Как сэкономить газВ этой статье речь пойдет о настенных котлах.
В интернете довольно широко и подробно рассказано о таких способах экономии газа, как установка термовентилей с термоголовками на отопительные приборы для покомнатной авторегулировки температуры. Так как нет смысла во всех помещения дома поддерживать одинаковую температуру. А ведь снижение на один градус разности температур в помещении и на улице (считайте в помещении) уменьшает потребление газа примерно на 5-6%. Легко подсчитать, например, сколько можно сэкономить газа, если поддерживать в помещениях второго неиспользуемого этажа температуру не +22, а +5.
Также много пишут и о применении программируемого электронного термостата, позволяющего автоматически снижать температуру в доме в ночное время, в дневное время во время отсутствия дома жильцов, а также на период отъезда из дома на несколько дней или в отпуск.
Также все знают и о необходимости утепления дома. Как вариант, всегда можно оснастить котельную контроллерами для информирования и управления системами отопления и водоснабжения в магазине ДомАвтоматики Здесь же, расскажу Вам о тех способах экономии газа, которые редко рассматриваются в интернете. А они зачастую даже более важны, чем описанные выше. Дело в том, что у отопительных котлов, такой параметр как КПД (коэффициент полезного действия), который и определяет экономность расходования газа, не является фиксированной величиной. Скорее величину КПД указываемую в паспорте котла, можно назвать максимально достижимой в лабораторных, но не реальных условиях эксплуатации. Поэтому, что толку, что в паспорте Вашего котла указана величина КПД в 90%? В реальности ведь Ваш котел может работать и с КПД 50% и даже ниже. От каких основных параметров работы котла зависит КПД котла и пойдет речь далее.
1. Коэффициент использования тепла или экономичность котла (далее «КИТ» котла) в зависимости от температуры выхлопных газов (продуктов сгорания)В некоторых источниках и рекламе КИТ совершенно напрасно называют КПД
(коэффициентом полезного действия), так как с точки зрения законов физики, КПД
не может быть равен или больше, чем 100%. Даже не специалист в теплотехнике, видя в технических
характеристиках котлов КПД более 100% начинает думать, что его обманывают. Действительно
КПД не может быть равен 100% или тем более выше 100%. Выше 100% может быть
только коэффициент использования тепла относительно «низшей» теплоты сгорания
топлива, так как традиционно сложилось в Европе и постсоветском пространстве считать теплоту сгорания по "низшей".
Чем меньше температура выхлопных газов, тем соответственно бОльшее количество тепла удалось из них получить и направить с систему отопления дома. Соответственно потратить меньше газа на получение того же нужного количества тепла в дом. Но есть ограничение на минимальную температуру выхлопных газов для «атмосферных» котлов. При недостаточной утепленности выхлопной трубы, в выхлопной трубе может исчезать тяга, а также происходить образование кислотного конденсата (разрушающего неконденсационные котлы). В связи с этим приходится часто применять более дорогостоящий многослойный дымоход из нержавейки с утеплителем внутри (так называемый «сэндвич»), а также дорогостоящий специальный сифон для удаления кислотного конденсата из дымохода, чтобы конденсат не стекал в котёл. Самая низкая температура выхлопных газов у конденсационного котла, работающего в низкомпературном режиме (режим конденсации) – около +40 градусов. Поэтому у большинства конденсационных котлов предусмотрено принудительное удаление продуктов сгорания (турбокотлы) посредством воздушного компрессора (турбины). Принудительное удаление выхлопных газов решает проблему исчезновения тяги в дымоходе при низкой температуре выхлопных газов. 2. КИТ котла при разной температуре поступающего в него теплоносителяЧем меньшей температуры в котел поступает теплоноситель, тем больше
разность температур на разных сторонах перегородки теплообменника котла, и тем
эффективнее тепло переходит из выхлопных газов (продуктов сгорания) в
теплоноситель через стенку теплообменника. Приведу пример с двумя одинаковыми
чайниками, поставленными на одинаковые конфорки газовой плиты. Одна конфорка
включена на максимальное пламя, а другая на среднее. Закипит быстрее тот
чайник, который стоит на максимальном пламени. А почему? Потому, что разность
температур между продуктами сгорания под этими чайниками и температурой воды
для этих чайников будет разная. Соответственно скорость теплообмена при бОльшей
разнице температур будет бОльшей.
Оговорюсь, что на образование кислотного конденсата также существенное значение оказывает соотношение поступающего в камеру сгорания воздуха и газа. Чем больше избыток воздуха, поступающего в камеру сгорания - тем меньше кислотного конденсата. Но не стоит этому радоваться, так как избыток воздуха приводит к большому перерасходу газового топлива, что в конечном итоге "бьёт нас по карману".
Приведу для примера фото, показывающее, как разрушает теплообменник
котла кислотный конденсат. На фото теплообменник настенного котла Вайлант,
проработавшего всего один сезон в неверно спроектированной системе отопления.
Видна довольно сильная коррозия со стороны обратки (входа) котла. Некоторые конденсационные котлы умеют сами изменять температуру теплоносителя на своей обратке (входе) за счет плавного изменения процессором котла мощности циркуляционного насоса. Тем самым увеличивая, экономность сжигания газа. Для дополнительной экономии газа, используют подключение датчика уличной температуры к котлу. Большинство настенных котлов имеют возможность автоматически менять температуру теплоносителя в зависимости от уличной температуры. Делается это для того, чтобы при уличной температуре, которая теплее, чем температура холодной пятидневки (самые сильные морозы), автоматически понижать температуру котловой воды. Как писалось выше, это уменьшает расход газа. Но при использовании неконденсационного котла, важно не забывать о том, что при изменении температуры котловой воды, температура теплоносителя на обратке (входе) котла не должна падать ниже +58 градусов, иначе будет образовываться кислотный конденсат на теплообменнике котла и разрушать котёл. Для этого при пуско-наладке котла, в режиме программирования котла, выбирается такая кривая зависимости температуры теплоносителя от уличной температуры, при которой бы температура теплоносителя в обратке котла не приводила бы к образованию кислотного конденсата. Хочу сразу предупредить, что при использовании неконденсационного котла и пластиковых труб в системе отопления, устанавливать датчик уличной температуры практически беЗсмысленно. Так как мы можем проектировать для долговременной службы пластиковых труб температуру на подаче котла не выше +70 градусов (+74 в период холодной пятидневки), а во избежание образования кислотного конденсата, проектировать температуру на обратке котла не ниже +60 градусов. Эти узкие «рамки» и делают применение погодозависимой автоматики беЗполезным. Так как такие рамки требуют температуры теплоносителя в интервале +70/+60. Вот уже при применении медных или стальных труб в системе отопления, уже появляется смысл использовать погодозависимую автоматику в системах отопления даже при использовании неконденсационного котла. Так как можно проектировать тепловой режим котла 85/65, который режим может меняться под управлением погодозависимой автоматики, например, до 74/58 и давать экономию в расходе газа. Приведу пример алгоритма изменения температуры теплоносителя на подаче котла в зависимости от температуры уличной температуры на примере котла Baxi Luna 3 Komfort (ниже). Также, некоторые котла, например, Вайлант, могут поддерживать заданную температуру не на своей подаче, а на своей обратке. И если Вы установили режим поддержания температуры на обратке +60, то Вы можете не опасаться появления кислотного конденсата. Если же при этом температура на подаче котла будет изменяться до +85 градусов включительно, но если Вы применяете медные или стальные трубы, то такая температура в трубах не уменьшает срок их службы.
Из графика мы видим, что, например, при выборе кривой с коэффициентом 1,5 котле автоматически будет менять температуру на своей подаче от +80 при уличной температуре -20 градусов и ниже, до температуры подачи +30 при уличной температуре +10 (на среднем участке кривой зависимости температура подачи +.
Но насколько температура подачи +80 уменьшит срок службы пластиковых труб (Справка: по данным производителей, гарантийный срок службы пластиковой трубы при температуре +80, составляет всего 7 месяцев, поэтому не надейтесь на 50 лет), или температура обратки ниже +58 снизит срок службы котла, к сожалению, не имеется озвученных производителями точных данных.
И получается, что при применении погодозависимой автоматики с неконденсационным котлом газ экономить-то Вы сможете, но вот насколько уменьшиться срок службы труб и котла предугадать невозможно. Т.е. в вышеописанном случае применение погодозависимой автоматики будет на Ваш страх и риск.
Таким образом, наибольший смысл в применении погодозависимой
автоматики при использовании конденсационного котла и медных (или стальных)
труб в системе отопления. Так как погодозависимая автоматика сможет
автоматически (и без вреда для котла) изменять тепловой режим котла с,
например, 75/60 для холодной пятидневки (к примеру, -30 градусов на улице) до
режима 50/30 (к примеру, +10 градусов на улице). Т.е. можно безболезненно выбрать кривую зависимости, например, с коэффициентом 1,5 не опасаясь высокой температуры подачи котла в морозы, в тоже время не опасаясь появления кислотного конденсата в котле при оттепелях (для конденсационных котлов справедлива формула, что чем больше в них образуется кислотного конденсата, тем больше они экономят газ). Для интереса выложу график зависимости КИТ конденсационного котла, в зависимости от температуры теплоносителя в обратке котла.
3.КИТ котла в зависимости от соотношения массы газа к массе воздуха для сгорания.Чем полнее сгорает газовое топливо в камере сгорания котла, тем больше
тепла мы сможем получить от сжигания килограмма газа. Полнота же сгорания газа
зависит от соотношения массы газа к массе поступающего в камеру сгорания
воздуха для горения. Это можно сравнить с настройкой карбюратора в двигателе
внутреннего сгорания автомобиля. Чем лучше настроен карбюратор, тем меньше
расход топлива при одной и той же мощности двигателя.
Также при пуско-наладке котла, нужно по методике и таблице (приводится в паспорте котла) настроить сечение диафрагмы в воздуховодных трубах котла в зависимости от мощности котла и конфигурации (и длины) труб выхлопа и забора воздуха для горения. От правильности выбора этого сечения диафрагмы, также зависит правильность соотношения объема воздуха подаваемого в камеру сгорания к объему подаваемого газа. Правильное это соотношение обеспечивает наиболее полное сгорание газа в камере сгорания котла. А, следовательно, и сводит к необходимому минимуму потребение котлом газа. Приведу (для примера методики правильной установки диафрагмы) скан из паспорта котла Бакси Нувола 3 Комфорт -
П.С. Некоторые из конденсационных котлов, умеют помимо управления количеством подачи газа в камеру сгорания, также управлять и количеством воздуха для сгорания. Для этого в них применяется турбокомпрессор (турбина) мощностью которой (оборотами) управляет процессор котла. Такое умение котла, даёт нам дополнительную возможность экономить расход газа помимо всех вышеперечисленных мер и способов.
4. КИТ котла в зависимости от температуры поступающего в него для горения воздуха.Также экономность расходования газа зависит от температуры воздуха,
поступающего в камеру сгорания котла. Приведенный в паспорте КПД котла,
справедлив для температуры воздуха поступающего в камеру сгорания котла +20
градусов Цельсия. Это объясняется тем, что при поступлении в камеру сгорания
более холодного воздуха, часть тепла уходит на разогрев этого воздуха.
Также при удалении продуктов сгорания котла вверх через крышу, стоит учесть стоимость изготовления утепленного дымохода с конденсатоотводчиком. Поэтому наибольшую популярность (в том числе по финансовым соображениям) приобретают системы коаксиального дымохода «через стену на улицу». Где по внутренней трубе выбрасываются выхлопные газы, а по наружной трубе закачивается с улицы воздух для горения. При этом выхлопные газы подогревают засасываемый для горения воздух, так как коаксиальная труба при этом выступает как теплообменник. 5.КИТ котла в зависимости от времени непрерывной работы котла (отсутствию «тактования» котла).Современные котлы сами подстраивают свою вырабатываемую тепловую мощность,
под тепловую мощность потребляемую системой отопления. Но пределы
автоподстройки мощности ограничены. Большинство неконденсационных котлов могут
модулировать свою мощность примерно от 45 до 100% номинальной мощности. Конденсационные
модулируют мощность в соотношении 1 к 7 и даже 1 к 9. Т.е. неконденсационный котел
номинальной мощностью 24 кВт, сможет в режиме непрерывной работы выдавать не
менее, к примеру, 10,5 кВт. А конденсационный, к примеру, 3,5 кВт.
6. Использование бОльшей доли лучистого тепла в отопительных приборах.Также можно экономить любое топливо, а не только газовое, применяя
отопительные приборы с бОльшей долей лучистого тепла.
Объясняется это тем, что у человека нет возможности чувствовать именно температуру окружающей среды. Человек может чувствовать только баланс между получаемым и отдаваемым количеством тепла, но не температуру. Пример. Если мы возьмём руки алюминиевую болванку с температурой +30 градусов, нам она будет казаться холодной. Если же мы возьмём в руки кусок пенопласта с температурой -20 градусов, то он будет нам казаться тёплым. Применительно же к среде, в которой человек находится, при отсутствии сквозняков, человек не чувствует температуру окружающего воздуха. А только температуру окружающих его поверхностей. Стен, пола, потолка, мебели. Приведу примеры. Пример 1. Когда Вы спускаетесь в погреб, то через несколько секунд Вам становиться зябко. Но это не от того, что температура воздуха в погребе, например, +5 градусов (ведь воздух в неподвижном состоянии является лучшим теплоизолятором, и Вы не могли замерзнуть от теплообмена с воздухом). А от того, что изменился баланс взаимообмена лучистого тепла с окружающими поверхностями (Ваше тело имеет температуру поверхности в среднем +36 градусов, а погреб имеет температуру поверхностей в среднем +5 градусов). Вы начинаете отдавать лучистого тепла намного больше, чем получаете. Поэтому Вам и становиться холодно. Пример 2. Когда Вы находитесь в литейном или сталеплавильном цеху (или просто у большого костра), то Вам становится жарко. Но это не от того, что высока температура воздуха. Зимой, при частично выбитых окнах в литейном цеху температура воздуха в цеху может быть -10 градусов. Но Вам всё равно очень жарко. Почему? Конечно же, температура воздуха здесь ни причём. Высокая температура поверхностей, а не воздуха изменяет баланс лучистого теплообмена Вашего тела и окружающей среды. Вы начинаете получать намного больше тепла, чем излучаете. Поэтому люди, трудящиеся в литейных и сталеплавильных цехах, вынуждены надевать на себя ватные штаны, ватники и шапки ушанки. Для защиты не от холода, а от слишком большой величины лучистого тепла. Чтобы не получить тепловой удар. Отсюда делаем вывод, который не осознают многие современные специалисты по отоплению. Что нужно нагревать поверхности окружающие человека, но не воздух. Когда мы греем только воздух, то сначала воздух поднимается к потолку, а только потом, опускаясь, воздух нагревает стены и пол за счет конвективного круговорота воздуха в помещении. Т.е. сначала тёплый воздух поднимается под потолок, нагревая его, затем по дальней стороне комнаты спускается на пол (и только тогда начинает нагреваться поверхность пола) и далее по кругу. При таком чисто конвективном способе отопления помещений, возникает некомфортное распределение температуры по помещению. Когда самая высокая температура в помещении на уровне головы, средняя на уровне пояса, и самая низкая на уровне ног. Но Вы наверняка помните пословицу: "Держи голову в холоде, а ноги в тепле!". Не случайно в СНИПе указано,
что в комфортном доме, температура поверхностей наружных стен и пола не должна
быть ниже средней температуры в помещении более, чем на 4 градуса. Иначе
возникает эффект, что одновременно жарко и душно, но в то же время зябко (в том
числе по ногам). Получается, что в таком доме нужно жить «в трусах и валенках».
Вот так издалека был вынужден привести Вас к осознанию того, какие отопительные приборы лучше использовать в доме, не только для комфортности, но и для экономии топлива. Конечно же отопительные приборы, как Вы уже и догадались, нужно использовать с наибольшей долей лучистого тепла. Давайте посмотрим, какие отопительные приборы дают нам наибольшую долю лучистого тепла. Пожалуй, к таким отопительным приборам можно отнести так называемые «тёплые полы», а также «тёплые стены» (приобретающие всё бОльшую популярность). Но и среди обычно наиболее распространенных отопительных приборов можно выделить по наибольшей доле лучистого тепла стальные панельные радиаторы, трубчатые радиаторы и чугунные радиаторы. Вынужден считать, что наибольшую долю лучистого тепла дают стальные панельные радиаторы, так как производители таких радиаторов указывают долю лучистого тепла, а производители трубчатых и чугунных радиаторов хранят это в тайне. Так же хочу сказать, что получившие в последнее время алюминиевые и биметаллические «радиаторы» вовсе не имеют права называться радиаторами. Их так называют только потому, что они такие же секционные, как и чугунные радиаторы. То есть называют их «радиаторами» просто «по инерции». Но по принципу своего действия алюминиевые и биметаллические радиаторы нужно относить к классу конвекторов, а не радиаторов. Так как доля лучистого тепла у них менее 4-5%. У панельных же стальных радиаторов доля лучистого тепла варьируется от 50% до 15% в зависимости от типа. Наибольшая доля лучистого тепла у панельных радиаторов типа 10, у которых доля лучистого тепла 50%. У типа 11 доля лучистого тепла 30%. У типа 22 доля лучистого тепла 20%. У типа 33 доля лучистого тепла 15%. Есть еще стальные панельные радиаторы, производимые по так называемой технологии Х2, например фирмы Керми. Она представляет собой радиаторы типа 22, в которых теплоноситель проходит сначала по лицевой плоскости радиатора, а уже только потом по тыльной плоскости. За счет этого увеличивается температура лицевой плоскости радиатора относительно тыльной плоскости, а следовательно и доля лучистого тепла, так как только ИК излучение лицевой плоскости попадает в помещение. Уважаемая фирма Керми утверждает, что при использовании
радиаторов сделанных по технологии Х2, потребление топлива уменьшается минимум
на 6%. Конечно же, сам лично не имел возможности в лабораторных условиях
подтвердить или опровергнуть эти цифры, но исходя из законов теплофизики,
применение такой технологии действительно позволяет экономить топливо.
Выводы. Советую в частном доме или коттедже использовать стальные панельные радиаторы во всю ширину оконного проема, в порядке убывания предпочтительности по типам: 10, 11, 21, 22, 33. Когда величина теплопотерь в помещении, а также ширина оконного проема и высота подоконника не позволяют использовать типы 10 и 11 (не хватает мощности) и требуется применение типа 21 и 22, то при наличии финансовой возможности, посоветую использовать не обычные типы 21 и 22, а по технологии Х2. Если, конечно, применение технологии Х2 окупится в Вашем случае. Автор Инчин Владимир Владимирович Перепечатка не
возбраняется, Возникающие вопросы, прошу размещать на нашем форуме "Мастер-Отопления" - http://master-otoplenie.ru/forum/categories-5 Здесь же, в комментариях прошу писать только замечания и предложения к этой статье.
|