию средств на обустройство дымохода;
Экологичность – минимум вредных выбросов в окружающую среду;
Пониженную вибрацию;
Низкий уровень шума. Грамотно продуманная конструкция агрегатов позволяет практически полностью исключить шумовые эффекты. Эксплуатация котлов данного типа внутри жилых помещений не вызывает никакого дискомфорта;
И главное, существенное уменьшение расходов на газ – от 10% до 35% в зависимости от «исходных условий».

Из минусов оборудования стоит отметить:

Весьма высокую стоимость. Конденсационник обойдется на 40-120% дороже обычного котла;
Неэффективность при сильных морозах. Когда на улице лютая стужа, температуру воды в отопительной системе однозначно приходится повышать. Если температура возвратной воды превысит 60 градусов, конденсационный котел не сможет выполнять свою чудо-функцию и перейдет в режим обычного котла с КПД около 85%.

Практика показывает, что, несмотря на все нюансы, конденсационные котлы – верный выбор вдумчивых хозяев, ценящих грамотную экономию и жаждущих привнести в свой дом максимальный тепловой комфорт. Обратите внимание, что наслаждаться по настоящему эффективной системой на базе конденсационного котла вы сможете только в том случае, если доверитесь в вопросах выбора и установки оборудования грамотным профессионалам.

Для эффективного сжигания горючего и получения максимального количества теплоты нужно смешать газ и воздух в четких пропорциях (примерно 1 : 10). Это умеет делать далеко не каждый теплогенератор.
В процессе реакции горения метана выделяется углекислый газ и простая вода, которая тут же испаряется, отнимая часть тепловой энергии сожженного топлива.
Разогретые продукты горения априори не могут передать всю энергию теплоносителю, какая-то ее часть все равно вылетит в дымоходную трубу. Величина этой части зависит от конструкции отопительного агрегата.

КПД современных газовых котлов зависит от их конструкции и лежит в диапазоне от 85 до 96%. Более высокие показатели эффективности, озвучиваемые продавцами теплового оборудования, не соответствуют действительности.

атмосферные, с открытой камерой сгорания;
наддувные (иначе – турбированные), с закрытой камерой сжигания;
наддувные конденсационные.

Настенная (слева) и напольная (справа) модель газового отопителя

Напольное или настенное исполнение никак не влияет на мощность или экономичность газового котла. Имеет значение только конструкция и принцип работы теплогенератора, поэтому каждую разновидность стоит рассмотреть отдельно.

Схема напольного атмосферного котла

самая низкая цена;
независимость от наличия электричества в доме;
простота и надежность конструкции, отсутствие электроники.

Примечание. Не все атмосферные котлы – энергонезависимые. Есть множество моделей разных производителей, оборудованных средствами управления и автоматики, работающих от электросети. Но от наличия этих средств КПД теплового агрегата не становится выше.

двух – и многоступенчатые;
модуляционные.

Обычная и двухступенчатая горелка

Судя по отзывам на форумах, турбированные отопительные агрегаты настенного типа занимают первую позицию в сфере индивидуального отопления квартир. Но вовсе не из-за высокого КПД, а благодаря коаксиальному дымоходу, выводящемуся на улицу горизонтально сквозь стену. Это избавляет от необходимости устраивать традиционный дымоход или подключать котел к вентиляционной шахте, что строго запрещено правилами.

Как и наддувные отопительные агрегаты, конденсационные котлы не могут функционировать без электроэнергии.

Осуществляя выбор газового котла, не заостряйте внимание на одной экономичности, руководствуйтесь также соображениями целесообразности и необходимости. Нет у вас в доме дымохода – берите турбированный теплогенератор, плохо с электричеством – энергонезависимый атмосферник. Имеете коттедж на 2—4 этажа – однозначно ставьте конденсационный котел. Экономичность достигается и другими путями, например, банальным утеплением здания.

На практике, предполагается, что коэффициент полезного действия газового котла должен быть приближен к 97 процентам. Этим характеризуется прибор премиум класса. Не стоит экономить на качестве газового котла, ведь через несколько лет котел с КПД ниже 95% потребует от вас больших затрат на ремонт.

По статистике аналитиков за несколько лет, природный газ, использующийся как топливо, увеличился в своей цене в несколько раз. На мировом рынке газ является самым главным и продаваемым энергоресурсом. Единственным конкурентоспособным ресурсом на рынке оказался сжиженный углеводородный газ. Зимой топливо из природного газа создает тепло в квартирах и домах. Как нам известно, стоимость отопления в российских квартирах очень велика.

Для того, чтобы создать полноценный комфорт и сократить расходы на отопление, мы и обращаемся к самым экономичным газовым котлам отопления. К сожалению, на рынке сейчас очень много некачественного товара и поэтому ваша «недорогая» покупка может обойтись вам весьма дорого. И все-таки реально найти качественный и при этом недорогой в обслуживании газовый котёл.

Если вы решите взять слишком мощный котёл, то он не часто сможет опуститься для оптимального режима, подходящего для указанного КПД. Также, если наоборот взять слабый по мощности котёл, то работая на износ, чтобы дойти до оптимального значения, он будет расходовать в разы больше топлива, чем стоило бы.

На практике специалисты советуют подобрать самый экономичный газовый котёл отопления средней мощности с запасом 30% до уровня максимально возможной мощности.

Цена за использованный киловатт тепловой энергии зависит от того, каким топливом пользуются на вашем участке. Наиболее оптимальный и один из самых недорогих видов топлива — природный газ. В Российской Федерации подавляющее большинство домовладений использует для отопления именно природный газ. В таких домах вы можете не задумываться при выборе самого экономичного газового котла отопления о виде топлива для него.

Однако, если в вашем доме пока не провели газ, то вы можете приобрести экономичный котел типа: двухконтурный газовый котёл. Такой котёл может работать как на топливе дизельном топливе, так и газовом. Таким образом, вы сможете сократить затраты на смену вида топлива на вашем участке.

Одним из наиболее важных критериев выбора самого экономичного газового котла отопления будет именно срок пользованиям данным котлом. Срок службы в основном зависит от класса, выбранного вами котла. Например, котлы средней стоимости не прослужат вам, скорее всего, больше 12-14 лет. Так срок службы премиум котла, при правильном обслуживании будет до 50 лет.

Влияет на срок службы еще и режим работы газового котла: постоянный или перебойный. Сохраните жизнь своему оборудованию и подключите его через бесперебойник.

Далее нужно сказать, что котлы, работающие на природном газе, делятся на атмосферные и надувные. Производители из Кореи выпускают котлы с использованием двух надувных газовых горелок, при котором для достижения максимального КПД происходит полное сгорание газа. Это позволит избежать поломок некоторого типа и сэкономить нам 10-15% денежных средств.

Современная техника зачастую контролирует работу системы автоматически. Современные технологии автоматического контроля надежны в использовании, просто в эксплуатации. Это означает, что вы сможете легко контролировать температуру в доме, это позволяет экономить использование ресурсов.

Прежде чем приступить к выбору, нужно знать несколько важных вещей об отопительном оборудовании. Природный газ, поступающий в наши дома по магистралям, должен соответствовать нормативам и иметь определенную теплотворную способность. Эта величина показывает, какое количество теплоты выделяется при сжигании единицы объема газа. Задача отопительной установки – максимально направить эту энергию на обогрев здания. Чем лучше она это сделает, тем выше эффективность ее работы.

Для справки. На постсоветском пространстве принято производить расчеты на основании низшей или минимальной теплоты сгорания газа, ее значение равно 8000 ккал / м3 (33500 кДж / м3).

Эффективность теплогенератора, или иначе, — его КПД выражается в процентах от теплотворной способности горючего. Простыми словами, величина КПД газового котла показывает, какую часть от теплоты сгорания топлива ему удается передать в дом. Чем эта часть больше, тем полнее используется энергоноситель, вы меньше платите за потери, а значит, — растет экономичность. Между двумя терминами «эффективность» и «экономичность» можно поставить знак равенства.

Немного о процессе горения природного газа. Он достаточно сложен, но мы не станем вдаваться в подробности, а выделим основные вещества, образующиеся в результате процесса. В случае когда кислорода подается достаточно и созданы идеальные условия для горения, то выделяется диоксид углерода (углекислый газ СО2) и обычная вода. Теперь перечислим, на что же расходуется тепловая энергия горючего в котельной установке:

для нагрева теплоносителя;
на потери с уходящими дымовыми газами;
на испарение воды, образующейся при химической реакции горения.

Самые эффективные и надежные газовые котлы функционируют таким образом, чтобы первую статью расхода энергии увеличить до максимума, а остальные 2 – свести к минимуму.

Прежде чем дать конкретные рекомендации по выбору экономичного теплогенератора, проясним некоторые моменты. КПД современных установок, сжигающих природный газ, лежит в пределах 90—98%. Самый низкий показатель – у недорогих энергонезависимых моделей, имеющих одно – или двухступенчатое горелочное устройство. Качественнее работают модуляционные горелки с электронным управлением и принудительным нагнетанием воздуха, где мощность регулируется плавно, а не ступенчато. Но надо понимать, что горелка лишь сжигает топливо, а передача теплоты – это задача других элементов котла.

Изначально тепло, выделяющееся в топке, напрямую нагревает водяную рубашку экономичного газового котла. Оставшаяся часть тепла вместе с дымовыми газами попадает в стальной или чугунный теплообменник. Это один из важнейших этапов, именно здесь продукты горения передают часть оставшейся энергии воде, после чего перетекают в дымоход. Доля теплоты, попавшая туда, безвозвратно теряется, уходя в атмосферу.

Насколько велика эта доля, показывает температура дымовых газов, свидетельствующая об экономичности котла. Если на выходном патрубке агрегата температура газов составляет 200 и более градусов, то перед вами не слишком удачная конструкция отопителя. Она позволяет уйти на улицу слишком большому количеству теплоты. Если температура продуктов горения находится в пределах 100—150 ºС, то данный котел уже можно рассматривать как приемлемый вариант.

Самые лучшие показатели по температуре уходящих газов выдают газовые конденсационные котлы. Это реализовано за счет отбора теплоты парообразования воды. В предыдущем разделе мы рассказывали, что выделяющаяся в результате химической реакции вода испаряется, отнимая часть теплоты сгорания природного газа. Так вот, самые экономичные котлы способны отобрать эту энергию обратно, сконденсировав образовавшийся водяной пар.

Для этой цели в агрегате применяется горелка цилиндрического типа, установленная внутрь теплообменника из нержавеющей стали. Последний представляет собой змеевик, где витки находятся близко один к другому, а внутри циркулирует теплоноситель. У пара нет иного пути, кроме как пройти сквозь этот змеевик и сконденсироваться на его поверхности, отдавая теплоту. Температура дымовых газов конденсационных теплогенераторов рекордно низка – от 45 до 70 ºС, а КПД достигает 98%.

Определить, какой газовый котел самый экономичный, на самом деле нетрудно. Это конденсационные агрегаты, что упомянуты выше. Другое дело, что стоят они немалых денег, как и всякие высокотехнологичные устройства. Доступность такого приобретения для многих домовладельцев остается под вопросом, так что мы позволим себе дать общие рекомендации для удачного подбора отопительной установки. А для начала развеем один миф.

Торговые представители некоторых брендов, предлагая конденсационные теплогенераторы для отопления, используют один маркетинговый ход. Рассказывая о процессе отбора тепла у водяных паров, они декларируют величину КПД агрегата на уровне 109%. Обоснование такое: эффективность стандартного котла равна 98%, а за счет конденсации к ней прибавляется еще 11%. Простой подсчет дает результат в целых 109%. При этом демонстрируется картинка:

В действительности КПД никогда не может быть более 100%, это базовые законы физики. Ведь топливо, сгорая, выделяет определенное количество тепловой энергии. Небольшая его доля расходуется на испарение воды, а котел просто возвращает ее обратно, не давая улететь в трубу. В идеале его эффективность равнялась бы 100%, но не более. На практике даже самые дорогие и экономичные газовые котлы для частного дома смогут дать от силы 98%.

При выборе теплогенератора стоит потребовать его технический паспорт и обратить внимание на:

величину КПД, указанную в документации;
температуру уходящих дымовых газов на разных режимах работы агрегата;
конструкцию теплообменника. Чем больше ходов внутри него сделают продукты сгорания топлива, тем лучше;
качество и толщину теплоизоляционного слоя водяной рубашки.

Если в силу особенностей эксплуатации вам требуется простой энергонезависимый агрегат, то надо понимать, что его экономичность не может быть такой высокой, как у конденсационного котла. Вам придется полностью положиться на эффективность системы отопления и хорошее утепление здания. А чтобы дополнительно отобрать тепло у дымовых газов, можно приобрести водяной экономайзер. Он устанавливается на дымоход и подогревает воду, идущую по обратному трубопроводу.

Современные газовые котлы – это довольно эффективные устройства, по КПД они проигрывают лишь электрическим теплогенераторам. Но степень экономичности агрегатов очень зависит от наличия в них высокотехнологичных элементов, а значит, и от стоимости изделия в целом. Те же конденсационные котлы настолько экономичны, насколько и дороги. В то же время простой бюджетный агрегат может вполне удовлетворить вас, к тому же он в состоянии работать как на природном, так и на сжиженном газе.

Как правило, выбор котла основан на оценке его характеристик и технических возможностей. Ведь именно эти показатели в главной мере влияют на затраты по использованию котельного оборудования. Есть факторы, на которые следует обратить особое внимание.

КПД. Многие считают, что от этого параметра зависит экономичность устройства. В этом есть логика: эффективность котла увеличивается, а значит уменьшается расход. Но практика показывает, что КПД на экономичность не влияет. У современных моделей этот показатель находится практически на одном уровне. В качестве доказательства можно рассмотреть несколько котлов от разных мировых производителей:

Росс – 91-93%.
Protherm – 92-94%.
Vaillant 93-94%.
Ariston – 94-95%.
Данко – 91-93%.

Ariston – один из наиболее эффективных газовых котлов, имеющий показатель КПД более 95%.

Разницу в несколько процентов нельзя считать ощутимой.

Расход газа. Это самый важный показатель из всех, ведь именно он непосредственно влияет на финансовые затраты. У моделей от популярных производителей расход газа несколько отличается. Рассмотрим пример на основе устройства, мощностью 20 кВт:
- Росс – 2,8 куб. м/час (24 кВт).
- Protherm – 13,4 г/с.
- Vaillant — 12,1 г/с.
- Ariston – 2,9 куб. м/час (24 кВт).
- Данко – 2,4 куб. м/час.

Расход зависит от многих факторов, например, от разновидности котла, если он будет двухконтурным, то для работы потребуется больше топлива.

Мощность. Этот параметр следует учитывать еще до установки котла. От него зависит эффективность отопления. Если выбрать недостаточно мощный котел, тогда обеспечить комфортную для жизни температуру будет крайне сложно, ему придется постоянно работать на повышенных нагрузках, что непременно приведет к быстрому износу деталей. Слишком большая мощность устройства тоже приведет к негативным последствиям, ведь существенно уменьшится КПД. Топливо будет сгорать впустую.

Расчет необходимо производить с учетом различных факторов: размер отопительной зоны, уровень теплоизоляции, климатические условия и т.д. Специалисты рекомендуют к полученному значению добавлять еще около 20%, это позволит избавиться от скрытых теплопотерь.

Камера сгорания. Как показывает практика, полное сгорание топлива происходит именно в камере сгорания закрытого типа. Такой результат достигается за счет подачи воздуха прямо с улицы, в камеру открытого вида воздух попадает из помещения, в котором находится котел. На этом моменте нужно остановиться более подробно.

Устройство котла

Такие модели не относятся к самым экономным, ведь показатель их КПД крайне редко увеличивается более 85%, при этом температура газа на выходе может достигать 150 градусов. Это обусловлено простотой способа сгорания топлива и подачи воздуха в зону сгорания. Если в топливовоздушной смеси преобладает количество воздуха, тогда возникают не очень хорошие условия для функционирования системы, как следствие – уменьшение КПД. Если продукты горения имеют высокую температуру – это первый признак о проблемах с теплообменом и наличии значительных теплопотерь.

Большая часть горелок, установленных в дешевых атмосферниках, работает только в единственном режиме: для поддержания необходимой температуры горелка периодически выключается, а затем вновь включается. Это примитивный алгоритм работы, поэтому далеко не экономный. Хотя такие модели пользуются до сих пор широким распространением, но почему? Причин этому несколько:

Доступная стоимость.
Есть автономные агрегаты, которым не требуется электричество для работы.
Система имеет надежную и простую конструкцию, а элементы управления построены не на электронике, что облегчает процесс эксплуатации и обслуживания.

Такой котел – идеальное решение для районов с постоянными перебоями электроэнергии. Пусть это не самый экономичный, но достаточно практичный вариант. Вопрос экономии пропадает, когда при отсутствии электричества дом начинает быстро остывать, а высокотехнологичный котел, выполненный по последним технологиям, перестает работать.

Такие камеры сгорания устанавливаются в турбированных теплогенераторах, они в сочетании с системой принудительной подачи воздуха создают отличные условия для сжигания газа. Принцип работы таких горелок значительно отличается от предыдущего. Всего существует два вида:

Модуляционные горелки.
Двух- или многоступенчатые.

Первый тип в процессе работы меняет интенсивность горения, а второй изменяет мощность. Система автоматизации самостоятельно управляет горелкой, считывая данные о тепловой нагрузке на систему. КПД таких котлов достигает 92%. Плюс ко всему, закрытая камера сгорания позволяет избавиться от традиционного дымохода и установить коаксидальную трубу.

Это устройство напоминает по строению предыдущий агрегат, но имеет более высокий коэффициент полезного действия, нередко он достигает 96%. Это обеспечивается за счет замкнутого теплообменника, он со всех сторон окружает горелку цилиндрической формы. Это позволяет эффективно использовать теплоту от парообразования, которая раньше просто пропадала. При повышенной температуре вода испаряется в области горения, пар контактирует с теплообменником и конденсируется, а энергия, полученная от этого процесса, возвращается обратно.

Газовый конденсационный котел – это лучший теплоисточник для создания домашней системы отопления.

Газовый конденсационный котел – это лучший теплоисточник для создания домашней системы отопления. Однако должны соблюдаться два условия – бесперебойное снабжение электричеством (либо наличие электрогенератора) и наличие необходимой суммы для покупки устройства. Стоимость такой модели достаточно высокая, это обусловлено современной технической начинкой. Пожалуй, это главный и единственный недостаток данного аппарата, ведь по своим показателям он превосходит даже аналогичные электроустановки.

На практике не всё так сладко, как в теории. Самый экономичный котел газового типа – непременно конденсационный. Однако его стоимость впечатляет, а еще нужно помнить об остальных элементах системе и затратах на монтаж. Обустройство такого отопления обойдется в колоссальную сумму. А целесообразно ли это?

Во-первых, установка такого оборудования может не окупится, особенно если отопление используется редко, например, на даче. От покупки конденсационный котла для маленького дома также лучше отказаться. Реальную разницу можно увидеть, если сначала отапливать коттедж, площадь которого более 300 кв.м, обычным котлом, а затем заменить его конденсационным.

При выборе котла старайтесь не фокусироваться только на экономичности, нельзя забывать про функциональность и целесообразность. Если нет возможности оборудовать в доме систему дымоотвода, тогда остановите выбор на турбированном теплогенераторе, проблемы с электроэнергией – на автономном атмосфернике. Для владельцев больших домов в несколько этажей однозначно следует монтировать котел конденсационного типа. Экономичность можно достичь другим способом, допустим, качественно теплоизолировать дом. Трубы, выходящие из котла, необходимо утеплить, чтобы уменьшить количество тепловых потерь. Скорость нагрева батарей увеличится, что приведет к уменьшению времени работы котла.

Начнем с механического. По сути, получается вот какая схема. В процессе сжигания газа в топку должен подаваться кислород. Для этого в конструкции самого газового котла установлена небольшая камера с дверцей. Ее называют поддувало. Приоткрывая или прикрывая дверцу-заслонку, мы впускаем в камеру сгорания свежий воздух, обогащенный кислородом.

Если открыть заслонку больше необходимого параметра, то газ полностью сгорать не будет. Внутри топки образуется сквозняк, вытягивающий с продуктами сгорания топлива и часть несгоревшего газа. Соответственно будет меньше выделяться тепловой энергии. Это минус, это падение КПД газового котла.

Химические теплопотери – это, наоборот, большой недостаток кислорода в камере сгорания. То есть заслонка прикрыта слишком сильно. Без кислорода газ полностью сгорать не будет и опять, вместе с продуктами сгорания, будет вылетать в дымоходную трубу. При этом падение коэффициента полезного действия будет самым большим до 7%.

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.

Вот такие причины, устранив которые можно рассчитывать на повышение эффективности работы котельного оборудования. Конечно, таких причин немало, но эти считаются основными, отвечающими на вопрос: как увеличить КПД газового котла.

Подробнее о снижении расхода газового котла смотрите в видео:

Снижение КПД из-за тепловых потерь

Что нужно сделать, чтобы этот показатель изначально был максимальным:

Выбрать низкотемпературный режим работы. При минимальной разнице нагрева воды после котла и в обратной трубе затраты на энергоноситель уменьшится;
Использование электронных систем управления – термометров и программаторов. Они позволят автоматически изменять работу котла при колебаниях температуры в доме и на улице;
Провести модернизацию элементов, чтобы выйти на максимальное КПД отопления в доме.

Фактические показатели КПД для котлов различных типов

Разница между расчетной и фактической мощности котла не должна быть более 15%. Превышение значения приведет к неполному сгоранию газов, что еще больше увеличит расход топлива;
Использование конденсационного фактора. Это незначительно повысит КПД у всей системы отопления. Однако стоимость конденсационных котлов отличатся от традиционных на 35-40%;
Уменьшение тепловых потерь через дымоход. Увеличение КПД батареи отопления напрямую зависит от этого фактора.

Работа чугунного радиатора через тепловизор

Характеристики теплоотдачи радиаторов в зависимости от степени нагрева воды

Для сравнения можно рассмотреть таблицу КПД радиаторов отопления стального типа.

Изменение КПД радиатора в зависимости от способа подключения

Можно добиться повышения КПД батареи отопления другими способами, компенсировав 2%;
Оптимальная протяженность магистрали, что тоже сказывается на эффективности всей системы;
Возможность установки крана Маевского и автоматического терморегулятора.

Значение коэффициента для различных вариантов обустройства радиаторов

От подоконника до верхней части секции – 100 мм;
От поверхности пола до батареи – 120 мм;
От задней панели радиатора до стены – 20 мм.

Для лучшей конвекции теплого воздуха можно установить вентилятор небольшой мощности.

Универсальная горелка для твердотопливного котла

Теплоэффективность котельного оборудования, указывается в коэффициенте полезного действия. КПД газового котла, обязательно прописывается в технической документации. Согласно заверениям производителей, у некоторых моделей котлов, коэффициент достигает 108-109%, другие работают на уровне 92-98%.Чтобы самостоятельно рассчитать теплоэффективность котла и предпринять шаги для увеличения КПД, потребуется хорошо понимать, что скрывается за приведенными цифрами.

В формуле расчетов КПД водогрейного котла на газе, указанные значения означают:

Qri – общее количество тепловой энергии, выделяемое при сжигании топлива.
Q1 – тепло, которое удалось аккумулировать и использовать для нагрева помещения.

q2 – теплопотери в отходящих газах и продуктах сгорания.
q3 – потери, связанные с неправильными пропорциями газовоздушной смеси, по причине которых возникает недожог газа.
q4 – тепловые потери, связанные с появлением на горелках и теплообменнике сажи, а также, механический недожог.
q5 – теплопотери, в зависимости от наружной температуры.
q6 – потери тепла при охлаждении топки во время очистки ее от шлаков. Последний коэффициент, относится исключительно к твердотопливным агрегатам и не учитывается при расчетах КПД оборудования, работающего на природном газе.

Используется модуляционная горелка – современные котлы ведущих производителей, оснащены плавнодвухступенчатыми или полностью модулируемыми горелочными устройствами. Преимущество горелок – автоматическая приспособляемость к фактическим рабочим параметрам системы отопления. Процент недожига снижается к минимуму.
Нагрев теплоносителя – оптимальный котел, это агрегат, разогревающий теплоноситель до температуры не более 70°С, при этом, отходящие газы нагреваются не более 110°С, что и обеспечивает максимальную теплоотдачу. Но, при низкотемпературном нагреве теплоносителя, наблюдается несколько минусов: недостаточная сила тяги, усиленное конденсатообразование.Теплообменники в газовых котлах с самым высоким коэффициентом полезного действия, изготавливаются из нержавеющей стали и снабжаются специальным блоком-конденсатором, предназначенным для отбора тепла, находящегося в конденсате.
Температура подводящего газа и воздуха, поступающего на горелку. Котлы закрытого типа, подключаются к коаксиальному дымоходу. Воздух поступает в камеру сгорания через наружную полость двуполостной трубы, предварительно подогреваясь, что снижает необходимые теплозатраты на несколько процентов.Горелки с предварительным приготовлением газовоздушной смеси, также подогревают газ перед подачей его на горелку.
Еще один популярный вариант модификации – установка системы рециркуляции отходящих газов, когда дым не сразу поступает в камеру сгорания, а проходит через ломанный дымоходный канал и поступает после подмешивания свежего воздуха, обратно на горелочное устройство.

Изменение принципа циркуляции теплоносителя – здание прогревается быстрее и равномернее, при подключении циркуляционного насоса.
Установка комнатных терморегуляторов – модернизация котлов для повышения КПД с помощью датчиков, контролирующих не нагрев теплоносителя, а температуру в помещении, эффективный метод увеличения теплоэффективности.
Повышение коэффициента использования газа в бытовом котле, приблизительно на 5 -7%, происходит при замене горелочного устройства. Установка модуляционной горелки, способствует улучшению пропорций газовоздушной смеси и соответственно, уменьшает процент недогара. Тип установленного горелочного устройства, находится в прямой зависимости, относительно уменьшения потерь тепла.
Вместо полной модификации котла, может потребоваться частичное преобразование конструкции и регулировка расхода топлива. Если изменить положение горелок и установить их ближе к водяному контуру, удастся увеличить КПД еще на 1-2%. Тепловой баланс котельного агрегата, увеличится в большую сторону.

Проверка КПД газового котла

При расчёте мощности газового котла следует взять во внимание такие параметры:

средняя температура в зимние месяцы на данной территории;

Работа газового котла и теплопотеря

из каких материалов построен дом;

какие материалы использовались для утепления дома, и использовались ли вообще;

площадь жилых помещений дома.

Обратите внимание! Мощность газового котла также зависит от того, требуется ли горячее водоснабжение в доме.

соответствует ли вид сжигаемого топлива топке, где оно сжигается;
в каком техническом состоянии находится отопительное оборудование;
нагрузка на отопительную систему;
насколько правильно организована система отопления в частном доме;

Схема образования КПД газового котла

качество газа, использующегося для отопления дома.

Теплопотери от газового отопления и низкий КПД

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

Монтаж коаксиального дымохода

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.

Для эффективного сжигания горючего и получения максимального количества теплоты нужно смешать газ и воздух в четких пропорциях (примерно 1 : 10). Это умеет делать далеко не каждый теплогенератор.
В процессе реакции горения метана выделяется углекислый газ и простая вода, которая тут же испаряется, отнимая часть тепловой энергии сожженного топлива.
Разогретые продукты горения априори не могут передать всю энергию теплоносителю, какая-то ее часть все равно вылетит в дымоходную трубу. Величина этой части зависит от конструкции отопительного агрегата.

атмосферные, с открытой камерой сгорания;
наддувные (иначе – турбированные), с закрытой камерой сжигания;
наддувные конденсационные.

Настенная (слева) и напольная (справа) модель газового отопителя

Схема напольного атмосферного котла

самая низкая цена;
независимость от наличия электричества в доме;
простота и надежность конструкции, отсутствие электроники.

Горелки атмосферных котлов

Схема настенного теплогенератора с наддувом

двух – и многоступенчатые;
модуляционные.

Обычная и двухступенчатая горелка

Как и наддувные отопительные агрегаты, конденсационные котлы не могут функционировать без электроэнергии.

источник

Источники:

http://www.teplo-ltd.ru/otoplenie/kpd-gazovyh-kotlov-otopleniya.html
http://oteple.com/kakoj-gazovyj-kotel-naibolee-ekonomichen/
http://ugnast.by/kotly-kpd.html
http://avtonomnoeteplo.ru/otopitelnye_kotly/372-kak-povysit-kpd-gazovogo-kotla.html
http://kanalizaciya.online/otoplenie/kotelnaya/kpd-gazovogo-kotla-otopleniya.html