Как рассчитать мощность котла — ГазЛайн

Подбирая котёл, иногда трудно определить его соответствие требованиям отопления конкретного дома. Вроде бы есть данные о размерах, внутреннем объёме. Но этого оказывается недостаточно. Современное определение требует знания показателя тепловых потерь, характерных для этого дома. Именно с тепловыми потерями связывается возможность выбора мощности будущего котла, который должен их компенсировать в ходе своей работы. Неправильно выбранная мощность котла ведёт к дополнительным расходам топлива (газ, твёрдое и жидкое). О каждом варианте будет рассказано ниже, а пока нужно учесть, что в первом приближении, недостаточная мощность котла приводит к низкой температуре в системе отопления, вследствие медленного и недостаточного её прогрева. Мощность, которая превышает необходимую, приводит к работе системы в импульсном режиме. Это вызывает резкий рост расхода газа, износ газового клапана. Снижению расходов на отопление может способствовать правильный выбор мощности котла и расчёт системы отопления.

Методика расчета тепловых потерь. Расчёт тепловых потерь ведётся по определённым методикам, разнящимся от климатической зоны страны. Имея на руках подобные расчёты, намного проще сориентироваться в выборе всех приборов будущей отопительной системы. Обилие входящих данных, основных и вспомогательных, а также формализация расчётов, позволили ввести автоматизацию и проводить их с помощью компьютерных программ. Благодаря этому такие вычисления стали доступны для индивидуального исполнения на сайтах строительных компаний. Разумеется, определиться с точными результатами сможет только специалист. Но и самостоятельное определение величины теплопотерь даст вполне зримые результаты с определением требуемой мощности. Введя данные, запрашиваемые программой, по параметрам дома (кубатура, материалы, утепление, окна и двери и т. п.), после выполнения предложенных действий, получается значение тепловых потерь. Полученная точность достаточна для определения требуемой мощности котла. Использование домовых коэффициентов Старым способом определения величины потерь тепла было использование домовых коэффициентов 3-х типов для индивидуального расчёта мощности газового котла по упрощённой методике: от 130 до 200 Вт/м2 — дома без теплоизоляции; от 90 до 110 Вт/м2 — дома с теплоизоляцией, 20−30 лет; от 50 до 70 Вт/м2 — теплоизолированный дом с новыми окнами, 21 век. Зная величину своего коэффициента и площадь дома, путём перемножения получают искомое значение. Ещё проще определялась требуемая мощность во времена СССР. Тогда считалось, что 10 Квт на 100 метров площади в самый раз. Однако, сегодня такой точности стало недостаточно.

На что влияет мощность котла. Если она слишком мала, то мощный котел на твёрдом топливе не будет «дожигать» остатки топлива из-за нехватки подачи воздуха, быстро засорится дымоход, а расход топлива будет чрезмерным. Котлы на газе или жидком топливе (ЖТ) станут быстро греть малое количество воды и выключать горелки. Это время горения окажется тем меньше, чем мощнее котлы. За такое короткое время удаляемые продукты сгорания не успеют прогреть дымоход, и там будет накапливаться конденсат. Образующиеся кислоты быстро приведут в негодность как дымоход, так и сам котёл. Длительное время работы горелки позволяет дымоходу прогреться и конденсат исчезнет. Частое включение котла ведёт к износу его и дымохода, а также повышенному расходу топлива за счёт необходимости разогрева канала дымоотвода и самого котла. Для расчёта мощности котла на жидком топливе (дизеле), можно воспользоваться программой-калькулятором, учитывающей множество особенностей, описанных выше (конструкции, материалы, окна, утеплитель), но экспресс-анализ можно произвести по приводимой методике. Считается, что для обогрева 10 квадратов площади дома нужно 1−1,5 кВт котловой мощности. В расчёт не берётся ГВС в доме, имеющем качественное утепление, без теплопотерь, площадью 100 кв. м. Коэффициенты по уровню утепления, используемые для расчёта требуемой мощности котла ЖТ: 0,11— квартира, 1-й и последний этажи многоквартирного дома; 0,065 — квартира в многоквартирном доме; 0,15 (0,16)— частный дом, стена 1,5 кирпича, без утеплителя; 0,07 (0,08)— частный дом, стена 2 кирпича, 1 слой утеплителя. Для расчёта, площадь 100 кв. м. умножается на коэффициент 0,07 (0,08). Получаемая мощность 70−80 Вт на 1 кв. м. площади. Мощность котла резервируется на 10−20%, для ГВС резерв увеличивается до 50%. Такой расчёт очень приблизителен. Зная тепловые потери, можно сказать о требуемой величине вырабатываемого тепла. Обычно для комфорта в доме принимается значение +20 градусов по Цельсию. Поскольку в году бывает период минимальных температур, в эти дни потребность в количестве тепла резко возрастают. Учитывая периоды, когда температуры колеблются в районе средних за зиму, мощность котла может быть принята равной половине от полученного ранее значения. В этом случае в расчёт закладывается компенсация тепловых потерь за счёт иных источников тепла.

Решение проблемы избытка мощности. В случае низких потребностей в тепле, мощность котла становится заведомо высокой. Решений несколько. Во-первых, в этот период предлагается использование 4-х ходовых смесительных клапанов в гидравлических системах. Может быть применен термогидравлический распределитель. Что позволяет регулировать нагрев воды без изменения котловой мощности, за счёт клапанов и циркуляционных насосов. Так обеспечивается оптимальный режим работы котла. Ввиду дороговизны способа, рассматривается бюджетный вариант многоступенчатых горелок в недорогих газовых и ЖТ котлах. С наступлением указанного периода ступенчатый переход на пониженное горение, снижает мощность котла. Вариантом плавного перехода является модуляция или плавная регулировка, повсеместно используемая в настенных газовых приборах. Такая возможность почти не применена в конструкциях ЖТ котлов, хотя модуляционная горелка более передовой вариант, нежели смесительный клапан. Современные котлы на пеллетах уже оснащены системой регулировки мощности и автоматикой подачи топлива. Для неискушённого потребителя наличие системы модуляционной горелки может показаться достаточным поводом отказаться от расчёта тепловых потерь дома, ну или, хотя бы ограничиться приблизительным их определением. Отнюдь, наличие такой функции не может решить все возникающие проблемы: если при включении котла, он начинает работать на максимуме мощности, то через время автомат снижает её до оптимума. При этом мощный котёл в небольшой системе успевает нагреть воду и отключиться ещё до перехода модулируемой горелки ну нужный уровень горения. Вода остывает достаточно быстро, ситуация повторится «до кляксы». В результате работа котла проходит импульсами как с одноступенчатой мощной горелкой. Изменение мощности может достигать не более 30%, что в итоге приведет к сбоям с дальнейшим повышением внешней температуры. Стоит вспомнить, что речь идёт о сравнительно дешёвых приборах. В более дорогих котлах конденсационного типа пределы модулирования шире. ЖТ котлы могут вызвать ощутимые затруднения при попытке использования в небольших и хорошо утеплённых домах. В таком доме, около 150 кв. м, для покрытия тепловых потерь хватает 10кВт мощности. В линейке ЖТ котлов, предлагаемых производителями, минимум мощности больше в два раза. И тут попытка применения такого котла может привести к ситуации ещё худшей, чем описанная выше. В топке горит ЖТ (солярка), все видели чёрный шлейф за непрогретым и неотрегулированным дизелем. И тут в продуктах неполного сгорания обильно выпадает сажа, она и несгоревшие продукты капитально засоряют камеру сгорания. И теперь новенький котёл нужно срочно чистить, чтобы не снизить КПД, и восстановить теплообмен. И ведь, подбери сначала правильно мощность котла, не было бы всех описанных проблем. На практике, следует выбирать мощность котла немного ниже тепловых потерь дома. Популярность и практическое использование получили котлы с ЦОГВС, т. е. двухконтурные, греющие воду для отопления и горячего водоснабжения. И среди этих двух функций на ЦО требуемая мощность меньше, чем для ГВС. Безусловно, такой подход сделал выбор мощности котла сложнее. Способ получения ГВС в 2-х контурном котле — проточный нагрев. Т. к. время контакта (нагрева) проточной воды незначительно, мощность нагревателя котла должна быть высокой. Даже у маломощных двухконтурных котлов система ГВС имеет 18 кВт мощности и это только минимум, дающий возможность нормально душ принять. Наличие модуляционной горелки в таком приборе даст возможность работы с минимумом мощности в 6кВт, почти равной тепловым потерям в 100 метровом доме с качественной термоизоляцией. В реальной жизни, средние, за сезон отопления, потребности составят не более 3 кВт. Т. е. хотя ситуация и не идеальна, но приемлема. Способом понижения требуемой мощности системы ГВС является применение бака-накопителя для ГВС. И это очень похоже на одноконтурный котёл, оборудованный бойлером. Подключённый через теплообменник к котлу бойлер, имеет ёмкость не менее 100 литров. Это минимум, рассчитанный на несколько точек водоразбора и одновременное пользование ими. Такая схема позволяет снизить мощность котла, совмещённого с водогреем. В итоге задача выполнена и мощности котла достаточно для компенсации тепловых потерь (ЦО) и ГВС (бойлер). На первый взгляд, в результате, на время работы котла на бойлер, в систему обогрева горячая вода не пойдёт и в доме упадёт температура. На самом деле, чтобы так случилось, котёл должен отключиться на 3 — 4 часа. Процесс замещения нагретой воды из бойлера холодной, происходит постепенно. Практика использования нагретой воды говорит, что даже слив половины объёма, а это 50 литров при температуре около 85 градусов по Цельсию и столько же холодной, чтобы пользоваться, ведёт к остатку в баке половины объёма горячей и столько же холодной. Время нагрева составит не более 25 минут. Поскольку за один раз в семье такой объём не потребляется, время нагрева бойлера будет значительно меньше.

Пример определения мощности котла Примерная методика определения мощности газового котла из расчёта удельной его мощности (Руд) на 10 кв. м и с учётом условий климатических зон, отапливаемой площади — П. 0,7−0,9 — юг; 1,2−1,5 кВт — средняя полоса; 1,5−2,0 кВт — север Мощность котла определяется Рк = (П*Руд)/10; где Руд = 1;

Объём воды в системе Осист = Рк*15; где на 15 л воды принят 1 кВт.

 

 

 

29 июня 2017 г.

Как рассчитать мощность газового котла

Мощность — первое, на что нужно обратить внимание при выборе котла. Недостаточная мощность не позволит обогреть дом, а избыточная увеличит расход газа, приведет к лишним затратам и даже износу агрегата.

Мощность газового котла — это максимальное количество тепловой энергии, которое передается теплоносителю в процессе сгорания газа. Котел должен иметь достаточную мощность для того, чтобы обеспечивать комфортную температуру в помещении.

Если мощность недостаточная, то в доме может быть прохладно. Нужно учитывать и то, что маломощный прибор, работая на пределе своих возможностей, может быстро выйти из строя.

Если же мощность избыточная, увеличится расход газа, что, в свою очередь, повлияет на финансовые затраты. Кроме того, чем производительнее котел, тем дороже он стоит.

Не стоит выбирать более мощный котел «про запас», тем более если у вас небольшое помещение.

Это чревато тяжелыми последствиями для всей системы теплоснабжения дома. Слабая загрузка котла понижает его КПД, увеличивает расход топлива. Такой режим работы значительно снижает ресурсы агрегата, так как механические элементы быстро изнашиваются.

Чтобы газификация приносила только положительные перемены, на этапе выбора котла нужно рассчитать его оптимальную мощность.

Как правильно подобрать газовый котел

Ее нужно подбирать, ориентируясь в первую очередь на площадь помещения. Самый простой способ определить примерную мощность газового двухконтурного котла — разделить площадь дома на 10 (1 кВт = 10 м²) и умножить на поправочный коэффициент 1,2–1,5 (20–50 % — запас для нагрева воды и учета пиковых нагрузок).

Помимо площади дома нужно учесть и другие параметры: климат в вашем регионе и минимальную зимнюю температуру, энергоэффективность здания, включая тип и количество дверей и окон, площадь остекления, качество теплоизоляции, расход горячей воды.

Не нужно ждать, когда газ в частный дом будет уже проведен — котел вместе с остальным газовым оборудованием можно купить сразу после того, как договор с ГРОГазораспределительная организация | глоссарий → о подключении газа будет подписан, и перед тем, как на участке начнутся СМРКомплекс работ, направленный на строительство зданий и сооружений, ремонт и реконструкцию, монтаж и установку оборудования | глоссарий →. Обратитесь к специалистам газораспределительной организации, они помогут в подборе оборудования для котельной и расчете его мощности.

Оптимально подобранная техника позволит вам экономить на обогреве жилья и поддерживать комфорт в доме круглый год.

Топ-6 российских двухконтурных газовых котлов

Проектирование котельной и обвязка котла

О чем вам стоит знать

Что такое газо­распределительная организация и чем она может вам помочь

Зачем нужен проект газификации

Как провести газ в частный дом

Расчет КПД котла прямым методом на примерах

В этой статье мы узнаем о значении КПД котла и формуле прямого метода расчета. Также потренируемся на примере.

Что такое КПД котла

КПД котла представляет собой отношение между выходной мощностью и потребляемой энергией. Это часть подводимой энергии, которая фактически идет на подъем пара.

Формула выглядит следующим образом:

Здесь

Под выходом энергии подразумевается тепло, отданное или полученное жидкостью воды, пара (Тепловыделение пара в ккал)

Подведенная энергия означает тепло, обеспечиваемое топливом (Тепло подводимого топлива в ккал)

Эффективность котла в основном рассчитывается на основе следующих входных данных:

Количество топлива, подаваемого в топку котла, в кг/час и его высшей теплотворной способности в ккал/кг.

Количество воды, подаваемой насосом в котел, в кг/ч или с учетом Выход пара из котла каждый час в кг/час, который можно измерить с помощью расходомера пара .

Как правило, эффективность котла можно проверить двумя методами: прямым и косвенным

пара с общим количеством энергии, содержащейся в топливе.

Прямой метод означает измерение эффективности ввода и вывода энергии

Косвенный метод означает измерение КПД в том, что разница между потерями и потребляемой энергией метод», потому что для этой оценки учитывается только полезная тепловая мощность, т. е. пар, и тепловая мощность (т. е. топливо).

Формула для прямого метода КПД котла

Пример:1

Потребление воды и расход топлива измерялись в котле с часовыми интервалами. За время работы в котел подавались навески топлива. Одновременно запишите парообразование за этот период. В этот период следует избегать продувки. Взяв измеренные данные и рассчитав эффективность котла в соответствии с приведенными ниже примерами.

КПД котла (с учетом багассы в качестве топлива)

Серийный номер	Описание	Значения	ЕД
	Данные тепловой мощности
1	Количество выработки пара	64	ТПХ
2	Давление пара	42	кг/см 2
3	Температура пара	410	или С
4	Энтальпия пара (сухого и насыщенного)	773	Ккал/кг
5	Температура питательной воды	110	или С
6	Энтальпия питательной воды	110	Ккал/кг
	Данные подводимого тепла
1	Количество израсходованного топлива	30	ТПХ
2	Высшая теплотворная способность топлива	2100	Ккал/кг
	КПД котла	67,36	%
	Соотношение пара и топлива	2,13	Тонна пара/Тонна топлива

Пример:2

КПД котла (с учетом угля в качестве топлива)

Серийный номер	Описание	Значения	ЕД
	Данные тепловой мощности
1	Количество выработки пара	64	ТПХ
2	Давление пара	42	кг/см 2
3	Температура пара	410	или С
4	Энтальпия пара (сухого и насыщенного)	773	Ккал/кг
5	Температура питательной воды	110	о С
6	Энтальпия питательной воды	110	Ккал/кг
	Данные о подводимой теплоте
1	Количество израсходованного топлива	15	ТПХ
2	Высшая теплотворная способность топлива	4000	Ккал/кг
	КПД котла	70,73	%
	Соотношение пара и топлива	4,27	Тонна пара/Тонна топлива

Пример: 3

Эффективность котла (учитывая концентрированную отработанную промывку в качестве топлива)

S. NO	Описание	Значения	ЕД
	Данные тепловой мощности
1	Количество выработки пара	17	ТПХ
2	Давление пара	43	кг/см 2
3	Температура пара	380	или С
4	Энтальпия пара (сухого и насыщенного)	758	Ккал/кг
5	Температура питательной воды	110	или С
6	Энтальпия питательной воды	110	Ккал/кг
	Данные о подводимой теплоте
1	Количество израсходованного топлива	8,8	ТПХ
2	Высшая теплотворная способность топлива	1900	Ккал/кг
	КПД котла	65,92	%
	Соотношение пара и топлива	1,9	Тонна пара/Тонна топлива

Косвенный метод:

КПД котла также можно легко измерить косвенным методом путем измерения всех потерь, происходящих в котлах, с использованием описанных принципов.

Мы используем непрямой метод, чтобы преодолеть недостатки прямого метода. В этом методе мы должны рассчитать различные потери тепла, связанные с котлом.

Эффективность котла можно определить, вычитая тепловые потери в энтальпийном выражении из общей энтальпии входного топлива.

 Статьи по теме

Необходимость очистки питательной воды для котлов | Процесс очистки котловой воды

Расчет поверхности нагрева экономайзера и температуры дымовых газов на выходе из него

Процесс очистки сточных вод с использованием активного ила | Анаэробное сбраживание

ETP | Принципы процесса очистки сточных вод сахарной промышленности

Процесс анаэробной очистки промышленных сточных вод | Анаэробный варочный котел

Основные формулы расчета градирни | Эффективность градирни

Введение и методы расчета

Общеизвестно, что первоначальная стоимость котла составляет небольшую часть общих затрат, связанных с котлом в течение всего срока его службы. В течение срока службы котла основные затраты возникают из-за затрат на топливо. Обеспечение эффективной работы котла имеет решающее значение для оптимизации затрат на топливо.

Не всегда котел будет работать с номинальным КПД. Почти всегда было обнаружено, что котлы работают с КПД намного ниже номинального, если не проводится надлежащий контроль КПД.

КПД котла

КПД котла представляет собой совокупный результат эффективности различных компонентов котла. Котел имеет множество подсистем, эффективность которых влияет на общий КПД котла. Несколько показателей эффективности, которые в конечном итоге определяют эффективность котла:

1. Эффективность сгорания
2. Тепловая эффективность

Помимо этого КПД, существуют некоторые другие потери, которые также играют роль при определении КПД котла и, следовательно, должны учитываться при расчете КПД котла.

Эффективность сгорания

Эффективность сгорания котла является показателем способности горелки сжигать топливо. Двумя параметрами, определяющими КПД горелки, являются количество несгоревшего топлива в выхлопных газах и избыточный уровень кислорода в выхлопных газах. По мере увеличения количества избыточного воздуха количество несгоревшего топлива в выхлопных газах уменьшается. Это приводит к снижению потерь несгоревшего топлива, но увеличению энтальпийных потерь. Следовательно, очень важно поддерживать баланс между энтальпийными потерями и непрогоревшими потерями. Эффективность сгорания также зависит от сжигаемого топлива. Эффективность сгорания жидкого и газообразного топлива выше, чем твердого топлива.

Тепловая эффективность

Тепловая эффективность котла определяет эффективность теплообменника котла, который фактически передает тепловую энергию от топки к воде. Тепловая эффективность сильно зависит от образования накипи/сажи на трубах котла.

КПД котла прямого и косвенного действия

Общий КПД котла зависит от многих других параметров, помимо эффективности сгорания и теплового КПД. Эти другие параметры включают потери при включении-выключении, потери на излучение, потери на конвекцию, потери на продувку и т. д. На практике обычно используются два метода для определения эффективности котла, а именно прямой метод и косвенный метод расчета эффективности.

Прямой КПД

Этот метод позволяет рассчитать КПД котла по базовой формуле КПД:

η=(Выход энергии)/(Потребляемая энергия) X 100 выходная мощность котла по общей подводимой к котлу энергии, умноженная на сто.

Расчет прямого КПД-

E= [Q (H-h)/q*GCV]*100

Где,

Q= количество произведенного пара (кг/час)

H= Энтальпия пара (ккал/кг)

h= Энтальпия воды (ккал/кг)

GCV= Высшая теплота сгорания топлива.

Косвенный КПД

Косвенный КПД котла рассчитывается путем определения отдельных потерь, происходящих в котле, и последующего вычитания суммы из 100%. Этот метод заключается в выяснении величин всех измеряемых потерь, происходящих в котле, путем отдельных измерений. Все эти потери складываются и вычитаются из 100%, чтобы узнать конечный КПД. Продувочный клапан остается закрытым во время процедуры. Этот метод должен быть реализован в соответствии с нормами, предусмотренными стандартами BS845. Рассчитанные потери включают потери дымовой трубы, радиационные потери, потери при продувке и т. д.

Сравнение прямого и косвенного КПД

Оба упомянутых выше метода определения КПД котла имеют как преимущества, так и недостатки. Наибольшее преимущество косвенного метода заключается в том, что он также говорит об источниках потерь. Выяснив косвенную эффективность, можно узнать, где потери увеличиваются, а где можно уменьшить. С другой стороны, значения прямого КПД ближе к реальности по сравнению с косвенным КПД за счет непокрытых потерь, таких как радиационные потери, потери включения-выключения и т. д. Но прямой КПД может сказать нам только о величине общих потерь. Никакой информации об отдельных потерях и их величинах из непосредственного расчета КПД не передается.