Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЕ КПД БЫТОВЫХ КОТЛОВ С РАЗЛИЧНЫМИ СХЕМАМИ ДЫМОУДАЛЕНИЯ'

ИССЛЕДОВАНИЕ КПД БЫТОВЫХ КОТЛОВ С РАЗЛИЧНЫМИ СХЕМАМИ ДЫМОУДАЛЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
48
3
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ / ОТВОД ДЫМОВЫХ ГАЗОВ / БЫТОВОЙ ГАЗОВЫЙ КОТЕЛ / ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС / ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Ефремова Т. В., Выприцкий С. А.

Рассматривается величина коэффициента полезного действия бытовых газовых котлов марки Baxi ECO-4S 24 с различными схемами воздухоподачи и дымоудаления. Анализируется различие в значениях КПД, полученных расчетным путем, и паспортных значений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Ефремова Т. В., Выприцкий С. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INVESTIGATION OF THE EFFICIENCY OF DOMESTIC BOILERS WITH VARIOUS SMOKE REMOVAL SCHEMES

The value of the efficiency of domestic gas boilers of the brand Baxi ECO-4S 24 with various schemes of air supply and smoke removal is considered. The difference in the calculated efficiency values and the passport values is analyzed.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ КПД БЫТОВЫХ КОТЛОВ С РАЗЛИЧНЫМИ СХЕМАМИ ДЫМОУДАЛЕНИЯ»

Исследование КПД бытовых котлов с различными схемами

дымоудаления

Т.В. Ефремова, С. А. Выприцкий

Институт архитектуры и строительства Волгоградского государственного технического университета

Аннотация: Рассматривается величина коэффициента полезного действия бытовых газовых котлов марки Бах1 ECO-4S 24 с различными схемами воздухоподачи и дымоудаления. Анализируется различие в значениях КПД, полученных Расчетным путем, и паспортных значений.

Ключевые слова: коэффициент полезного действия, отвод дымовых газов, бытовой газовый котел, тепловой баланс, энергоэффективность.

В последние десятилетия природный газ был основным источником энергии в бытовых устройствах сжигания, заменяя традиционные жидкие и твердые ископаемые виды топлива [1,2]. Разработки существующих и открытие новых месторождений газа позволяют обеспечить «голубым» топливом большое количество потребителей. Ввиду этого, промышленностью представлен достаточно большой ряд бытовых газовых котлов как отечественного, так и зарубежного производства, с различными вариантами дымоудаления [3].

Коэффициент полезного действия (КПД) бытового котла является одним из важнейших параметров газового котла. Он представляет собой соотношение количества получаемой энергии к количеству затраченной энергии за счет сжигания природного газа. При помощи КПД можно определить энергоэффективность котла, рассчитать удельные нормы потребления газа, и именно от него зависит тариф на тепловую энергию [4,5].

КПД даже наиболее эффективных современных моделей котлов не может быть равен 100% или выше, ввиду теплопотерь в окружающую среду, недостаточной теплопроводности металлов внутреннего бака или же, с так называемым химическим недожогом. Кроме того, энергоэффективность одной и той же модели котла зависит от доли тепловой нагрузки котла от

максимального значения: указанный производителем в паспорте КПД подтверждается не во всем диапазоне типоразмеров агрегата [6].

На КПД газовых котлов оказывают существенное влияние конструкция котла, газогорелочного устройства и способ отвода дымовых газов, так как с дымовыми газами отводится значительная часть тепла. В классическом дымоходе воздух, необходимый для сжигания газа, забирается непосредственно из помещения, в котором установлен котел. При раздельном дымоудалении используются две отдельные трубы одинакового диаметра. По одной трубе поступает воздух, необходимый для горения, а по другой отводятся продукты сгорания. В случае с коаксиальным дымоходом подача воздуха и отвод продуктов сгорания осуществляется при помощи двух труб, одна из которых находится внутри другой. По внутренней трубе происходи удаление дымовых газов, а по межтрубному пространству в топку котла поступает воздух, необходимый для горения [7,8].

В рамках проводимого исследования работы систем дымоудаления выполнено сравнение КПД котлов марки Бах1 ECO-4S 24 с различными схемами воздухоподачи и дымоудаления.

Основой для проведения расчета является уравнение теплового баланса. Тепловой баланс бытового газового котла представляет собой уравнение, связывающее приход теплоты и расход теплоты. Определяется по формуле (1):

где ^ - статьи прихода теплоты, Вт; ^ 0расх - статьи расхода теплоты,

Расчет прихода теплоты учитывает следующие статьи:

- химическая теплота топлива, равная максимальной потребляемой тепловой мощности котла, Вт;

- теплота, вносимая подогретым воздухом, Вт;

(1)

Вт.

и

- теплота, вносимая подогретым топливом, Вт. Полученная теплота расходуется на следующие статьи:

- теплота, затраченная на нагрев системы отопления, равна максимальной полезной тепловой мощности котла, Вт;

- потери теплоты с уходящими газами, Вт;

- потери теплоты в окружающую среду, Вт.

КПД бытового газового котла определяется по формуле (2):

т/ = • 100 (2)

бприх

Полученные расчетные значения КПД необходимо сравнить с паспортными величинами, заявленными производителем (таблица 1). По результатам сравнения построена диаграмма (рис. 1).

п, % 100

98

96

94

92

90

88

86

Расчетное значение КПД Паспортное значение КПД

Вид дымохода

Классический Раздельный

Коаксиальный Коаксиальный

дымоход с с выводом на

выводом за крышу здания стену здания

Рис. 1. - Сравнение величин КПД

М Инженерный вестник Дона, №4 (2023) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n4y2023/8361

Таблица № 1

Расчетные значения величин, при определении КПД котлов с

различными дымоходами

Вид системы воздухоподачи и дымоудаления Классич еский Раздел ьный Коаксиаль ный дымоход с выводом за стену здания Коаксиаль ный с выводом на крышу здания

Расчетные характерис тики Ед. изм.

Диаметр мм 120 80 / 80 60 / 100 60 / 100

Qхт кВт 26,3 25,8 25,8 25,8

У-.в м3/ч 27,58 27,09 27,09 27,09

^ср.в кДж/м3°С 1,289 1,284 1,284 1,285

бв кВт 0,20 -0,21 -0,21 -0,19

^ср.г кДж/м3°С 14,39 14,39 14,39 14,39

бт кВт -0,24 -0,24 -0,24 -0,24

бпр кВт 26,74 25,83 25,83 25,85

кВт 24 24 24 24

^ух м3/м3 10,94 10,94 10,94 10,94

б2 кВт 1,28 1,26 1,26 1,26

п % 94,5 97,8 97,8 97,7

Паспортно е значение п % 91,2 92,9 92,9 92,9

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что полученное в результате расчета значение КПД бытового газового котла немного больше паспортного. Это объясняется тем, что в расчетах не учитываются такие технические характеристики как конструктивные особенности котла, химический недожог, особенности работы газогорелочного устройства и т.п. [9]. С другой стороны, в обоих случаях при классическом удалении продуктов сгорания КПД имеет наименьшее значение. Применение бытовых котлов с закрытой камерой сгорания позволяет не только обеспечивать наиболее полное сжигание газа за счет

создания более качественной газо-воздушной смеси, но и получать больше тепловой энергии при одном и том же расходе газа. Несмотря на то, что котлы с коаксиальным дымоходом стоят немного дороже котлов с открытой камерой сгорания (классической), за счет наиболее высокого КПД, разница в стоимости окупается за несколько лет. Кроме того, сжигание природного газа в таких котлах является наиболее безопасным, так как практически исключается образование оксида углерода, являющегося сильным отравляющим веществом, не имеющим ни цвета, ни запаха [10].

Литература

1. Стариков А.Н., Карцева Е.В., Брыль И.Б., Иринин A.A. Методы оценки эффективности функционирования газового водогрейного котла// Образование и наука в современных условиях. 2015. №4. C221-22S.

2. Lopez-Ruiz G., Alava I., Blanco J.M. Study on the feasibility of the micromix combustion principle in low NOx H2 burners for domestic and industrial boilers: A numerical approach // Energy, 2021, T.236. p.121456.

3. Тихомиров С.А., Гришин Г.С., Маринченко В.А. Влияние падения нагрузки потребителей на оптимальную величину давления источника газоснабжения // Инженерный вестник Дона, 2009, №1 . URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2017/4201.

4. Ефремова Т.В., Штервенская В.В. Определение потерь давления на трение в стальных и кирпичных газоходах от котлов, работающих на газе // Инженерный вестник Дона, 2022, №6. URL: ivdon. ru/ru/magazine/archive/n6y2022/7753.

5. Жидилов К.А., Киселев В.Ф., Проворов В.В., Ротков С.И. Интеллектуальный газовый котел нового поколения // Вестник, 200S, №3. URL : istu. ru/material/vestnik-izhgtu-imeni-m-t-kalashnikova.

6. Ефремова Т.В., Кондауров П.П. Системы газораспределения и газопотребления населенных пунктов, коммунальных объектов и

промышленных предприятий: учебное пособие: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Волгоградский государственный технический университет. - Волгоград: Изд-во ВолгГТУ, 2021. - 113 с.

7. Горбунов Д.Н., Стариков А.Н. Дымоходы для котлов с закрытой камерой сгорания // Студенческий форум. 2020. №4. С. 50-55.

8. Фролов И.В. Коаксиальные и коллективные дымоходы в поквартирном отоплении // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. 2015. №9. С. 5461.

9. Чистов Р.А., Шеногин М.В. Типы дымовых труб // Вестник магистратуры. 2020. № 4. С. 15-20.

10. Liu C., Xu J. A novel heat recovery system for flue gas from natural gas boiler // Journal of Chemical Industry and Engineering, 2013, №11. p. 4223-4230.

References

1. Starikov A.N., Karceva E.V., Bryl I.B., Irinin A.A. Obrazovanie i nauka v sovremennyx usloviyax. 2015. №4. p.221-228.

2. Lopez-Ruiz G., Alava I., Blanco J.M. Energy, 2021, T.236. p.121456.

3. Tixomirov S.A., Grishin G.S., Marinchenko V.A. Inzhenernyj vestnik Dona, 2009, №1. URL: ivdon.ru ru magazine archive n2y2017 4201.

4. Efremova T.V., Shtervenskaya V.V. Inzhenernyj vestnik Dona, 2022, №6. URL: ivdon.ru ru magazine archive n6y2022 7753.

5. Zhidilov K.A., Kiselev V.F., Provorov V.V., Rotkov S.I. Vestnik Izhevskogo gosudarstvennogo texnicheskogo universiteta, 2008, №3. URL: istu.ru material vestnik izhgtu imeni m t kalashnikova.

6. Efremova T.V. Sistemy gazoraspredeleniya i gazopotrebleniya naselennyx punktov, kommunalnyx obektov i promyshlennyx predpriyatij [Gas distribution and gas consumption systems of settlements, municipal facilities and industrial enterprises]: uchebnoe posobie: Ministerstvo nauki i vysshego obrazovaniya

КоББувко] Federacii, Volgogradskij gosudarstvennyj texnicheskij universitet. Volgograd: VolgGTU, 2021. 113 р.

7. Gorbunov Б.М, Starikov Л.М Studencheskij Аэгит. 2020. №4. рр. 50-55.

8. Frolov I.V. Santexnika, Otoplenie, Kondicioniгovanie. 2015. №9. рр. 54-61.

9. Chistov Я.Л., Shenogin M.V. Vestnik magistгatuгy. 2020. № 4. рр. 15-20.

10. Liu С., Хи J. Joumal of ^етюа1 Industгy and Engineeгing, 2013, №11. р р. 4223-4230.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.