Опалювальна техніка, яка працює на твердому паливі, представлена сьогодні цілою групою апаратів. Кожен твердопаливний котел, що випускається сьогодні вітчизняними та зарубіжними компаніями-виробниками - це абсолютно нові, високотехнологічні нагрівальні прилади. Завдяки впровадженню в конструкцію опалювальних приладів технічних нововведень і оснащення пристроями автоматичного контролю, вдалося значно підвищити ККД, оптимізувати роботу твердопаливних котлів.
У нагрівальних приладах цього виду використовується традиційний принцип дії, аналогічний добре знайомому для нас варіанту пічного опалення. Основна дія обумовлена процесом генерації теплової енергії, що виділяється при згорянні в топці котла вугілля, коксу, дров та інших паливних ресурсів з подальшою передачею тепла теплоносію. Як і інші пристрої, що забезпечують вироблення, передачу енергії, котельне обладнання має свій коефіцієнт корисної дії. Розглянемо більш детально, що собою являє ККД агрегатів, що працюють на твердому паливі. Постараємося знайти відповіді на питання, пов'язані з цими параметрами.
Що таке ККД опалювальних приладів Для будь-якого нагрівального агрегату, в завдання якого входить обігрів внутрішнього простору житлових будівель і споруд різного призначення, важливим компонентом була, є і залишається ефективність роботи. Параметром, що визначає ефективність твердопаливних котлів, є коефіцієнт корисної дії. ККД показує відношення витраченої теплової енергії, яка видається котлом в процесі горіння твердого палива до корисного тепла, яким забезпечується вся система опалення.
Виражається це співвідношення у відсотках. Чим краще працює котел, тим вище відсотки. Серед сучасних твердопаливних котлів є моделі з високим ККД, високотехнологічні, ефективні і економічні агрегати. Для довідки: в якості грубого прикладу, слід оцінити тепловий ефект, одержуваний при сидінні біля багаття. Що виділяється при горінні дров теплова енергія здатна обігріти обмежене навколо багаття простір і предмети. Велика частина тепла від багаття, що горить (до 50-60%) йде в атмосферу, ні даючи ніякої користі, крім естетичного змісту, в той час як сусідні предмети і повітря отримують обмежену кількість кілокалорій. Коефіцієнт корисної дії біля багаття мінімальний.
Коефіцієнт корисної дії опалювальної техніки сильно залежить від того, який вид палива використовується і які конструктивні особливості пристрою. Наприклад: при горінні вугілля, дров або пелет виділяється різного кількість теплової енергії. Багато в чому ККД залежить від технології спалювання палива в камері згоряння і типу системи опалення. Іншими словами, кожен вид нагрівальних приладів (традиційні котли на твердому паливі, агрегати тривалого горіння, пелетні котли і апарати, що працюють за рахунок піролізу), має свої технологічними особливостями конструкції, що впливають на параметри ККД.
Відображаються на ефективності котлів так само умови експлуатації і якість вентиляції. Слабка вентиляція стає причиною нестачі повітря, необхідного для високої інтенсивності процесу спалювання паливної маси. Від стану димоходу залежить не тільки рівень комфорту у внутрішніх приміщеннях, а й ККД обігрівальної техніки, працездатність всієї системи опалення. Супровідна документація на опалювальний котел повинна мати заявлений виробником ККД обладнання. Відповідність реальних показників заявленої інформації досягається за рахунок правильного монтажу апарату, обв'язкою і подальшою експлуатацією.
Правила експлуатації котелень пристроїв, дотримання яких впливає на величину ККД Будь-який вид опалювального агрегату має свої параметри оптимальної навантаження, яка повинна бути максимально корисною, з технологічної та економічної точки зору. Процес експлуатації твердопаливних котлів побудований таким чином, що більшу частину часу техніка працює в оптимальному режимі. Забезпечити таку роботу дозволяє дотримання правил експлуатації опалювального обладнання, що працює на твердому паливі. В даному випадку необхідно дотримуватися і слідувати наступними пунктами:
• необхідно дотримуватися прийнятні режими дуття і роботи витяжки; • постійний контроль над інтенсивністю горіння і повноти згорання палива; • контролювати величину виносу і провалу; • оцінка стану нагріваються в процесі горіння палива поверхонь; • регулярне чищення котла.
Перераховані пункти є тим необхідним мінімумом, якого потрібно дотримуватися під час експлуатації котельного обладнання в опалювальний сезон. Дотримання простих і зрозумілих правил дозволить отримати заявлений в характеристиках ККД автономного котла, поліпшити роботу твердопаливного котла. Можна сказати про те, що кожна дрібниця, кожен елемент конструкції нагрівального приладу позначається на величині коефіцієнта корисної дії. Правильно сконструйований димар, система вентиляції забезпечують оптимальний приплив повітря в топку, що істотно відбивається на якості горіння паливного продукту. Робота вентиляції оцінюється величиною коефіцієнта надлишку повітря. Надмірне збільшення обсягу надходить повітря призводить до перевитрати палива. Тепло інтенсивніше йде через трубу разом з продуктами горіння. При зменшенні коефіцієнта робота котлів істотно погіршується, висока ймовірність виникнення в топці зон, обмежених киснем. При такій ситуації в топці починає утворюватися і накопичуватися у великих кількостях сажа.
Інтенсивність і якість горіння в твердопаливних котлах вимагають постійного контролю. Завантаження топкової камери повинна виконуватися рівномірно, не допускаючи вогнищевих загорянь. На замітку: вугілля або дрова рівномірно розподіляються по колосників або по решітці. Горіння має проходити по всій поверхні шару. Рівномірно розподілене паливо швидко підсихає і горить по всій поверхні, гарантуючи повне вигорання твердих компонентів паливної маси до летючих продуктів горіння. Якщо ви правильно заклали паливо в топку, полум'я пі роботі котлів буде яскраво жовтого, солом'яного кольору. Під час горіння важливо не допускати провалів паливного ресурсу, інакше доведеться зіткнутися з істотним механічними втратами (недожог) палива. Якщо не контролювати положення палива в топці, що впали в зольний ящик великі фрагменти вугілля або дров можуть призвести до несанкціонованого займання залишків продуктів паливної маси.
Сажа і смола, що скупчилася на поверхні теплообмінника, зменшують ступінь нагріву теплообмінника. В результаті всіх перерахованих порушень умов експлуатації зменшується корисний об'єм теплової енергії, необхідної для нормальної роботи системи опалення. Як наслідок, можна говорити про різке зниження ККД опалювальних котлів.
Фактори, від яких залежить ККД котлів Котли з високим значенням ККД на сьогоднішній день представлені наступною опалювальною технікою: • агрегати, що працюють на вугіллі і на іншому твердому викопному паливі; • пелетні котли; • апарати піролізного типу.
ККД нагрівальних приладів, в топку яких йде антрацит, кам'яне вугілля і торф'яні брикети, становить в середньому 70-80%. Значно більший коефіцієнт корисної дії у пелетних пристроїв - до 85%. Офлайн гранулами, нагрівальні котли цього типу відрізняються високою ефективністю, що видаються під час горіння палива величезна кількість теплової енергії. На замітку: одного завантаження цілком достатньо для роботи апарату на оптимальних режимах до 12-14 годин.
Абсолютний лідер серед твердопаливного опалювального обладнання - піролізний котел. У цих приладах використовується дрова або відходи деревини. ККД такої техніки сьогодні становить 85% і більше. Агрегати так само відносяться до високоефективних пристроїв тривалого горіння, але при дотриманні необхідної умови - вологість палива не повинна перевищувати 20%. Важливим для значення коефіцієнта корисної дії є тип матеріалу, з якого виготовлений опалювальний прилад. Сьогодні на ринку представлені моделі твердопаливних котлів, виконаних зі сталі і з чавуну. Для довідки: До перших відносяться сталеві вироби. Для зниження ринкової вартості агрегату, компанії - виробники використовують основні елементи конструкції, виконані зі сталі. Наприклад, теплообмінник виготовляється з високоміцної жаровідпірної чорної сталі товщиною 2-5 мм. Таким же чином виготовляються нагрівальні трубчасті елементи, що використовуються для нагрівання води у первинному контурі.
Чим товщі сталь, яка використовується в конструкції, тим вище теплообмінні характеристики обладнання. Відповідно зростає коефіцієнт корисної дії. В апаратах зі сталі збільшення ККД досягається за рахунок установки спеціальних внутрішніх перегородок у вигляді труб - ступенів основного потоку і розсікачів диму. Заходи вимушені і часткові, що дозволяють незначно підвищити ефективність основного пристрою. Серед моделей сталевих твердопаливних котлів рідко можна зустріти прилади, що мають ККД вище 75%. Терміни експлуатації таких виробів становлять 10-15 років.
Зарубіжні компанії з метою підвищення ККД сталевих опалювальних котлів використовують в своїх моделях процес нижнього спалювання, з 2-ма або з 3-ма тяговими потоками. У конструкції виробів передбачена установка трубчастих нагрівальних елементів для поліпшення теплообміну. Подібна техніка має ККД в межах 75-80%, і прослужити може довше, в 1,5 рази.
На відміну від сталевих агрегатів, більшою ефективністю володіють чавунні твердопаливні апарати. У конструкції чавунних агрегатів використовуються теплообмінники, виготовлені з чавунного сплаву особливої марки, що володіє високою тепловіддачею. Такі котли найчастіше використовуються для відкритих опалювальних систем опалення. Вироби додатково оснащуються колосниками, завдяки яким здійснюється інтенсивний відбір теплової енергії безпосередньо від палаючого палива, розміщеного на колосниках.
ККД у таких нагрівальних приладів становить 80%. Слід враховувати величезні за часом терміни експлуатації чавунних казанів. Термін працездатності у подібної техніки становить 30-40 років. Як підвищить ефективність опалювальної техніки, що працює на твердому паливі Сьогодні багато споживачів, маючи в своєму розпорядженні твердопаливний котел, намагаються знайти найбільш зручний і практичний спосіб як підвищити ККД опалювального обладнання. Технологічні параметри нагрівальних приладів, закладені виробником, з часом втрачають свої номінальні значення, тому для підвищення ефективності котельного техніки вишукуються різні способи і засоби. Розглянемо один з найбільш ефектних варіантів, установка додаткового теплообмінника. У завдання нової оснастки входить зняття теплової енергії з летючих продуктів горіння.
Для цього нам попередньо необхідно дізнатися яка температура диму на виході. Змінити її можна за допомогою мультиметра, який поміщається безпосередньо в середину димоходу. Дані про те, скільки можна отримати додаткового тепла від летких продуктів горіння необхідні для розрахунку площі додаткового теплообмінника. Робимо наступні дії: • відправляємо в топку дрова певної кількості; • засікаємо за скільки часу прогорить певну кількість дров.
Наприклад: дрова, в кількості 14.2 кг. горять 3,5 години. Температура диму на виході з котла становить 460 0 С. За 1 годину у нас згоріло: 14,2 / 3,5 = 4,05 кг. дров. Для розрахунку кількості диму використовуємо загальноприйняте значення - 1 кг. дров = 5,7 кг. димових газів. Далі множимо кількість згорілих за одну годину дров на кількість диму, що отримується при згоранні 1 кг. дров. У підсумку: 4,05 х 5,7 = 23,08 кг. летючих продуктів горіння. Ця цифра і стане відправною точкою для подальших розрахунків кількості теплової енергії, яку можна використовувати додатково для нагрівання другатеплообмінника.
Знаючи значення теплоємності летючих гарячих газів, як 1,1 кДж / кг., Робимо подальший розрахунок потужності теплового потоку, якщо ми хочемо знизити температуру диму з 460 0С до 160 градусів. Q = 23,08 х 1,1 (460-160) = 8124 кДж теплової енергії. У підсумку отримуємо точне значення додаткової потужності, яку забезпечують летючі продукти горіння: q = 8124/3600 = 2,25 кВт, цифра більша, яка може зробити істотний вплив на підвищення ефективності опалювального обладнання. Знаючи про те, скільки енергії марнується, бажання оснастити котел додатковим теплообмінником цілком виправдано. За рахунок припливу додаткової теплової енергії для роботи по нагріванню теплоносія, підвищується не тільки ефективність всієї системи опалення, але і сам ККД опалювального агрегату зростає.
висновки Незважаючи на велику кількість моделей сучасної опалювальної техніки, твердопаливні котли продовжують залишатися одним з ефективних і доступних видом нагрівального обладнання. У порівнянні з електричними котлами, які мають ККД до 90%, агрегати на твердому паливі мають високим економічним ефектом. Збільшення коефіцієнта корисної дії на нових моделях, дозволило цьому виду котельного обладнання впритул наблизитися до електричних і газових котлів.
Сучасні апарати на твердому паливі здатні не тільки працювати тривалий час, використовуючи доступне за ціною природні паливні ресурси, але і володіють високими експлуатаційними характеристиками.
