Много — не есть хорошо
Нужен ли запас мощности для приготовления ГВС?Нужен ли котлу запас мощности, чтоб не только обогреть дом, но и согреть бойлер с горячей водой? Вопрос спорный. Всё зависит от скорости с которой вам нужно нагреть воду в бойлере. В тёплые дни этот запас мощности для отопления не нужен, а в мороз котлу вполне хватит мощности и для отопления и для ГВС.
Чтобы найти точную цифру, прикиньте, сколько воды и как быстро понадобится в течение дня.
Для нагрева 100 л воды на 50 градусов (от 10 до 60 °C), потребуется менее 6 кВт-ч энергии. При дополнительном резерве 6 кВт вода согреется за 1 час, при 12 кВт — за полчаса. Если такая скорость не нужна (например, с утра все уходят на работу и можно спокойно нагреть воду в течение дня) — добавьте к мощности котла 1 кВт и необходимый запас будет готов через 6 часов.
Расчеты необходимы только для первоначального нагрева, чтобы поддерживать температуру в бойлере — хватит 100-200 ватт.
Такой мощностью котёл поделится легко.
Осторожно с котлами 5 класса!
Многие годы номинальная мощность котла не означала максимум на что способен котёл. Даже в инструкциях сообщали о запасе мощности в 10-20 %. Запас по мощности достигался за счет горелки, на которой разработан котёл. Объяснение — производители используют одну и ту же горелку 20 кВт в котлах и 20 кВт и 15 кВт. Кроме того, сама горелка также имеет запас по мощности.
В котлах 5-го класса принудительно улучшили производительность на низких мощностях, урезав запас выше номинальной мощности. То есть, в 5-м классе 12 кВт — это 12 кВт, и лучше не рассчитывать, что котёл способен на большее. Хотите 15 кВт — покупайте котёл мощнее.
«Заросший» теплообменник.
Каждый миллиметр сажи на теплообменнике снижает сбор тепла на 2-3%. Попадаются котлы, в которых сажа и смола в палец толщиной — в этом случае мощность котла будет ощутимо ниже. Очищайте котёл раз в месяц, это не сложно: несколько движений щеткой или скребком и сухая сажа удаляется до голого металла.
Некорректные настройки контроллера.
В автоматических котлах, которые управляются с помощью контроллера, настройки изменяются в зависимости от качества топлива — если не менять настройки, может случиться так, что котёл не прогреет дом даже в тёплый весенний день. Проконсультируйтесь с монтажником, также в таких ситуациях спасает коллективный опыт форумов на тему отопления. Обычно, после слов «Спасите, какие настройки для котла ХХХ» — находятся единомышленники, которые уже решили этот вопрос и готовы поделиться информацией.
«Неправильное» топливо.
При выборе котла проверяйте, на каком топливе способен работать котёл. Номинальная мощность котла заявленная производителем, связана с типом топлива, которые также указаны производителем. Использование другого, менее калорийного топлива приводит к тому, что мощность котла уменьшается пропорционально разнице в теплотворной способности.
Пример: Чтобы обогреть дом, требуется 15 кВт мощности котла.
Вы присматриваете котёл с возможностью отопления дровами, с верхней загрузкой. Указанная мощность котла — 15 кВт, по заявлению производителя достигается при отоплении углём с теплотворной способностью 26 МДж/кг. Теплотворная способность древесины составляет около 19 МДж/кг. Получается, мощность выбранного котла при сжигании древесины составит 11-12 кВт. Для слабых видов топлива мощность будет уменьшаться еще больше, поэтому котёл должен быть соответственно большей мощности.
Непостоянный прогрев дома.
Вряд ли грузовик с гравием обгонит болид «Формулы-1», даже если в него установить двигатель тепловоза. К тому же, это будет безумно затратно.
С точки зрения скорости нагрева и охлаждения, здание из кирпича — грузовик с гравием. Однако, находятся пользователи, которые считают, что холодный дом можно нагреть за час. Если котёл не справляется — значит он слишком слабый.
Мы честно не знаем, какой мощности нужен котёл, чтобы нагреть тонны охлажденного бетона и кирпича за короткое время — этот процесс будет длиться часами в любом случае! Можно быстро прогреть воздух, но такой стиль отопления дико неэкономичен и не отменит ощущения холода от холодных стен.
Когда мы говорим о выборе мощности котла, мы предполагаем, что здание постоянно заселено и не охлаждается. Да, запас хода составляет до 20% на тот случай, если здание нагреть как следует, чтобы сделать перерыв в отоплении на несколько часов. Несколько часов — это не двадцать четыре часа или дольше! Перерыв в отоплении сутки и более с экономической точки зрения — деньги на ветер.
Если по какой-то причине дом не отапливается в течение недели (например, вы появляетесь в нем только на выходные), подумайте об автоматизированных методах отопления, при которых температура в доме при отсутствии хозяев пусть и снижена, но сохраняется на постоянном уровне, и плавно поднимается за день или два до запланированного прибытия.
Слишком слабый котёл (на самом деле).
Котёл слишком слаб когда сутками работает на полную мощность но не нагревает дом так, как должен. Как узнать, что котёл работает на полную мощность? Очень просто. Потребляет очень много топлива.
Пример: котёл с номинальной мощностью 10 кВт будет потреблять 1,5-1,7 кг угля за один час или 40-45 кг в день (на самом деле даже эти показатели уже должны вас насторожить).
Так же рассчитывается потребление для другой мощности котла: из 1 кг угля с теплотворной способностью 26 МДж / кг (то есть ~ 7,5 кВт / ч) вы получите около 6 кВт / ч (КПД 80%). Если при постоянной работе и сжигании такого количества топлива в течение 24 часов котёл не может поднять температуру в здании до нужного уровня, (при условии что вы исключили все варианты проблем, описанных выше), тогда он на самом деле слишком слабый.
Слишком мощный котёл
Обсудим ситуацию, когда номинальная мощность котла превышает потребности здания и не будет использоваться. Завышенная мощность влечет много проблем, которые мы иногда принимаем за естественные особенности нагрева угля:
- гигантский расход топлива, например, 5 тонн угля на 100 м2 дома в год
- большое количество углерода, оставшегося в золе
- постоянный «запах» топлива — сажи и дегтя (как будто где-то рядом укладывают асфальт)
Необоснованно мощный котёл в такой ситуации вынужден работать на очень низкой мощности — то есть, с гибельной КПД (20-30%).
Это как на машине ездить на первой-второй передаче и удивляться, почему расход топлива 30 л/100 км.
Чем больше мощность, тем хуже. Люди покупают котлы мощностью 25 кВт для новых одноэтажных домов площадью ~ 150 м2. котёл выдает в три-четыре раза больше энергии, чем нужно. В результате происходит финансовая катастрофа в котельной, которую люди чувствуют на собственной шкуре уже в первую зиму.
Пример: Максимальная потребность в тепле для нового коттеджа площадью 100м2 с достаточной изоляцией — 60 Вт / м2. Для этих целей нужен котёл с мощностью максимум 6 кВт. Вместо этого, клиент по совету «друзей» из магазина отопительного оборудования установил угольный котёл мощностью 18 кВт. Какой будет эффект?
Даже в самый большой мороз котёл не превысит 40% мощности, так как пиковая потребность здания — 6 кВт — составляет всего 30% от номинальной мощности котла в 18 кВт.
Большую часть зимы топливо в этом котле будет тлеть и дымиться, а 75% энергии вылетит «в трубу». Хозяин дома неприлично много времени проведет в котёльной и на очистке дымохода, из которого начнут вытекать странные жидкости.
А в доме будет +16 градусов, потому что для поддержания комфортной температуры придется покупать вдвое больше топлива и ваш семейный бюджет может этого не выдержать.
Что делать? Подбирайте котёл, исходя из фактической потребности в тепле, то есть с номинальной мощностью 6 кВт.
К сожалению, найти угольный котёл с такой мощностью сложно. Производители только начали замечать, что существуют хорошо теплоизолированные дома, и постепенно вводят модели с мощностью ниже 10 кВт.
Слишком маленькая мощность или слишком большая, что хуже?
Для дома, описанного выше, с отоплением справится самый маленький доступный угольный котёл — 5 кВт. В самые холодные 2 недели он будет работать с мощностью больше номинальной. Мы учитываем сценарий при среднесуточной температура ниже -20 °С.
Даже работая выше номинальной мощности, в самые холодные дни такой котёл не нагреет помещения до необходимой температуры. В эти дни в доме будет на прохладно. Никто из членов семьи не будет подвергнут угрозе смерти в результате замерзания, но и не все будут рады перспективе ходить по дому в кофте.
Слишком маленькая мощность котла (в разумных пределах) менее вредна для кармана, чем слишком большая. За счет большей эффективности снизятся затраты на топливо. Да, работа маленького котла будет вызывать раздражение в течение 2-3 самых холодных недель. Завышенная мощность котла болезненна гораздо больше — фактически всю остальную часть отопительного сезона.
Что делать с котлом с завышенной мощностью?
Завышенная мощность котла — не всегда неудачный выбор. Часто это результат утепления здания. Например, после утепления дома пенополистиролом, потребность в тепле дома падает вдвое, а мощность котла автоматически становится завышенной и потерями топлива перечеркнет всю экономию от утепления дома.
К счастью, нет необходимости сразу же бежать за новым котлом. На некоторое время можно уменьшить мощность котла, используя шамотные кирпичи и специальный раствор. Обратитесь к специалистам – вам помогут.
Котёл с автоматической подачей топлива.
Мощность автоматического котла в сильно зависит от скорости сгорания топлива, которую легко изменить настройками контроллера — функция ZPID регулирования в котлах «GALMET» справляется «на отлично» — автоматически, без участия пользователя, изменяя мощность котла в зависимости от количества запрашиваемого тепла зданием. В этом случае регулировка мощности в диапазоне 25-100% от номинальной происходит без потери эффективности и увеличения затрат на топливо.
Проблема начинается, когда мощность котла расчитали неправильно и приобрели слишком мощный и котёл, который постоянно работает ниже 25% номинальной мощности. В этом случае — единственный выход — сброс избыточно произведенного тепла в теплоаккумулятор — буферную емкость.
Сохранить тепло на потом
Итак, давайте установим теплоаккумулятор и нагреем его в течение нескольких часов избыточным количеством тепловой энергии от котла. А накопленное тепло используем для отопления дома во время простоя котла – таким образом мы сэкономим топливо без ущерба для комфорта.
Правда, и тут есть о чём подумать. Теплоаккумулятор должен быть большим. Сотни, может — быть и несколько тысяч литров, в зависимости от количества тепловой энергии, которую вы хотите сохранить, чтобы компенсировать время простоя котла. Из-за этого увеличится площадь котельной для размещения буферной емкости. Ну и сама стоимость буферной емкости — удовольствие недешевое. И что получается?
В любом случае котёл с правильно подобранными тепловыми параметрами выйдет дешевле.
Ложная надежда на автоматизацию
Наверняка найдутся те, кто считает проблему избыточной мощности надуманной — достаточно установить один или два контроллера, включая смесительный клапан, многоходовой насос и другое оборудование — и котёл начнет работать экономно!
Такие заявления делают люди, которые не представляют как работает угольный котёл. Для них это черный ящик, который выделяет тепло в обмен на топливо и мощность которого можно легко регулировать от 10 до 100%.
Про зависимость эффективности котла написано выше. Метод управления — не имеет значения: термо — механический регулятор (цепочка) или контроллер со сложной PID логикой, а также сама система отопления (смесительные клапаны и другие гидравлические чудеса) тут ничем не помогут, потому что они отвечают только за наблюдение за условиями работы котла и распределение энергии.
Моментально остановить горение угля невозможно, также как и моментально возобновить его в любой момент.
Резюмируем: оптимальный метод подбора мощности угольного котла опирается на точное определение параметров теплопотерь здания. Если посчитать верно — эксплуатация котла будет эффективной и малозатратной, а жизнь в доме — комфортной.
Дата: 15.01.2020
Назад в “Статьи”
Как правильно выбрать мощность твердотопливного котла
Автор: admin Дата: 06.06.2018
Неправильный подбор мощности твердотопливного котла – первая из самых распространенных ошибок непосвященного покупателя. Это происходит в случае, если человек принимает решение исходя из стереотипа “чем больше мощность котла, тем лучше”.
Избыточная мощность котла
Не всегда большая мощность и размеры котла способствует правильной работе системы отопления.
Расчет можно произвести самостоятельно или проконсультироваться со специалистом. Обычно, упрощая расчеты, принимают 1 кВт мощности на 10 кв. м отапливаемой площади. Допустимо небольшое превышение +10%. Кроме того, следует учитывать, насколько хорошо утеплено помещение, каким будет показатель потерь тепла.
В случае монтажа котла с излишней мощностью возникает проблема перегрева как системы отопления, так и помещения. Владельцу приходится открывать форточки и нагревать уже не дом, а улицу. Естественно, это дополнительные траты на топливо, которые не приносят пользы и никому не нужны.
Если котел с избыточной мощностью уже все-таки куплен, то оптимальным выходом из этой ситуации будет установка в систему отопления аккумулирующей емкости.
В данном контексте, бак возьмет на себя функцию сохранения излишнего тепла и раздачи его в отопительный контур позднее, когда котел погаснет. Объем аккумулирующего бака рассчитывается исходя из предполагаемых теплопотерь системы и желаемого периода отопления без сжигания топлива в котле.
Пример расчета необходимого объема буферной ёмкости:
- в январе, при среднесуточной температуре улицы минус 5,5 С,
- для средне утепленного дома,
- площадью 100 кв.м,
- в системе отопления с аккумулирующим баком на 800 л,
- вода в котором нагрета до температуры 80С,
- теплоноситель охладится с 80 С до 50 С за 5,5 часов.
Как видите, при расчетах учитывается множество самых разных факторов (мы не все факторы упомянули, чтобы не загромождать статью). Правильно подобрать необходимую модель из всех твердотопливных котлов помогут теплотехники нашей компании.
Работа котла на неполную мощность
Избыточная мощность заставляет эксплуатировать котел на не полной мощности, когда температура на подаче снижается за счет ограничения доступа воздуха в камеру сгорания. Однако, в этом случае на стенках камеры и труб обвязки образуется конденсат, который негативно отражается на долговечности металлических частей – активизируются коррозионные процессы. Срок службы системы отопления сокращается в 2-3 раза.
Кроме этого, влага соединяясь с продуктами неполного сгорания – сажей, образует дёготь. Это приводит к заростанию поверхности камеры и теплообменников смолой – КПД котла падает, т.к. снижается теплопередача от котла теплоносителю. Чистить такой котел значительно сложнее и это нужно будет делать еженедельно.
Необходимая мощность зависит также от вида и качества топлива (влажность дров, зольность угля), которое будет использоваться. Перед установкой нужно определиться, что выгоднее: уголь, дрова, пеллеты. Производители указывают, какой вид топлива предпочтительнее для того или иного агрегата. Следуя рекомендациям, можно существенно увеличить эффективность и продолжительность эксплуатации обогревательного прибора.
Котлы отопления, Расчеты
Понимание воздействия избытка воздуха |
Многие операторы промышленных печей теряют значительное количество энергии из-за слишком большого количества воздуха, поступающего в печь, что приводит к потерям тепла через дымовые газы. Избыток воздуха приводит к образованию кислорода, который не расходуется во время сгорания, и этот кислород поглощает полезное тепло и уносит его из дымовой трубы. Химически идеальное количество воздуха, поступающего в печь, как раз достаточно для того, чтобы израсходовать весь содержащийся в воздухе кислород. Однако этого идеального (известного как стехиометрическое соотношение воздуха и топлива) трудно достичь, потому что топливо и воздух не смешиваются полностью, а это означает, что для полного сгорания всегда будет необходимо определенное количество избыточного воздуха. Фактически, слишком малое количество избыточного воздуха приводит к неэффективному сжиганию топлива, накоплению сажи и ненужным выбросам парниковых газов.
Оптимальный уровень избыточного воздуха будет варьироваться в зависимости от печи и применения, но, как правило, 10-15% избыточного воздуха является достижимой оптимальной целью при поддержании либо текущей температуры на входе, либо уровня производительности, в зависимости от того, что желательно. Если у вас есть печь с избытком воздуха выше 10-15%, у вас есть явная возможность снизить затраты на электроэнергию за счет уменьшения подачи воздуха в горелку и закрытия любых утечек в печи. Когда соотношение воздух/топливо оптимизировано, результирующая экономия энергии обычно составляет от 5% до >25%.
Количество избыточного воздуха в системе можно определить путем анализа количества кислорода в дымовых газах. В качестве примера используйте сжигание природного газа. Предполагая, что уровень CO в дымовых газах очень низок и неполным сгоранием можно пренебречь, содержание кислорода в дымовых газах можно измерить двумя числами: сухое показание A% или влажное показание B%. С помощью этих измерений можно использовать следующие формулы для расчета избытка воздуха: Например, если показание сухого кислорода в дымовых газах составляет 2,5%, то расчет избытка воздуха будет следующим: 0,895 х 0,025 / (0,21-0,025) = 12,1% избытка воздуха. Избыток воздуха приводит к снижению температуры пламени. Это означает, что в систему поступает меньше тепла. Кроме того, избыточный воздух должен нагреваться до температуры дымовых газов, на что расходуется дополнительная энергия. Используя диаграмму избытка воздуха (рисунок A), вы можете определить возможное увеличение доступного тепла за счет уменьшения избытка воздуха до самого низкого уровня, при котором все еще достигается полное сгорание в вашей печи. Доступное тепло обычно выражается в процентах, представляющих количество тепла, оставшегося в печи (т. е. не потерянного с дымовыми газами или утечками) как часть подведенного тепла.
Затем вы можете определить экономию средств, которая будет достигнута за счет уменьшения избытка воздуха для увеличения доступного тепла. На общую экономию энергии влияют избыток воздуха, температура воздуха для горения, температура дымовых газов, стоимость топлива и т. д. (рис. B).
На самом деле содержание кислорода в дымовых газах изменяется при изменении расхода топлива. Например, рассмотрим горелку мощностью 100 миллионов БТЕ/ч с динамическим диапазоном 10:1. Когда он работает со скоростью 100 миллионов британских тепловых единиц в час, избыток воздуха составляет 15%. Однако при минимальной скорости сжигания 10 миллионов БТЕ/час избыток воздуха может составлять 100%. Чтобы получить точную оценку экономии энергии, необходимо проводить систематические измерения и расчеты. Если вам нужна более точная оценка, свяжитесь с Firebridge по адресу info@firebridgeinc.com.
Понравилось прочитанное? Будьте в курсе нового контента, подписавшись ниже!
Подписываясь ниже, вы соглашаетесь с нашими Условиями.
- Имя*
Первый Последний
- Компания*
- Email*
Предотвращение потерь в стеке и избыточного воздуха
Продукты
Рост затрат на энергию вынуждает организации и руководство искать возможности повышения эффективности энергопотребляющих систем во всех областях объектов. Поскольку котельные установки используют и тратят впустую огромное количество топлива, менеджеры должны серьезно рассмотреть процедуры технического обслуживания и эксплуатации, которые оптимизируют производительность котла и максимизируют инвестиции организации в энергию.
Вместо того, чтобы эксплуатировать здание согласно философии «Если оно не сломано, не чините его», менеджеры могут принять более разумный подход: «Если это не починить, вы можете разориться».
Затраты на энергию часто являются крупнейшим компонентом жизненного цикла котельных систем, в то время как трудозатраты являются вторыми по величине годовыми затратами, а затраты на техническое обслуживание – третьими. Но важно помнить, что затраты на энергию обычно имеют наибольший потенциал для значительной экономии.
Потери дымовой трубы и избыток воздуха Потери дымовой трубы обычно представляют собой самые большие потери энергии при работе котла и связаны как с избытком воздуха, так и с температурой дымовой трубы. Количество потерянного тепла будет зависеть от температуры и объема газа, выходящего из котла.
Очевидно, что некоторые потери тепла дымовыми газами неизбежны, но снижение температуры газа настолько близко к температуре воздуха, окружающего котел, может повысить общую эффективность. КПД котла повышается на 1 процент на каждые 11 градусов нагрева подпиточной воды бойлера или нагревателя. Кроме того, каждые 40 градусов снижения температуры дымовой трубы приводят к повышению эффективности на 1 процент.
КПД котла сильно зависит от скорости избытка воздуха. Таким образом, операторы должны оптимизировать избыток воздуха, чтобы повысить эффективность системы. Чтобы обеспечить полное сгорание, они также должны подавать больше воздуха для горения, чем теоретически требуется для котлов. Эта тактика помогает обеспечить безопасную эксплуатацию котла.
Технические специалисты также должны поддерживать как можно более низкий уровень избыточного воздуха — около 15 % избыточного воздуха, что эквивалентно 3 % кислорода, — чтобы уменьшить количество воздуха, которое необходимо нагреть и выпустить из дымовой трубы. Как правило, КПД котла увеличивается на 1 процент на каждые 15 процентов сокращения избыточного воздуха.
Операторы должны следить за тем, чтобы скорость избыточного воздуха не падала слишком низко, так как это может привести к сильному накоплению угарного газа и, возможно, даже к задымлению. Некоторые горелки работают при рекомендованных уровнях избытка воздуха при высоких скоростях горения, но увеличиваются при других скоростях горения, что приводит к снижению эффективности.
Чтобы скорректировать избыточный уровень воздуха, операторы должны выполнять настройку не реже одного раза в год, а в некоторых случаях они должны делать это чаще. Частота настройки зависит от того, насколько быстро требуется настройка органов управления. Регуляторы кислородного и угарного газа могут регулироваться автоматически и непрерывно, чтобы компенсировать переменные, присущие процессу сгорания, и улучшить контроль и эффективность избыточного уровня воздуха.
Производительность горелки также имеет решающее значение для эффективности котла.