Кпд котла электрического – как расчитать и увеличить эффективность сжигания топлива, разница между значениями брутто и нетто, показатели газовых, твердотопливных и электрических котлоагрегатов

Электрокотлы для системы отопления: высокий КПД и комфорт

Идея установить электрокотел в качестве основного оборудования для отопления дома вполне разумное решение, особенно в условиях отсутствия возможности подключения к центральным сетям или к газовой магистрали. Но многих владельцев частных домов останавливает такой фактор, как стоимость электроэнергии и в качестве альтернативы они рассматривают варианты монтажа жидко- или твердотопливных установок. Но не стоит в таких случаях спешить с выводами и принимать экономически необоснованные решения, особенно учитывая, что по остальным характеристикам электрические котлы можно считать идеальным оборудованием. При правильно организованной отопительной системе дома, эксплуатации эффективных моделей и использования возможностей программирования работы установки с учетом данных температурных датчиков, расходы электроэнергии можно существенно снизить, но при этом даже увеличив комфортность проживания в доме.

 

Преимущества эксплуатации электрокотлов

Конечно, при возможности подключения к газовой трубе, вопрос выбора топлива для системы отопления дома решается в пользу газовой модели отопительного прибора, но для его установки придется провести довольно хлопотную и масштабную подготовительную работу: получить соответствующие разрешения, организовать систему вентиляции принудительного типа, а некоторых случаях потребуется и обустройство дымохода. Кроме того стоимость оборудования достаточно высока. Но электрокотел для отопления дома вполне может стать альтернативой, так как это недорогой и эффективный прибор, способный обеспечить теплом как городскую квартиру, так и большой загородный дом.

Из основных преимуществ этого вида оборудования для генерации тепла в доме следует выделить:

⦁ эффективность – КПД большинства моделей превышает 99%;

⦁ экономичность, несмотря на высокую стоимость электроэнергии, за счет использования возможностей регулирования, а также программирования режимов работы аппарата;

⦁ экологичность, так как в процессе работы полностью исключены выбросы продуктов горения;

⦁ доступность энергоресурса – нет необходимости в обустройстве специального хранилища для топлива: оно всегда в необходимом количестве поступает в дом по проводам;

⦁ отсутствие необходимости в проведении масштабных монтажных работ, за исключением подвода к дому сети с трехфазным напряжением в 380 В (это требование касается моделей котлов, мощность которых превышает 6 кВт), но если ведется строительство нового дома, то получить разрешение на этот тип энергоснабжения дома следует еще на этапе нулевого цикла. Владельцы старых объектов могут столкнуться с проблемой отсутствия технической возможности для этого, чаще всего, из-за невыполнимости увеличения нагрузки на существующие сети;

⦁ компактные размеры;

⦁ удобство в эксплуатации, простое и несложное обслуживание, потребность в котором появляется нечасто;

⦁ большой срок службы, который, впрочем, зависит не только от оборудования, но и от состояния электрических сетей дома;

⦁ более привлекательная, по сравнению с газовыми моделями, цена оборудование при сопоставимой мощности, что позволяет существенно снизить расходы на начальном этапе.

 

Но, принимая решение об использовании электрокотла для отопления, следует учитывать, что в сети случаются перебои, иногда даже продолжительные по времени, поэтому должна существовать возможность подключения к резервному источнику, например, генератору – это позволит сохранить комфортные условия в доме и защитит систему отопления от замерзания. Как вариант, при наличии альтернативного тепла в доме, для профилактики прорыва системы можно в нее заливать незамерзающий теплоноситель, например, антифриз.

Обязательно нужно помнить, что электрокотлы достаточно безопасные в эксплуатации установки, но только при исправной проводке.

Виды электрических котлов

Обязательно, перед тем как совершить покупку оборудования, следует знать, что электрокотлы, используемые для отопления дома, бывают трех видов, что отражается не только в их конструктивных особенностях и принципе работы, но и в эффективности. Нагрев теплоносителя может происходить с помощью ТЭНов или электродов, а также индукционным способом. Но независимо от вида устройства, конструктивно это:

⦁ корпус;

⦁ емкость для нагрева теплоносителя;

⦁ нагревательные элементы;

⦁ теплообменник.

 

Обязательным элементом большинства современных моделей является наличие блока управления, в некоторых случаях наделенного функциями контроля, в том числе и автоматизированного. Дополнительно электрокотел может комплектоваться и циркулярным насосом.

Теновые электрокотлы

Самая популярная группа, в том числе и благодаря достаточно низкой цене и широкому ассортименту моделей с мощностью от 2-3 кВт до 27 кВт – это так называемые теновые устройства, получившее свое название от ТЭНов – нагревательных спиралей, установленных в металлический трубчатый корпус. Таким образом, процесс происходит двухступенчато: сначала нагревается спираль, которая отдает выработанное тепло трубкам, а последние и обеспечивают обмен с теплоносителем.

Из-за этой конструктивной особенности, КПД теновых приборов самый низкий среди всех видов электрокотлов, так как потери происходят на двух этапах передачи тепла. Также, вследствие использования некачественного теплоносителя возможно образование накипи на ТЭНах, что также приводит к снижению теплопередачи. Поэтому они более эффективны в закрытых системах, в которых используется специально подготовленная жидкость в качестве теплоносителя. Но наличие регулирующих элементов, термодатчиков вполне способно создать условия для экономичной работы этих котлов.

 

Электродные котлы

Этот вид электрокотлов отличается от теновых тем, что нагревательными элементами в нем являются специальные стержни: положительно заряженный катод и отрицательный анод. А принцип действия основан на использовании сопротивляемости жидкости, поэтому в качестве теплоносителя для них рекомендуется использовать специальные составы, стоимость которых также несколько повышает расходы на отопление дома, хотя допустимо заливать и воду, но она должна быть специально подготовленной. Из-за этого использовать их для открытых систем нерационально.

Пропущенный через жидкость электрический ток разлагает молекулы на положительно и отрицательно заряженные частицы: первые притягиваются к аноду, а вторые, соответственно к катоду. А в результате такой химической реакции происходит выделение тепловой энергии, которая и греет теплоноситель.

Из недостатков таких котлов можно считать более высокую цену, но не только. Так как в результате постоянно происходящих химических реакций происходит естественное разрушение стержней (электродов), то их требуется периодически менять – в среднем 1 раз в 3-5 лет.

 

Но, несмотря на то что это эффективный электрокотел для отопления, он не столь популярен у потребителей и во многом из-за особенностей монтажа. Так как использовать защитные устройства типа УЗО для них невозможно, его безопасность во время эксплуатации не является полной, даже при обязательном наличии заземления.

Индукционные электрокотлы

Эти устройства самые компактные среди электрокотлов, так как их основным элементом является диэлектрическая трубка, в которой создается индукционное поле за счет работы стального сердечника размещенного в колбе. Ее поверхность является индукционной катушкой и служит для передачи тепловой энергии носителю, потери которой практически исключены, что позволяет поднять КПД прибора почти до 100%. Поэтому если отопление дома планируется организовать с использованием электрического котла, то этот вид – самый оптимальный выбор, даже несмотря на то, что его стоимость выше, в сравнении с теновыми моделями равной мощности.

 

Особенностью эксплуатации этих приборов можно считать отсутствие накипи на рабочих и теплопередающих поверхностях, поэтому КПД не снижается. Кроме того, конструктивные особенности, исключающие наличие проблемных соединений – потенциальных мест протечек, гарантируют продолжительный срок эксплуатации. Не привередливы котлы этого типа и к качеству теплоносителя, поэтому могут устанавливаться и в открытых и в закрытых системах.

alfatep.ru

Экономичный электрокотёл с высоким КПД – мечта любой хозяйки

Использование электрических котлов является одним из вариантов организации отопительной системы в условиях отсутствия централизованного газоснабжения. Однако все плюсы электротеплогенераторов – экологичность, безопасность, отсутствие необходимости сооружения дымоходов и хранилищ, перечёркиваются высокой стоимостью электроэнергии. Поэтому при выборе электрического аппарата одним из основных вопросов является эффективность использования им энергоносителя.

Рассмотрим некоторые из существующих способов экономного расходования электроэнергии при электроотоплении.

Модели высокоэкономичных ТЭНовых агрегатов

Если пользователь отдаёт предпочтение традиционным ТЭНовым аппаратам, то свой выбор следует останавливать на моделях с многоступенчатым регулированием мощности и возможностью установки программатора. К такому оборудованию относится экономичный котёл с высоким КПД (около 99,4%) польского производства KOSPEL EKCO.L1z.

Этот аппарат может использоваться как для радиаторного водяного отопления, так и в системах тёплых полов. В комплексе с бойлером косвенного нагрева установка выполняет не только отопительную функцию, но и обеспечивает жильцов горячей водой санитарного назначения. Идеально подходит для зданий, где невозможно устройство дымоходов или по технике безопасности запрещено использовать открытый огонь, например, на заправочных станциях. Агрегаты линейки KOSPEL EKCO подходят для обогрева помещений периодического использования.

Значительная экономия электроэнергии достигается благодаря 6-ти ступенчатому выбору мощности. Режимом работы агрегата можно руководить двумя способами:

• Вручную – при этом необходимый уровень мощности или температуры выбирается с помощью передней панели аппарата.
• Автоматически – в этом случае с помощью программатора, на котором установлен комнатный термометр, задаются разные температурные режимы для разного времени суток. Может использоваться недельный программатор.

Внимание! Экономию электроэнергии также обеспечивают многотарифный счётчик, учитывающий работу в ночное время, и функция задержки отключения циркуляционного насоса после выключения котла по команде температурного датчика.

Стоимость аппарата мощностью 8 кВт составляет примерно 900-1000 долларов.

Особенности использования экономичных электродных агрегатов

При решении вопроса, какой электрический котёл самый экономичный, потребители всё чаще изучают возможность применения менее традиционного, по сравнению с ТЭНовыми, электродного отопительного аппарата. Экономичность электродного агрегата показывают следующие цифры:

• Используемый для отопления домостроения площадью 50 м²  электродный аппарат мощностью 3 кВт расходует 0,5-0,7 кВт/час.
• ТЭНовый 3-х киловаттный агрегат сможет обогреть помещение площадью только 30 м²,  расходуя при этом 1,2-1,4 кВт/час.

Такая же ситуация наблюдается и при использовании трёхфазных установок.

Нагрев теплоносителя в таких агрегатах происходит благодаря процессу ионизации, который заключается в распаде молекулы теплоносителя на положительно и отрицательно заряженные ионы. Движение ионов происходит с выделением значительного количества тепла.

Экономичность работы электродных аппаратов достигается благодаря следующим факторам:

• Нагрев теплоносителя осуществляется без посредника, например, ТЭНа, поэтому инерционность этого процесса гораздо ниже, чем у ТЭНовых агрегатов.
• Применению в аппаратах современной автоматики.
• Плавному старту.
• Простоте конструкции и использованию при их производстве современных материалов.

Стоимость 9-ти киловаттного электродного агрегата Гейзер производства компании Галан (Россия) составляет примерно 500 долларов.

Препятствием к широкому распространению электродных котлов служит ряд их серьёзных недостатков:

• Передача электрического тока непосредственно теплоносителем существенно повышает риск поражения током.
• Значительные токи утечки являются причиной невозможности применения в комплексе с таким агрегатом УЗО – устройства защитного отключения.
• Электролиз теплоносителя приводит к изменению его химического состава и, как следствие, электропроводности. Также электролиз становится причиной появления электролизных газов, завоздушивающих систему. Такие газы, в зависимости от химического состава теплоносителя, могут быть токсичными.
• Теплоноситель должен тщательно подготавливаться по электропроводности.
• Это отопительное оборудование требует квалифицированного обслуживания.

Поэтому пользователь должен внимательно взвешивать все «за» и «против» при покупке электродного аппарата.

Внимание! Экономичность отопительной системы любого типа можно существенно повысить с помощью правильного утепления помещения и грамотной организации отопительной системы.

Роль автоматики в обеспечении высокой экономичности электрического агрегата

Немаловажную роль в обеспечении высокой эффективности электрической отопительной системы играет правильный выбор управляющих устройств. Автоматика может быть механической или электронной.

• Механическая автоматика представляет собой надёжные, но конструктивно примитивные устройства – тепловые реле, биметаллические термостаты, контакторы. Главным, и едва ли не единственным достоинством такой автоматики является её невысокая стоимость. Недостатки достаточно серьёзные – значительный шум при  работе, а главное – неточное и неэкономичное регулирование нагрева. Используется при отоплении хозяйственных, складских и производственных строений.
• Электронная автоматика работает менее шумно и повышает экономичность нагрева, по сравнению с механическим управлением, примерно на 25%.  Перечень устройств электронной автоматической системы определяется для каждого конкретного случая.

Внимание! Особенно эффект применения программируемой автоматики заметен при не постоянном нахождении людей в помещении.

kotel-otoplenija.ru

КПД газового и твердотопливного котла отопления: брутто и нетто

Правильно подобранная система отопления принесет в каждый дом не только тепло и уют, но также избавит от неприятных последствий и лишних затрат на ремонт. Надежный водогрейный котел — основа отопительной системы дома.

Перед выбором и покупкой стоит произвести правильный расчет КПД котла и уточнить все его параметры и факторы, которые повлияют на его работу и объем вырабатываемого тепла.

СодержаниеПоказать

Что такое КПД котла

Эффективность паровых и водогрейных котлов определяется коэффициентом полезного действия — их теплоэффективностью. То есть, это объем выработанной теплоты на производство номинального объема горячей воды в соотношении к номинальному объему сожженного топлива.

Производители указывают изначальные возможности оборудования, где КПД водогрейного котла может достигать 110%, но чаще их значение придерживается параметров 95-98%. Потребитель в дальнейшем при эксплуатации может с помощью технических модернизаций и теплоизоляции увеличить эти показатели.

Самостоятельный расчет КПД котла производится на месте монтажа и зависит от многих факторов, в том числе грамотно выстроенной системе дымоудаления, исключении недочетов при установке и т.д. Все затраченные ресурсы для работы теплоносителя (топливо, электричество) сравнивают с объемом выделенного им тепла.

Как рассчитать КПД

КПД брутто котла характеризует степень технической оснащенности, КПД нетто — экономичность расхода топлива.

Для выявления показателей КПД котла используется формула:

КПД котла = (Q1/ Q_общая)х100%, где Q1 — аккумулированная теплота использованная для отопления, а Q_общая — общее количество тепловой энергии, выделившееся при сжигании топлива.

Расчеты не затрагивают многих моментов, поэтому их результат усреднен. Любые сбои или отклонения в работе оборудования или внешние факторы, влияющие на теплопотери, исказят результат, полученный по данной формуле.
Чтобы исключить большее число искажающих факторов, проводят коррекцию результата с уточнением теплоэффективности. В зависимости от особенностей конкретной системы отопления.

КПД котла=100-(Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)

Где Q2 – теплопотери в виде дыма, вышедшего через систему вентиляции,
Q3 – недостаточное сжигание смеси газа при неправильно используемых объемах газовоздушной смеси,
Q4 – тепловые теплопотери из-за загрязнений теплообменника, а также, если загрязнены газовые горелки,
Q5 – теплопотеря из-за внешнего холодного воздуха (влияет производительностью котельной установки),
Q 6 – потеря тепла по время чистки топочной камеры.
Основной фактор влияющий на телоэффективность — это уходящие отработанные продукты горения, при уменьшении их нагрева в пределах 10-12°С можно увеличить общий КПД газового котла отопления на несколько процентов.

По этой же причине конденсационные котлы обладают самым высоким показателем КПД, т.е. чем ниже температура отопительного оборудования, тем выше это значение. Самым низким показателем обладает пищеварочный электрический котел в силу минимальной функциональности и простого устройства.
Два используемых варианта в определении КПД газовых котлов отопления: отчетность за конкретный период времени и во время первоначальных испытаний при установке. В последнем варианте результат расчета будет более точен, благодаря наглядности в подсчете теплопотерь.

Как увеличить КПД газового котла

Создать подходящие условия для повышения коэффициента полезного действия, можно оптимизировав процессы самостоятельно или с привлечением специалиста. Изначально все параметры заложены в конструкции электрокотла, эффективность принимаемых мер по увеличению КПД техники будут зависеть от этих данных.

Источник фото: teplo-com.ru

Для начала проводят модернизация без изменения структуры твердотопливных котлов:

1. Комнатные терморегуляторы. Они контролируют температуру в жилых помещениях, не влияя на работу теплоносителя.
2. Установка циркулярного насоса, так можно стабилизировать равномерность и скорость прогревания.
3. Замена газовой горелки, повысит увеличение КПД твердотопливного котла на 5-7%. Модуляционная горелка позволит расходовать газовоздушную смесь в правильных пропорциях, что исключит неполное сжигание.
4. Расположение горелок у водяного контура прибавит к общему количеству КПД несколько процентов. Такая частичная модификация положительно повлияет на расход топлива и увеличит тепловой баланс всей системы.

Проведение регулярного обслуживания и очистка оборудования увеличит его КПД. Накипь в трубах системы отопления и сажа на внешних стенках дымохода, образующиеся в процессе работы, могут забирать до 5%. Пластиковые трубы меньше нуждаются в уходе, но осуществлять их продувку требуется периодически.

Засорившийся дымоход суживает проход отводящей дым трубы, это приводит к уменьшению тяги, а это уже не только потеря процентов тепла, но и угроза для здоровья людей, находящихся в жилых помещениях.

Также теплообменник с видимыми признаками загрязнения, которые представляют из себя солевые отложения металлов, провоцирует сильный расход всех видов энергии затраченных на работу, что уменьшает теплопроводность и может вывести из строя котел. Чистку камеры сгорания обязательна и проводят ее несколько раз в год.

Как вариант понизить химические тепловые потери, для этого производят высококвалифицированную настройку системы оборудования. Лучше воздержаться от самостоятельной настройки и доверить дело специалисту.
Борьба с недогаром решается увеличением скорости поступления сжиженного газа в горелку, так процесс сгорания происходит активнее, а КПД, соответственно, увеличивается.

Хотя увеличение КПД практически никак не влияет на теплоэффективность котельного агрегата. На нынешний день природный газ остается самым экономичным, оборудование на этом топливе более распространено и экономически оправдано, чем котлы на традиционном твердом дровяном топливе или угле.

Газовые котлы с самым высоким КПД

Лучшее качество котлов, которые еще и обладают высокими показателями КПД — иностранного происхождения. Энергосберегающие технологии, соответствующие требованиям ЕС, являются определяющими при производстве такого оборудования.

Высокие показатели обеспечивает современные инструменты модернизации, например, как модуляционная горелка.

Автоматическая и экономичная, у нее широкий набор, позволяющий приспособиться к индивидуальным параметрам конкретного котла и системы отопления. Ее горение осуществляется в постоянном режиме.
Также основное преимущество — их максимальная теплоотдача. Наиболее оптимальное значение разогрева теплоносителя, представленное иностранным производителем, до 70°С. Продукты горения нагреваются не более 110°С.
Изготавливают теплообменник для котлов с наивысшими показателями КПД из нержавеющей стали. Дополнительно они оборудованы блоком для отбора тепла из конденсата. Минусы, которые характерны при низком температурном нагреве: сила тяги развивается с недостаточной силой и образование излишнего конденсата.

Источник фото: teplonet.ru

Подача в горелку уже подогретого газа и газовоздушной смеси, а также поступающего в камеру воздуха через двуполостную трубу в топку — обеспечивает снижение общего числа теплозатрат для котлов закрытого типа на 1-2%.

Удачный вариант модернизация котлоагрегата состоит в монтаже рециркуляции отработанных газов. При таком варианте продукты сгорания поступают в горелочное устройство после прохождения канала дымохода с сильными изломами, обогащаясь при этом кислородом из внешней среды. Максимальное КПД достигается при температуре, благодаря которой образуется конденсат (точка росы).

Конденсационные котлы, работающие на условиях нагревания при низких температурах отличаются относительно небольшим потреблением газа. Это обуславливает их теплоэффективность, особенно при подключении к газобаллонным установкам. Также это делает такой котел экономичным.
Список конденсационных котлов известных и заслуженных европейских производителей с лучшим качеством сборки и высоким уровнем КПД:

• Baxi.
• Buderus.
• De Dietrich.
• Vaillant.
• Viessmann.

Как заявлено их производителями в сопровождающей документации, коэффициент полезного действия данных котловых агрегатов, при подключении к низкотемпературным системам, соответствует 107-110%.

kotle.ru