Побуждением к написанию статьи, послужило изобилие информационных видео на просторах ютуба, полных эмоций и заблуждений на счет чудесных способов экономии расхода природного и сжиженного газа на отопление помещений.
В частности, много предложений о замене факельных, пламенных горелок, бесфакельными, «инфракрасными», в старых отопительных приборах.
Чем отличаются факельные горелки от бесфакельных?
В бесфакельных (беспламенных) горелках к фронту горения поступает весь необходимый для сгорания воздух и в отверстиях раскаленной керамической головки происходит полное сгорание газовой смеси. При этом 50% выработанной тепловой энергии преобразуются в инфракрасное излучение.
Остальные 50% приходится на конвекцию горячих продуктов сгорания.
В обычных, пламенных горелках, которые называются горелками с неполной инжекцией воздуха , к фронту горения поступает только часть необходимого для сгорания воздуха (первичный воздух), остальной вторичный воздух к зоне сгорания газа поступает из окружающего пространства. Такие горелки работают при низком давлении газа и называются инжекционными горелками низкого давления .
Сразу хочу огорчить любителей применения в топках котлов бесфакельных (беспламенных) горелок .
Бес пламенные горелки инфракрасного излучения, предназначены для эксплуатации на открытом пространстве, где можно использовать их свойство излучать тепловую лучистую энергию наиболее эффективно.
Вмонтировав их в закрытый объем котла, эти преимущества полностью, то есть абсолютно теряются и даже проявляют недостатки, так как теплообменники бытовых котлов наиболее эффективны при конвекционном съёме тепловой энергии.
Конвекционный съём тепловой энергии конструктивно заложен во всех бытовых водогрейных приборах.
А теперь немного цифр, для того чтобы выяснить какую экономию газа можно получить за счет модернизации котлов отопления.
Стоимость природного газа в Ростовской области на 2019г составляет 5,617руб/м3 . Для производства 1КВт тепловой энергии расходуется примерно 0,1м3 магистрального газа.
Таким образом, стоимость 1КВт тепловой энергии при сжигании газа равна примерно 0,56руб.
Если предположить, что КПД котла равен 100%, то за каждый КВт тепловой энергии мы и заплатим 0,56руб.
Заявленные КПД самых наилучших конденсационных котлов –до 96%.
Теоретически, КПД наилучших обычных, не конденсационных напольных котлов не превышает 89%. Практически достижимый КПД в современных котлах- 85%. У котлов старых моделей, советского и постсоветского периода КПД не выше 75-80%.
При переоборудовании старого котла будет вестись борьба за повышение КПД на 10%, а если такой котел переоборудовать в конденсационный, то и за все 20%.
Но переоборудовать обычный котел в низко температурный конденсационный, означает, что и всю систему обогрева помещений необходимо будет также переоборудовать в низкотемпературную.
То есть, как минимум, удвоить количество регистров батарей отопления.
Так как, в обозреваемых видеороликах ни кто не предлагает переоборудовать систему отопления, устанавливать устройства рекуперации, следовательно и переделанный котел может эксплуатироваться (даже теоретически), в обычном не конденсационном режиме, с выигрышем по КПД не более 10%.
Простая замена факельных горелок горелки с неполной инжекцией воздуха, на бес пламенные горелки инфракрасного излучения, дает эффект за счет того, что нет необходимости подогревать некоторый объем «вторичного» воздуха, который необходим для факельных горелок, часть из которого бесполезно «улетает в трубу».
Эту часть воздуха можно было бы и не подводить в топку, но тогда возникает необходимость в регулировке подачи оптимального объема вторичного воздуха, в зависимости от мощности горелки.
В промышленных котельных за этим постоянно следят операторы, а в бытовых котлах такая автоматика из-за своей сложности и ненадёжности не предусмотрена.
Гораздо больший объем теплого воздуха и так «улетит в трубу» через стабилизатор тяги котла и вентиляционные каналы.
Все, дальше можно не читать, пойдут скучные выкладки.
Рассмотрим теоретический расход теплопотерь «в трубу», предполагая что КПД остальной части отопительной системы равны 100%. В таблице приведен расчет воздухообмена жилых помещений.
Допустим, что используется самый неоптимальный котел, с КПД 75%.
Формула для расчета теплопотерь выглядит следующим образом:
Р — мощность расходуемая на подогрев входящего наружного воздуха Вт;
Q — объём обменного наружного воздуха в м3 /час;
Т — разница температур наружного и внутреннего воздуха в градусах Цельсия.
Положим , что внешняя температура воздуха равно 0*С, а в помещении поддерживается температура +20*С.
при нагреве 1м3 воздуха на 20С требуется 0.00726КВт энергии.
Например, для автомастерской на одного человека (4х6х2,5м 60 м3) потребуется 0,435 КВт/ч при однократном воздухо обмене.
При нормальном пятикратном воздухообмене потребуется 2,2 КВт/ч., это эквивалентно т 0,195 м3/ч природного газа.
Для оптимального сжигания природного газа необходимо подводить в 10 раз больше воздуха.
Тепло потери мастерской через стены, закрытые окна, закрытые двери, потолок, при условии применения современных материалов при её постройке ( керамзитоблок толщиной 200мм и каменная вата 50мм-стены, доска 25мм и каменная вата 100мм- потолок, утепленные двери, двойной стекло пакет- окна) составит примерно 1,4КВт/ч.
Как видим :
теплопотери через ограждающие конструкции равны 1,4КВт/ч
теплопотери на воздухообмен 2,2 КВт/ч .
с учетом КПД котла 75% требуется 4,8 КВт/ч, то есть « в трубу» улетает 1,2КВт/ч.
Это говорит о том, что имеется восьмикратное превышение потребления вторичного воздуха для оптимального сжигания газовоздушной смеси.
Ну и на чем прикажете экономить?
Как правило, закрывают вентиляционные воздухоотводные отверсия, а для подсоса воздуха в помещение делают отверстия для на высоте 1,2-1,5м от поверхности пола, закрывая в свою очередь низко расположенные.
На это можно сэкономить 2,2 КВт/ч, вся вентиляция идет через поддувало топки (там и так восьмикратный «воздухообмен»).
Еще можно увеличить теплоизоляцию стен на 50мм каменной ваты(в сумме будет 100мм).
Тепло потери через стены уменьшатся на 0,66 КВт/ч, и составят уже 0,74 КВт/ч, Потребление газа на обогрев и вентиляцию уменьшится на 0,08 м3/ч и составят 0,351 м3/ч.
Теперь радикально можно уменьшить теплопотери только за счёт сокращения «воздухообмена» через поддувало топки, то есть сокращать объем вторичного воздуха, оптимизируя сам процесс подвода вторичного воздуха, для сжигания газа.
Если «воздухообмен» через поддувало топки сократить до пятикратнонго, что можно сделать штатными задвижками-регуляторами, то КПД котла станет 80%.
Это уже реальный КПД современных напольных газовых котлов.
Используя это решение мы оптимизируем и воздухообмен в помещении, и в дымоход летит горячий воздух (тем самым не запариваются стенки дымохода), и не нарушаем ни каких правил газовой безопасности, и тяга и подсос воздуха у нас сохраняется естественными, и стабильная работа даже при незначительном давлении газа, и не имеем ни каких проблем с переоборудованием котла и дымохода.
Один минус-10% газа « улетит в трубу».
Чтобы снимать хотя бы часть от 10% улетающей теплоты, необходимо эту улетающую теплоту отнимать у отходящих продуктов сгорания, тем самым охлаждая их.
Это чревато уменьшением естественной тяги, вплоть до её исчезновения. Следовательно, необходимо применять искусственное побуждение тяги, то есть устанавливать на дымоход вентилятор создающий необходимое разрежение. Этого делать нельзя по ТУ эксплуатации дымоходов для атмосферных котлов.
Теперь поговорим за увеличение КПД сжигания газа.
Теплота сгорания, это количеством выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для твердых и жидких веществ) или объёмной (для газообразных) единицы вещества. Различают высшую (QB p) и низшую (QH p) теплоту сгорания.
Под высшей теплотой сгорания понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании вещества, включая скрытую теплоту конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания.
Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учёта теплоты конденсации водяного пара. Теплоту конденсации водяных паров также называют скрытой теплотой сгорания.
Таким образом, высшая теплота сгорания — это количество теплоты, выделившейся при полном сгорании единицы массы или объема (для газа) горючего вещества и охлаждении продуктов сгорания до температуры точки росы, тем самым в учет идет и Скрытая теплота сгорания.
В теплотехнических расчетах эпохи обычных, неконденсационных котлов, низшая теплота сгорания принималась как 100%, а в современных теплотехнических расчетах принимают высшую теплоту сгорания за 100%.
Таким образом, при прочих равных условиях, применив самые современные конденсационные котлы, можно увеличить КПД теплосъёма ТЕОРЕТИЧЕСКИ на 11%, по сравнению с обычным не конденсационным.
Заявленный КПД конденсационных котлов – до 94%.
КПД Обычных напольных, не конденсационных котлов, реально достигает 84% при самых благоприятных условиях эксплуатации.
Это при непрерывном горении на максимальной мощности, с максимальной разницей температур « обратка - подача» при гравитационной схеме отопления, с оптимизацией подачи вторичного воздуха, с улучшенной конструкцией стабилизатора тяги, с увеличенной площадью теплообменника и другими новациями.
Эффективность конденсационного котла отопления в значительной степени зависит от параметров системы отопления.
Чем ниже температура теплоносителя системы отопления, тем большая доля Скрытой теплоты сгорания газа будет отдаваться в отопительную систему, а значит выше будет и КПД сжигания газа.
Чтобы потери тепла с дымовыми газами были минимальными, в теплообменнике котла должна происходить конденсация водяных паров из дымовых газов.
Это возможно тогда, когда температура хотя бы у части теплообменной поверхности котла была бы равна, или ниже температуры точки росы продуктов сгорания газовой смеси.
Для продуктов сгорания природного газа при обычных условиях она равна +57°С. Поэтому, чтобы котел работал в режиме конденсации, температура теплоносителя в обратной линии (по которой теплоноситель возвращается из системы отопления в котел) должна быть не выше +57°С.
Если это условие не выполняется, то тогда КПД конденсационного котла уменьшается, но все равно оно останется на 4-5% выше, чем КПД обычного котла.
Таким образом, за счет этого КПД наилучшего низкотемпературного конденсационного котла в связке с идеально рассчитанными и установленными низкотемпературными радиаторами-теплообменниками, будет близок к 94%.
Не конденсационный котел ни как не заставить работать в режиме конденсационного, поменяв лишь горелку с открытым пламенем на беспламенную.
Тут надо и теплообменник менять, добавлять, и дымоход, и тягу делать принудительной. И все это только до первого посещения обслуживающего персонала из контролирующей организации. А дальше, отключение от внешней газовой сети, начисление штрафа, покупка нового котла, получение разрешения на установку и эксплуатацию газовых приборов, заявление на подключение и ввод в эксплуатацию внутриквартирной газовой сети.
…Сэкономили…
-�
