Как определить (оценить) фактический КПД малой котельной?
Пусть в подмосковье стоит дачный домик.
Расчетная нагрузка на отопление Q^р_о=20кВт.
Пусть принимается к установке котел фирмы N номинальной производительностью 20 кВт.
Котел и топливная емкость устанавливаются в отдельном помещении.
Заявленный КПД котла 85% (Так и не понял у поставщиков котла или горелки?).
Это при расчетной нагрузке при температуре наружного воздуха -28⁰С.
Средняя температура наружного воздуха за отопительный период -3,2 ⁰С.
Тогда средняя нагрузка на отопление 10кВт.
Средняя продолжительность отопительного периода 4920 ч.
В известных мне малых котлах производительность котла (горелки) меняется методом Вкл.100% (Выкл100%).
Тогда котел в течение половины отопительного периода стоит (2460 час).
Циркуляция теплоносителя через котел сохраняется.
Тогда получается, что в течение 2460 часов теплоноситель циркулирующий в котле охлаждается воздухом с температурой -3,2⁰С.
В момент включения котла в топке будут происходить переходные процессы, что не влиять на КПД котла.
Тогда средний КПД котла по неточным оценкам падает до 50% (в среднем за отопительный сезон).
Вентиляцию топки можно прекратить (установив клапан на газоходе), но это взрывоопасное мероприятие.
Циркуляцию теплоносителя в котле можно прекратить (байпасировать котел) на время отключения горелки, но это влечет за собой применение незамерзающих жидкостей, что тоже снижает КПД котла.
Да и любой дополнительный элемент включенный последовательно - снижает надежность.

Прошу поделиться опытом или соображениями по этому поводу.


Возникает ряд вопросов.
1. Сколько котлов устанавливать (один или два).

В ваших заключениях не учтено приготовление горячей воды,
 бойлера косвенного нагрева имеют теплообменники от 7 до 48 кВт, 
реально время работы котла будет зависить также и от расхода горячей воды.. 

Вот здесь собака (ошибка) и зарыта. Теплоноситель не охлаждается от воздуха, а нагревается от тела котла (чугуна) даже при выключенной горелке. Температура же в топке никак не может быть меньше Т в котельной.
Некая (мизерная) утечка тепла через газоход описанным Вами способом, безусловно, имеется. Решение давно придумали экономные немцы - ставьте горелку с воздушным клапаном. Нет горения - клапан закрыт - воздух в камеру сгорания не поступает.

На счет воздушного клапана обсолютно верно!
Котловая автоматика теорет работает так
Нагрела воду на выходе из котла до нужной температуры и выключилась
Так как циркуляция через котел осуществляется постоянно чугун отдает тепло
Потом температура опустилась ниже установленой горелка опять в ключилась
Производитель чугунных котлов заявляют что при снижении температуры входящей воды (при сохранении перепада) увеличивается КПД (наверное за счет снижения тепловых потерь с д.газами и через "обмуровку")
При этом КПД котла так и осталось 85% (при пуске 90 при выключении 85)
температура дымовых газов при пуске ниже, КПД выше

А расчет больше похож на вычисления коэффициента использования мощности, чем на КПД.
Как не крути КПД это соотношение полученой энергии к затраченной
когда котел в простое он газ не кушает....

Это как?
На улице воздух -3,2⁰С через топку проходит он и нагреть обратную воду из здания с температурой пусть 70⁰С никак не может.
Вентиляция топки как и помещения котельной необходима (Но какая?) иначе взрыв.

Перед запуском горелка продувает воздухом топку, какой взрыв?  а температура в топке будет такая же как температура котла, откуда возьмется воздух -3,2? у вас котел под открытым небом? если горелка кинет в топку воздух с минусом, то выпадение конденсата в топке гарантированно....

[quote name='Dead' date='31.8.2007, 13:27' post='162321']
При этом КПД котла так и осталось 85% (при пуске 90 при выключении 85)
температура дымовых газов при пуске ниже, КПД выше
При пуске котла идут переходные процессы и топливо при этом литит живьем (повышается q₃ и q₄), кроме этого энергия топлива тратится на прогрев топки и газоходов.

Цель - определить (оценить) расход топлива в условиях реальной эксплуатации.
А КПД - обычно.

КПД = полезное тепло (Средняя часовая нагрузка на отопление за отопительный сезон) / (Расход топлива х Q^рн).

Снизить вентиляцию топки в период отключения горелки - Да (Насколько?).
Совсем прекратить вентиляцию топки в период отключения горелки - Нет (Взрыв).

Если горелка отрегулированна, то никуда ничего не летит, этож не автомобиль, там нет подсоса...

Я бы понял если бы котельная была на 20МВт там действительно переходные процессы, продувка топки.
А 20 кВт это как зажигалка, время выхода на режим мало а что топливо литит живьем это проблема наладки . Недожог ! - думаю это учтено в КПД 85%

Прогрев топки это полезная работа. А прогрев газоходов всеравно потери в любом случае.

А если по существу лучше два котла. могут работать в каскаде
к тому же надежней (всякое бывает вдруг чтонибуть сломается) - правда дороже



А как определяешь расход топлива? или КПД?
Реальное время работы будет больше 2460 ч.
Для очень малых мощностей надо подходить более точно - считать каждый месяц по отдельности а потом складывать
Все справочники относительно не точны.

Ну не может топливо в холодной топке воспламинится мгновенно, а тем более сгореть полностью.
На больших котлоагрегатах борьба с химическим и физическим недожегом важная проблема эксплуатации, а в условиях неустановившегося режима однозначно есть недожег. Весь вопрос как долго и сколько?
Тот же вопрос возникает при отключении горелки. Ясно, что надо продолжать продувку топки, но как долго и каким расходом воздуха.
Нравится: "Если горелка отрегулированна, то ....".
На заводском стенде - Да.
Реально ли в условиях эксплуатации?
Обычно, для получения представительных замеров должен стабилизироваться режим.
Это 30-40 мин. Если совсем по правилам, то температура уходящих газов должна не меняться в течение 60 мин.
А горелка работает 30 мин ( См. исходные данные).
Да и на что регулировать, а завтра привезут другое топливо.
Поэтому даже в заявленные производителем 85% верится с трудом. Поди проверь.
Здесь стоит нормальная эксплутационная задача. Какой фактический КПД котельной?

Господа!
Значительная часть Росси (сельская уж точно) отапливается таким образом.

Если 1000000 раз по 20 кВт вот и МВт Ы.
А в условиях экспансии малых котлов в теплоснабжение городов уже имеющих центральное теплоснабжение, задача становится важной.
Пргрев топки из холодного состояния (а повторяю он 30 мин стоял) не идет на отопление здания, а значит потеря.
В большой и средней энергетике это так (даже есть нормы), но там котел растопили один раз и он работает до ремонта.
Распределение нагрузки котельной между котлами интересный вопрос, но тоже не однозначный.
Как? По методу максимального КПД или по равенству относительных приростов расхода топлива?

Вопрос об эффективности малых котельных и их итоговом КПД, безусловно, важен.
Сорри, но по-моему, у Вас каша в голове...

Совсем прекращают уже много лет как. Горелки у Гирша, например, посмотрите. Вентиляция идет перед пуском горелки и воздухом с температурой помещения. Ну ладно, воздух этот нужно согреть до Т помещения, т.е. в итоге как бы охлаждаем воздухом с Т=-3,2С Типа врубился, что Вы имели ввиду.
Это единственные "неучтенные" потери. Я оцениваю их мощность не более 10% от мощности котла, время для бытовых котлов меньше 1 минуты. Чтобы они (эти потери) не были значительными, котел не должен слишком часто пускаться. Это верно.

Для легких топлив (газ, даже дизель) проблема "холодной топки" практически не стоит. Наоборот, холодная топка забирает больше тепла у продуктов сгорания, что с лихвой покрывает возможный недожог. Что мы и видим в конденсационных газовых котлах, где чем холоднее топка, тем лучше.

Принципиальная ошибка. Идет, только не сразу
Ну что Вам возразить на такого рода нетехнический аргумент? В Европах, боюсь, доля индивидуального отопления еще выше. И энергоресурсы во много раз дороже. Ан нет, коптят небо индивидуально.

Кстати, о холодных топках.
Любая камера сгорания, где есть контакт пламени с теплообмееными поверхностями, считается холодной, безотносительно к тому, какой температуры теплоноситель протекает в теплообменнике: 20С или 130С. Горячая топка - это нечто огнеупорное внутри и теплоизоляционное снаружи, а отбор тепла происходит от газов уже после их сгорания. Применяется она для сжигания "тяжелых" и проблемных топлив типа отработанного масла, сырых опилок и дров, бытового мусора и т.п.

Ах да, если стоит вопрос "два котла или один", ставьте два, если финансы заказчика позволяют. Можете даже аккумулирующую емкость для теплоносителя воткнуть, дабы минимизировать кол-во пусков горелок.

Че т я не понял каким образом нагрев воздуха на горение в потерях оказался. Мы ж не коммерческим учетом маемся, где свои нужды за счет источника. На тепловой КПД никак не влияет отпуск тепла на котельную. И хстати интересно, чего ж котел жжет, если оно не зажигается от запальника без прогрева. И каким образом прогрев происходит в топке? Вроде мазут при таких разогревах на поде прожигал шамот

В Европах котлы с низким КПД запрещены.
В Европах исторически почти отсутствуют крупные теплофикационные циклы (ТЭЦ).
Сохранение вентиляции газохода в период остановки котла- требование безопасности, в том числе и в "Европе".
Конденсационные котлы, это хорошо, но в них теплота конденсации идет на нагрев теплоносителя при температурах газов около 80-110 гр.С (от вида топлива). Говорить же, что холодный вздух, нагреваясь от теплоносителя и уходящий в трубу, полезен для КПД, не думаю.

Но я о дачном домике.
Совершенно не против децентрализованного теплоснабжения. Тем более в лесу альтернативы нет.
Хочу определиться.
Ясно, что котел расположенный на улице, с циркулирующим через него теплоносителем в течение 2460 часов, не может не снижать средневзвешанный КПД котла. Он в это время является охладителем контура. Это не 1-2%.
Ясно, что переходные режимы не могут длиться секунды (как минимум 10 мин).

К.Д.
Да стоит котел половину времени - охлаждает дом, сам охлаждается (качает тепло из дома на улицу) - потери.
Другую половину времени работает. Но сначало надо нагреть газаходы, стабилизировать режим - опять потери.
Какие? Вот в чем вопрос.

Собственно, я так понял, что разговор идет о переходных процессах в котлах с высоким КПД (в период работы).

Это не так. Жаль, не смог по-быстрому найти русское описание на горелку с полной остановкой вентиляции, посмотрите хоть немецкое. Обратите внимание на картинку в правом нижнем углу. Вентиляция топки полностью отсутсвует. http://www.giersch.de/db/frameset.cfm?did=430700

Сорри, котел на улице - нонсенс или явление исключительно временное. Впрочем, дело даже не в этом. Из тех пресловутых 2460 часов контур хоть сколько-нибудь охлаждается только за время продувок перед пуском. Максимум - 50 раз в сутки по 35 сек или 30 мин/сут или 100 часов/сезон.
Теперь о мощности процесса. Средняя температура теплоносителя - 60С, температура пламени - 800С, Т воздуха пусть будет 0С. Отсюда можно оценить, что мощность паразитного охлаждения будет раз в 10 ниже мощности котла. Т.е. для бытового котелка 30 кВт - 3 кВт. Итого теплопотерь 300 кВт*часов тепловой энергии или 30 литров дизтоплива за сезон. Неприятно, но не смертельно. Ошибка, безусловно, есть, но не более, чем в 2 раза.

Ну у нас они негласно тоже не катят. Лимит при низком КПД не дают. А насчет вентиляции топки, так на вентиляторных горелках это большое сопротивление и проток там при бытовом котле с низкой трубой тоже низкий, атмосферники конечно будет прокачивать, но это решаемо. Приточную решетку можно на период остановки закрывать, но даже в больших котельных я этого реально не видел ( правда там и остановок полных нет, в крайнем случае при проблемах с топливом или электрикой).

По поводу "временности" расположения котельной (котла иемкости и для топоива) в неотапливаемой пристройке к сданию. Такое решение обычно и принимается в небольшом доме. Мы не говорим здесь о Рублевке. Ну не будет нормальный мужик затаскивать пару кубометров солярки в свой дом.

Да, действительно, вопрос определения эксплутационного КПД малой котельной (Вернее будет коэффициента использования топлива) упирается в реальные режимы (цикл) котельной.
Попробуем их перечислить и описать (в первом приближении).
Температура наружного воздуха меняется в пределах от +8⁰С до -28⁰С.
Температура топлива в пределах +8⁰С до -28⁰С.
Параметры настройки горелки неизменны в течение отопительного сезона.

Режим А.
Горелка работает. Происходит полезная выроботка тепловой енергии. Установившийся режим сжигания топлива, топка и газаходы прогреты, аэродинамика топки стабилизироваллась. (стационарный процесс).
Режим B.
Горелка работает. Происходит полезная выроботка тепловой енергии. Неутановившийся режим сжигания топлива, топка и газаходы непрогреты, аэродинамика топки нестабилизироваллась. (нестационарный процесс).
Режим С.
Горелка не работает. Идет продувка. Поверхность котла,топка, газоходы и циркулирующий теплоноситель охлаждаются (нестационарный процесс).
u]Режим D.[/u]
Горелка не работает. Продувки нет. Поверхность котла,топка, газоходы и циркулирующий теплоноситель охлаждаются, сразу после отключения (нестационарный процесс).
u]Режим Е.[/u]
Горелка не работает. Продувки нет. Поверхность котла,топка, газоходы и циркулирующий теплоноситель охлаждаются, (нестационарный процесс).
Теперь о продолжительности цикла и отдельных режимов.
Совершенно верно, высказанное здесь, но пропущенное мной замечание, что цикл работы будет не часовой, а меньше.
Продолжительность цикла будет зависить от:
- типа горелки и параметров ее настройки;
- градиента эффективной температуры наружного воздуха (холодает или теплет, ночь или день и т.д.).
- аккамулирующей способности системы отопления;
- принятого способа регулирования и параметров настройки автоматики (зона нечувствительности регулятора).
При массе заполненной теплоносителем системы отопления 300 кг.
Зоне нечувствительности регулятора 2⁰С продолжительность режимов А и В получается 10 мин. Продолжительность цикла - 20 мин.

Указанная Вами зона нечувствительности, или гистерезис (2С) слишком мала для бытовых котлов. Обычные значения 5-10С.
Даже при 10С разницы не вижу сколько-нибудь заметных отличий режима А от режима В. Для процессов горения и теплообмена эта разница температур абсолютно несущественна.
Режим С - здесь, и только здесь, происходит единственная сколько-нибудь заметная потеря тепла, которую и надо учитывать. Принципиальную разницу в режимах D и E не уловил. Попытаюсь додумать за Вас: наверное, имелось в виду, что в режиме D металлические теплообменные поверхности камеры сгорания имеют температуру заметно выше температуры теплоносителя (такое имеет место быть сразу после остановки горелки), в режиме E - похожую или даже ниже. Так?
Режимы А и В являются полезными, С - вредным, но, увы, необходимым. D и E - вредными, но есть возможность минимизации их влияния.
Теперь: что делать? Рассматриваем бытовые котлы до 100 кВт.
1. Котел с вентиляторной горелкой. (газ или дизтопливо). Единственный путь уменьшить вредность режима С - удлинение циклов пуски/остановки котла. Здесь два пути - увеличение зоны нечувствительности регулирующего термостата и увеличение объема теплоносителя, вплоть до установки аккумулирующих емкостей. Вред режимов D и E, в третий раз повторюсь, сводится к минимуму установкой горелки с заслонкой, закрывающей воздушный тракт на период остановки. Что уже успешно реализуется. Даже если этой самой заслонки нет, воздушный тракт горелки с выключенным вентилятором создает весьма и весьма значительное сопротивление естественной тяге.
2. Газовый котел с атмосферной горелкой. Режим С отсутствует, зато режимы D и E "пакостят" по-полной. Единственный способ минимизации потерь - модуляция пламени. Чем глубже, тем лучше. Остюда интересный вывод: газовые немодулируемые "атмосферники" большой мощности - задница, пардон, еще та. Если "паразитный" теплообмен, мощность которого я оценил в 10% от мощности котла, длится в течение 50% от общей продолжительности отопительного сезона, то это 5% потери эффективности. Правда, есть еще одно "но": в сильные морозы котел работает практически постоянно. Хорошо, пусть 3-4%. Много это или мало? Это уже вопрос экономики. Во-всяком случае, приобретая немодулируемый "атмосферник", из заявленного КПД можно смело вычесть эти 3-4%. Что думаете?

О зоне нечувствительности.
Необходимо определить термины.
Под "зоной нечувствительности" регулятора температуры ч понимаю зону вокруг уставки, которую "не замечает" регулятор (команды на исполнительный механизм нет). Эта велечина обычно задается при настройке регулятора иможет меняться от 0,1 ⁰С и больше.
В нашем случае исполнительным механизмом является горелка работающая (с точки зрения регулятора в двух режимах Вкл. или Откл.)
Значение зоны нечувствительности завист в первую очередь от способа регулирования системы отопления.
Мне известны:
- регулирование температуры в подающем трубороводе по графику Тпол=f(Трар.воз.);
- регулирование температуры в обратном трубороводе по графику Тобр=f(Трар.воз.);
- регулирование температуры в подающем трубороводе по графику Тпол=f(Трар.воз.) с корекцией по температуре внутреннего воздуха;
- регулирование температуры в обратном трубороводе по графику Тпол=f(Трар.воз.) с корекцией по температуре внутреннего воздуха;
- поддержание температуры внутреннего воздуха.
Поэтому от значения параметра "зона нечувствительности" в нашем случае в прямую зависит длительность цикла котла, а значит (как мы установили) и его КПД. Поэтому (обсуждаемо) предлагается прнять значение "зона нечувствительности" 2 ⁰С, что определяет средн. продолжительность работы горелки врежимах А и Б 10 мин. (Средняя за отопительный период продолжительность цикла 20 мин.).
По поводу значимости режимов. Представляется целесообразным рассмотреть все факторы оказывающие влияние на
экономичность котельной. А затем занятся их количественной оценкой.
Я поначалу надеялся, что товарищи дадут ссылку на методику определения и вопрос закрыт.
Обращался в крупные компании поставщиков - ответа нет.
Цена вопроса?
Пусть используется дизельное топливо.
Цена (в подмосковье с доставкой) 18000 руб/тн.
Q^р_н=11,86 кВт*час/кг.
Тогда дизельное топливо на отопительный сезон при Q^р_от=20 кВт и КПД=100% (4920час*10кВт/11,86 (кВт*час)/кг) 4,15 тн. (74700руб).
Стоимость одного кВт*час отопительной нагрузки при КПД=100% 1,52 руб/кВт*час.
Стоимость одного прцента КПД 747 руб в сезон.
Тариф на эл. энергию в подмосковье 1,8 руб/кВт*час..
Такие цены уже при среднем КПД котельной 81% (а это далеко не факт) делают ее применение нецелесообразным по сравнению с прямым омическим нагревом.
Вот такая плитика тарифов.

Тариф на электроэнергию сейчас явно занижен по разным причинам, основная из которых - дико заниженная цена на газ. Есть еще антимонопольный комитет и отложенная потребность в модернизации генерирующего оборудования. Если отпустить эти цены на волю - взлетят так, что караул... Так что если домик используется для постоянного проживания, я бы при данной альтернативе выбрал бы дизтопливо. Вообще-то, я бы выбрал тепловой насос с пиролизным котлом, но это ужо другая тема...

Нашел методику оценки расходов топлива малой котельной применявшейся в 80 годы прошлого века в Германии.
В настоящее время котлы с высокой "цокольной" температурой и горелками с режимом "ожидания" у НИХ запрещены.
Во всяком случае видел документ от 1979 года нормирующий коэффициент испльзования на уровне 0,8.
Привожу как прочел. Считал сам.
1. Потери на отходящие газы
Под потерями на отходящие газы мы понимаем тепловую энергию, которая при сгорании топливабесполезно уходит через трубу. Эта величина ежегодно измеряется трубочистом и указывается в виде процентной величины по отношению к тепловой мощности или, соответственно, к номинальной мощности. Как правило, у Вашего клиента имеется последний прокол измерений, поэтому Вы можете получить соответствующие данные. В соответствии с документом 1. BlmSchV потери на отходящие газы
qA (q2) вычисляются следующим образом:
qA = (A - L) •((А1/СО2)+В);
где:
A – измеренная температура отходящих газов в °С;
L – температура воздуха около горелки в °С
СО2 – измеренное содержание СО2 в отходящем газе в %
А1 – константа топлива (диз. т. 0,5)
В – константа топлива (диз. т. 0,007)
Для нашего случая:
СО2=10,2%;
Lт =-3,2 ⁰С;
A=245⁰С;
тогда: qA =13,9%
2. Потери на излучение
При этом речь идет о потерях тепла водогрейного котла через его внешнюю поверхность из-за ее теплопроводности, излучения и конвекции. Они определяются качеством теплоизоляции генератора тепла и его рабочей температурой. Точные величины могут быть получены только на испытательном стенде. Потери на излучение qS водогрейного котла могут быть определены по следующей формуле:
qS = qB x 1,5 x 100 %.(qB - смотри ниже)
3. Потери на поддержание готовности
Потери на поддержание готовности обусловлены потерями на внешнее излучение, а также внутреними потерями на охлаждение генератора тепла, который не дает системе ни какого полезного тепла. Следовательно, величина qB включает в себя расход энергии, который требуется для поддержания рабочей температуры. Ее величина, в том числе и в существующих установках, может быть определена посредством относительно просто проводимого исследования. Для этого водогрейный котел следует полностью отсоединить от обеспечиваемой им системы минимум на 24 часа, чтобы была прекращена любая отдача полезного тепла: следует перекрыть клапаны и смесители и выключить насосы отопительных контуров. К началу испытаний водогрейный котел должен иметь свою обычную рабочую температуру; у старых водогрейных котлов она равна от 75 до 90 °С.
Теперь измеряется получающееся во время испытаний время работы горелки tL или также соответствующий расход топлива BV.
Теперь:
qB =tV/tL;
или
qB =Bv/(B*tV );
где:
tL – измеренное в часах или минутах время работы горелки во время испытаний;
tV – продолжительность испытаний в часах или минутах;
BV – измеренный расход топлива в литрах или, соответственно, в м3 за период испытаний;
В – расход топлива в литрах/час или м3/час при номинальной мощности.
Испытания
Продолжительность испытаний tV = 24 часа = 24 х 60 минут = 1440 минут%
Время работы горелки tL = 65 минут;
Тогда:
qB =tV/tL =4,51%
В нашем случае: qS =6,77%
2. Потери на излучение
При этом речь идет о потерях тепла водогрейного котла через его внешнюю поверхность из-за ее теплопроводности, излучения и конвекции. Они определяются качеством теплоизоляции генератора тепла и его рабочей температурой. Точные величины могут быть получены только на испытательном стенде. Потери на излучение qS водогрейного котла могут быть определены по следующей формуле:
qS = qB x 1,5 x 100 %.(qB - смотри ниже)
В нашем случае: qS =6,77%
4. Коэффициент полезного действия котла
Под коэффициентом полезного действия водогрейного котла ηК мы понимаем отношение эффективной передаваемой тепловой мощности котла QK (номинальная мощность водогрейного котла) к мощности топки QF.
ηК =QK/QF;
где:
ηК – коэффициент полезного действия водогрейного котла при номинальной мощности QK – номинальная мощность водогрейного котла в кВт;
QF – мощность топки в кВт;
Мощность топки QF:
QF = B • HU;
где:
HU – теплота сгорания топлива в кВтчас/литр или, соответственно, кВтчас/м3;
Коэффициент ηК можно рассчитать по потерям на отходящие газы и потерям на излучение, либо также следующим образом:
ηК = 100 –qA – qS [%] или, соответственно, (с десятичным результатом):
В нашем случае:ηК = (1 - (qA + qs))*100=79,33%

5. Среднегодовой коэффициент использования водогрейного котла.
Коэффициент использования, как и коэффициент полезного действия, то есть соотношение междуиспользованием и расходами, может оцениваться, естественно, только на достаточно большом интервале времени, как правило – за год эксплуатации. Для среднегодового коэффициента использова ния установки с водогрейным котлом ηaK действительно:
ηaK =Qak/(Ba*HU);
где: Ва – среднегодовой расход топлива в литрах/год или, соответственно, в м3/год.
Здесь QaK среднегодовая отдача тепла водогрейного котла в кВчас/год в систему за год работы всем обеспечиваемым котлом потребителям, например системе отопления, вентиляции, обеспечения горячей водой и т.п.
Описанные выше эксплуатационные параметры потерь на отходящие газы, на излучение и на поддержание готовности следует рассматривать как приблизительные константные величины для котлов, которые эксплуатируются при постоянно высокой рабочей температуре от 70 °С до 90 °С. Таким образом, и коэффициент полезного действия водогрейного котла следует рассматривать как константную, статическую величину. Здесь, и только здесь, может оказаться действительным, что водогрейный котел поставляется со своим коэффициентом полезного действия на номинальной мощности в первую очередь для отопления в течение года и что дополнительно возникает расход энергии на потери для поддержания готовности. Исходя из этих рассуждений, выводятся следующие формулы, принятые Союзом немецких инженеров (VDI):
ηaK =Qak/((Qak/ηк)+((b- bVK)* qB QF));
или
ηаK =ηκ/(((b/bVK)-1)*qB+1);
где:
b – среднегодовая продолжительность включения водогрейного котла в часах за год;
ориентировочные величины:
b приблизительно равно 8760 часов в год с обеспечением горячей водой
b приблизительно равно 6500 часов в год без обеспечения горячей водой .
bVK – среднегодовая работа генератора тепла с номинальной мощностью для среднегодовой продолжительности работы QaK, так называемое число часов полного использования в часах за год;
bVK =QaK/QK часов/год; (за отопительный период)
Документы Союза немецких инженеров VDI 2067 и 3808 являются расчетной основой для новых установок. В соответствии с ними может рассчитываться предполагаемое среднегодовое потребление тепла для отопления, вентиляции, обеспечения горячей водой, включая все потери и вытекающее из этого потребление топлива.
У нас:ηаK =0,685
Потребление котельного топлива в целом 100 %
В том числе:
На полезное тепло 62,7 %
На потери на поддержание готовности 16,6 %
На потери на отходящие газы 13,9 %
На потери на излучение 6,8 %

В настоящее время на рынке германии предлагаются пассивные дома с потреблением топлива (солярки)
3 литра в год на один кв. метр
Стоимость такого здания со всеми инженерными системами и отделкой 1250 ЕВРО за 1 кв.м.

Интересно, а какими же горелками они сейчас сжигают дизтопливо в бытовых котлах? А газ?
И еще СО=400ррм... Это параметры вдрызг неотрегулированной горелки. Когда приходишь с газоанализатором на объект, где горелку воткнули и запустили, так оно и бывает. Нормальные параметры для "обычных" евпропейских котлов и горелок СО2=12,5%; Lт =20С; A=165С. СО=60ррм Для ВИССМАНОВ и БУДЕРСОВ СО2=13%; Lт =20С; A=130С СО=30ррм. Да, и еще: котел все-таки надо ставить в теплом помещении. Мы не в Италии, чинить его, не дай бог в -30С как?

Если мы котел ставим в помещение, то это не потери, а мощность на обогрев оного помещения.
По пункту 3: Если котел работает на своей максимальной температуре (75 или 90), стало быть он отдает свою полную мощность и (если он грамотно подобран) не останавливается.

И еще:
1) электроэнергия, полученная на тепловых электростанциях (у нас в стране в-основном такие) должна стоить намного дороже, чем тепловая энергия, полученная при сжигании того же топлива.
2) Разница в цене у углеводородных топлив должна обуслаливаться их потребительскими свойствами, которые у природного газа наилучшие.
Текущие соотношение цен суть дикий перекос и будет постепенно исправляться.

Добрый день.
Можно долго обсуждать цифры (это действительно интересно)
При к-те избытка воздуха 1,6 ( по рекомендациям Wolf) RO2 должны быть еще меньше.
Температура уходящих, так это где мерить, если сразу за котлом, то еще выше (факел светится).
Горелки? Начать можно с двухпозиционных. Котлы? С конденсационных.
Но, как я понимаю, у НИХ сейчас регулируется соотношение "топливо-воздух" по остаточному О2, другое не катит по EnEV 2002 г.
Сейчас на островах ВОЩЕ принимается закон запрещающий использование любого оборудования (телевизоры) имеющего режим ожидания при не нулевом потреблении энергии.

На основной вопрос оценки использования бюджетного котла на дизельном топливе в подмосковье - получен ответ: "дешевле топить эл. грелкой". Это с точки зрения термодинамики абсурд , но такова политика цен государства на энергоносители. Значит кому то выгодно. Тем более, что в ближайшие годы (до 2012) соотношение цен не измениться
Теперь можно начать обсуждать вопрос - что делать.
Хотелось, всетаки, подобрать экономичный вариант отопления.

Добрый вечер.

Меряется на расстоянии 3-х диаметров газохода от устья котла. Факел светится только у буржуек и им подобных саунных печек.
Покажите мне хоть одну двухступечатую горелку на 30 кВт.
Видел во Франкфурте дизельный конденсационный котел. Там требования к топливу такие, что даже европейская "соляра" не всегда проходит. Про нашу даже разговора нет.


Не выгодно, а страшно... "отпустив" сейчас цену на газ, можно угробить и так дышащее на ладан отечественное производство и получить такой социальны взрыв, что отмена льгот пенсионерам покажется десткими игрушками. Так вот как раз цены на газ будут планово подниматься. Ужо объявлено с самого верху.
Самое интересное: что делать. В любом случае:
1) Утеплять дом.
2) Ставить грамотную систему отопления с термоголовками, следовательно расчет труб и арматуры на пременную гидравлику, насос с "частотником" и.т.п
Далее: Установку вентиляции с механическим побуждением, подогревом притока и рекуператором в целях экономии считаю нецелесообразной для коттеджа.
Источник тепла для коттеджа: (кроме магистрального газа)
дизтопливо, уголь, пеллеты, дрова, сжиженный газ, электричество, тепловой насос и их комбинации
Здесь уж каждый выбирает по себе. Здесь же на форуме можно найти обсуждения по всем позициям.

По оборудованию, где то видел -посмотрю, доложу.
Про утепление - двумя руками ЗА.
Про водяную систему отопления, скажите зачем ее городить, если эл. грелка дешевле и по кап. затратам, и по эксплутационным. Мы с вами раньше согласились, что равенство по затратам, при коэффициенте использования топлива 0,81.

Кому выгодно? Страшно? Я, так хорошо о них не думаю. ПОФИГУ. Граница по уровню цен одна - социальный взрыв. Но, Господа, хотя бы разумное соотношение цен отслеживайте или вводите многоставочные тарифы.
Воздушное отопление-зачем так резко?
Решается задача.
1. Воздухообмена.
2. Охлаждения летом.
3. Возможность управления влажностью.
Разводящие системы дешевле водяных.
С точки зрения термодинамики более продвинут (убирается одна необратимость).
Полностью согласен с тем, что система теплоснабжения должна быть комбинированной.
Например.
1. Обычный канальник до температур наружного воздуха 0-10 гр.С (Надо считать)
2. Тот же котел с комбинированной топкой, при более низких температурах (за одно и к-т использования топлива на однопозиционной горелке повысится).
Будем считать.

Ничего не имею против.
Не путайте все-таки воздушное отопление и принудительную вентиляцию, хотя их и можно и объединить в "один флакон"... Я всего лишь про то, что если отопление водяное, не стОит городить приток с подогревом и рекуперацией именно в целях экономии. В целях комфорта - да. Так что это частный случай...
Сорри, не фтыкаю...
И еще (из опыта) Наилучший вариант источника тепла в Вашем случае - электричество + что-нить углеводородное или угольно - дровяное. :-) И резерв у Вас образуется как по топливу, так и по оборудованию, и зависимости 100% от скачков цен на каждое топливо нет.

Зачем говорить, что водяное отопление есть.
Мы пытаемся проанализировать систему теплоснабжения одноквартирного дома.
Начали, казалось, с самого простого:
водогрейный котел+горелка на жидком топливе + водяная система отопления + автоматика.
Должна существовать методика определения затрат топлива на котельную. Нет.
Нашли, но немецкую.
Констатировали, что на эксплутационные затраты такой схемы влияют ряд факторов.
1. КПД котла (есть много вопросов по его фактическому значению.
2. Коэффициент использования топлива (определяемый: продолжительностью отопительного периода, часовым расходом горелки, параметрами настройки горелки и автоматики, цокольной температурой котла)
В Германии по "Межпрофсоюзное соглашение от 2 июля 1969г." каждый поставщик обязан в описании сообщать покупателю значения qb и цокольной температуры и это соблюдается.
В США кпд котла не придают столь решающего значения, какое оно имеет в России и странах СНГ. Это связано с тем, что величина кпд является характеристикой котла только в режиме непрерывной работы (при номинальной производительности), а такой режим является чисто теоретическим.
В реальности тепловая нагрузка системы представляет собой величину переменную. Наименее эффективный режим работы котла (вне зависимости от теоретической величины его кпд) имеет место в переходные периоды отопительного сезона.
В 1978 году Министерство энергетики США ввело в действие стандарт для оценки сезонного энергопотребления отопительных устройств. Установленный этим стандартом показатель AFUE (Annual Fuel Utilization Efficiency - годовая эффективность использования топлива) в настоящее время широко применяется в США для оценки работы системы в целом.
Величина AFUE выражается, как и кпд в процентах, но, в отличие от кпд,
она учитывает влияние многочисленных переходных периодов на протяжении всего отопительного сезона (т.е. всех периодов времени, когда котел работает в режиме неноминальной нагрузки).
Таким образом показатель AFUE используется для оценки реальных стоимостных затрат отопительного сезона.
Для этого Министерство энергетики США предлагает следующую формулу:

Показатель AFUE (десятичный) =Суммарные теплопотери здания за сезон / сезонное потребление топлива

Пример 1. Снижение сезонной эффективности работы системы по мере того, как номинальная производительность котла увеличивается по отношению к расчетной тепловой нагрузке системы ( По замерам на здании в г.Сиракузы, штат Нью-Йорк):

Соотношение: Сезонная
Производительность котла эффективность
Расчетная тепловая нагрузка системы работы системы

1,0 68%
1,5 58%
2,0 50%
2,5 45%
3,0 39%

У нас же продавцы указывают эти значения только для высокоэффективных котлов. Для остальных такая информация отсутствует (скрывается).
Это значение можно опредилить при испытаниях уже купленных изделий (методика приведена выше).
Посчитали. Прослезились (Прекрасные судебные перспективы по иску о ущербе).
Убедились, что в условиях подмосковья, при существующих ценах на энергоресурсы использование котла на дизельном топливе убыточно даже при сравнении с прямым эл. отоплением при тарифах(19000 руб/м3 диз. топлива, 1,8 руб/кВтхчас эл. эн. при одноставочном тарифе и 0,54/2,0 руб/кВтхчас при двухставочном). Пропорция повышения цен на эн. ресурсы сохранится на ближайшие 5 лет (ситуация не изменится). Таким образом каждый час работы такого котла приносит и будет приносить его владельцу прямые убытки (нетрудно посчитать).
Теперь знаем, что к-т использования топлива можно повысить - снижая продолжительность работы системы при относительно высоких температурах наружного воздуха. Поэтому рассматриваем варианты использования канального кондиционера (тепло/холод)- ТН.
Важно понимать! Использование газа в качестве топлива не повышает эффективность использования топлива, а только снижает эксплутационные расходы (низкие цены на газ 1,3 руб/нм3). Нагрузка на экологию таже.
Теперь о необратимости.
Если кратко. При оптимизации технологийческих процессов (теплоснабжение) в термодинамике выделяются необратимые процессы: адиабатическое расширение, смешение, теплопередача (т.е. процессы снижающие потенциал рабочего тела без совершения работы).
Примером может быть дросселирование, газа. Можно просто дросселировать газ (рассеевая энергию газа) из магистрального газопровода от высоких давлений до низких, применяемых, в распределительных сетях, а можно убрать необратимость и снижать давление газа в турбине (получая полезную работу). Такие установки уже довольно длительное время работают.
По аналогии можно регулировать давление теплоносителя(при больших расходах и давлении в теплосетях) на входе в ЦТП, вместо РД (турбина "Патона"). Поэтому такие звенья стараются исключать (сокращать количество).

Чегой-то цифры уж больно мрачные. Не верится. Да, в наших предыдущих рассуждениях среди потерь мы упустили "КПД" (эффективность) процесса химического сжигания топлива. Все равно не верится...
Необратимость, вызванная передачей тепла через промежуточный теплоноситель (воду), не так страшна, ибо компенсируется высокой интенсивностью процессов теплообмена в котле.

Теперь с небес на землю: ТН - это здорово. летом - холод, зимой-тепло. Если не предполагается постоянного проживания в домике зимой, в качестве источника низкопотенциального тепла можно использовать воздух. А использование в качестве теплоносителя воздуха дает один ощутимый плюс - нечему замерзать
Короче, тепловой насос воздух-воздух (кондиционер с режимом тепла ) + хороший камин = рецепт дачного счастья. А в трескучие морозы все равно все в городских квартирах отсиживаются и носа на улицу не суют.

Перефразировав анекдот из сегодняшней КП.
Доктор, неужели моя болезнь такая ужасно безнадежна?
- Ну зачем же так мрачно! Давайте по-другому: если я вас вылечу-я стану всемирно известен!
Если найдется человек, который сможет в условиях средней полосы добиться от такой системы отопления к-та использования топлива 85% -он станет всемирно известен (или получит Нобелевку)!
Несколько существенных замечаний по теме.
Философское.
Качество товара определяется и его потребительской ценностью.
Заказчик за свои деньги покупает товар и получает:
-приятный внешний вид товара, этикетка (это действительно важно);
-надежную и безопасную систему обеспечивающую тепловой комфорт в помещениях;
-достаточно автономную систему (перерыв в эл. снабжении решается бенз. генератором);
-хорошо организованную поставку топлива;
-быстрый ремонт и техническое обслуживание;
-дополнительное (свободное) время засчет устранения загатовки дров и топки.
Без доли иронии.
Такова цена комфорта при отсутствии газа и ненадежном эл. снабжении.
Глобальные проблемы (окружающая среда и пр.) это удел специалистов
Забота поставщика товара и свободной конкуренции:
-предоставить Заказчику полную информацию;
-оптимизировать стоимость товара;
-расширить потребительские свойства товара.
Иначе, рынок у нас станет слишком диким.
Эстетика энергоэффективного решения.
Инженеру когда то должно быть ЗА ПАДЛО рубить капусту.
О технике в другой раз.

О технике.
1. Получается, что КПД котла и к-т использования топлива зависит (кроме конструктива) от параметров настройки горелки. Или, по другому, от точности определения расчетной нагрузки на отопление. Расчетным путем точно определить реальную нагрузку ОЧЕНЬ трудно. Можно только испытаниями. Уверен, что они не проводятся. Запас вкладываемый в настройку горелки и снижает экономичность.
2. Автоматика котла ближайший родственник унитазного поплавка. Точность регулирования +-5 гр.С. Теперь понимаю почему. Трудно говорить о нормальном регулировании если ПИД регулятор будет пытаться "доводить" температуру плевками солярки по несколько секунд. Такая "точность" приводит к необходимости завышать уставку по регулируемой температуре, что дополнительно снижает экономичность.
3. Низкая точность регулирования, делает наличие терморегуляторов на отопительных приборах необходимым.
4. Такая автоматика "проглатывает" бытовые тепловыделения, которые для семьи из 3 чел. мут быть оценины в 1кВт (10% от средней нагрузки на отопление), что еще снижает экономичность.
5. Использование в качестве теплоносителя незамерзающих жидкостей (необходимо при перерывах в эл. снабжении) снижает экономичность.
6. Слой сажи, что нормально при таком количестве пусков снижает экономичность.
7. Коксование гореки и износ распыливающих ее частей опять.
Несколько слов о техническом обслуживании.
Его средняя стоимость у нас 500$ в год за два визита (чтоб я так жил). Ремонт отдельно. Это 15% от годовых затрат на топливо. Без акта. Без рекомендаций по экономичности. Эфект от такого обслуживания только моральный.

Скепсис понятен, но ИМХО, несколько чрезмерен. Что ж, сжигание углеводородов имеет кучу издержек. Ставьте тепловой насос. Потерь - никаких, ибо тепло, выделяемое двигателем компрессора, пойдет на обогрев помещения. Обслуживания как такового нет.

Для "смягчения" работы котла установите тепло-гидроразделитель. Два контура-два насоса и котел не дергается. А в остальном согласен, со всеми изложенными мнениями - концептуально (не практически). Особенно по поводу использования электроэнергии. Хотя проблем с электроотоплением явно будет меньше.

Гидравлическая стрелка существенно упростит гидравлику системы, но не сможет повысить к-т использования топлива.
Дополнительно к вышесказанному.
Перевод котла в "дежурный режим" - снижение температуры в помещениях (при неизменной настройке горелки на Q^р_о) окончательно смещает к-т использования топлива малой котельной в область близкую к 0,35 (я все таки доверяю приведенной таблице, вряд ли американцы ставили задачей испытаний-подрыв благосостояния нашей страны.
Несколько соображений по повышению эффективности.
1. Установить: термометр на газоходе (желательно малоинерционный) и счетчик моточасов работы горелки. При техническом обслуживании (отказываться от него считаю нецелесообразным) документально фиксировать:
- КПД котла;
- содержание RO2;
- температуру уходящих газов;
- настройку горелки кг/час;
- определить срок службы распылителей форсунки и требовать их своевременной замены;
- ежегодно определять к-т использования топлива котельной;
- испытания на qb.
2. В дальнейшем при завышении Тух допустим на 5 гр.С (оговорить с специалистом проводящим ТО)- вызывать специалиста.
Рассмотреть возможность самостоятельной чистки (один раз в месяц) горелки и поверхностей нагрева котла - резерв около 5%.
3. В связи с трудностью определения фактического Q^р_о:
-снизить расчетнуь температуру наружного воздуха. Потребовать проведение процедуры настройки горелки итерационно (методом последовательных приближений) с низу. При окончании этой работы при температуре нар. возд. (допустим-15) горелка должна работать непрерывно. Недостаток тепловой энергии (понижение температуры нар. возд.) покрывать эл. нагревателями с термостатами. Это позволит учесть внутренние (бытовые) тепловыделения, снизить время простоя котла в при температуратурах средних для отопительного сезона, повысить эффективность при дежурном режиме. Резерв 5-10%.
Работать модулятором. Периодически менять настройку горелки.
Несколько неочевидных предложений.
При проектировании котельной сразу:
- планировать сразу использование незамерзающих теплоносителей (создавать запас по площади котла);
- для повышения надежности (автономности), несмотря на наличие циркуляционных насосов, расчитывать СО как гравитационную;
- проверять настроечную характеристику горелки (данных ненашел, но сомневаюсь, что она имеет плоскую во всем диапазоне настроек характеристику эффективности);
- расчитывать планируемый к-т использования топлива;
- предварительный подогрев топлива (кабель с самовыравниванием синхронизированный с топливным насосом);
- предусматривать два котла.
Следующая мысль. Ведь при к-те использования топлива выше 0,81 котел экономичней эл. нагрева при одноставочном тарифе.
Поставить в паралель эл. котел (стоит копейки). Настроить жидкотопливный котел из решения уравнения при к-те использования 0,81. Контроллер автоматики распределения нагрузки между котлами настроить:
-эл. котел обеспечивает нагрузку до расчитанной для данной местности температуры наружного воздуха - зоны включения жидкотопливного котла. В этой зоне эл. котел отключается и работает периодически для обеспечения цокольной температуры во время остановок жидкотопливного котла. После падения температуры наружного воздуха ниже экономически расчитанной для настройки жидкотопливного котла - эл. котел опять включается в постоянную работу. При это горелка работает в постоянном режиме, а эл. котел точно отслеживает колебания температуры и бытовые тепловыделения. Современный свободнопрограммируемый контроллер позволяет это реализовать.
Такая комбинированная система будет экономичней эл. котла и жидкотопливного используемых по отдельности.

Рассмотреть возможность установки дровяного котла параллельно.
Еще одно соображение.
Попробовать сконденсировать водяной пар из уходящих газов, для чего на отключаемом байпасе в газоходе , установить рекуператор (конструкция таких устройств подробно описана). Проблема. Наличие низкотемпературного теплоносителя обеспечивающего конденсацию.
А что если решить эту задачу при помощи тепловрго насоса.

Верно, как говорится, концептуально... Теперь опять о прозе жизни.
Ох, не завидую я тем, кто будет регулировать Вам горелку...
С таким подходом Вам лучше прикупить недорогой газоанализатор, типа TESTO 325 - за год отобъется, если не раньше. Котелок я бы посоветовал Витолу от Виссмана с контроллером не ниже КС5. Там (в контроллере) есть опция измерения Т отходящих газов - то, что Вы хотите. Горелку - Гирш или Вайсхаупт, с той самой воздушной заслонкой... И еще, не пожалейте денег и купите блок стабилизатора тяги от того Висмака. Сие оборудование приблизит Вас к решению поставленных Вами задач. От владельцев упомянутых в тексте торговых марок денег я не получаю.

Мы свое еще стекляшкой ГХП-100 отбили.

???

Газоанализатор химический поглотительный (клинский завод химлаборприбор). Была такая штука.

Сорри, я пришел в область инженерных коммуникаций другим путем. А из всего, что мы монтируем, отечественного только ВГП (БШВ) трубы и фланцы...
За державу обидно, но это уже другой разговор

Если ставится задача минимизации расхода топлива котлом (нагревателем), то для снижения потерь тепловой энергии с уходящими газами предпочтение должно отдаваться низкотемпературным системам:
- теплым полам или стенкам;
- воздушным системам отопления.

Правильно. Даже котел конденсатный для легких жидких топлив видел у немцев. Забыл, к сожалению, у кого. Кстати, принаших ценах на дизтопливо должон окупаться за два сезона. Интересно только, если в ентом котле нашу соляру жечь, кому продавать слабый раствор сернистой+серной кислот....

Т.е. получается перевод нагревателя в конденсационный режим дает минимум 15% снижения расхода топлива? И в принципе технических преград в этом нет? Вопрос о конденсате конечно интересен. Ph=4? Три литра в час. Ну не "Боржом". Врпрос нейтрализации конденсата действительно важен. Я все не пойму. Чем же наша солярка плоха для котлов?

Сейчас сделал в Excel простенький расчёт среднего за сезон кпд котельной, в которой работают котлы с одноступенчатыми "атмосферными" горелками:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Главный вопрос - величина потерь тепла во время простоя. Можно, конечно же, попытаться определить её экспериментально, можно взять из паспортных данных котла (у некоторых встречается). Но сдаётся мне, что величина эта значительно изменяется в зависимости от скорости ветра, его направления...
У нас в одной крышной котельной удельный расход условного топлива за время с 1 по 17 января изменялся в диапазоне 179…209 кгут/Гкал (есть и газ. счётчик с корректором, и теплосчётчик).

"Забил" в расчёт эти данные и ещё величину потерь тепла во время простоя 5%:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла


Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Сейчас попробовал в своём расчёте приблизиться к 50%. Это удалось путём завышения установленной мощности в 4 раза и увеличения величины потерь тепла во время простоя до 10%. Вопрос, насколько реальна эта ситуация?

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Ещё вариант: установленная мощность в 2 раза больше требуемой, потери тепла во время простоя - 25%. КПД котельной, средний за отопительный сезон - 51%.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Смит. При закрытом шибере потери будут 0. При открытом тоже маленькие. Поверхность котла сравнительно невелика.