Обзор современных промышленных газовых котлов. Кпд котлов на природном газе

Кпд газового котла отопления

Как выбрать самый экономичный газовый котел

Содержание:

На что расходуется тепловая энергия газа?
Как определить экономичность котла?
Рекомендации по выбору экономичного котла
Заключение

Вполне естественным является желание любого домовладельца экономить топливо, идущее на обогрев частного дома. В частности, это касается природного газа, который продолжает неуклонно расти в цене. Первый шаг на пути к бережливости можно сделать на этапе выбора источника тепла, то есть, приобрести самый экономичный газовый котел. О том, как правильно осуществить подобный выбор, будет разъяснено в нашей статье.

На что расходуется тепловая энергия газа?

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.

Как определить экономичность котла?

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%.

Заключение

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.

cotlix.com

Способы – как повысить КПД газового котла

Приобретая газовый котел для своего собственного дома, мы обращаем внимание на два основных показателя: цена оборудования и его мощность. Почему-то многие из нас не смотрят на очень важную позицию – коэффициент полезного действия (КПД). А ведь именно этот коэффициент говорит о том, как экономно будет работать купленный вами котел. Производитель в паспорте ставит максимальный показатель, который определяется правильной и грамотной эксплуатацией прибора. Но в жизни такое случается редко, отсюда не только теплопотери, но и потери денежных средств из вашего кошелька. Поэтому вопрос, как повысить КПД газового котла, в настоящее время волнует многих потребителей.

Начнем отвечать на поставленный вопрос с того, что отметим – коэффициент полезного действия газового котла зависит от многих показателей.

Количество тепловой энергии, которая передается от сжигаемого топлива теплоносителю. Это основа КПД.
Далее идут теплопотери. Чем их меньше, тем лучше. Основная масса теплопотерь происходит из-за неправильного сжигания топлива, в данном случае природного газа. Здесь два вида недожога: химический и механический.
И последний вид теплопотерь, который зависит от неравномерного распределения выделяемой тепловой энергии.

Получается так, снизив теплопотери, можно поднять коэффициент полезного действия до заявленного производителем. В случае с газовым отопительным оборудованием нас будут интересовать всего лишь два вида тепловых потерь – это химический и механический вариант.

Грамотное обслуживание оборудования

Виды теплопотерь

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%.

Правильная настройка газового котла

Как увеличить КПД

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.

Своевременная чистка узлов агрегата

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.

Повышаем КПД газового котла

Снизив теплопотери, можно поднять коэффициент полезного действия до заявленного производителем. В случае с газовым отопительным оборудованием нас будут интересовать всего лишь два вида тепловых потерь – это химический и механический вариант.

Ниже рассмотрим виды теплопотерь, а также способы увеличения КПД газового котла.

Газовый котел

Основные виды теплопотерь

Общие теплопотери

Способы увеличения КПД газового котла

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.

Турбулизатор

Подробнее о снижении расхода газового котла смотрите в видео:

otoplenie-domika.ru

Что зависит от КПД газовых котлов отопления и как его повысить

Использование газовых котлов это распространенный способ автономного отопления. Производители предлагают большое количество моделей, при выборе которых основное внимание уделяется мощности и цене устройства, но тенденции в развитии приборостроения уже направлены в сторону энергоэффективности, поэтому далеко не в последнюю очередь смотрят еще и на КПД. От него зависит, какое количество тепла прибор отопления сможет извлечь из единицы объема газа.

Маркетинговые уловки – по законам физики КПД не превышает 100%

Из чего складывается КПД

Чтобы понять, на чем реально выиграть (сэкономить), представляют алгоритм работы системы – на первый взгляд он прост. Когда в доме становится холодно, то включается система – насос прокачивает теплоноситель по трубам, в котле открывается подача газа и зажигается горелка, которая через теплообменник нагревает воду (или что использовано как теплоноситель). Когда в помещении становится тепло, то все выключается.

Выбирая оборудование отопления, держат эту схему в голове, чтобы понимать, какая комплектация нужна для максимального КПД системы.

Утепление окон и дверей

Этот шаг непосредственно не относится ни к котлам, ни к системе, но на результативность работы влияет напрямую. Если открыть помещение всем ветрам, то тепло в нем будет, только если сидеть с котлом в обнимку и про энергоэффективность можно забыть. Правильно же утепленное помещение оставит отданное радиаторами тепло внутри себя, котел не придется лишний раз запускать и газа израсходуется меньше.

Подготовка к зиме дома с установленным газовым прибором отопления ничем не отличается – это установка пластиковых окон, а если они уже есть, то перевод в зимний режим. В обычных оконных рамах щели затыкаются и проклеиваются лентой.

Все начинается с утепления

Вентиляция помещений

Отдельное внимание стоит уделять проверке вентиляции – от нее зависит, насколько хорошо в котел поступает воздух, и насколько меньше жильцам останется угарного газа. От первого зависит качество сгорания газа (что непосредственно влияет на КПД), а от второго здоровье владельцев котла.

Это справедливо для котлов с «внутренней» тягой, когда воздух в топку подается непосредственно из помещения, в котором установлен котел.

Во втором случае, когда воздух для горения берется с улицы, необходима регулярная чистка канала и заслонок, потому что КПД котлов отопления сбивается от недостатка и избытка поступающего кислорода. Да и если воздуховод полностью забьется, то хорошего от этого ничего не выйдет.

Работа датчиков тепла

Включать котел, когда холодно и выключать, когда жарко – не способствующая экономичности идея, так как часто получается, что запуск сделан раньше, а остановка позже, чем надо. Благо, в комплектацию современных моделей входят датчики тепла, которые отслеживают температуру в помещении. Когда она опускается до определенного предела, то котел отопления включается, а как воздух прогреется, то питание прерывается.

Уже само присутствие датчиков повышает КПД системы, а уменьшает его неправильная настройка устройств или же неверное их размещение.

Кроме слежения за температурой, есть датчики систем самоконтроля, следящих за состоянием котла — например, отключить подачу газа, если затухнет огонь в горелке.

Датчики различных типов

Пуск котла

Выполняется двумя способами:

Возле горелки постоянно горит отдельный огонек. Когда котел эксплуатируется, то открывается соответствующий кран и поджигается «зажигалка», от которой загорается поступающий в основную горелку во время работы котла газ. Зажигалка горит постоянно и хоть пламя небольшое, но за сезон пару кубов газа она таки сожжет.
Экономнее в плане КПД пьезозажигалка – когда в камеру сгорания поступает газ, она срабатывает, выдавая искру, достаточную для розжига пламени. Иногда первый вариант предпочтителен, но это зависит от индивидуальных особенностей размещения котла и привычек хозяев.

Сгорание газа

Этот процесс превращает входящий газ в тепло для нагревания теплоносителя. При правильно организованной вентиляции повлиять на эффективность процесса уже нельзя – все зависит от модели котла и горелки. Самые экономные (не сами по себе, а в связке с другими узлами котла отопления) это горелки цилиндрического типа. Чтобы понимать, как увеличить КПД, надо знать, куда расходуется энергия, полученная в результате сгорания газа:

Прогрев теплообменника, который нагревает теплоноситель.
Испарение воды непосредственно из камеры сгорания котла – она там появляется вследствие химической реакции горения.
Потери выбрасываемые «в трубу» — если на улицу выбрасываются нагретые продукты сгорания (тот же водяной пар), то это значит, что часть теплоты израсходована не по назначению.

Общая схема работы котла

Чем качественнее котел, тем большая часть полученной от сжигания энергии расходуется на первый пункт, а остальные сводятся к минимуму. В котлах отопления последних моделей значения КПД достигают 90-98%.

Теплообмен внутри системы

Горящий газ нагревает емкость с водой (теплоносителем), которая в свою очередь прогревает радиаторы. Последняя на КПД котла влияет только насколько быстро и без потерь энергия передастся теплоносителю. Самая удачная форма теплообменника для этого – цилиндрическая, внутри которого располагается такая же горелка. Теплоноситель двигается вокруг них по спирали, гарантированно успевая нагреться до необходимой температуры.

Материал теплообменника разный – от стали до чугуна и зависит от модели котла, каждая из которых рассчитывается по своему.

Принцип работы конденсационного котла на видео ниже:

Вывод продуктов горения

Последние внедренные способы экономии касаются этого пункта. Логика решения – если на выходе из дымохода температура продуктов сгорания была 200-250 °С, то почему не использовать их для подогрева теплоносителя? Для этого на пути отработанных газов устанавливают дополнительные теплообменники из стали или чугуна (с большой инерцией нагревания).

Дополнительно идет работа по извлечению теплоты из испаренной воды, полученной в результате реакции горения – это делают «конденсационные» котлы, которые ставят рекорды в плане КПД – температура выбрасываемых газов около 50 °С, а количество используемой по назначению теплоты достигает 98%.

kotlyhouse.ru

teplo-ltd.ru

Промышленные газовые котлы отопления с высоким КПД

Любое промышленное предприятие, независимо от его профиля и размеров, нуждается в тепле для обогрева производственных площадей. Больше того, многие технологические процессы зависят от наличия тепловой энергии, для вырабатывания которой традиционно применяются промышленные газовые котлы. Тепловая энергия поступает на производство в двух видах: горячая вода или пар.

Классификация промышленных котельных установок

Тепловые генераторы для нужд промышленных предприятий можно условно разделить на такие группы:

Водогрейные агрегаты малой мощности (до 500 кВт) для обслуживания небольших производств. Сюда же следует отнести и конденсационные котлы с высоким КПД (до 96%).
Теплогенераторы средней мощности (до 2 МВт). Применяются в небольших городских котельных и для нужд децентрализованного теплоснабжения предприятий.
Газовые установки большой мощности (до 20 МВт и более), снабжающие теплом целые городские районы и крупные промышленные объекты.
Парогенераторные установки для производства сухого и насыщенного пара на технологические нужды средних и крупных производств.
Газовые когенерационные агрегаты, вырабатывающие в последовательном режиме тепловую и электрическую энергию.

Невзирая на большую производительность промышленных котлов, принцип их действия мало чем отличается от бытовых водогрейных агрегатов. Они оборудованы камерой сгорания и газогорелочным устройством, которые являются основными элементами технологического процесса. Теплота сжигания природного газа передается теплоносителю посредством теплообменников различных конструкций. По способу теплопередачи последние делятся на водотрубные и жаротрубные.

В водотрубном теплообменнике вода циркулирует внутри металлических труб, а продукты горения топлива движутся сквозь пучки этих трубопроводов. При этом тепловая энергия дымовых газов передается теплоносителю, после чего они выходят наружу. В жаротрубных агрегатах среды, участвующие в процессе обмена теплотой, расположены наоборот. В трубах (газоходах) движутся раскаленные газы, а сами газоходы погружены котловой бак с водой.

Движение продуктов горения через теплообменник во всех промышленных теплогенераторах – принудительное, обеспечивается тремя способами:

С помощью дутьевых машин (вентиляторов), нагнетающих воздух в топку.
Вентилятором, установленным на выходе газовоздушного тракта, — дымососом.
Комбинированным способом, в этом случае газовый агрегат снабжен обоими видами вентиляторов.

Устройство и принцип работы

Агрегаты малой мощности, как правило, обеспечивают отопление небольших производственных зданий и цехов. Они снабжаются горелочными устройствами стержневого типа, представляющие собой несколько параллельных стержней с множеством отверстий для выхода топливовоздушной смеси. Смешивание топлива с воздухом частично происходит внутри стержней, другая часть воздуха подается прямо в топку. Пламя распространяется по всей площади равномерно, раскаленные газы от него поднимаются и нагревают водотрубный теплообменник, выполненный из чугуна или стали. Такие теплогенераторы считаются низкотемпературными, поскольку теплоноситель в них нагревается до максимальной температуры 90 ºС.

Стержневыми горелками оборудуются агрегаты мощностью до 100 кВт, в более мощных установках используются газогорелочные устройства факельного типа. Их отличие в том, что вся конструкция вместе с вентилятором вынесена наружу, на фронтальную панель котла. Внутри находится только сопло, из которого на все пространство камеры сгорания распространяется факел пламени.

Пламя горелки прогревает водяную рубашку агрегата напрямую, а отходящие продукты сжигания попадают в газоходы жаротрубного теплообменника. Сама камера сгорания изготавливается круглого сечения с гофрированными стенками, придающими топке дополнительную прочность. Перед тем как выйти в канал дымохода, разогретые газы могут 2 или 3 раза совершить путь по газоходам в противоположных направлениях, активно передавая тепло водяной рубашке. Соответственно, котел для отопления подобной конструкции считается двухходовым или трехходовым и способен разогревать воду до температуры 115 ºС или производить пар, поэтому является высокотемпературным.

Жаротрубные и водотрубные теплообменники имеют свои достоинства и недостатки, при этом одинаково успешно применяются в промышленном теплосиловом оборудовании. На вопрос, – какой тип теплообменника лучше, нет однозначного ответа, все зависит от каждого отдельно взятого случая.

Например, промышленный газовый котел Ferroli, мощность которого достигает 8 МВт при давлении теплоносителя до 10 Бар, традиционно изготавливается жаротрубной конструкции с тремя ходами газов. Изделия этого производителя превосходно зарекомендовали себя эффективной и надежной работой на различных предприятиях по всему миру. В то же время множество других итальянских производителей предлагают парогенерирующие установки с водотрубными теплообменниками, обладающими большой производительностью.

В целях повышения КПД теплосиловых установок для отбора тепловой энергии отходящих газов в котельных промышленных предприятий применяются дополнительные устройства – экономайзеры. Как правило, они поставляются производителем комплектно с теплосиловым оборудованием. Например, экономайзеры промышленных газовых котлов Viessmann Vitomax 200HS Тип М237 встроены в конструкцию самого агрегата. По сути, это еще одно жаротрубное устройство, находящееся в самом конце тракта и значительно понижающие температуру дымовых газов. За счет этого КПД установки возрастает на 3—6%, что при больших потребляемых объемах природного газа является значительной экономией.

Заключение

Современные газовые котлы для отопления промышленных зданий и сооружений – это сложные и высокотехнологичные устройства. Эффективность их работы лежит в пределах 83—96% в зависимости от технологического процесса и режима работы. Такие значения КПД показывает теплосиловое оборудование ведущих зарубежных производителей.

cotlix.com

Самый экономичный газовый котел отопления для дома