КПД газового котла - от чего зависит и как его увеличить

Что такое КПД

Выпускают газовые котлы в наше время многие компании как отечественные, так и зарубежные. При выборе такого оборудования владельцы частных домов в России, к сожалению, смотрят в основном лишь на его цену и мощность. Между тем очень важным параметром, позволяющим выбрать хороший нагревательный агрегат, является КПД. Газовый котел, помимо всего прочего, должен отличаться высокой производительностью.

Чем выше коэффициент полезного действия имеет подобное оборудование, тем меньше в последующем владельцам дома нужно будет платить за голубое топливо. Называют КПД газовых котлов соотношение затраченного топлива на тепловую отдачу.

Виды теплопотерь

Выделяют номинальный и реальный коэффициент полезного действия. Реальный всегда меньше, чем номинальный. Это связано ещё и с тем, что место имеют разные виды потери тепла. Выделяют такие виды теплопотерь:

Физический недожог. Показатель зависит от того, какое количество избыточного воздуха, не принимающего участия в образовании тепловой энергии, присутствует в оборудовании во время сжигания топлива. Ещё на её значение влияет температура отработанных газов. В зимнее время при сильных морозах, когда котёл работает на полную мощность, физический недожог может достигать 20%.
Читайте также: Какой фильтр поставить перед газовым котлом?
Теплопотери от газового отопления и низкий КПД
Химический недожог. Значение этого критерия повышается в зависимости от количества окиси угарного газа. Углерод не сгорает в отопительном оборудовании, выходит наружу через дымоход, однако, имеет способность производить большое количество тепловой энергии. Окись угарного газа образовывается вследствие сгорания углерода. Потеря тепла от химического недожога колеблется в пределах 5-7%.
Механический недожог характерен для твёрдотопливных отопительных котлов. Это потеря коэффициента полезного действия в результате неполного сгорания топлива и образования золы. Процент незначительный – всего 1-3.

Кроме того, теплопотеря может происходить через стенки отопительных приборов. В этом случае тепло рассеивается непосредственно в окружающую среду через наружную облицовку отопительного прибора.

Формула расчета усредненного КПД

КПД указывается в том числе и в техническом паспорте котла. Однако в данном случае потребителю предоставляется лишь усредненный показатель, высчитывают который фирмы, занимающиеся изготовлением подобного оборудования, по следующей формуле: n=(Q/Qo)*100%.

Здесь Q — тепло, которое удалось выделить, аккумулировать и использовать для обогрева помещений; Qo — общее количество тепловой энергии, выделяющееся при сжигании топлива.

Опередить по такой формуле, к сожалению, можно только усредненный КПД. Газовые котлы с большим показателем производительности на современном рынке представлены в довольно-таки большом ассортименте. У некоторых современных марок подобных агрегатов КПД может достигать 98%. Это конечно же, очень много. Однако на практике такой эффективной работы современные газовые агрегаты, к сожалению, зачастую не показывают. В процессе эксплуатации подобного оборудования в частных домах появляются разного рода теплопотери, что самым негативным образом сказывается на КПД. То есть, будучи установленными в доме, газовые котлы обычно теряют производительность.

Топ 5 конденсационных газовых котлов по рейтингу

Предпочтительный газовый конденсационный котлоагрегат такой, который отвечает насущным потребностям собственника дома по объемам выработки тепловой энергии, оборудован современной автоматикой для экономной и безопасной эксплуатации и имеет доступную цену.

Важно отметить, что понятием «низкой цены», конденсационные котлоагрегаты не обладают, они изначально имеют высокую стоимость из-за применения высокопрочных материалов.

BAXI LUNA Platinum+ 1.32

Это газовый конденсационный напольный котел от итальянского известного изготовителя. Котлоагрегат одноконтурный, рассчитанный исключительно для отопления.

Преимущества модификации:

Сверхвысокий КПД – 105,7 %.
Площадь нагрева до 350 м2.
Теплопроизводительность – 35 кВт.
Низкий удельный расход топлива, максимальный расход газа не выше 3.49 м3/час.
Универсальность по топливу, работает с любыми видами газа — магистральный/сжиженный.
Полнофункциональная защита.
Предварительная очистка конденсата.
Предварительная очистка питательной вода — встроенный фильтр.
Цена: 83420 руб.

Недостатки напольного конденсационного котла Baxi:

работает только с низкотемпературными теплоносителями в системе «теплый пол»;
высокая стоимость;
реализуется только под заказ, длительный период доставки.

Buderus Logamax plus GB062-24 KD

Также конденсационный котел немецкой компании. Модель с теплопроизводительностью 24 кВт предназначенная для отопления жилых домов.

Преимущества модификации конденсационных котлов Buderus:

Сверхвысокий КПД – 103,0 %.
Площадь нагрева до 250 м2.
Теплопроизводительность – 24 кВт.
Низкий удельные расходы топлива, максимальный расход газа не выше 3.18 м3/час.
Высококачественные конструкционные материала, долговечность работы котла.
Высокий уровень автоматизации и контроля работоспособности узлов установки.
Цена: 63700 руб.

Недостатки котлоагрегата – высокая стоимость котла и ремонтных работ.

Bosch Condens 2500W WBC 24-1

Турецкий двухконтурный газовый котел с мощностью по отоплению – 24 кВт.

Преимущества модификации:

Сверхвысокий КПД – 110,0 %.
Площадь нагрева до 192 м2.
Теплопроизводительность по отоплению – 24 кВт.
Низкий удельные расходы топлива, максимальный расход газа не выше 3.18 м3/час.
Высококачественные конструкционные материалы, долговечность работы котла.
Высокий уровень автоматизации и контроля теплотехнических процессов.
Расширительный бак – 6л.
Цена: 89670 руб.

Недостатки конденсационного котла Bosch:

недоступность для работы на сжиженном газе;
высокая стоимость котла и ремонтных работ.

Vaillant ecoTEC plus VU INT IV 246/5-5

Немецкий бренд Vaillant – лидер в производстве бытовых отопительных котлоагрегатов, выпускает одноконтурную конденсационную модель ecoTEC plus VU INT IV 246/5-5 со стальным теплообменным аппаратом. Котел, рассчитан для нагрева жилых и общественных помещений до 200 кв.м.

Преимущества котла Vaillant:

Сверхвысокий КПД – 108,0 %.
Площадь нагрева до 200 м2.
Теплопроизводительность по отоплению – 20 кВт.
Низкий удельный расход топлива, максимальный расход газа не выше 2.6 м3/час.
Высококачественные конструкционные материала, долговечность работы котла.
Дистанционное управление.
Высокий уровень автоматизации и контроля работоспособности узлов установк
Расширительный бак – 10 л.
Цена: 62270 руб.

Недостатки котлоагрегата -высокая стоимость котла и ремонтных работ.

Viessmann Vitodens 100-W B1HC043

Еще один немецкий одноконтурный конденсационный котлоагрегат. Мощная модель — развивает до 35 кВт и способна обогревать 350 кв.м.

Котел Viessmann Vitodens. Источник фото: ferencziepuletgepeszet.hu

Преимущества котла Viessmann:

Сверхвысокий КПД – 108,7 %.
Площадь нагрева до 350 м2.
Теплопроизводительность по отоплению – 35 кВт.
Низкий удельные расходы топлива, максимальный расход газа не выше 3.46 м3/час.
Высококачественные конструкционные материала, долговечность работы котла.
Дистанционное управление.
Высокий уровень автоматизации и контроля процессов горения.
Цена: 105806 руб.

Недостатки котлоагрегата – высокая стоимость котла и ремонтных работ.

Фактический КПД — формула

На месте КПД подобного оборудования определяют обычно по такой формуле: η=100 — (q2 + q3 + q4 + q5 + q6).

Здесь:

q2 — тепловые потери из-за нагретых, уходящих в трубу продуктов сгорания;
q3 — потери из-за неверно выбранных пропорций газовой смеси (недожог);
q4 — потери из-за сажи внутри котла и механический недожог;
q5 — потери из-за колебаний наружной температуры воздуха.

При этом считается, что сильнее всего на КПД котла влияет показатель q2. То есть в наибольшей мере производительность и экономичность газового нагревательного агрегата зависит от того, сколько индуцируемого им тепла в буквальном смысле слова «вылетает в трубу».

Как рассчитать мощность

Перед покупкой отопительного оборудования для обслуживания частного дома необходимо рассчитать мощность, которой бы хватило для поддержания качественной работы котла. Если у вас нет достаточного опыта и знаний, обратитесь за помощью к профессионалам, так как ошибки на этом этапе обязательно скажутся на производительности и долговечности оборудования.

Обратите внимание!
Проблемы появляются не только в случае нехватки мощности отопительного оборудования, но и в случае её избытка. Для расчёта мощности есть специальные формулы. По ним можно самостоятельно вычислить, какой котёл подойдёт для обслуживания дома.

При расчёте мощности газового котла следует взять во внимание такие параметры:

средняя температура в зимние месяцы на данной территории;
Работа газового котла и теплопотеря
из каких материалов построен дом;
какие материалы использовались для утепления дома, и использовались ли вообще;
площадь жилых помещений дома.

Вы можете воспользоваться специальными формулами для расчета мощности отопительного оборудования для частного дома.

Обратите внимание!
Мощность газового котла также зависит от того, требуется ли горячее водоснабжение в доме.

Какие котлы имеют больший КПД

Отечественные производители на настоящий момент выпускают довольно-таки мощное и надежное газовое нагревательное оборудование. Однако в нашей стране, к сожалению, до сих пор не уделяется слишком много внимания экономии ресурсов. Поэтому наибольший КПД на сегодня имеют импортные газовые котлы. В особенности это касается низкотемпературных конденсационных моделей, у которых показатель нагрева теплоносителя не превышает 70 °С, а отводимых газов — 110 °С.

Самыми производительными марками газовых котлов, КПД которых очень высок, на современном рынке являются:

«Будерус».
«Виссман».
«Бакси».
«Вайлант».

Также очень неплохой маркой нагревательных агрегатов с высоким КПД считается «Де Дитрих».

Как увеличить КПД газового котла: основные способы

Если котел в доме не будет работать с должной производительностью, его владельцам придется переплачивать за расход газа, что, конечно же, самым негативным образом скажется на семейном бюджете. Чтобы повысить производительность нагревательного агрегата и тем самым избежать ненужных трат, можно:

модифицировать дымоход или улучшить условия отвода отработанных газов;
почистить камеру сгорания;
почистить или заменить магистрали системы отопления дома;
внести изменения в конструкцию котла;
отрегулировать пропорции газовой смеси в камере сгорания с использованием заслонки.

С использованием таких методик можно повысить КПД и двухконтурного газового котла, и одноконтурного. Подходят такие способы также и для настенных или напольных газовых нагревательных агрегатов.

Как отрегулировать мощность газового котла?

Отрегулировать мощность агрегата можно двумя способами:

Снизить производительность горелки до уровня, при котором автоматика сможет найти оптимальный режим работы.
Увеличить мощность системы отопления путем добавления радиаторов или заменой их на более мощные.

В некоторых случаях целесообразно применять сразу два способа. Конечно, второй вариант более затратный, но нередко приходиться выбирать именно его. Особенно он актуален в случае, если производимого тепла установленной системой недостаточно.

Обратите внимание! При замене отопления следует учитывать, на какой объем рассчитан расширительный бак модели газового котла. Например, бачок агрегата Gepard предусматривает объем теплоносителя 50 л

Если количество воды при установке новых радиаторов возрастет, нужно будет подключить внешний расширительный бак.

Уменьшить производительность горелочного устройства можно с помощью снижения подачи топлива на горелку. Для этого требуется изменить настройки газового клапана. Настройки мощности горелки у данного элемента осуществляют вращением регулировочных винтов, которые находятся на корпусе клапана.

Также мощность устройства можно снизить с помощью настроек, изменив их в сервисном меню. Для обычных пользователей в котлах Protherm предусмотрено общее меню, которое описано в инструкции. Однако есть еще скрытое сервисное меню, которое предназначено для специалистов. Оно становится доступным только при вводе кода. Поэтому воспользоваться им может только мастер сервисного центра.

В сервисном меню перенастраивают такие параметры:

мощность в диапазоне от 9 до 23 кВт;
время выбега циркуляционного насоса в режиме отопления – между 2 и 60 мин;
задержку времени после работы в режиме отопления для антициклирования – предохраняет от частого включения-выключения (не работает в режиме ГВС);
температуру теплоносителя – от 20 до 80ºC.

Для системы отопления мощностью 4 кВт выставляют:

мощность – 9 кВт;
температура теплоносителя – 60-70ºC;
время антициклирования – 15-20 мин.

Здесь приведены приблизительные настройки, но нужно добиться, чтобы горелка зажигалась не чаще чем через каждые 15 минут. Для этого подбирают оптимальную температуру теплоносителя.

Однако не у всех марок газовых котлов есть возможность отрегулировать время антициклирования. В этом случае придется ограничиться настройкой мощности агрегата. На некоторых котлах можно задать вручную режим работы насоса, с помощью расположенного на нем переключателя. Для уменьшения частоты тактования необходимо увеличить скорость работы насоса.

Таким образом, разными способами достигают баланса мощности между отопительной системой и газовым котлом.

Что делать с дымоходом

Очень сильно на производительность котлов влияет именно состояние отводящей продукты сгорания трубы. Если дымоход забьется сажей, это уменьшит его диаметр и, соответственно, тягу. Проверять состояние отводящей продукты сгорания газа трубы специалисты рекомендуют не реже 1 раза в год.

Котел закрытого типа для повышения КПД лучше всего будет подключить к коаксиальному дымоходу. В данном случае воздух начнет поступать в камеру сгорания через наружную полость двухполостной трубы, уже будучи слегка подогретым. Это, в свою очередь, снизит начальные теплозатраты на несколько процентов.

Регулировка пропорций газовой смеси

В конструкции любого современного нагревательного агрегата, помимо всего прочего, имеется такой элемент, как заслонка. Правильно отрегулировав ее положение, можно довольно-таки серьезно повысить КПД газового котла.

Если заслонка котла будет открыта слишком сильно, в камеру сгорания начнет поступать очень много воздуха. В этом случае в топке будет образовываться сквозняк, вытягивающий на улицу вместе с продуктами сгорания и часть голубого топлива.

Еще более серьезное снижение КПД газового котла может вызывать слишком сильное закрытие заслонки. В этом случае в камеру сгорания будет поступать мало воздуха. В результате часть газа просто-напросто не сгорит и также выйдет в трубу вместе с дымом. Снизиться КПД нагревательного агрегата при таком положении заслонки может на целых 7%.

Отрегулировать пропорции горючей смеси внутри топки котла самостоятельно будет несложно. Сделать это можно экспериментальным путем. Владельцу дома нужно просто выдвигать и задвигать заслонку до тех пор, пока термометр котла не покажет самый высокий нагрев теплоносителя в системе отопления.

Правила эксплуатации котельных устройств, соблюдение которых оказывает влияние на величину КПД

Любой вид отопительного агрегата имеет свои параметры оптимальной нагрузки, которая должна быть максимально полезной, с технологической и экономической точки зрения. Процесс эксплуатации твердотопливных котлов построен таким образом, что большую часть времени техника работает в оптимальном режиме. Обеспечить такую работу позволяет соблюдение правил эксплуатации отопительного оборудования, работающего на твердом топливе. В данном случае необходимо придерживаться и следовать следующим пунктам:

необходимо соблюдать приемлемые режимы дутья и работы вытяжки;
постоянный контроль над интенсивностью горения и полноты сгорания топлива;
контролировать величину уноса и провала;
оценка состояния нагреваемых в процессе горения топлива поверхностей;
регулярная чистка котла.

Перечисленные пункты являются тем необходимым минимумом, которого нужно придерживаться во время эксплуатации котельного оборудования в отопительный сезон. Соблюдение простых и понятных правил позволит получить заявленный в характеристиках КПД автономного котла, улучшить работу твердотопливного котла.

Можно сказать о том, что каждая мелочь, каждый элемент конструкции нагревательного прибора сказывается на величине коэффициента полезного действия. Правильно сконструированный дымоход, система вентиляции обеспечивают оптимальный приток воздуха в топочную камеру, что существенно отражается на качестве горения топливного продукта.

Работа вентиляции оценивается величиной коэффициента избытка воздуха. Чрезмерное увеличение объема поступающего воздуха приводит к перерасходу топлива. Тепло интенсивнее уходит через трубу вместе с продуктами горения. При уменьшении коэффициента работа котлов существенно ухудшается, высока вероятность возникновения в топке зон, ограниченных кислородом. При такой ситуации в топке начинает образовываться и скапливаться в больших количествах сажа.

Интенсивность и качество горения в твердотопливных котлах требуют постоянного контроля. Загрузка топочной камеры должна выполняться равномерно, не допуская очаговых возгораний.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Что делать, если постоянно перегорают лампы в квартире?

Во время горения важно не допускать провалов топливного ресурса, иначе придется столкнуться с существенным механическими потерями (недожог) топлива. Если не контролировать положения топлива в топке, упавшие в зольный ящик крупные фрагменты угля или дров могут привести к несанкционированному возгоранию остатков продуктов топливной массы.

Сажа и смола, скопившаяся на поверхности теплообменника, уменьшают степень нагрева теплообменника. В результате всех перечисленных нарушений условий эксплуатации уменьшается полезный объем тепловой энергии, необходимой для нормальной работы системы отопления. Как следствие, можно говорить о резком снижении КПД отопительных котлов.

Очистка камеры сгорания

Голубое топливо отличается прежде всего тем, что при его сгорании не образуется слишком много сажи. Чистить топку работающего на газе котла, конечно же, нужно реже, чем твердотопливного оборудования этого типа. Но все же мыть камеру сгорания таких нагревательных агрегатов время от времени нужно. Специалисты считают, что делать такие чистки владельцам газовых котлов нужно не менее 1 раза в 3 года.

Накипь в трубах

Обязательно хозяевам частных домов, чтобы не тратить большие деньги на газ, нужно следить и за состоянием магистралей системы отопления. Снизить производительность котла может в том числе и обычное засорение труб. Опытные владельцы загородных домов, к примеру, не советуют слишком часто менять теплоноситель в контуре системы отопления. Нежелательно сливать воду из магистралей даже по окончании холодного сезона. Дело в том, что любая вода из скважины, колодца и централизованной системы содержит огромное количество растворенных минеральных веществ, которые в последующем и выпадают в трубах в виде осадка.

Какие изменения можно внести в конструкцию

Для повышения КПД настенных газовых котлов или напольных между топочной камерой агрегата и его теплообменником можно установить специальные турбулизаторы. Так называют особые пластины, способные значительно увеличить площадь отбора теплоэнергии.

Также работу котла можно регулировать с использованием датчиков температуры. Такие приспособления устанавливаются в помещениях дома и включают/выключают горелку нагревательного агрегата в зависимости от прогрева воздуха до заданной хозяевами температуры. При использовании датчиков важно правильно выполнить настройку и синхронизацию работы котла в соответствии с показаниями последних.

Включение горелки газовых нагревательных агрегатов при снижении температуры воздуха в помещениях ниже заданных параметров происходит от специальной «зажигалки». Называют так маленькую горелку, газ на которой не затухает никогда. Много голубого топлива такая «зажигалка» сжечь не может. Однако за сезон из-за ее работы зачастую все же сгорает несколько кубометров голубого топлива. Чтобы снизить потери, обычную «зажигалку» в котле можно заменить на «пьезо». Работать такое устройство будет не хуже традиционного, а экономия от его использования весьма значительная.

Другие изменения

Очень хорошие показатели в плане производительности имеются, помимо всего прочего, и у газовых нагревательных агрегатов, оснащенных модуляционными горелками. Современные котлы от лучших европейских производителей изначально дополняются подобными элементами двухуровневыми или же полностью модулированными. Горелки этого типа способны самостоятельно приспосабливаться к фактическим рабочим параметрам смонтированной в доме системы отопления. Таким образом процент недожога в котлах такой конструкции снижается до минимума.

В обычных нагревательных агрегатах владельцы дома могут, помимо всего прочего, попробовать изменить положение горелки. Установка этого элемента ближе к водяному контуру позволяет повысить КПД котла на несколько процентов. Тепловой баланс агрегата в этом случае увеличивается в большую сторону.

Конденсационные котлы

Таким образом, повысить КПД газового котла будет относительно несложно. Но конечно же, владельцам загородных домов лучше все же сразу приобретать экономичное и производительное оборудование этого типа. Самым высоким КПД, как уже упоминалось, отличаются конденсационные газовые котлы.

На отечественном рынке такое оборудование появилось относительно недавно. Экономичность этих котлов определяется в первую очередь тем, что в них дополнительно используется энергия, образующаяся из-за конденсации водных паров из отработанных газов. Эффективность такого оборудования на порядок выше, чем у обычных нагревательных агрегатов.

Многие производители подобных котлов уверяют даже, что они выпускают газовые котлы с КПД 100% или выше — 108-109%. Конечно, подобные утверждения оспариваются специалистами. Ведь, как известно, КПД любого оборудования редко доходит до 100%. Превышать же эту цифру такой показатель и вовсе не может. Увеличить количество тепла при сжигании одного и того же объема голубого топлива, разумеется, не способен даже самый совершенный нагревательный агрегат.

Но все же КПД газовых котлов отопления конденсационных намного выше, чем обычных. По мнению специалистов, он может доходить до 98-99%.

В плане экономичности расхода газа конденсационные котлы, таким образом, значительно превосходят простые. Однако, к сожалению, при этом и стоит такое оборудование намного дороже традиционного. Приобретать или нет такой агрегат — дело выбора самих хозяев газифицируемого дома. Скорее всего, в процессе эксплуатации газового котла с высоким КПД конденсационного разница в стоимости в конечном итоге окупится. Но произойдет это все же не слишком быстро, к чему покупатели должны быть готовы заранее.

Способы увеличения КПД

Чтобы отопительная система работала с минимальными потерями тепла, следует ознакомиться с действенными способами, как улучшить КПД газового котла. Для этого нужно максимально исключить все виды теплопотерь.

Чтобы снизить процент физического недожога, следует следить за состоянием и чистотой жаровых труб и водяного контура. На трубопроводе образовывается сажа, а на контуре накипь, поэтому эти элементы отопительной системы требуют регулярной прочистки.
В газовом котле не должно быть избыточного воздуха, так как вместе с ним в дымоход уходит и тепло, которое могло использоваться для нагревания теплоносителя. Эту проблему можно решить, установив на дымоходную трубу ограничитель тяги.

Как циркулируют газы в котле
Регулировка заслонки поддувала. Сделать это можно при помощи установленного в котле термометра. Нужно просто заслонку поставить в такое положение, чтобы при этом достигалась максимальная температура теплоносителя.
Следить за тем, чтобы поддерживалась нормальная тяга. Она уменьшается в результате сужения сечения дымохода. Избежать этого можно, если регулярно очищать отводящую трубу, ведь на её стенках налипает сажа.
Необходимо регулярно чистить камеру сгорания, так как на поверхности её стенок образовывается копоть, из-за чего увеличивается расход топлива.

Монтаж коаксиального дымохода

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Газовый котел Будерус 24 кВт одноконтурный устройство инструкция по настройке а также отзывы владельцев

Если вы ищете варианты, как повысить КПД газового котла, обратите внимание на то, какой дымоход установлен. Традиционные отводящие трубы обладают рядом недостатков, основным из которых является зависимость от погодных условий. Альтернативой обычному дымоходу может стать коаксиальный дымоход, который отличается такими преимуществами:

существенно увеличивает КПД газового котла;
стойкий к воздействию высоких температур;
может быть выполнен в разных вариантах;
позволяет экономить топливо;
обеспечивает длительное поддержание температуры в помещении.

Коаксиальный дымоход

Устройство коаксиального дымохода не требует особых усилий. Конструкция представляет собой две отводящие трубы разного диаметра, по одной транспортируются отводящие газы, по другой насыщенный кислородом воздух.

Если у вас нет опыта работы с отопительным оборудованием, но возникла необходимость решить вопрос, как улучшить КПД газового котла, обратитесь к специалистам. Они выполнят работы на высшем уровне, обеспечивая наиболее эффективное функционирование отопительной системы вашего дома.