Номинальная тепловая мощность котла это: Буква Н – Номинальная мощность котла

самая подробная инструкция, подбор производительности по площади дома, по объему отапливаемых помещений частного дома, простая формула и калькулятор для точных расчетов

Читайте в статье

• Что такое мощность котла и как ее узнать
• Способы подбора минимально необходимой мощности котла
  • Расчет мощности котла отопления по площади дома
  • Расчет по объему помещения
  • Рассчитываем с учетом всех основных особенностей дома
• Запас производительности в зависимости от типа котла
• Почему не стоит подбирать котел со слишком большим запасом мощности
  • Когда чрезмерная теплопроизвоительность все же уместна

От тепловой мощности котла зависит эффективность работы системы отопления. При недостаточной теплопроизводительности система отопления не сможет удерживать комфортную температуру. Если речь идет о газовом или жидкотопливном котле, важно не переусердствовать и с запасом мощности, из-за чего нарушится нормальная работа котла, увеличится расход топлива.

Что такое мощность котла и как ее узнать

Тепловая мощность котла – это максимальное количество тепловой энергии, передаваемой теплоносителю в процессе сгорания топлива (измеряется в киловаттах/час или просто кВт). Это означает, что котел мощностью 20 кВт при непрерывной работе на максимальной мощности за час выработает и передаст теплоносителю 20 кВт тепловой энергии.

Определить мощность котла можно несколькими способами:

• поискать список технических характеристик на корпусе котлоагрегата;
• найти значение в паспорте модели. Если документация не сохранилась, можно поискать электронную версию или изучить предложения интернет-магазинов, которые обязательно указывают в описании модели ее номинальную мощность; Место расположения технических характеристик на корпусе котла
• если речь идет о газовом котле, можно узнать примерную теплопроизводительность по расходу газа, для чего необходимо проверить и зафиксировать сколько кубометров котел потребляет при беспрерывной работе на максимальной мощности. Удельная теплота сгорания газа – величина постоянная и равна 9,3 кВт. Также важно учитывать КПД котла (его также можно найти в списке технических характеристик), для старых советских моделей это значения в районе 70-85%, у новых моделей КПД в пределах 86-94%. Итого, максимальная мощность = 9,3 кВт (удельная теплота сгорания природного газа)*0,8 (если КПД 80%)*2,5 куб. м/час (полученный расход газа в час) = 18,6 кВт. Аналогичным способом можно посчитать примерные значения для твердотопливного, жидкотопливного или электрического котла.

Увеличить теплопроизводительность бытового котла без серьезных небезопасных изменений его конструкции невозможно, поэтому к выбору минимально необходимой мощности необходимо подходить ответственно. Если ее будет недостаточно, придется устанавливать дополнительный котлоагрегат или производить утепление стен, пола и потолка, замену окон и дверей в целях снижения теплопотерь.

Способы подбора минимально необходимой мощности котла

Чтобы поддерживать в каждом помещении комфортную температуру, теплопроизводительность системы отопления (соответственно и котла) должна обеспечивать теплопотери дома, которые также измеряются в кВт. То есть теплопроизводительнось котлоагрегата = суммарные тепловые потери дома через стены, пол, потолок, фундамент окна и двери + запас на случай более сильных морозов.

Наглядное изображение теплопотерь частоного дома.

Расчет мощности котла отопления по площади дома

Наиболее простой и распространенный способ. Исходя из практики, для среднестатистического частного дома в климатической зоне Подмосковья, с кладкой в 2 кирпича и высотой потолков 2,7 м на каждые 10 м² необходим 1 кВт тепловой мощности (именно такое соотношение соответствует среднестатистическим теплопотерям). Также мы рекомендуем закладывать запас мощности в 15-25%.

Например, для вышеописанного дома площадью 100 кв. м. минимальная мощность котла = 100 м² : 10 * 1,2 (20% запаса) = 12 кВт.

Также при расчете мощности котла отопления по площади дома можно делать поправки с учетом утепленности дома. Так, для среднеутепленного дома (наличие 100-150 мм слоя теплоизоляции или стены из бруса) на каждые 10 м² может приходиться 0,5-0,7 кВт теплопотерь. Для хорошо утепленного дома с небольшой площадью остекления норма составляет 0,4-0,5 кВт на каждые 10 м².

Поэтому, если ваш случай кардинально отличается от среднестатистичекого вышеописанного дома, стоит рассчитать мощность котла более точным методом с учетом всех особенностей, он описан одним пунктом ниже.

Расчет по объему помещения

Еще один довольно простой способ, основанный на СНиП и обычно применяемый для квартир. За исходную величину берется не площадь, а кубатура отапливаемых помещений. Согласно методике, указанной в СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», норма удельного расхода тепловой энергии:

• для кирпичного многоквартирного дома – 0,034 кВт/м³;
• для панельного многоквартирного дома – 0,041 кВт/м³.

Зная эти нормы, площадь квартиры и высоту потолков, можно использовать способ расчета мощности котла отопления по объему помещений.

Например, для квартиры панельного многоквартирного дома площадью 150 кв. м. и высотой потолков 2,7 м (без внешнего и внутреннего утепления стен), минимальная теплопроизводительность = 2,7*150*0,041 = 16,6 кВт.

Из принципа расчета, опять таки, ясно, что весь учет теплопотерь сводится к усредненным значениям и теплопроводности стен из различных материалов. Это значит, что использовать его рационально если внешние стены не утеплены, в квартире имеются не более 4 стандартных окна, радиаторы подключены наиболее эффективным способом, а соседние квартиры отапливаются.

Рассчитываем с учетом всех основных особенностей дома

Подробная формула основывается на площади помещений, однако учитывает все возможные тепловые потери, способ подключения радиаторов, который влияет на КПД системы отопления, а также климатические условия, в которых находится частный дом.

Расчет производится для каждого помещения отдельно, что более правильно. Полученные для каждого помещения значения в дальнейшем можно использовать для подбора мощности радиаторов отопления. Просуммировав необходимую для каждого помещения теплопроизводительность, вы получите значение для всей системы отопления дома, значит – и для котла, который должен обеспечивать ее мощность.

Точная формула для расчета:

Q = 1000 Вт/м²*S*k1*k2*k3…*k10,

• где Q – показатель теплопроизводительности;
• S – общая площадь помещения;
• k1-k10 – коэффициенты, учитывающие теплопотери, климат и особенности установки радиаторов.

Показать значения коэффициентов k1-k10

k1 – к-во внешних стен в помещения (стен, граничащих с улицей):

• одна – k1=1,0;
• две – k1=1,2;
• три – k1-1,3.

k2 – ориентация помещения (солнечная или теневая сторона):

• север, северо-восток или восток – k2=1,1;
• юг, юго-запад или запад – k2=1,0.

k3 – коэффициент теплоизоляции стен помещения:

• простые, не утепленные стены – 1,17;
• кладка в 2 кирпича или легкое утепление – 1,0;
• высококачественная расчетная теплоизоляция – 0,85.

k4 – подробный учет климатических условий локации (уличная температура воздуха в самую холодную неделю зимы):

• -35°С и менее – 1,4;
• от -25°С до -34°С – 1,25;
• от -20°С до -24°С – 1,2;
• от -15°С до -19°С – 1,1;
• от -10°С до -14°С – 0,9;
• не холоднее, чем -10°С – 0,7.

k5 – коэффициент, учитывающий высоту потолка:

• до 2,7 м – 1,0;
• 2,8 — 3,0 м – 1,02;
• 3,1 — 3,9 м – 1,08;
• 4 м и более – 1,15.

k6 – коэффициент, учитывающий теплопотери потолка (что находится над потолком):

• холодное, неотапливаемое помещение/чердак – 1,0;
• утепленный чердак/мансарда – 0,9;
• отапливаемое жилое помещение – 0,8.

k7 – учет теплопотерь окон (тип и к-во стеклопакетов):

• обычные (в том числе и деревянные) двойные окна – 1,17;
• окна с двойным стеклопакетом (2 воздушные камеры) – 1,0;
• двойной стеклопакет с аргоновым заполнением или тройной стеклопакет (3 воздушные камеры) – 0,85.

k8 – учет суммарной площади остекления (суммарная площадь окон : площадь помещения):

• менее 0,1 – k8 = 0,8;
• 0,11-0,2 – k8 = 0,9;
• 0,21-0,3 – k8 = 1,0;
• 0,31-0,4 – k8 = 1,05;
• 0,41-0,5 – k8 = 1,15.

k9 – учет способа подключения радиаторов:

• диагональный, где подача сверху, обратка снизу – 1,0;
• односторонний, где подача сверху, обратка снизу – 1,03;
• двухсторонний нижний, где и подача, и обратка снизу – 1,1;
• диагональный, где подача снизу, обратка сверху – 1,2;
• односторонний, где подача снизу, обратка сверху – 1,28;
• односторонний нижний, где и подача, и обратка снизу – 1,28.

k10 – учет расположения батареи и наличия экрана:

• практически не прикрыт подоконником, не прикрыт экраном – 0,9;
• прикрыт подоконником или выступом стены – 1,0;
• прикрыт декоративным кожухом только снаружи – 1,05;
• полностью закрыт экраном – 1,15.

Для большего удобства ниже находится калькулятор, где можно рассчитать те же самые значения быстро выбрав соответствующие исходные данные.

Калькулятор для точного определения тепловой мощности

Расчет необходимой мощности отопительного оборудования производится отдельно для каждого помещения дома. Введите исходные данные или выберите предложенные варианты и нажмите “Рассчитать”.

1. Установите значение площади помещения, м²

2. К-во внешних стен помещения

однадветри

3. Внешние стены направлены на:

север, северо-восток или востокюг, юго-запад или запад

4. Степень теплоизоляции внешних стен

простые, не утепленные стеныкладка в 2 кирпича или легкое утеплениевысококачественная расчетная теплоизоляция

5. Уровень температуры в регионе в самую холодную неделю отопительного сезона

-35°С и менееот -25°С до -34°Сот -20°С до -24°Сот -15°С до -19°Сот -10°С до -14°Сне холоднее, чем -10°С

6. Высота потолка в расчетном помещении

до 2,7 м2,8 — 3,0 м3,1 — 3,9 м4 м и более

7. Что находится над потолком?

холодное, неотапливаемое помещение/чердакутепленный чердак/мансардаотапливаемое жилое помещение

8. Тип и к-во стеклопакетов

обычные (в том числе и деревянные) двойные окнаокна с двойным стеклопакетом (2 воздушные камеры)двойной стеклопакет с аргоновым заполнением или тройной стеклопакет (3 воздушные камеры)

9. Отношение площади остекления к площади пола (К-во окон * высоту окна * ширину окна / площадь пола):

менее 0,10,11-0,20,21-0,30,31-0,40,41-0,5

10. Выберите планируемый способ подключения радиаторов отопления

11. Планируемое расположение радиатора и наличие экрана

практически не прикрыт подоконником, не прикрыт экраномприкрыт подоконником или выступом стеныприкрыт декоративным кожухом только снаружиполностью закрыт экраном

Запас производительности в зависимости от типа котла

Для стандартного одноконтурного котла, вне зависимости от вида используемого топлива, мы всегда рекомендуем закладывать запас мощности 15-25%, в зависимости от температуры в самую холодную декаду и утепленности дома. Однако в некоторых случаях требуется несколько больший запас:

• 20-30% запаса, если котел двухконтурный. Большинство моделей работает по принципу приоритета ГВС, это значит, что в момент активации точки потребления горячей воды котел не греет отопительный контур, для работы на два контура требуется более высокая производительность;
• 20-25% запаса, если в доме организована или планируется приточно-вытяжная вентиляция без рекуперации тепла.

Также часто используется схема с подключением бойлера косвенного нагрева (особенно в связке с твердотопливными котлами). В таком случае излишек мощности может превышать 40-50% (показатель рассчитывается по ситуации). Стоит понимать, что любом из случаев предусмотренный запас не «простаивает», а используется будь то в целях нагрева горячей воды, восполнения более высоких теплопотерь или нагрева буферной емкости.

Высокий белый бак справа от котла – накопительный бойлер косвенного нагрева, постоянно поддерживающий большой объем горячей воды.

Почему не стоит подбирать котел со слишком большим запасом мощности

С недостатком теплопроизводительности все предельно понятно: система отопления попросту не обеспечит желаемый уровень температуры даже при беспрерывной работе. Однако, как мы уже упоминали, серьезной проблемой может стать и переизбыток мощности, последствиями которого являются:

• более низкий КПД и повышенный расход топлива, особенно на одно- и двухступенчатых горелках, не способных плавно модулировать производительность;
• частое тактование (вкл/выкл) котла, что нарушает нормальную работу и снижает ресурс горелки;
• попросту более высокая стоимость котлоагрегата, учитывая, что производительность, за которую была произведена повышенная плата, использоваться не будет;
• часто больший вес и большие габариты.

Когда чрезмерная теплопроизвоительность все же уместна

Единственной причиной выбрать версию котла гораздо большей мощности, чем нужно, как мы уже упоминали, является использование его в связке с буферной емкостью. Буферная емкость (также теплоаккумулятор) – это накопительный бак определенного объема наполненный теплоносителем, назначение которого – накапливать излишки тепловой мощности и в дальнейшем более рационально распределять их в целях отопления дома или обеспечения горячего водоснабжения (ГВС).

Например, теплоаккумулятор – отличное решение, если недостаточно производительности контура ГВС или при цикличности твердотопливного котла, когда топливо сгорая отдает максимум тепла, а после прогорания система быстро остывает. Также теплоаккумулятор часто используется в связке с электрокотлом, который нагревает емкость в период действия сниженного ночного тарифа на электроэнергию, а днем накопленное тепло распределяется по системе, еще долго поддерживая желаемую температуру без участия котла.

Газовый котел с запасом мощности. Нужен ли он вообще?

Часто, приобретая газовый котёл в магазине, вы можете услышать от консультантов приобрести прибор с запасом мощности. Что примечательно, такой совет не ленятся давать все окружающие. Разумеется, из лучших побуждений. Основными аргументами при этом выступает то, что такой котёл сможет прослужить дольше и будет прекрасно обогревать дом в лютые холода. Однако, это не совсем так. Хотя котлы, для которых просто необходим запас мощности существуют. Что это за котлы, и на какие характеристики обратить внимание при их выборе – расскажем в статье.

Содержание

Почему покупка котлов с запасом мощности не всегда целесообразна?

Разберёмся с представленными выше аргументами в пользу покупки котла с запасом:

1. Чем холоднее будет на улице, тем теплее будет дома. Сложно назвать этот аргумент весомым, так как сейчас каждый за считанные минуты может рассчитать точную мощность котла, необходимую для обогрева дома. В интернете полно различных калькуляторов, которые могут помочь рассчитать теплопотери – только характеристики дома введи, да расчёты минусовой температуры (которые тоже можно свободно найти на просторах интернета). Потому острая необходимость в запасе мощности отпадает.
2. Если у котла есть запас мощности, то он не станет на неё выходить и будет работать в умеренном режиме. Что, соответственно, должно помогать прослужить котлу дольше. Однако, сейчас котлы оснащены различными программами, которые анализируют свои возможности. И если они «понимают», что могут работать на максимуме, они это будут делать. Так увеличивается их эффективность и КПД, и на этот процесс невозможно повлиять. Так что запас никак не поможет продлить срок эксплуатации прибора.

Для покупки газового котла достаточно знать лишь точную мощность, которая необходима для обогрева помещения. Запас мощности не так уж и необходим.

Однако есть котлы, для которых запас мощности и правда является важным условием нормального функционирования. Если не брать их с запасом, то у будущего владельца могут возникать проблемы разного характера. Зачастую это те модели, оснащённые простейшей автоматикой, обладающие несложным устройством и являющиеся энергонезависимыми. Такие приборы тоже нужно выбирать с умом и знать о некоторых хитростях, на которые идут производители обогревающего оборудования.

На какие характеристики обратить внимание при выборе котла?

Самое первое, на что стоит смотреть при выборе котла с запасом мощности – это тепловая мощность. Информация об этом показателе всегда указывается в технических паспортах котлов. И в идеале она должна содержать оба вида тепловой мощности: номинальной и полезной.

• Номинальная тепловая мощность – это та мощность, которую котёл мог бы достичь в теории при КПД = 100%. То есть та мощность, которую изначально завод закладывает в прибор. Однако, такого КПД не может достичь ни один котёл. Именно для этого и было введено понятие полезной мощности.
• Полезная тепловая мощность – это та мощность, которую котёл может выдать в реальных условиях эксплуатации. При том условии, что вы его правильно смонтировали и установили. Очевидно, что полезная тепловая ёмкость меньше номинальной.

И тут стоит отметить, что в странах СНГ и России производители в техническом паспорте напольных котлов указывают значение только номинальной тепловой мощности. То есть, той мощности, которую вы никогда не получите. Почему так происходит? Дело в том, что котлы производства этих стран оснащены простейшей автоматикой, они простенькие, стальные и нацелены на использование при перебоях со светом. Что не редкость в России или странах СНГ. Что же делать в таком случае? Стоит обратиться к другой характеристике работы котла – его КПД.

И если полезную тепловую ёмкость не всегда можно увидеть в паспорте котла, то КПД всегда указано. Исходя из него, можно примерно представить, какую мощность на самом деле выдаст прибор и сколько брать запас. Однако и тут без странностей не обошлось: порой в паспорте напольного газового котла можно встретить КПД, которое равно КПД котла настенного. Хотя настенные котлы всегда обладают более высокой эффективностью, так как они более экономичны.

Как это обычно выходит? Допустим, в паспорте котла стоит одна тепловая мощность – 10 кВт. Она номинальная, значит, берём 10 кВт за 100%. Смотрим дальше: указано, что КПД составляет 90%. При помощи несложной математики получим реальный выход мощности котла: 10 * 90 : 100 = 9 кВт. Значит, полезная тепловая мощность будет равна этому значению.

Да и даже если опираться при расчётах, допустим, на цифру 90% КПД, то не факт, что именно такой выход вы получите. Особенно если дело касается напольных котлов, для которых нужно создавать специальные условия, чтобы получить с них максимальный выход тепла. Так как такие котлы зачастую являются атмосферными с открытой камерой сгорания. Для них важно обеспечивать хороший дымоход, нужный объём воздуха в помещении для горения котла и т.д. Прибавьте к этому ряд других погрешностей (к примеру, тягу, которая может меняться из-за погодных условий), и по итогу выйдет, что реальный КПД вашего рабочего котла будет колебаться в пределах 80-90%. И до достижения КПД в 90% маловероятно. Лучше ориентироваться на цифру в 80%. То есть, в целом, запас мощности котла должен составлять около 20%. При соблюдении этого условия вполне возможно выйти именно на ту мощность, которая необходима в вашем доме.

Что у зарубежных котлов?

Обращайте внимание на марки европейских производителей при выборе котла, чтобы не высчитывать самостоятельно максимум мощности своего прибора. В их паспортах обычно указана очень полная и детализированная информация. И даже помимо номинальной и полезной тепловых мощностях размещается информация о работе котла при разной его загруженности.

То есть европейцы считают необходимым указать в паспорте все данные котла, а российские уже так поступают редко. Особенно, если дело касается напольных котлов. С настенными всё немного обстоит иначе.

К слову, у настенных котлов в паспорте от изготовителя любой страны указывается два вида тепловой мощности. Однако, и тут покупателя пытаются ввести в заблуждение. Причём, даже европейцы, но также активно этим промышляют китайцы.

Они очень сильно любят вставлять номинальное значение тепловой мощности котла в его название. Это выглядит примерно так: «Котёл газовый *название марки* 24 Т». Создается впечатление, что 24 кВт – это и есть максимальная мощность, которой может достичь котёл. Но это опять же не так, и в самом паспорте прибора может содержаться информация о полезной тепловой мощности, которая окажется равной где-то 21 кВт. То есть очень важно смотреть в первую очередь именно на полезность котла, а не на номинальное значение. Его чаще всего указывают в первую очередь. Иногда крупными буквами для привлечения внимания.

Заключение

Итак, какие можно сделать выводы из того, что мы сегодня разобрали? Главное усвоить следующее:

• Котёл с запасом нужно выбирать только в том случае, если производитель указывает в паспорте котла только номинальную тепловую ёмкость;
• Так зачастую поступают именно производители стран СНГ и России;
• У европейских марок зачастую указана вся необходимая информация, но они могут вводить в заблуждение при помощи названия приборов, как и китайские производители;
• Особенно важно брать те котлы с запасом, которые достаточно просты в своём устройстве и являются энергонезависимыми;
• Особенно если эти котлы как раз-таки были произведены в России или странах СНГ;
• Обращать внимание всегда нужно именно на полезную тепловую мощность котла, а не на номинальную;
• И вообще стоит как можно более детально изучать технический паспорт котла.

Надеемся, наши советы окажутся полезными для вас, и что вы теперь знаете, какие именно котлы необходимо покупать с запасом.

Подписывайтесь так же на наш Youtube, группу Вконтакте, Яндекс Дзен. Там много полезного и интересного контента!

Справочник по техническим вопросам — EnergyPlus 8.8

Простой водогрейный котел[ССЫЛКА]

Объект ввода Boiler:HotWater предоставляет простую модель для котлов, которая требует от пользователя только ввода номинальной мощности котла и теплового КПД. Кривая эффективности также может использоваться для более точного представления производительности неэлектрических котлов, но не считается обязательным входом. Тип топлива вводится пользователем для целей учета энергии.

Модель основана на следующих трех уравнениях

OperatingPartLoadRatio=BoilerLoadBoilerNomCapacity

TheoreticalFuelUse=BoilerLoadNominalThermalEfficiency

FuelUsed=TheoreticalFuelUseBoilerEfficiencyCurveOuput

-или- 90 005

FuelUsed=BoilerLoad(NominalThermalEfficiency)(BoilerEfficiencyCurveOutput)

Последнее уравнение, приведенное выше, включает влияние дополнительной кривой производительности котла. Чтобы подчеркнуть использование нормализованной кривой эффективности котла, уравнение использования топлива также показано в расширенном формате. Нормализованная кривая КПД котла представляет изменения номинального теплового КПД котла из-за нагрузки и изменения рабочей температуры. Если дополнительная кривая эффективности котла не используется, номинальная тепловая эффективность котла остается постоянной на протяжении всего моделирования (т. е. BoilerEfficiencyCurveOutput = 1).

Когда используется кривая производительности котла, можно использовать любой допустимый объект кривой с 1 или 2 независимыми переменными. Кривые производительности доступны через встроенный в EnergyPlus менеджер уравнений кривых производительности (объекты кривых). Линейные, квадратичные и кубические типы кривых могут использоваться, когда эффективность котла зависит исключительно от нагрузки котла или коэффициента частичной нагрузки (PLR). Эти типы кривых используются, когда котел работает при заданной заданной температуре на протяжении всего моделирования. Другие типы кривых могут использоваться, когда эффективность котла может быть представлена ​​как PLR, так и рабочей температурой котла. Примеры действительных уравнений с одной и двумя независимыми переменными показаны ниже. Для всех типов кривых PLR всегда является независимой от x переменной. При использовании типов кривых с 2 независимыми переменными температура котловой воды (Twater) всегда является независимой переменной y и может представлять собой температуру на входе или на выходе в зависимости от ввода пользователя.

Одна независимая переменная:[ССЫЛКА]

• Кривая эффективности котла=C1+C2(PLR) (линейная)

• Кривая эффективности котла=C1+C2(PLR)+C3(PLR)2 ​​(квадратичная)

• Кривая эффективности котла=C1+C2(PLR)+C3(PLR)2+C4(PLR)3 (кубическая)

Двойные независимые переменные:[ССЫЛКА]

• Кривая эффективности котла=C1+C2(PLR)+C3(PLR)2+(C4+C5(PLR)+C6(PLR)2)(Twater) (Квадратичная линейная)

• Кривая эффективности котла=C1+C2(PLR)+C3(PLR)2+C4(Tвода)+C5(Tвода)2+C6(PLR)(Tвода) (биквадратная)

• Кривая эффективности котла=C1+C2(PLR)+C3(PLR)2+C4(Tвода)+C5(Tвода)2+C6(PLR)(Tвода)+C7(PLR)3+C8(Tвода)3+C9( PLR)2(Twater)+C10(PLR)(Twater)2 (бикубический)

Когда используется кривая эффективности котла, можно задать котел с постоянной эффективностью, установив C1 = 1, а все остальные коэффициенты равными 0. Котел с эффективностью, пропорциональной коэффициенту частичной нагрузки, или с нелинейной зависимостью эффективности с коэффициентом частичной нагрузки обычно устанавливает коэффициенты линейной, квадратичной или кубической кривой в ненулевые значения. Использование других типов кривых позволяет более точно моделировать, когда КПД котла изменяется в зависимости от коэффициента частичной нагрузки и когда температура воды на выходе из котла изменяется с течением времени из-за нагрузки или когда происходят изменения в заданном значении температуры воды.

Паразитная электрическая мощность рассчитывается на основе определяемой пользователем паразитной электрической нагрузки и рассчитанного выше коэффициента нагрузки рабочей части. В модели предполагается, что эта паразитная мощность не способствует нагреву воды.

Pparasitic=Pload(PLR)

где:

Pparasitic = паразитная электрическая мощность (Вт), среднее значение для временного шага моделирования

Pload = паразитная электрическая нагрузка, заданная пользователем (Вт)

Описание модели ]

Паровой котел является неотъемлемой частью системы парового отопления здания и может быть описан как основной двигатель парового контура. Это компонент, который поддерживает желаемую температуру контура.

Основное внимание в EnergyPlus уделялось разработке имитационной модели здания для парового котла с возможностью детального моделирования производительности котла без затрат на исчерпывающие вводы данных пользователем в модель котла. Объект Boiler:Steam input используется на стороне подачи EnergyPlus контура установки с основной целью подачи пара в нагревательные змеевики, которые составляют сторону потребления контура.

Паровой котел представляет собой устройство с регулируемым массовым расходом. Массовый расход пара через котел определяется потребностью в отоплении в контуре, которая, в свою очередь, определяется оборудованием, подключенным к стороне потребления в контуре, а именно паровыми змеевиками и нагревателем горячей воды. Короче говоря, паровой змеевик определяет массовый расход пара, необходимый для нагрева зоны до требуемой уставки, смеситель суммирует общий расход пара, требуемый каждым из отдельных змеевиков, и передает его в котел через насос.

Схема парового котла в паровом контуре

На рисунке показана элементарная конструкция контура с потоком пара из змеевиков в котел. Важно отметить, что именно змеевики определяют требуемую массу пара, и котел просто обеспечивает требуемый массовый расход при желаемой температуре при условии, что он имеет соответствующие размеры. Алгоритм определения массового расхода построен на стороне потребления, и котел с регулируемым расходом не играет никакой роли в определении массового расхода пара.

На рисунке показана простая модель парового котла. Переохлажденная вода поступает в котел с переменным расходом через насос, котел отдает энергию потоку воды, потребляющему топливо, потери котла учитываются через КПД котла. Котел выдает пар с качеством, равным 1,0 в состоянии насыщения.

Преимуществом систем парового отопления перед водяным является высокая скрытая теплоемкость пара, что снижает массовый расход требуемой жидкости. Величина передачи перегретого и недоохлажденного тепла в системах парового отопления незначительна, на скрытую теплопередачу приходится почти весь теплообмен в зоны через паровоздушные теплообменники.

Схема работы парового котла

Нагрузка котла представляет собой сумму подвода явного и скрытого тепла к потоку воды, как описано с помощью следующего уравнения. Массовый расход через котел известен, а дельта темп – это разница температур на входе в котел и на выходе из котла. Скрытая теплота пара рассчитывается при рабочей температуре контура.

QB=˙m×[(cp,w×ΔT)+hfg]

Теоретический расход топлива рассчитывается по следующему уравнению. КПД котла вводится пользователем и учитывает все потери в паровом котле.

Ft=QBηB

Коэффициент рабочей частичной нагрузки рассчитывается по следующему уравнению. В дальнейшем это используется для расчета фактического расхода топлива, его отношения нагрузки котла к номинальной мощности котла.

OPLR=QBQB,N

Фактический расход топлива котлом рассчитывается по следующей формуле, где C1, C2 и C3 – коэффициенты частичной нагрузки.

F=FtC1+C2×OPLR+C3×OPLR2

По сути, модель котла обеспечивает приближение первого порядка производительности для мазутных, газовых и электрических котлов. Производительность котла основана на теоретическом КПД котла и одной квадратичной кривой отношения использования топлива к частичной нагрузке, представленной в приведенном выше уравнении. Эта единственная кривая учитывает все неэффективности сгорания и потери дымовых газов.

Алгоритм управления паровым котлом является важным вопросом. Пользователь может захотеть, чтобы котел был меньшего размера, и в таком случае он не сможет удовлетворить запрос на расход пара со стороны потребления. Впоследствии нагрузка котла превышает номинальную мощность котла. Котел работает на своей номинальной мощности, но не может удовлетворить потребность предприятия в отоплении. Псевдокод от EnergyPlus использовался для описания логики управления, используемой в моделировании парового котла.

**********************ПСЕВДОКОД НАЧАЛО РАЗДЕЛА**************************

В начале моделирования вычисляется начальное значение массового расхода пара. Это необходимо для запуска потока пара по контуру.

If(FirstTimeThrough)THEN

Рассчитайте массовый расход пара, подаваемого в котел, в начале моделирования.

˙ms=QBhfg+cp,w×ΔTloop

ИНАЧЕ ! Не в первый раз через

Расчеты парового котла сильно зависят от переменной ˙m b, массового расхода котла. Эта переменная ˙m b принимается равной массовому расходу на входном узле котла для предварительных расчетов.

˙mb=˙mInletNode

Расчет разницы температур котла между входным и выходным узлами. Этот расчет используется для определения различных ситуаций управления котлом.

ΔTinout=TSP−Tin

В случае, если разность температур, рассчитанная по предыдущему уравнению, равна нулю, тогда котел просто должен отдать пару скрытую теплоту, в противном случае котел выполняет расчеты нормальной нагрузки, отдавая явную и скрытую теплоту пару. входной поток.

If(ΔTinout<0)THEN

QB=˙mb×hfg

ELSE

QB=˙mb×(hfg+cp,w×ΔTinout)

EndIf

Иногда нагрузка котла QB больше, чем Запрошенная нагрузка на стороне потребления на текущем временном шаге, что может произойти из-за того, что условия на входе в котел соответствуют предыдущему временному шагу. Внезапно снижается потребность в массовом расходе пара со стороны потребления. Теперь котел пересчитывает свой новый массовый расход и приспосабливается к этим новым условиям.

Если(QB>QОтопление)ТО

Нагрузка котла устанавливается равной новой потребности котла в отоплении, и пересчитывается массовый расход пара.

QB=QHeatingDemand

˙ms=QBhfg+cp,w×ΔTloop

EndIf

В случае, если требуемая нагрузка превышает номинальную мощность котла, которая является его максимальной тепловой мощностью. В этом случае требуемый массовый расход пара не достигается и зона не нагревается должным образом. Такое бывает, если котел малогабаритный. Массовый расход пара пересчитан на номинальную производительность.

If(QB>QNominalCapacity)THEN

Нагрузка котла устанавливается равной номинальной мощности котла и пересчитывается массовый расход пара.

QB=QNominalCapacity

˙ms=QBhfg+cp,w×ΔTloop

EndIf

EndIf

End If заявление для алгоритма управления нагрузкой котла. Этот алгоритм определяет все возможные условия управления, которые могут возникнуть при моделировании системы в EnergyPlus.

**********************ПСЕВДОКОД НАЧАЛО РАЗДЕЛА**************************

Если рабочее давление в котле превышает максимально допустимое давление в котле, моделирование отключается и выводит соответствующее предупреждение. Это уведомляет пользователя о возможных проблемах с определением давления в системе.

Интеграция имитационной модели парового котла в EnergyPlus потребовала разработки ряда подпрограмм, которые работают последовательно. Эти подпрограммы предназначены для чтения входных данных из входного файла, инициализации переменных, используемых в имитационной модели котла, имитации производительности котла, обновления узловых соединений и отчета о необходимых переменных. На случай, если у пользователя возникнут трудности с вводом параметров котла, предусмотрена автоматическая настройка номинальной мощности котла и максимального расхода пара. Эти два значения играют важную роль при выборе размера котла.

Предположения модели[ССЫЛКА]

Модель котла EnergyPlus является «простой» в том смысле, что она требует, чтобы пользователь указал теоретическую эффективность котла. Процесс горения в модели не рассматривается. Модель не зависит от типа топлива, которое вводится пользователем только для целей учета энергии. Это идеальная модель для программы моделирования зданий, так как она использует желаемое количество ресурсов с точки зрения времени выполнения моделирования, но успешно обеспечивает довольно хорошие параметры размеров для реального котла.

Предполагается, что паровой котел работает для поддержания заданной температуры, температура является температурой насыщения пара и соответствует этой температуре насыщения существует единственное значение давления насыщения, при котором работает контур. Следовательно, котел может регулироваться либо по давлению насыщения, либо по температуре. Так как пользователи будут иметь лучшее представление о температуре пара, а не о давлении, входы котла предназначены для контроля температуры.

Номенклатура парового контура[ССЫЛКА]

Номенклатура парового контура

КВ, Н	Номинальная мощность котла. В.
ОПЛР	Коэффициент нагрузки рабочей части котла.
ΔTsc	Степень переохлаждения в змеевике.
ΔTinout	Разность температур парового котла. ºС.
ρw	Плотность конденсата, поступающего в насос. кг/м3.
QDes	Расчетная нагрузка на паровой змеевик. В.
вч,н	Энтальпия жидкости в точке n на диаграмме Ts. Дж/кг.
PFrac	Доля мощности насоса при полной нагрузке. В.
Фм,ф	Дробная мощность двигателя потеряна для жидкости. В.
Ка,л	Тепловая нагрузка на паровой змеевик воздушного контура. В.
Qz,c	Тепловая нагрузка на паровой змеевик зоны. В.
hfg,Tloop	Скрытая теплота пара при рабочей температуре контура. Дж/кг.
хфг	Скрытая теплота пара. Дж/кг.
QL,H	Скрытая тепловая часть нагрузки нагревательного змеевика. В.
ΔQпотери	Потери контура в паровом змеевике. В.
ΔTпетля	Разница температур контура.
˙ma	Массовый расход парового змеевика кг/с.
˙мин	Массовый расход пара, поступающего в паровой змеевик, кг/с.
˙ma,l	Массовый расход пара для парового змеевика с воздушным контуром кг/с
˙mz,c	Массовый расход пара для зонального парового змеевика кг/с.
˙мс	Массовый расход пара. кг/с.
˙mlloop	Массовый расход пара для парового контура. кг/с.
˙м	Масса конденсата, поступающего в насос. кг/с.
˙ма, макс	Максимально допустимый массовый расход воздуха. кг/с
˙мс,макс.	Максимальный массовый расход пара кг/с
˙MB, поставка	Максимальный массовый расход пара от котла. кг/с.
˙Vw,макс.	Максимальный объемный расход конденсата в насосе. м3/с.
˙Vw, петля	Максимальный объемный расход конденсата в паровом контуре. м3/с.
Ta,дюйм,мин	Минимальная возможная температура воздуха на входе. ºС.
Пн	Номинальная мощность конденсатного насоса. В.
Пном	Номинальная мощность насоса. В.
Гн	Номинальный напор насоса. М.
˙Вном	Номинальный объемный расход через конденсатный насос. м3/с.
ПЛР	Коэффициент частичной нагрузки для конденсатного насоса.
ηр	Эффективность насоса.
ηм	КПД двигателя насоса.
П	Мощность насоса. В.
КС,Ч	Часть явного тепла нагрузки нагревательного змеевика. В.
Тсп	Уставка Температура зоны. ºС.
Ta,выход,SP	Заданная температура воздуха на выходе из парового змеевика. ºС.
ПС	Мощность вала насоса. В.
кп,а	Удельная теплоемкость воздуха. Дж/кг К.
сп, ш	Удельная теплоемкость воды. Дж/кг К.
ηВ	Эффективность парового котла.
Та,в	Температура воздуха на входе в змеевик. ºС.
Та	Температура воздуха на входе в паровой змеевик. ºС.
Та, вых	Температура воздуха на выходе из змеевика. ºС.
Ц,в	Температура пара на входе в змеевик. ºС.
Плавник	Теоретический расход топлива паровым котлом. В.
˙мкатушки,R	Суммарный массовый расход, запрошенный всеми паровыми змеевиками. кг/с.
˙В	Объем конденсата, поступающего в насос. м3/с.
Дв,выход	Температура воды на выходе из насоса. ºС.

Ссылки[ССЫЛКА]

Справочник ASHRAE. 1996. Системы и оборудование HVAC, Системы кондиционирования и отопления. Глава 10, Паровые системы. стр. 10.1-10.16. 1996.

BLAST 3.0 Руководство пользователя . 1999. Лаборатория строительных систем. Урбана-Шампейн: Лаборатория строительных систем, факультет машиностроения и промышленной инженерии, Университет Иллинойса.

Чиллар, Р.Дж. 2005. «Разработка и внедрение парового контура в программе моделирования энергопотребления зданий EnergyPlus», М.С. Диссертация кафедры машиностроения и промышленной инженерии Иллинойсского университета в Урбана-Шампейн.

TRNSYS 16 Руководство пользователя . 2004. Программа моделирования переходных систем. Лаборатория солнечной энергии, Мэдисон. Университет Висконсин-Мэдисон.

El-Wakil, MM 1984. Power Plant Technology, McGraw Hill, Нью-Йорк, стр. 30-72.

Бэбкок и Уилкокс. 1978. Пар — его производство и использование, The Babcock & Wilcox Company, Нью-Йорк, разделы I, II, IV и VII.

С.А. Кляйн. 2004. Решатель инженерных уравнений EES. Университет Висконсин Мэдисон.

Авторские права на содержание документации © 1996-2017 Совет попечителей Иллинойского университета и регенты Калифорнийского университета через Национальную лабораторию Эрнеста Орландо Лоуренса в Беркли. Все права защищены. EnergyPlus является торговой маркой Министерства энергетики США.

Эта документация доступна в рамках лицензии EnergyPlus Open Source License v1.0.

Разбираемся в рейтингах котлов

Когда дело доходит до выбора и размеров вашего котла, многие люди немного путаются в том, что означают все разные рейтинги и какой рейтинг вы должны использовать. Взгляните на спецификацию производителя, и вы увидите рейтинги для ввода, вывода, полезного вывода, эффективности и так далее.
Первый рейтинг для обсуждения и самый простой – это рейтинг INPUT. Это измерение количества топлива, которое будет сжигать котел, и указывается либо в БТЕ/час (100 000), либо в МБч (100) (или, в случае с нефтью, в галлонах в час, 1 галлон в час мазута No2 равен 140 000 БТЕ/час). Входные данные — это рейтинг, который вы должны использовать для определения размера вашей системы газопровода и вентиляции, хотя в современных котлах ModCon размер вентиляции определяется производителем и зависит от длины вентиляционного отверстия. Вход также используется, например, для определения эффективности котла; котел с потребляемой мощностью 150 000 БТЕ/ч и общей мощностью 135 000 будет иметь оценочную эффективность сгорания 135 000÷150 000 = 0,9.0×100=90% эфф.
Далее идет мощность котла, которую можно указать несколькими способами. Какой из них использовать, действительно зависит от фактической установки не только котла, но и распределительного трубопровода. Сначала давайте взглянем на различные рейтинги производительности, откуда они берутся и как их использовать.
1) Валовая мощность IBR: это количество тепловой энергии, фактически переданной воде во время работы в установившемся режиме. Допущение этого конкретного рейтинга состоит в том, что любое тепло, теряемое через рубашку котла, тратится впустую и не способствует тепловой нагрузке здания. Этот рейтинг предполагает, что котел находится в неотапливаемом помещении.
2) Чистая мощность IBR: это дополнительный произвольный вычет в размере 15 процентов от валовой продукции IBR, который учитывает потери в распределительных трубопроводах и необходимое количество британских тепловых единиц, необходимое для доведения системы до рабочей температуры, или в других слова подбирают надбавки. Это опять же предполагает, что эти потери не влияют на тепловую нагрузку здания, а котел и распределительный трубопровод установлены вне отапливаемого помещения. Примечание о 15-процентном вычете, этот процент не изменился за 50 лет, даже до того, как я начал работать в бизнесе, до этого вычет составлял 33 процента. С сегодняшними котлами и использованием наружного сброса и использованием труб меньшего размера, сколько домов в наши дни оснащены 2-дюймовыми стальными трубами, я думаю, что это можно рассмотреть еще раз и снизить до 10%.
3) Теплопроизводительность: Еще одна оценка, которую мы имеем, это теплопроизводительность, отображаемая как DOE или CSA Теплопроизводительность, также называемая валовой мощностью. Этот рейтинг, как и рейтинг валовой мощности IBR, указывается как количество тепловой энергии, переданной воде системы. Однако предполагается, что потери тепла через рубашку котла, потери в трубопроводе и допуски на теплозащиту вносят свой вклад в тепловую нагрузку здания. Это предположение означает, что котел и трубопровод расположены в отапливаемом помещении. Из-за этого фактора рейтинг теплопроизводительности всегда будет выше, чем рейтинг полной мощности IBR. 905:30 Теперь, когда мы знаем, что такое рейтинги и откуда они берутся, давайте посмотрим, как их лучше всего использовать для конкретного приложения.
Первая и самая высокая оценка – это Тепловая мощность или Полная мощность. Так как этот номинал позволяет использовать потери в рубашке котла и распределительных трубопроводов для подачи тепловой нагрузки здания, этот выход следует использовать только в том случае, если 1) котел находится в отапливаемом помещении и 2) все или большая часть распределительный трубопровод также находится в отапливаемом помещении. В противном случае эти потери не влияли бы на тепловую нагрузку здания, и выбранная мощность котла могла бы быть недостаточной.
Далее у нас есть валовая выработка IBR, которая рассчитывается без учета потерь в рубашке котла, но без потерь в трубопроводе и на всасывании. Поэтому мы будем использовать эту номинальную мощность, когда котел расположен в неотапливаемом помещении, таком как гараж или неотапливаемое подвальное помещение, а трубопровод или его большая часть расположены в отапливаемом помещении. Разница между теплопроизводительностью CSA/DOE и валовой выработкой IBR довольно незначительна, и в данном случае приемлема любая из них.
Конечным результатом является чистый вывод IBR. Этот выход следует использовать для систем, в которых ни котел, ни распределительный трубопровод не находятся в отапливаемом помещении, например, гараж, подвальное помещение или неотапливаемый подвал. Имейте в виду, что вычет в размере 15 процентов от валовой продукции IBR используется для обычных систем трубопроводов. Для таких систем, как старые чугунные радиаторы или системы с большими участками трубопровода, может потребоваться более 15 процентов, приходящихся на эти потери. Если вы сомневаетесь, вы всегда можете рассчитать потери от фактической системы трубопроводов, если это необходимо. Кроме того, если производитель котла не указывает эту оценку, просто уменьшите теплопроизводительность CSA на 15 процентов.
Кроме того, многие современные высокоэффективные котлы имеют очень небольшие потери в рубашке или даже потери в режиме ожидания, что было проблемой старых котлов с атмосферной тягой.
Другими рейтингами, которые вы найдете в литературе производителей, будут рейтинги эффективности, такие как эффективность сгорания, эффективность в установившемся режиме и AFUE (годовая эффективность использования топлива).
Сначала давайте посмотрим на эффективность сгорания; это мера эффективности котлов в установившемся режиме работы. Это делается путем измерения температуры выхлопных газов, которая в современных котлах ModCon очень низкая, и измерения содержания CO2 в выхлопных газах, когда котел работает в установившемся режиме. Чем ниже температура выхлопных газов и выше содержание CO2, тем эффективнее работает прибор. 905:30 Далее будет устойчивая эффективность. Это оценивается путем деления теплопроизводительности на расход топлива (БТЕ/ч). Например, если у нас есть котел на природном газе с потребляемой мощностью 100 000 БТЕ/ч и теплопроизводительностью 85 000, мы будем иметь КПД в устойчивом состоянии 85%. Это устойчивое состояние можно измерить только тогда, когда котел работает с полной нагрузкой и все условия, такие как температура обратной воды, температура воздуха, соотношение воздух/топливо и т. д., остаются постоянными. Это, конечно, редко происходит в полевых условиях и может быть достигнуто только в лаборатории при идеальных условиях.
Ежегодная эффективность использования топлива Эффективность использования или рейтинг AFUE является наиболее важным рейтингом при сравнении одного устройства с другим или при попытке оценить сезонные эксплуатационные расходы устройства. Этот рейтинг применяется только к котлам с входной мощностью 300 Мбит/ч или меньше. Этот рейтинг достигается за счет учета всех аспектов работы, работы в цикле и вне цикла, работы при частичной нагрузке и т. Д. Стандартные значения AFUE основаны на предположении, что котел установлен в отапливаемом помещении дома. устраняя потери в рубашке, а также мощность котла значительно больше (на 50-70 процентов), чем фактическая тепловая нагрузка здания. Таким образом, две вещи, которые могут изменить фактический рейтинг AFUE: во-первых, когда котел установлен в неотапливаемом помещении, где потери в рубашке являются отходящим теплом, и, во-вторых, чем ближе размер котла к фактической тепловой нагрузке здания, тем сезонная эффективность может быть выше. чем заявлено. Это одна из причин, по которой важно проводить точную оценку теплопотерь помещения за помещением и использовать правильную номинальную мощность котла для конкретного типа установки.
Что-то еще, что не принимается во внимание при выборе правильного размера котла, это зонирование. При зонировании дома мы уменьшаем требуемую нагрузку на котел, например если у нас дом с четырьмя зонами примерно равными по размеру и общая нагрузка 100 Мбч, каковы шансы, что все четыре зоны звонят сразу.