Экономия газа при отоплении, основные способы уменьшить расход топлива
Начинать энергосбережение нужно с самого начала – с приобретения и установки современного отопительного котла.
- Необходимая мощность котла рассчитывается, исходя из такого правила: на 10 кв.м. отапливаемой площади 1 кВт тепловой энергии, при этом высота потолков при таком расчете берется не выше 3 метров. Так, дом площадью 200 кв.м. может отопить котел мощностью не менее 20 кВт. После проведения необходимых вычислений, приобретается отопительный агрегат с небольшим допуском в сторону увеличения и делается разводка труб. Наиболее выгодной системой распределения носителя тепла считается коллекторная.
- Такая система дает возможность регулировать температуру в каждой комнате в зависимости от частоты ее использования жильцами. Это можно делать вручную, а можно установить терморегуляторы, которые будут регулировать теплоту воды в радиаторах.
- Автоматизация отопительного прибора. На рынке есть много разных видов автоматики, от самых простых до очень дорогих. Например, одна из новинок – это терморегуляторы с датчиками наружной температуры воздуха. При повышении температуры воздуха «за бортом» автоматика начинает подавать в горелки меньшее количество топлива, а это уже реальная экономия газа при отоплении частного дома.
- По утверждениям многих специалистов более выгодным видом подачи теплоносителя является система «теплый пол». При ее установке теплый воздух более равномерно распределяется по всему зданию. При этом вода подается в трубы в полу с температурой 65 градусов, а в радиаторы отопления – 95 градусов. Правда, регулировать температуру в разных комнатах становится сложнее.
- Обеспечение горячей водой для хозяйственных нужд лучше всего организовать при помощи газового проточного водонагревателя (колонки) или двухконтурного котла. Следует учесть, что в двухконтурном котле одна горелка, поэтому когда она греет воду для ванной, то отопление в это время не работает.
Набор инструментов и приспособлений
Главная трудность – это в домашних условиях придать толстому листу из жаростойкой стали цилиндрическую форму. На заводах эту операцию выполняют с помощью механических вальцов. Ручной станок – трубогиб или ручные вальцы при желании можно отыскать в специализированных мастерских, что неизбежно повлечет некоторые затраты. Остальную работу по сборке можно вполне успешно выполнить дома. Для этого потребуется:
- сварочный аппарат;
- угловая машина для зачистки и резки металла (болгарка);
- рулетка, линейка, штангенциркуль, угольник;
- молоток и зубило;
- электрическая дрель;
- клещи, желательно с длинными рукоятками;
- прочий мелкий слесарный инструмент, который есть в каждом частном хозяйстве.
Самые экономные котлы отопления
Как уменьшить расход газа в системе отопления? В первую очередь нужно выбрать прибор, подходящий именно для вашего дома. Почему так? Потому что только с учетом площади помещения, материала стен, количества окон и прочих факторов можно рассчитать необходимую мощность и производительность котла. Только тогда техника будет эффективно отдавать тепло, не расходуя лишнюю энергию.
Если вы хотите экономить на потреблении газа, то подключайтесь только к общей магистрали. Использовать баллоны весьма затратно. Какие критерии влияют на экономию:
- Конструктивные особенности;
- Коэффициент полезного действия (КПД);
- Мощность техники;
- Качество топлива;
- Оптимальный режим.
Пройдемся подробнее по каждому пункту.
Конструкция техники
Отопительные котлы бывают с одним и двумя контурами. Одноконтурный прибор рассчитан только на отопление помещения, а для горячего водоснабжения (ГВС) придется дополнительно подключать бойлер. А вот двухконтурные модели уже включают в себя все необходимое и для обогрева дома, и для ГВС.
Чтобы рассчитать экономию, обратите внимание на тип камеры сгорания. Открытая камера забирает воздух из помещения для поддержания горения и отвода газов
Закрытая же принудительно загоняет воздух с улицы. Отвод продуктов сгорания осуществляется вентилятором. Этот принцип способствует полному сгоранию топлива, а также минимальному выделению СО2.
Влияние КПД
Сегодня рынок предлагает покупателю конвекционные и конденсационные котлы. Какой экономичнее? Считается, что конденсационный, поскольку использует энергию конденсата. При учете дополнительной энергии обычный агрегат имеет КПД 92-94%, а конденсационный — 100-102%.
Стандартная работа заключается в сгорании топлива и отводе газов на улицу, которые имеют высокую температуру. Продукты сгорания содержат в себе примеси и влагу. Проходя через теплообменник, газы достигают 60°. Из-за этого выпадает осадок и скапливается в резервуаре. В процессе выделяется энергия, которая и используется конденсационным прибором. Считается, что благодаря этому можно сэкономить до 20% топлива. Но и здесь есть свои «подводные камни». Такие агрегаты устанавливаются к низкотемпературным системам с теплым полом.
Есть также ряд других нюансов, которые мы описывали в статье «Что такое газовый конденсационный котел ».
Что влияет на КПД конвекционного котла:
- Физический недожог. Когда вместо газа сгорает воздух. Влияет качество топлива;
- Химический недожог. Зависит от количества угарного газа в процессе горения;
- Плохая изоляция, утепление стен.
Как настроить оптимальную работу:
- Проводите чистку системы не реже раза в год. Удаляйте накипь из теплообменника, сажу с горелки и трубок;
- Поставьте заслонку на трубу, чтобы ограничивать приток воздуха;
- Счищайте копоть с деталей камеры сгорания, иначе увеличивается потребление газа.
Мощность оборудования
Мощность настенных и напольных котлов различна. Навесные обогревают помещения площадью до 300 м². А вот напольные могут отопить огромные площади. Оптимальная температура теплоносителя зависти от мощности. Почему важен этот показатель?
Есть такое понятие — тактование котла. Это частотность включения и отключения нагрева в зависимости от снижения температуры. Слишком мощный прибор не сможет работать в оптимальном режиме — производитель учитывает это, указывая КПД модели. Прибор будет включаться часто, а интервал отдыха будет коротким.
Слабое оборудование наоборот быстро износится, так как его работа будет идти на пределе возможностей
Перед покупкой обратите внимание на оптимальную мощность — это 75% от максимума производительности
Как экономно настроить технику
Мы рассмотрели основные факторы, которые влияют на степень расхода топлива. Как правильно выбрать котел и пользоваться им, чтобы не переплачивать по счетам?
Расчет мощности
Какие факторы учитываются:
- Размеры помещения;
- Материалы стен, наличие утепления;
- Наличие дополнительных радиаторов обогрева;
- Количество окон;
- Климатический пояс.
Лучше всего доверить расчет специалисту. В дальнейшем вы сможете благодаря этому сэкономить на эксплуатации.
Техническое состояние
Своевременно проводите технический осмотр, профилактику поломок. Установите водный фильтр для уменьшения скопления солей. При нагреве воды в трубках теплообменника откладывается накипь. Она мешает теплоотдаче, так что прибор начинает расходовать большее количество газа. Поэтому следует периодически очищать радиатор от отложений.
Также удаляйте пыль и сажу из отводов и деталей.
Качество газа
На этот фактор вы не можете повлиять как и на перепады давления в магистрали. Зато можете выбрать технику с максимальной адаптацией к российским условиям. Тогда она будет стабильно работать даже при перепадах давления.
Оптимальный режим
Какую температуру выставить? Вы сами выбираете температуру для обычного режима работы котла. Например, вы поставили значение на 55 градусов — значит, агрегат будет постоянно работать на такую температуру. Но погода за окном зимой меняется: становится то прохладнее, то теплее. Понятно, что из-за этого температура в помещении становится менее комфортной. Как это исправить да еще и сэкономить? Раскроем хитрость: нужно установить систему автоматики.
В новых моделях она уже встроена, а если в вашей нет — купить ее не проблема. Сюда входят датчики контроля и внешний термостат. Последний измеряет температуру в доме, благодаря чему регулируется режим. Техника станет адекватно реагировать на температурные перепады, меньше расходовать ресурсы.
Ко всему вышесказанному добавим хорошее утепление стен и окон: это даст +20% энергоресурсов в копилку.
Марка и производитель
Помните, мы писали, что экономичность техники относительна? Это так. Но все же более экономичными в плане КПД являются зарубежные модели: «Будеру с », «Бакси », Bosch . В документации российских и иностранных производителей может указываться одинаковый процент полезного действия. Но мы ведь знаем, что те же немцы подходят к сборке техники более внимательно и щепетильно. С другой стороны, не забывайте, что большинство заграничных моделей собираются в Китае или у нас в России.
Вывод: самый экономичный котел — правильно подобранный по мощности, КПД, качеству сборки. Во время эксплуатации на это влияют уход, профилактика поломок, установленный режим. Надеемся, наша статья поможет вам сделать правильный выбор и «легально» снизить расход газа.
Как вам статья?
Мне нравитсяНе нравится
Схемы систем отопления
Схемы отопительных систем могут быть жидкостными и воздушными.
Жидкостная
Упрощённая схема с одноконтурным котлом состоит из:
- газового котла (в котельную при этом заводится газ, вода и электричество);
- бойлера;
- циркуляционного насоса;
- расширительного бака;
- оборудования, обеспечивающего безопасность при утечках газа;
- дымохода;
- разводки труб и радиаторов из котельной в большинство помещений дома.
Важно! Не допускайте минусовых температур в доме, если есть вода в трубах, чтобы не разморозить систему. Эта проблема снимается при использовании в качестве теплоносителя антифриза, однако его протекание опасны для здоровья проживающих
Воздушная
Стандартная схема включает котельную (зачастую оборудуется в подвальном помещении под центральной частью коттеджа), в которой устанавливаются:
- газовый теплогенератор;
- вентилятор для принудительной циркуляции воздуха;
- очистители и фильтры;
- при необходимости устройство для увлажнения воздуха;
- кондиционер (вторая его часть устанавливается снаружи);
- всевозможные датчики;
- основной магистральный воздуховод, проходящий вертикально через центр дома;
- горизонтальные воздуховоды каждого этажа с вентиляционными отверстиями в отапливаемых помещениях;
- набор вентиляционных отверстий и приспособлений для набора воздуха в систему внутри и снаружи дома, а также для вывода части воздуха из здания.
Из системы, при желании сэкономить, исключают кондиционер, увлажнитель, вентилятор. Система работоспособна и без принудительной циркуляции, но качество отопления в этом случае ухудшится значительно: тёплый воздух в комнатах распределяется менее равномерно, скапливаясь под потолком. И температура будет зависеть от открытия окон.
Утепление окон и дверей
Этот шаг непосредственно не относится ни к котлам, ни к системе, но на результативность работы влияет напрямую. Если открыть помещение всем ветрам, то тепло в нем будет, только если сидеть с котлом в обнимку и про энергоэффективность можно забыть. Правильно же утепленное помещение оставит отданное радиаторами тепло внутри себя, котел не придется лишний раз запускать и газа израсходуется меньше.
Подготовка к зиме дома с установленным газовым прибором отопления ничем не отличается – это установка пластиковых окон, а если они уже есть, то перевод в зимний режим. В обычных оконных рамах щели затыкаются и проклеиваются лентой.
Все начинается с утепления
Как экономить газ при отоплении дома, дополнительные методы
Однако какую современную систему отопления не установи, пользоваться ею всегда будут люди. Поэтому при прочих равных условиях расход газа у разных хозяев отличается довольно значительно. Существует много сопутствующих хитростей, которые помогут добиться желаемой экономии:
- Утепление внешних стен дома, чердака и подвала.
- Установка новых энергоэффективных окон и дверей или тщательная герметизация старых.
- Применение энергоотражающих экранов из алюминиевой фольги между стеной помещения и отопительной батареей, что позволяет возвращать часть тепла назад в комнату.
- Проведение термоизоляции мостиков холода.
- Шторы не должны закрывать работающие радиаторы, это крадет тепло.
- Изоляция котла и бойлера, а также отходящих от них труб, если оборудование расположено в неотапливаемом помещении.
- Теплообменник газового котла следует очищать не реже одного раза в год. Скапливающаяся там грязь и пыль заставляет агрегат потреблять больше энергоносителя.
- Горелка в неработающей газовой колонке не должна находиться в активном состоянии. Цена вопроса – 1 кубометр газа в день.
Меры безопасности при повышении КПД
Еще 20-30 лет назад цена энергоносителей на постсоветском пространстве была невысокой, поэтому никто не уделял внимание такому параметру, как КПД. Ведь все могла решить производительность
Зато, когда газ начал расти в цене, а современные технологии были еще недоступны умельцы начали модернизировать газовые котлы, с целью повышения эффективности, доступными способами.
При выполнении любых работ с газовым оборудованием необходимо соблюдать меры безопасности и владеть специальными навыками и инструментов. А также не стоит использовать запрещенных законодательством способы повышения КПД
Как рассчитать среднее значение КПД
Каждый газовый котел комплектуется паспортом. Именно в паспорте отображается значение коэффициента полезного действия. Но основная проблема в том, что это лишь среднее значение КПД, которое может отличаться от действительности. Данный показатель рассчитывает завод-изготовитель по формуле n=(Q/Qo)*100%, где:
- n – коэффициент полезного действия;
- Q – тепловая энергия, которую получилось задействовать на обогрев;
- Qo – значение общего количества тепла, которое выделяется при сжигании газа.
Данная формула позволяет только лишь вычислить среднее значение КПД. Газовое оборудование, у которых показатель коэффициента достигает практически 100%, все чаще можно встретить на рынке, и ассортимент такой продукции увеличивается в геометрической прогрессии. Конечно, такой показатель полезного действия, прямо говоря, недостоверен. Ведь во время работы котла в частном доме, добавляются дополнительные потери тепловой энергии, которые не учитываются производителем. И именно эти потери могут основательно понизить коэффициент полезного действия отопительного оборудования.
Фактическое полезное действие установленного оборудования правильнее всего рассчитать по следующей формуле: Nf=100-(q+q2+q3+q4), где:
- Nf – фактический коэффициент полезного действия оборудования;
- q – энергия тепла, улетучиваемая в дымоход;
- q2 – потери энергии, образуемые из-за слоя гари внутри стенок котла;
- q3 – потери, вызванные неправильно приготовленной газовой смеси;
- q4 – тепловые потери, вызванные колебаниями температурой окружающего пространства.
Выяснено, что наибольшие потери тепла указываются в показателе q. Получается, что большая часть выработанного тепла буквально «улетает в трубу».
Расчет КПД котла
Коэффициент полезного действия котла рассчитаем по обратному балансу, для чего воспользуемся формулой:
где – сумма потерь тепла, %.
Сумма потерь тепла – это потери тепла с уходящими газами , из-за химического и механического недожогов топлива, потери через стены котла и со шлаком . Так как мы сжигаем газ, то потерь со шлаком и из-за механического недожога не будет (=0). Потери тепла из-за химического недожога , т.к. в топке происходит полное сгорание топлива (СО =0).
Потери тепла с уходящими газами рассчитаем по формуле:
где – потеря тепла с уходящими газами, кДж/м 3 ;
– располагаемое тепло, кДж/м 3 ;
– энтальпия уходящих газов, Дж/ м 3 ;
– коэффициент избытка воздуха в уходящих газах;
– потеря тепла из-за химического и механического недожога, %;
– энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха, Дж/ м 3 :
где – расход теоретически необходимого количества холодного воздуха, м 3 / м 3 ;
– произведение теплоемкости на температуру газа (табличная величина) кДж/м 3 .
Энтальпии холодного воздуха и продуктов сгорания зависят от их объемов. Рассчитаем их.
Расчет количества расходуемого при сжигании воздуха выполняется по данным элементарного анализа реакций горения углеводородов на основании стехиометрических соотношений общих химических уравнений.
Расчет горения 100 моль (100 м 3 при н.у.) газа приведен в таблице 5.2.
газовый сеть отопление здание
Таблица 5.2 – Расчет количества кислорода для горения
% по объему углеводорода
Количество кислорода для горения, моль
Общее количество кислорода
Учитывая, что кислород в воздухе составляет 21 %, то количество воздуха для горения данного топлива составит:
А расход воздуха будет равен:
Воздух на сгорание подается с температурой 10°С и для этой температуры . Тогда энтальпия холодного воздуха для сжигания топлива:
Энтальпия уходящих газов также рассчитывается по составу топлива:
где – объем сухих трехатомных газов, нм 3 /нм 3 ;
– объем водяных паров газа, нм 3 /нм 3 ;
– объем двухатомных газов, нм 3 /нм 3 ;
СО, СО2,, СnНm – составляющие горючего газа в % по объему;
– влажность газа, г/нм 3 ;
– коэффициент избытка воздуха;
– влагосодержание воздуха, г/нм 3 .
Пусть для сжигания газа используется воздух с параметрами t=15 0 C, = 50%, dВ= =6,4г/нм 3 . Содержание влаги в природном газе по заданию dГ =0,005г/нм 3 . Тогда имеем следующие объемы продуктов сгорания:
Примем, что температура газов на выходе из топки составит 150°С. Энтальпии газов с такой температурой будут следующими:
Примем, что коэффициент избытка воздуха на выходе из котла составит .Для сжигания газообразного топлива располагаемое тепло . Соответственно, потери тепла с уходящими газами будут равны:
Потери из-за наружного охлаждения стен:
где 4,19400 и 4,1930000 – теплопотери с 1 м 3 поверхности обмуровки и теплопроводами соответственно, кДж/ч;
– расход газа в котле, м 3 /ч;
Ф – поверхность охлаждения по общему габариту котла, м 2 .
где – длина, ширина, высота котла, м.
Таким образом, коэффициент полезного действия котла составит:
Для определения расхода газа котла воспользуемся методом прямого баланса:
где – расход воды, м 3 /ч;
– температуры горячей и питательной воды, ;
с – удельная теплоёмкость воды, кДж/(м 3 К).
Наиболее доступные методы экономии газа чисто через эксплуатацию котла
Как посоветовал Алексей, нужно покупать котел нужной мощности и с минимальной температурой отходящих газов. Но, к сожалению, далеко не все котлы имеют в своей инструкции столь специфическую характеристику. Советую не стесняться и звонить, писать производителям. Заодно увидите, есть ли у производителя техническая документация. А то, может быть, они как-то вообще по-другому работают! Опять же у них должны быть протоколы испытаний. Свои, внутренние, для внутреннего же использования. Но и секретными они не должны быть, как мне кажется.
Стоит ли брать котел с запасом мощности? Из того, что нам поведал Алексей (а я с ним согласен по всем пунктам) нет. Не стоит брать себе котел на 40 кВт, если нужен нам на 21. Более того, даже не стоит брать на 27. Очевидно, у более мощного котла более мощная горелка. Как минимум мы будем получать перерасход газа в моменты пуска.
Какой автоматике стоит отдать предпочтение: цифровой или аналоговой? Тут я странные термины привел. Объясню. Я назвал автоматику цифровой ту, у которой всего 2 состояния — включено и выключено. Притом, понятно, что выключено — это 0%, а включено — 100%. Аналоговая автоматика это такая, которая плавно увеличивает горение при плавном уменьшении температуры теплоносителя.
Я думаю, что аналоговая лучше в плане экономии. Но я думаю, что еще лучше цифро-аналоговая. Это такая, которая медленно разгорается, но до 100%. Причем даже не очень медленно. Просто наблюдая за своим котлом, у которого все время горит фитиль, я думаю, что при слабом горении тоже газ в трубу уходит в каком-то количестве.
Скорость циркуляции влияет на КПД? Я думаю, влияет. Чем выше скорость, тем реже будет выключение горелки. В смысле КПД это хорошо, а в смысле экономии? Вопрос сложный. Если брать на вооружение закон сохранения энергии, то должно быть все равно. Нужно только понять, когда газа больше мы теряем, в какие моменты, и постараться эти моменты либо вообще убрать из жизни, либо сделать, чтобы они по-реже наступали.
Какой поджиг лучше? Фитиль или пьезорозжиг? Вопрос тоже спорный. Если включение котла редкое, то лучше пьезо. Если частое, то фитиль тоже ничего. Опять же не понятно, сколько уйдет газа впустую, пока он зажгется? И сколько уйдет газа на поддержку фитиля. К сожалению, я думаю, что наличие пьезорозжига входит в конфликт с аналоговой схемой работы горелки. Так что пьезорозжиг скорее менее выгоден, но зато куда как более удобен!
Утепление котла и труб полезно? Я почти уверен, что да! Но только, конечно, следует следить за противопожарной безопасностью, и за тем, чтобы наше утепление не потекло от жара. Дело в том, что большинство химии разрушается при температуре и недостатке кислорода (термодеструкция). При этом могут возникать неприятные по запаху и по влиянию на здоровье химикаты. Полистирол, например, при термодеструкции выделяет стирол, который является ядом. Дополнительно следует утеплять стены за батареями. То есть банально закрывать стены от нагрева. Это должно значительно повысить КПД системы в целом.
Очистка от сажи и накипи. Вот то, что минимальными средствами может здорово поднять (восстановить КПД нашего котла) Это практически в тему, которую поднял Алексей. Если котел зарос накипью, то накипь действует как утеплитель, меньше тепла попадает воде, больше уходит в дымоход. Справедливости ради хочу уточнить, что в нормально работающей системе ни сажи, ни накипи быть не должно. Если газ коптит, то надо просто вызывать газовщика и разбираться. Это своеобразный форсмажор. Накипи тоже быть не должно. Воду в системе мы не меняем годами. В идеале заливаем раз в жизни и никогда не сливаем. Откуда там накипи взяться?
Что выгоднее — больше воды или меньше? С точки зрения КПД я затрудняюсь сказать. Думаю — без разницы или больше — лучше. Количество воды влияет на инерционность. Много воды дольше нагревается, но и дольше остывает. Это значит, что хорошенько нагревшись, а нагрев идет на максимальной мощности и на максимальном КПД, мы будем включать и отключать горелку реже, что, как мне кажется, тоже увеличивает эффективность (КПД) котла.
Так отнимать лишнее тепло от трубы? Я бы не стал. Я боюсь, что система может стать либо вообще неработоспособной, либо слишком дорогой в обслуживании.
КПД напольного котла
Существует несколько видов газовых котлов. Одними из наиболее распространенных, являются напольные. Оборудование такого типа зарекомендовало себя положительными эксплуатационными параметрами и компактностью. Конструктивная особенность таких устройств позволяет добиться большей мощности, по сравнению с настенными аналогичными моделями.
В линейке напольного оборудования есть модели, которые могут без воздействия насоса взаимодействовать с носителем тепла. В таких устройствах минимальное количество автоматики и дополнительного оборудования. Это, в свою очередь, влияет на надежность и простоту обслуживания.
Значение КПД таких газовых котлов колеблется в пределах 90% при идеальных условиях эксплуатации. Это довольно хороший показатель производительности, но при всем этом у напольного котла есть недостатки. Основным из них можно выделить необходимость отдельного обустроенного помещения, в котором должны соблюдаться установленные требования.
Теплопотери при удалении горючих газов
Наиболее существенные потери тепла происходят в результате эвакуации в дымоход горючих газов (q2). Эффективность котла во многом зависит от температуры горения топлива. Оптимальный температурный напор на холодном конце водонагревателя достигается при нагреве до 70-110 ℃.
Когда температура уходящих горючих газов падает на 12-15 ℃, КПД водогрейного котла возрастает на 1 %. Тем не менее, чтобы снизить температуру уходящих продуктов горения, необходимо увеличить размер прогреваемых поверхностей, а, значит, и всей конструкции в целом. Кроме того, при охлаждении угарных газов возрастает риск низкотемпературной коррозии.
Помимо прочего температура угарных газов зависит еще и от качества и типа топлива, а также нагрева поступающего в топку воздуха. Значения температур поступающего воздуха и выходящих продуктов горения зависят от видов топлива.
Для вычисления показателя теплопотерь с уходящими газами используют такую формулу:
Q2= (T1-T3) × (A2 ÷ (21-O2) + B), где
T1 – температура эвакуируемых горючих газов в точке за пароперегревателем;
T3 – температура поступающего в топку воздуха;
21 – концентрация кислорода в воздухе;
O2 – количество кислорода в уходящих продуктах горения в контрольной точке;
A2 и B – коэффициенты из специальной таблицы, которые зависят от типа топлива.
