Отопительная техника, работающая на твердом топливе, представлена сегодня целой группой аппаратов. Каждый твердотопливный котел, выпускаемой сегодня отечественными и зарубежными компаниями-производителями — это абсолютно новые, высокотехнологичные нагревательные приборы. Благодаря внедрению в конструкцию отопительных приборов технических новшеств и оснащение устройствами автоматического контроля, удалось значительно повысить КПД, оптимизировать работу твердотопливных котлов.
В нагревательных приборах этого вида используется традиционный принцип действия, аналогичный хорошо знакомом для нас варианта печного отопления. Основное действие обусловлено процессом генерации тепловой энергии, выделяемой при сгорании в топке котла угля, кокса, дров и других топливных ресурсов с последующей передачей тепла теплоносителю.
Как и другие устройства, обеспечивающие выработку, передачу энергии, котельное оборудование имеет свой коэффициент полезного действия. Рассмотрим более детально, что собой представляет КПД агрегатов, работающих на твердом топливе. Постараемся найти ответы на вопросы, связанные с этими параметрами. Подробнее про преимущество твердотопливного котла на страницах нашего специализированного сайта.
Что такое КПД отопительных приборов
Для любого нагревательного агрегата, в задачи которого входит обогрев внутреннего пространства жилых зданий и сооружений различного назначения, важным компонентом была, есть и остается эффективность работы. Параметром, определяющим эффективность твердотопливных котлов, является коэффициент полезного действия. КПД показывает отношение затраченной тепловой энергии, выдаваемая котлом в процессе горения твердого топлива до полезного тепла, которым обеспечивается вся система отопления.
Выражается это соотношение в процентах. Чем лучше работает котел, тем выше проценты. Среди современных твердотопливных котлов есть модели с высоким КПД, высокотехнологичные, эффективные и экономичные агрегаты.
Для справки: в качестве грубого примера, следует оценить тепловой эффект, получаемый при сидении у костра. Что выделяется при горении дров тепловая энергия способна обогреть ограниченный вокруг костра пространство и предметы. Большая часть тепла от костра, что горит (до 50-60%) уходит в атмосферу, ни давая никакой пользы, кроме эстетического содержания, в то время как соседние предметы и воздух получают ограниченное количество килокалорий. Коэффициент полезного действия у костра минимальный.
Коэффициент полезного действия отопительной техники сильно зависит от того, какой вид топлива используется и какие конструктивные особенности устройства.
Например: при горении угля, дров или пеллет выделяется разного количество тепловой энергии. Во многом КПД зависит от технологии сжигания топлива в камере сгорания и типа системы отопления. Другими словами, каждый вид нагревательных приборов (традиционные котлы на твердом топливе, агрегаты длительного горения, пеллетные котлы и аппараты, работающие за счет пиролиза), имеет свои технологическими особенностями конструкции, влияющих на параметры КПД.
Отражаются на эффективности котлов так же условия эксплуатации и качество вентиляции. Слабая вентиляция становится причиной недостатка воздуха, необходимого для высокой интенсивности процесса сжигания топливной массы. От состояния дымохода зависит не только уровень комфорта во внутренних помещениях, но и КПД обогревательной техники, работоспособность всей системы отопления.
Сопроводительная документация на отопительный котел должна иметь заявленный производителем КПД оборудования. Соответствие реальных показателей заявленной информации достигается за счет правильного монтажа аппарата, обвязкой и последующей эксплуатацией.
Правила эксплуатации котельных устройств, соблюдение которых влияет на величину КПД
Любой вид отопительного агрегата имеет свои параметры оптимальной нагрузки, которая должна быть максимально полезной, с технологической и экономической точки зрения. Процесс эксплуатации твердотопливных котлов построен таким образом, что большую часть времени оборудование работает в оптимальном режиме. Обеспечить такую работу позволяет соблюдение правил эксплуатации отопительного оборудования, работающего на твердом топливе. В данном случае необходимо соблюдать и следовать следующим пунктам:
• необходимо соблюдать приемлемые режимы дутья и работы вытяжки;
• постоянный контроль над интенсивностью горения и полноты сгорания топлива;
• контролировать величину уноса и провала;
• оценка состояния нагреваются в процессе горения топлива поверхностей;
• регулярная чистка котла.
Перечисленные пункты являются тем необходимым минимумом, которого нужно придерживаться во время эксплуатации котельного оборудования в отопительный сезон. Соблюдение простых и понятных правил позволит получить заявленный в характеристиках КПД автономного котла, улучшить работу твердотопливного котла.
Можно сказать о том, что каждая мелочь, каждый элемент конструкции нагревательного прибора сказывается на величине коэффициента полезного действия. Правильно сконструированный дымоход, система вентиляции обеспечивают оптимальный приток воздуха в топку, что существенно отражается на качестве горения топливного продукта. Работа вентиляции оценивается величиной коэффициента избытка воздуха. Чрезмерное увеличение объема поступающего воздуха приводит к перерасходу топлива. Тепло интенсивнее идет через трубу вместе с продуктами горения. При уменьшении коэффициента работа котлов существенно ухудшается, высока вероятность возникновения в топке зон, ограниченных кислородом. При такой ситуации в топке начинает образовываться и накапливаться в больших количествах сажа.
Интенсивность и качество горения в твердотопливных котлах требуют постоянного контроля. Загрузки топочной камеры должна выполняться равномерно, не допуская очаговых возгораний.
На заметку: уголь или дрова равномерно распределяются по колосников или по решетке. Горение должно проходить по всей поверхности слоя. Равномерно распределенное топливо быстро просыхает и горит по всей поверхности, гарантируя полное выгорание твердых компонентов топливной массы до летучих продуктов горения. Если вы правильно заложили топливо в топку, пламя пи работе котлов будет ярко желтого, соломенного цвета.
Во время горения важно не допускать провалов топливного ресурса, иначе придется столкнуться с существенным механическими потерями (недожог) топлива. Если не контролировать положение топлива в топке, что упали в зольный ящик крупные фрагменты угля или дров могут привести к несанкционированному возгорания остатков продуктов топливной массы.
Сажа и смола, скопившейся на поверхности теплообменника, уменьшают степень нагрева теплообменника. В результате всех перечисленных нарушений условий эксплуатации уменьшается полезный объем тепловой энергии, необходимой для нормальной работы системы отопления. Как следствие, можно говорить о резком снижении КПД отопительных котлов.
Факторы, от которых зависит КПД котлов
Котлы с высоким значением КПД на сегодняшний день представлены следующей отопительной техникой:
• агрегаты, работающие на угле и другом твердом ископаемом топливе;
• пеллетные котлы;
• аппараты пиролизного типа.
КПД нагревательных приборов, в топку которых идет антрацит, каменный уголь и торфяные брикеты, составляет в среднем 70-80%. Значительно больший коэффициент полезного действия у пеллетных устройств — до 85%. Офлайн гранулами, нагревательные котлы этого типа отличаются высокой эффективностью, что выдаются во время горения топлива огромное количество тепловой энергии.
На заметку: одной загрузки вполне достаточно для работы аппарата на оптимальных режимах до 12-14 часов.
Абсолютный лидер среди твердотопливного отопительного оборудования — пиролизный котел. В этих приборах используется дрова или отходы древесины. КПД такой техники сегодня составляет 85% и более. Агрегаты так же относятся к высокоэффективных устройств длительного горения, но при соблюдении необходимого условия — влажность топлива не должна превышать 20%.
Важным для значения коэффициента полезного действия является тип материала, из которого изготовлен отопительный прибор. Сегодня на рынке представлены модели твердотопливных котлов, выполненных из стали и из чугуна.
Для справки: К первым относятся стальные изделия. Для снижения рыночной стоимости агрегата, компании — производители используют основные элементы конструкции, выполненные из стали. Например, теплообменник изготавливается из высокопрочной жароустойчивой черной стали толщиной 2-5 мм. Таким же образом изготавливаются трубчатые нагревательные элементы используются для нагрева воды в первичном контуре.
Чем толще сталь, которая используется в конструкции, тем выше теплообменные характеристики оборудования. Соответственно растет коэффициент полезного действия.
В аппаратах из стали увеличение КПД достигается за счет установки специальных внутренних перегородок в виде труб — ступеней основного потока и розсікачів дыма. Меры вынужденные и частичные, позволяющие незначительно повысить эффективность основного устройства. Среди моделей стальных твердотопливных котлов редко можно встретить приборы, имеющие КПД выше 75%. Сроки эксплуатации таких изделий составляют 10-15 лет.
Зарубежные компании с целью повышения КПД стальных отопительных котлов используют в своих моделях процесс нижнего сжигания, с 2-мя или с 3-мя тяговыми потоками. В конструкции изделий предусмотрена установка трубчатых нагревательных элементов для улучшения теплообмена. Подобная техника имеет КПД в пределах 75-80%, и может прослужить дольше в 1,5 раза.
В отличие от стальных агрегатов, большей эффективностью обладают чугунные твердотопливные аппараты.
В конструкции чугунных агрегатов используются теплообменники, изготовленные из чугунного сплава особой марки, который обладает высокой теплоотдачей. Такие котлы чаще всего используются для открытых отопительных систем отопления. Изделия дополнительно оснащаются решетками, благодаря которым осуществляется интенсивный отбор тепловой энергии от горящего топлива, размещенного на колосниках.
КПД у таких нагревательных приборов составляет 80%. Следует учитывать огромные по времени сроки эксплуатации чугунных котлов. Срок трудоспособности в подобной техники составляет 30-40 лет.
Как повысит эффективность отопительной техники, работающей на твердом топливе
Сегодня многие потребители, имея в своем распоряжении твердотопливный котел, пытаются найти наиболее удобный и практичный способ как повысить КПД отопительного оборудования. Технологические параметры нагревательных приборов, заложенные производителем, со временем утрачивают свои номинальные значения, поэтому для повышения эффективности котельного техники изыскиваются различные способы и средства.
Рассмотрим один из наиболее эффектных вариантов, установка дополнительного теплообменника. В задачи новой оснастки входит снятие тепловой энергии из летучих продуктов горения.
Для этого нам предварительно необходимо узнать какая температура дыма на выходе. Изменить ее можно с помощью мультиметра, который помещается непосредственно внутрь дымохода. Данные о том, сколько можно получить дополнительного тепла от летучих продуктов горения необходимы для расчета площади дополнительного теплообменника. Делаем следующие действия:
• отправляем в топку дрова определенного количества;
• засекаем за сколько времени прогорит определенное количество дров.