Мощность котельной – Расчет мощности котла, методики оценки требуемой мощности, чем чревата избыточная или недостаточная мощность отопительного прибора

От чего зависит требуемая мощность

Каждое строение уникально в силу теплотехнических процессов, в нем происходящих. При выборе мощности котла наиболее интересны показатели тепловых потерь. Строго говоря, мощность котла должна быть эквивалентной количеству тепла, которое уходит из дома из-за разницы температур между двумя средами. Можно назвать ряд основных зон с наивысшими показателями утечек:

1. Кровля и потолочное перекрытие — до 30%.
2. Стены и пол — до 50%.
3. Окна и двери — 15%.
4. Вентиляция — 5–10%.

Для установки количественных значений теплопотерь можно пользоваться всевозможными калькуляторами. Более точные данные вычисляются индивидуальными расчетами, для которых имеют фундаментальное значение:

1. Толщина и материал стен, перекрытий.
2. Разница температур между уличным и комнатным воздухом.
3. Площадь ограждающих стен.
4. Количество дверей и окон, тип стеклопакетов.
5. Пропускная способность вентиляции.
6. Глубина промерзания грунта, средние ветровые нагрузки на дом и прочие факторы.

Существует два пути выхода на номинальную мощность, требуемую для поддержания внутри здания комфортной температуры. Первый заключается в практически беспредельном наращивании мощности отопительного оборудования. Второй вариант подразумевает подробное исследование теплотехнических особенностей дома, расчет значения тепловых потерь для каждой ограждающей плоскости и посильное устранение утечек. В последнем аспекте все более актуальным становится тепловизионное исследование помещений и дома в целом.

Расчет тепловых потерь здания

Суть теплотехнического расчета будет проще всего объяснить на примере достаточно примитивного одноэтажного строения. Исходные данные таковы:

1. Общая площадь дома: 100 м².
2. Высота потолков: 2,5 м.
3. Стены: газобетон 30 см.
4. Перекрытие: балочное деревянное толщиной в 25 см с наполнителем из минеральной ваты плотностью 60 кг/м³.
5. Тепловая изоляция: наружная, пенополистирол толщиной 50 мм.
6. Вентиляция: воздухообмен до 40 м³ в час.
7. Пол: монолитный бетонный с подсыпкой по грунту в 20 см из дробленного керамзита.

Желаемая температура внутри дома: 23–25 °С, в регионе средняя температура января составляет -5…-6 °С. Поскольку расчет выполняется для определения максимальной мощности отопительной системы, необходимо коррелировать эти данные с самой низкой температурой, появляющейся в течение года. Допустим это -25 °С, расчет для такого значения будет выполняться параллельно.

Для удобства поделим дом на четыре зоны по 25, 35 и 40 м², используя как ориентир контуры внутренних перегородок. Подобное разбиение расчетов на мелкие этапы также делает процесс более легким.

В зоне площадью 25 м² есть две внешние стены, их общая площадь составляет 26,9 м². Кроме этого, мы имеем практически 25 м² пола и столько же потолка. Для каждого типа ограждающей конструкции ведем расчет в индивидуальном порядке, используя формулу:

• Q_пот = S x (Δt) x (1 + Q_доб1 + Q_доб2 + … + Q_добN) x K_поз / R_огр

Здесь: S — площадь однородного ограждения (м²).

Q_доб — доли добавочных потерь: через вентиляцию, открывание дверей или мостики холода, также и при потолках свыше 4 м. Величина условная, общее значение порядка 1,5–2 даст неплохой «запас прочности».

К_поз — табличное значение коэффициента позиции (положения) расчетной конструкции относительно наружного воздуха. В грубых расчетах принимается равным 1, в зависимости от ориентации стены варьируется от 1,05 до 1,1.

R_огр — сопротивление термопередаче, у каждого материала разное (м²·Кельвин/Вт).

Подставив в формулу известные нам значения, мы получим:

1. Для пола Q_пот = 25 х 14 х 1,22 х 1,06 / 0,853 = 0,53 кВт·ч для средней температуры (0,72 кВт·ч для минимальной).
2. Для потолка Q_пот = 25 x 27 x 1,95 x 1 / 1,3 = 1,01 кВт·ч для средней температуры (1,76 кВт·ч для минимальной).
3. Для стен Q_пот = 26,9 x 30 x 1,85 x 1,05 / 1,12 = 1,44 кВт·ч для средней температуры(2,33 кВт·ч для минимальной).

Соответственно, общие теплопотери первой зоны составляют 2,98 кВт·ч. Избегая дополнительных расчетов, мы пропорционально увеличим теплопотери помещения в 25 м² в четыре раза, получив 11,92 кВт·ч средних и 19,24 кВт·ч пиковых теплопотерь для всего дома. Последнее, по сути, и есть желаемая мощность отопительного котла (весьма близко к реальности), но не все так просто.

Виды энергии — в чем различия

Если вы не готовы или не хотите снабжать свой дом геотермальным отоплением, то вариантов выбора энергоносителя остается немного: электричество, газ или твердое топливо. Касательно последних двух можно однозначно заявить одно: котельное оборудование на них имеет свойство превращать в полезное тепло только определенную часть топлива, остальное расходуется впустую.

Причин тому несколько: неполное сгорание топлива, потеря части тепла с продуктами горения, сбои автоматики, ведущие к инерционному перегреву. Таким образом, до трети затраченных на газовое отопление денег расходуются впустую, у твердого топлива утечки еще выше.

Электрические котлы этого недостатка лишены: сколько киловатт мощности пропустил вводной кабель, почти столько же внутри дома и осталось, ведь преобразование энергии выполняется с эффективностью в 99% почти для всех типов нагревателей.

От чего зависит КПД котла

В первую очередь от правильной загрузки. Для газового оборудования это производительность горелки, для твердотопливных — масса горючего в топке. Оптимально подбирать количество топлива таким образом, чтобы всё тепло от его горения могло быть принято теплообменниками.

Очень важно понимать, что чем ближе номинальная мощность котла к пиковой, тем сильнее выражены неполная передача тепла и химически неполноценное сгорание. Оптимально выбирать мощность котла на 20–25% выше ожидаемой пиковой, чтобы оборудование не работало в режиме усиленной форсировки.

Многое зависит и от конструкции котла. В современных агрегатах предусмотрена защита от потери тепла через корпус, сплошное окружение топки теплоносителем и высокоэффективные схемы автоматического управления. Не забывайте также о важности регулировки тяги: по большей части топливо не выгорает из-за недостатка кислорода.

Автоматика и вспомогательное оборудование

Вам решать: просто увеличивать мощность котла или попытаться повысить его эффективность. Последнее может достигаться установкой автоматики, которая будет подогревать теплоноситель в оптимальные моменты высокой разности температур, поддерживая постоянной температуру воздуха. Эффективность нагрева воды в системе может также быть увеличена принудительной циркуляцией и избыточным давлением.

Существует немалый арсенал средств утилизации остаточной теплоты — всевозможные рекуператоры и экономайзеры. Можно уверенно сказать, что такая оснастка котла хорошо работает на мощностях свыше 40 кВт, но и при меньших масштабах оборудование может быть вполне себе эффективным.

рмнт.ру

19.02.16

Читайте также

Котельная установка мощность 1 МВт от Завода ГазСинтез

Завод ГазСинтез изготавливает однотопливные котельные в блочно-модульном исполнении мощностью 1000 кВт, работающие на природном газе, а также многотопливные котельные на других видах топлива (дизель, мазут, сжиженный газ, пеллеты) в качестве основного, резервного или аварийного.

Котельные мощностью 1,0 МВт предназначены для отопления, а также горячего водоснабжения объектов общей площадью до 11000 м².

Конструкция модульных котельных мощностью 1000 кВт

Корпус типовой котельной мощностью 1,0 МВт — это два блок-модуля — обшитых сэндвич-панелями контейнера каркасного типа. В котельной предусмотрены дверь для защиты оборудования от несанкционированного доступа, окно/окна для обеспечения естественной приточно-вытяжной вентиляции через жалюзийные решетки и дефлекторы на крыше. В котельной также проводится охранная и пожарная сигнализации с выводом сигналов на пульт управления.

Отопление помещения котельной осуществляет агрегат воздушного отопления, который поддерживает температуру внутри котельной не ниже +10ºС при температуре окружающей среды до -42ºС.

Котельные установки мощностью 1000 кВт относятся ко II категории по надежности отпуска тепла, степень огнестойкости корпуса котельной — II или III в зависимости от требований Заказчика. По взрывопожароопасности котельные соответствуют категории Г (по НПБ 105-03).

Блок-модули котельных установок поставляются в полной заводской готовности до места эксплуатации. На строительной площадке блок-модули устанавливаются на железобетонный фундамент, соединяются в единую конструкцию, котельное и газовое оборудование подсоединяется к внешним инженерным сетям, производится пуско-наладка.

Устройство блочно-модульной котельной мощностью 1 МВт

Система теплоснабжения котельной может быть устроена по открытой или закрытой схеме. Для восполнения объема теплоносителя котельной устанавливаются подпиточные насосы.

Блочно-модульные котельные могут применяться как только для отопления Потребителей (одноконтурная схема котельной), так и для горячего водоснабжения (двухконтурная схема котельной). Для разделения котлового и сетевого контуров устанавливаются пластинчатые теплообменники или гидравлические разделители.

Котельные комплектуются системой водоподготовки, которая приводит химические свойства воды в соответствии с нормами. Состав системы водоподготовки зависит от качества исходной воды и может включать в себя комплексы постоянного или переменного дозирования реагента, установки фильтрации, умягчения, обезжелезивания и натрий-катионирования.

Система автоматики модульных газовых котельных мощностью 1000 кВт

Блочно-модульные котельные производства Завода ГазСинтез являются полностью автоматизированными, то есть их эксплуатация осуществляется без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Управление работой котлов осуществляется через пульт управления или шкаф автоматики. Возможно дистанционное управление котельной из диспетчерского пункта за счет внедрения Scada системы. Связь между котельным оборудованием, контроллерами и пультом/пунктом управления происходит через GSM или Internet каналы.

Котельные нашего производства осуществляют погодозависимое регулирование температурного режима теплоносителя (упрощенная схема). По требованию Заказчика возможно применение расширенной схемы, которая позволяет регулировать температуру воды в зависимости от времени года, суток, рабочего или выходного дня и других параметров.

Техническое задание на изготовление блочно-модульной котельной мощностью 1,0 МВт

Завод ГазСинтез изготавливает блочные котельные установки на основании Опросного листа или технического задания, в которых указываются основные требования к оборудованию.

Пример технического задания:

На основании данного технического задания специалистами были проведены тепломеханические расчеты, подбор оборудования, в результате чего была изготовлена блочно-модульная котельная ГазСинтез-БМ-1000.

Габаритные чертежи газовой котельной ГазСинтез-БМ-1000

Компоновочная схема блочно-модульной котельной ГазСинтез-БМ-1000

(состав технологического оборудование подбирается по индивидуальному заказу; габаритные и присоединительные размеры даны для справки)

Условное обозначение: К1-водогрейный котел, К2-сетевой насос системы отопления, К3-насос подпитки, К4-антиконденсатный насос, К5-расширительный мембранный бак V=750 л, К6-клапан трехходовой в комплекте с приводом, К7-комплекс дозирования реагента, К8-бак запаса воды V=2,5 м

Технические характеристики блочно-модульной котельной ГазСинтез-БМ-1000

Преимущества газовых блочно-модульных котельных мощностью 1,0 МВт производства нашего Завода

• производство котельных в соответствии с разработанными на Заводе ТУ 4859-003-26824359-2015
• стоимость котельной мощностью 1000 кВт без торговых наценок по цене Завода-изготовителя
• выполняем комплексную поставку котельных любой мощности, которая включает в себя проектирование, изготовление, монтаж и пусконаладку
• мы сотрудничаем с надежными транспортными компаниями и поставщиками котельного оборудования

Заказ в Вашем городе блочно-модульной котельной Завода ГазСинтез

Для заказа блочно-модульной котельной установки мощностью 1 МВт производства Завода ГазСинтез, Вы можете:

• связаться с нашими специалистами по телефону 8-800-555-4784
• прислать заполненный Опросный лист для заказа котельной или Техническое задание на расчет стоимости изготовления котельной на Заводе ГазСинтез на электронную почту
• воспользоваться формой «Запрос цены»

Экономические показатели котельных, работающие на древесном топливе

Экономические показатели котельных, работающие на древесном топливе

Оценка работы котельной производится по ее технико-экономическим показателям, определяемым по данным технической отчетности. Работу котельной на древесном топливе характеризуют   следующие экономические показатели котельных, работающие на древесном топливе: установленная мощность котлоагрегатов, годовая выработка и отпуск тепла, численность обслуживающего персонала, капитальные затраты на строительство и монтаж оборудования котельной, коэффициент загрузки, коэффициент использования установленной мощности, число часов использования установленной мощности, КПД и удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж тепла, штатный коэффициент, себестоимость тепловой энергии и удельные капитальные затраты на выработку тепла.

Коэффициент загрузки характеризует степень загрузки установленной мощности котельной при максимальной (часовой) выработке тепла во время зимнего максимума потребления тепловой энергии. Разность между единицей и коэффициентом загрузки характеризует резерв мощности котельной. Коэффициент загрузки определяется по формуле

К_заг = Q_max/Q_ycт (14.3)

где Q_max — максимальная часовая загрузка во время зимнего максимума потребления тепловой энергии, МВт; Q_yст — установленная мощность котлоагрегатов котельной, МВт. Установленная мощность котельной используется в течение года не полностью, так как тепловая нагрузка меняется в продолжении суток и по сезонам года. Для установления, в какой мере используется установленная мощность котельного оборудования в течение года, служит коэффициент использования установленной мощности.

Коэффициент использования установленной мощности котельной

К_исп = Q_год/Q_уст7860 (14.4)

где Q_год — годовая выработка тепловой энергии, МДж; Q_ycт — установленная мощность котлоагрегатов котельной, МДж/ч.

На практике вместо коэффициента использования установленной мощности используют экономические показатели котельных, работающие на древесном топливе, называемые числом часов использования установленной мощности. Число часов использования установленной мощности показывает, сколько часов котельная должна работать при нагрузке равной установленной мощности, чтобы обеспечить выработку количества тепла, запланированного на год.
Число часов использования установленной мощности котельной подсчитывают по формуле

τ_год = Q_год/Q_уст (14.5)

Число часов использования установленной мощности котельной применяется при проектировании котельной. Задаваясь этой величиной на основании опыта эксплуатации котельных в аналогичных условиях, проектанты определяют необходимую мощность котлоагрегатов по годовому потреблению тепла. Годовое потребление тепла для этого исчисляется на основании проектного графика тепловой нагрузки по месяцам года.

экономические показатели котельных, работающие на древесном топливе характеризуют коэффициенты полезного действия и удельный расход условного топлива на выработку единицы тепловой энергии. Коэффициентом полезного действия котлоагрегата называют отношение тепловой энергии пара или горячей воды к энергии сгорания топлива. Различают КПД котлоагрегата брутто и нетто.

КПД брутто — это отношение произведенного тепла к теплу сгорания топлива. КПД брутто определяется для паровых котлов по формуле

где D — производительность котла, т/ч; i_n — энтальпия пара, кДж/кг; i_b — энтальпия питательной воды, кДж/кг; В — расход топлива, кг; Q_нp — теплота сгорания топлива, кДж/кг; т

Для водогрейных котлов КПД брутто определяется по формуле

где V — количество обратной сетевой воды, поступившей в водогрейный котел, м³/ч; р -плотность воды, кг/м³; i₁ — энтальпия прямой сетевой воды, кДж/кг; i₂ — энтальпия обратной сетевой воды, кДж/кг; В — расход топлива, кг/ч; Q_нp — теплота сгорания, кДж/кг.

КПД нетто есть отношение отпущенной тепловой энергии к теплоте топлива, которая может выделиться при его сжигании. Иначе говоря, этот коэффициент отражает снижение полезного гепла за счет тепловой энергии, расходуемой на собственные нужды котельной. Для паровых котлов КПД нетто подсчитывается по формуле

где D_CH — расход пара на собственные нужды, т/ч. Для водогрейных котлов КПД нетто можно определить по формуле

где Q_c.н — расход тепла на собственные нужды котельной, кДж/ч.

Удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж тепла определяется по формуле

Штатный коэффициент характеризует трудоемкость производства тепловой энергии. Он представляет собой отношение численности персонала котельной к ее установленной мощности и может быть подсчитан по формуле

К_шт = n/Q_уст

где n — численность работников котельной, чел.; Q_ycт — установленная мощность котельной, МВт.

Чем выше степень машинизации и автоматизации производства тепла в котельных, тем меньше численное значение штатного коэффициента. Штатный коэффициент уменьшается при увеличении мощности котельных. В котельных лесозаготовительных предприятий, работающих на древесном топливе, при их мощности от 4 до 23 МВт штатный коэффициент изменяется в пределах от 1 до 4,2 чел/МВт. В котельных на базе чугунных секционных водогрейных котлов штатный коэффициент достигает 10 чел/МВт.

Экономические показатели котельных, работающие на древесном топливе подсчитываются как сумма годовых затрат (на топливо, заработную плату персонала котельной, на воду и электроэнергию, на текущий ремонт и техническое обслуживание оборудования, амортизацию оборудования, здания и других сооружений котельной), отнесенных на единицу выработанной энергии. Себестоимость единицы тепла подсчитывается по формуле

С =1/Q_год (С_т + С_з.л + Св – Сэ +С_т.р  + С_т.о + С_ам)   

где Q_год — годовая выработка тепла, МДж; С_т — затраты на топливо, р; С_{з. п} — заработная плата основная и начисления на нее, р.; С_в — затраты на воду, р; С_э — затраты на электроэнергию, р; С_{т. р} — затраты на текущий ремонт, р.; С_{т. о} — затраты на техническое обслуживание оборудования, р; С_ам — амортизационные отчисления на капитальный ремонт и реновацию, р.

Основными составляющими себестоимости тепловой энергии является топливная составляющая и составляющая по содержанию обслуживающего персонала. Топливная составляющая зависит от цены на топливо и КПД котлоагрегатов. Экономические показатели котельных, работающие на древесном топливе при мощности котельной свыше 3 МВт очень мало зависят от мощности котельной и целиком определяется по своей величине стоимостью применяемого топлива. Она немного снижается с повышением мощности котельной за счет увеличения КПД котлоагрегатов, который несколько повышается при увеличении мощности котлов.

Цена на древесное топливо равна

Ц = Ц_опт + Ц_др + Ц_хр + Ц_тр

где Ц_опт — оптовая цена по прейскуранту № 52-03-35 за древесные отходы, р/пл. м³; Цдр — стоимость измельчения, р/пл. м³; Ц_хр -стоимость хранения, р/пл. м³; Ц_тр — стоимость внутризаводского транспортирования топливной щепы.

Котельные большой мощности и их особенности

1. 1. Виды котельных большой мощности

Котельные большой мощности применяются для обеспечения потребителей централизованным теплоснабжением, для отапливания промышленных предприятий и производств. Мощность таких систем может достигать отметки в десятки МВт. Как и в случае с менее мощными котельными и установками со средними показателями, при проектировании, конструировании, монтаже и пусконаладочных работах используются правила из СНиП II-35-76 «Котельные установки».

Основная особенность котельных большой мощности заключается в сфере их использования. Они возводятся для обеспечения теплом и горячим водоснабжением комплексов зданий, микрорайонов или даже районов. С точки зрения экономической выгоды, их эксплуатация, разумеется, куда более рентабельна, чем применения котельных малой или средней мощности: они обладают более высоким КПД, меньше загрязняют окружающую среду, имеют более низкий расход топлива, проще в обслуживании, требуют для работы меньший штат персонала. Вместе с тем, они могут быть полностью оснащены приборами автоматизации и контроля, что в сочетании с соблюдением правил делает их достаточно безопасными и надёжными. Кроме того, строительство одной высокомощной котельной обходится значительно дешевле, чем конструирование нескольких менее мощных котельных.

Допускается использование в котельных большой мощности водогрейных котлов мощностью до 60 МВт и паровых до 35 т/ч.

Разумеется, наиболее эффективной установкой для обеспечения теплом и ГВС целых районов является теплоэлектроцентраль ТЭЦ, способная единовременно вырабатывать не только тепло, но и электрическую энергию.

В настоящее время котельные большой мощности обеспечивают теплом около 40% населения; остальные получают теплоснабжение от ТЭЦ и автономных котельных.

Виды котельных большой мощности

По своей классификации они не отличаются от других разновидностей тепловых установок. Выделяют:

Также они могут быть исключительно отопительными, исключительно производственными или комбинированными — отопительно-производственными, что весьма выгодно для предприятий, на которых постоянно работают люди, и которые имеют рядом относящиеся к производству жилые здания.

Большой популярностью сегодня пользуются блочно-модульные котельные большой мощности, весьма дешёвые в производстве, простые в эксплуатации и при желании транспортабельные. Они собираются на заводе, доставляются к месту установки в практически готовом виде и требуют всего несколько дней на монтаж и пусконаладочные работы.

По всем возникшим вопросам:
многоканальный телефон: 8 (495) 781-81-55
электронная почта: [email protected]

Вас также может заинтересовать

Автономные котельные 6 МВт подойдут для обеспечения теплом, ГВС и вентиляцией потребителей любого типа, от жилых помещений и новых микрорайонов, до административных, социальных и промышленных зданий. Компания «АльянсТепло» осуществляет проектирование, производство, транспортировку, монтаж и пусконаладку котельных любой мощности и вида.

Сейчас очень популярными стали блочно-модульные котельные 50 МВт — оборудование, которое размещается в специальных блок-модулях, а потом в практически готовом виде привозится к потребителю. Монтаж и пусконаладка занимают несколько дней, после чего котельная считается готовой к эксплуатации.

Котельная для геологических разработок проектируется и создается специально для обеспечения бесперебойности технологических процессов при работе на скважинах, а также — попутно — удовлетворяет бытовые нужды проживающих на месторождениях людей.

Лицензирование котельной происходит через специальный документ — лицензию на эксплуатацию котельной и тепловых сетей. Это бумага государственного образца, разрешающая эксплуатацию тепловых систем и всего сопутствующего оборудования.

Определяется установленная мощность котельной, — Мегаобучалка

МВт с водогрейными котлами Q_уст=Q^вк_ном×п

где Q^вк_ном – номинальная мощность водогрейных котлов, МВт (по данным завода-изготовителя)

п- число установленных котлов

с паровыми котлами:

где — непрерывная продувка котла %, 2-3 % от

=0.02*Д_ном

номинальная паропроизводительность котлов, (по данным завода изготовителя)

энтальпия пара,

энтальпия питательной воды,

энтальпия котловой воды,

количество установленных котлов.

Планирование потребности тепла на отопление и вентиляцию

а) Определяется отпуск теплоты на отопление ( )

где средний расход теплоты за отопительный период на нужды отопления, , определяется по формуле: где максимальный часовый расход теплоты на отопление, , (берется по данным практики на действующей котельной или определяется расчетным методом).

средняя температура наружного воздуха за отопительный период принимается по таблице (Для Ульяновска -5,4 ºС).

расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, принимается по таблице как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки, (-31 ).

продолжительность отопительного периода, сутки принимается по таблице (Для Ульяновска 213 суток).

расчетная температура воздуха внутри помещения, (18 ).

б). Годовой отпуск теплоты на вентиляцию,

где усредненное, за отопительный период, число часов работы системы вентиляции в течение суток (при отсутствии данных принимается равным 16 часов)

средний расход теплоты на вентиляцию, определяется по формуле:

где максимальный расход теплоты на вентиляцию, (принимается по данным практики или расчетным методом).

расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции принимается по таблице, как средняя температура наиболее холодного,

Планирование потребности тепла на горячее водоснабжение

а). Годовой отпуск теплоты на горячее водоснабжение

где 350 – число суток в году работы горячего водоснабжения

продолжительность отопительного периода (принимается по таблицы)

средний расход теплоты за отопительный период на горячее водоснабжение, определяется по формуле:

где укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение на 1 чел. (с учетом общественных зданий района), принимается по таблице 4 (СНиП 11-36-73) или принимаются с практики.

число человек, проживающих в заданном районе, принимается по данным практики.

средний расход горячей воды летом

(летом) – температура холодной воды в летний период

(зимой) – температура холодной воды в зимний период

(коэффициент, учитывающий снижение среднего расхода воды на горячее водоснабжение летом по отношению к отопительному периоду)