Документация
ARI-Armaturen
Baenninger
Biral
Dreizler
EKA
F.B.R.
Flamco
Frost Italy
Global
Giersch
Gruenbeck
Grundfos
Kampmann
KAN-therm
Noritz
Novopress
Oventrop
Reflex
Roth
Saunier Duval
Stelrad
SYR
Unical
Uponor
Viega
Viessmann
WATTS
Werit
Wilo
Wolf
Zehnder
Эван
Сертификаты на продукцию
ARI-Armaturen
Baenninger
Biral
Cordivari
Dreizler
EKA
Flamco
Giacomini
Giersch
Global
Gruenbeck
Kampmann
KAN-therm
KME
Ostendorf
Oventrop
Reflex
Roth
Saunier Duval
Stelrad
SYR
Thermaflex
Unical
Unidelta
Uponor
Viega
Viessmann
Walraven
WATTS
Werit
Wilo
Wolf
Zehnder
Эван
Сертификаты официального дилера
Статьи
Нормативные документы
СНиП
ГОСТ
МГСН

Теплотехническая эффективность применения термоблоков с «закрытой» топкой в поквартирных системах теплоснабжения


ХАВАНОВ П. А.  профессор,  доктор технических наук
Московский государственный строительный университет (МГСУ), Россия
 
Поквартирные системы теплоснабжения используются как при реконструкции существующего жилого фонда, так и на объектах нового строительства. Основанием для их применения является технико-экономическая целесообразность их применения или отсутствие возможности централизованного теплоснабжения объекта. Естественно, что технико-экономическое обоснование поквартирного теплоснабжения должно производиться по инвестиционным (капитальным) и эксплуатационным затратам. Для теплогенерирующего оборудования систем теплоснабжения наиболее важной статьей эксплуатационных затрат является топливная составляющая, которая зависит как от эффективности теплогенератора, т.е. КПД, так и от режимов его эксплуатации. В странах Евросоюза эффективность теплогенератора определяется на основании требований норм DPR 412/93 для нескольких эксплуатационных режимов с учетом изменения нагрузки на теплогенератор. В России аналогичная методика не используется и эффективность теплогенератора в проекте или ТЭО закладывается через его КПД при номинальной нагрузке.
Для поквартирного теплоснабжения преимущественно используются проточные двухконтурные (отопление и ГВС) настенные газовые котлы с атмосферной газовой горелкой низкого давления и (герметичной) “закрытой” топкой (обязательно для зданий пяти и более этажей). Этот тип котлов и представляет наибольший интерес для исследования режимов эксплуатации.
Расчетная мощность двухконтурных котлов для многоэтажных зданий практически всегда определяется по максимуму нагрузки на горячее водоснабжение, значение которой для квартиры в зависимости от числа санузлов находится в диапазоне 20-30 кВт. Это обусловлено тем, что нагрузка отопления, хотя и зависит от площади квартиры, наличия угловых комнат, этажа расположения (первый и последний этажи), площади и конструкции остекления, редко превышает 5-9 кВт для климатической зоны с tрот не ниже -30°С.
 При таких режимах эксплуатации имеют место длительные периоды работы котлов с частичными отопительными нагрузками и кратковременными периодами работы с максимальной мощностью при пиковых нагрузках горячего водоснабжения. Важно также отметить, что характерна длительная работа мощного теплогенератора в ночных режимах  отопительного периода, когда относительная мощность теплогенератора даже при расчетной нагрузке отопления составляет , и значительно ниже при работе в периоды более низких (относительно расчетных)  нагрузок на отопление.
Требуемая глубина регулирования не может быть осуществлена за счет модуляции мощности атмосферной горелки в теплогенераторах с “закрытой” топкой.
Подавляющее большинство производителей ограничивают глубину регулирования мощности  не ниже 40 % от номинального значения. Поэтому теплогенератор переходит в режим работы     позиционного регулирования по минимальной мощности – “включено-выключено”, что существенно изменяет эксплуатационные и теплотехнические характеристики теплогенератора. Такие режимы эксплуатации теплогенераторов в поквартирных системах теплоснабжения приводят к изменению эффективности их работы и в первую очередь это связано с изменением условий горения в генераторах с “закрытой” топкой. Так снижение (модуляция) мощности горелки за счет снижения расхода газа у всех производителей теплогенераторов не сопровождается соответствующим изменением режима работы дымососа (например, изменением числа оборотов), что приводит к разбавлению продуктов сгорания избыточным наружным воздухом, забираемым по воздухоподающему тракту из-за пределов помещения. Последнее обстоятельство вызывает существенное увеличение потерь теплоты с уходящими газами и, как следствие, снижение КПД теплогенератора даже при непрерывной работе без учета потерь на нестационарность в режимах “включено-выключено”.
В рамках настоящей публикации для исключения возможности толкования информации как рекламной или конкурентной, приводятся результаты натурных испытаний котла без указания фирмы производителя и марки оборудования. Режимные испытания проводились на двухконтурном настенном котле номинальной мощностью 30 кВт с “закрытой” камерой сгорания на природном газе. Температура воздуха, забираемого на горние tн.в. равнялась 15°С. Расчеты осуществлялись по методике и данным [Л.1] для пяти режимов работы в диапазоне изменения мощности N/Nном=1¸0,475, т.е. от 100 до 47,5 %.
При расчетах КПД теплогенератора принято допущение, что эффективность горения, т.е. потери теплоты от химической неполноты горения q3, и потери от внешнего охлаждения теплогенератора q5, во всех режимах могут быть приняты постоянными и соответственно равными: q3=0,5%, а q5=1%.
Результаты измерений и расчета значений потерь теплоты с уходящими газами q2 и КПД теплогенератора приведены в сводной таблице 1, в которую включены и некоторые промежуточные расчетные величины. Расчет значения q2  произведен по методике М.Б. Равича с использованием  характеристики Z [Л.1] при сжигании природного газа:
 
Таблица 1
 
Таблица исходных данных и результатов расчета
Режим
 
Мощность*
Давление газа*
Температура
 воды*
Газовый состав продуктов сгорания*
Темпера-
тура уходя-
щих газов*
Коэффи-
циент
избытка
воздуха
Харак-терис-
тика Z
Потери теплоты с уходя-щими газами
КПД тепло-генера-тора
      N
 кВт
N/Nн
p
мбар
p/pн
tвх
°С
tвых
°C
CO2
%
CO
ppm
NOx
ppm
tух
°C
a
б/р
[Л.1]
 
[Л.1]
б/р
q2
%
h
%
1
 
30,19
1
21,4
1
52,8
68,4
7,5
44
52
141,0
1,53
5,85
7,37
91,13
2
 
25,72
0,85
10,3
0,469
63,4
50,0
6,15
19
43,1
134,5
1,84
7,0
8,37
90,13
3
 
22,34
0,74
7,77
0,363
59,0
47,4
5,3
16
36,8
127,1
2,1
7,95
8,91
89,59
4
 
19,08
0,632
6,0
0,28
54,8
45,0
4,41
19
30,1
118,9
2,68
9,35
9,72
88,78
5
 
14,3
0,475
3,75
0,177
49,3
42,9
3,0
28
25,7
106,6
3,65
13,2
12,09
86,41
* - результаты измерения параметров в натурных испытаниях котла
 
Графическая интерпретация полученных результатов приведена на рис.1.
 
 
Полученные результаты позволяют констатировать, что при снижении мощности теплогенератора, происходит увеличение потерь теплоты  с уходящими газами, вызванное существенным ростом коэффициента избытка воздуха. Так снижение мощности теплогенератора до  N/Nн =0,475 приводит, несмотря на уменьшение температуры уходящих газов, к росту потерь q2   в 1,64 раза, что  снижает КПД теплогенератора в стационарном режиме работы с 91,13% до 86,4%. Отмечая, что нерасчетные (неноминальные) режимы работы теплогенератора в течение отопительного периода являются по времени основными и эти режимы наиболее продолжительные, не учет снижения эффективности  применения теплогенераторов приводит к искажению реальной картины их работы.
Важно отметить также тот факт, что работа теплогенератора в режимах “включено-выключено” на минимальных нагрузках, превышающих расчетную отопительную, на что указывалось ранее, приводит к значительным расходам теплоты q7 на нестационарность: разогрев-охлаждение теплогенератора. Учет последнего, а также расход теплоты на защиту от “размораживания”, что необходимо в периоды выключения горелки при отрицательных температурах наружного воздуха, может увеличить потери на нестационарность в тепловом балансе теплогенератора до значений q7=4¸7% .
Таким образом, при определении технико-экономических показателей работы поквартирных систем теплоснабжения, учитывая реальные эксплуатационные  условия их работы, для неконденсационных двухконтурных котлов с закрытой топкой, их энергетическую эффективность следует оценивать не по номинальным характеристикам теплогенераторов, как, например, в [Л.2] 0,92-0,95, а по фактическим эксплуатационным, на 5¸7%  ниже, т.е. не выше 0,85¸0,9.
В заключение следует отметить, что реальные показатели технической эффективности поквартирных децентрализованных систем теплоснабжения ни в коей мере не умаляют достоинств и положительных качеств таких систем, а лишь обосновывают рациональную область их применения при объективной оценке.


 

Литература
1. Равичь М.Б. Топливо и эффективность его использования.\\ "Наука", М. 1971 г.
2.ТСН ИПСТ – 2004. МО (ТСН 41 -312 – 2004 МО) Индивидуальная поквартирная система теплоснабжения на базе двухконтурных газовых котлов с закрытой камерой сгорания. Министерство строительного комплекса Московской области. 2005 г.

<< вернуться назад

 
Система Oventrop
Трубопроводные системы
Котлы. Насосы. Оборудование для котельных
Радиаторы. Конвекторы. Полотенцесушители
Roth: Панельные системы отопления, охлаждения, топливные баки, гелиотехника
Вентиляция и кондиционирование
Прочее
по отоплению
по вентиляции
по пром. оборудованию
по сервису
Инновационное оборудование
Интерстройэкспо - 2012
Aqua-Therm Moscow 2012
Aqua-Therm Moscow 2013
Aqua-Therm Moscow 2015
Закрыть
Rambler's Top100