Котел с КПД больше 100%? Вымысел маркетологов или реальность. Пояснение расчета


Система отопления в доме состоит из нескольких элементов, наиболее важным из них является отопительный котел. В данном разделе собраны модели, использующие природный газ в качестве источника энергии. Газовые отопительные котлы пользуются широкой популярностью благодаря доступности этого вида топлива. В интернет-магазине “Таваго” представлен ассортимент из сотен моделей, среди которых найдутся подходящие варианты для частного дома, квартиры или производственного помещения, общественных, коммерческих объектов и сооружений.

Устройство, принцип работы

Разберемся в общих чертах как устроен и по какому принципу работает газовый котел. Ключевой элемент устройства — горелка, к которой подводится газ. Розжиг выполняется электронным либо механическим способом. Пламя горелки разогревает теплообменник, а тот в свою очередь передает нагрев теплоносителю, циркулирующему в отопительной системе. Теплообменник выполняется из стали, меди или алюминия. Температура теплоносителя регулируется интенсивностью подачи газа.

Параметры выбора


Для того, чтобы быстро сориентироваться при выборе газового котла отопления, мы собрали список наиболее важных критериев:

Тип камеры сгорания. Атмосферные (конвекционные) газовые котлы имеют открытую камеру сгорания, их подключают к дымоходу классического типа. Используют воздух для работы прямо из помещения, где установлены. Альтернативные им турбированные котлы имеют закрытую камеру сгорания, а забор воздуха и вывод отработанных газов у них принудительный, с использованием вентилятора.

Количество контуров. Одноконтурные модели отапливают помещение, а двухконтурные способны также обеспечить жилплощадь горячим водоснабжением. Таким образом, можно решить две задачи, установив одно устройство.

Мощность. Этот параметр подбирается исходя из площади отапливаемого объекта. Можно руководствоваться следующей формулой: 1 кВт на каждые 10 м²

Коэффициент полезного действия — КПД. Значение этого параметра указывает на эффективность котла отопления. Современные модели бюджетного и среднего сегмента имеют КПД 85-90%, а их более совершенные в техническом плане аналоги способны работать с почти стопроцентной отдачей.

Тип установки. По этому признаку выделяются два типа котлов отопления: напольные и настенные. Первые крупнее по габаритам, больше весят и в целом отличаются большей производительностью. Вторые компактные и легкие, что позволяет закреплять их на стене и использовать пространство под ними.


Подбирая котел для отопления частного дома или квартиры, покупатель сравнивает характеристики и приходит в легкое замешательство: почему производители конденсационных котлов указывают КПД больше 100%. Попробуем разобраться откуда берутся такие цифры.

Что такое КПД? Это величина показывающая, какое количество полезной энергии было получено в отношении к затраченной, если потребуется выразить в процентах, то умножим на 100%.

n (КПД) = Qпол / Qзатр,

Очевидно, чтобы получить коэффициент полезного действия более 100% необходимо на выходе получить больше энергии нежели изначально было затрачено. Однако известно, что Нобелевскую премию за изобретение вечного двигателя пока никто не получил. Тогда каким образом происходит расчет эффективности работы котла указанной в паспорте прибора?

Принцип работы и КПД традиционного настенного газового котла

Для ответа на вопрос сначала рассмотрим работу обычного настенного традиционного газового котла.


котел для его работы подается газ метан и кислород. В результате реакции горения в камере сгорания котла образуется углекислый газ, вода в виде пара и какое-то количество теплоты. Здесь показана идеальная реакция горения, в реальности в котел подается обычный воздух, где около 78% объема занимает азот, который не участвует в горении, около 21% кислорода и 1% иных газов. Большая часть этой теплоты подается системе отопления через основной или первичный теплообменник котла.

Котел с КПД больше 100%? Вымысел маркетологов или реальность. Пояснение расчета

Однако, так как температура дымовых газов традиционного котла больше 120 °С неизбежно часть тепла теряется с дымовыми газами. В результате если количество тепла, полученное при сгорании газа взять за 100%, то количество тепла, которое будет передано системе отопления составит около 92 – 93%. Оставшиеся 7 – 8% тепла будут выброшены на улицу вместе с углекислым газом, паром и другими газами. Именно таким образом происходит расчет КПД газового котла, согласно действующим ГОСТ и называется расчетом по низшей теплоте сгорания.


Котел с КПД больше 100%? Вымысел маркетологов или реальность. Пояснение расчета

Например, если переводить в цифры, то при сжигании 1 куб. м природного газа (согласно ГОСТ) выделяется 33,41 МДж тепла или 9,28 кВт из которых 0,55 кВт идет в потери с входящими газами и 8,53 кВт передается системе отопления.

Котел с КПД больше 100%? Вымысел маркетологов или реальность. Пояснение расчета

Принцип работы конденсационного котла и КПД больше 100% 

Работа конденсационного котла в отличии от традиционного происходит в два этапа: на первом – в горячей камере, как и в предыдущем примере происходит сгорание газа с выделением углекислого газа, воды в парообразном состоянии и тепла 100%.


этой камере с помощью теплообменника происходит передача части тепла дымовых газов системе отопления. Температура дымовых газов опускается до 120 – 150 °С. Затем на втором этапе дымы вместо того чтобы быть выброшенными на улицу перемещаются во вторую камеру, где их температура во втором теплообменнике опускается до 40 – 55 °С повышая суммарное количество используемого тепла дымовых газов до 98%. Но и это еще не все. Вода, которая перебывала в состоянии пара начинает конденсироваться, выделяя дополнительное не учтенное в процессе сгорания тепло, а это еще порядка 10% к тем 98%, что уже были переданы системе отопления. В результате и получаются те самые 108%.

Котел с КПД больше 100%? Вымысел маркетологов или реальность. Пояснение расчета

Для конденсационных котлов в процессе сжигания 1 куб. м газа выделяется 9,28 кВт тепла и дополнительно 1,02 кВт в процессе конденсации пара. Общие потери составят около 0,3 кВт с дымовыми газами, а полезное количество теплоты, которое передается системе отопления 10 кВт или 108% от расчётного КПД.


Котел с КПД больше 100%? Вымысел маркетологов или реальность. Пояснение расчета

Конечно логично считать КПД по высшей теплоте сгорания, т.е. с учетом скрытой теплоты конденсации пара, но при этом показатель сложно сравнивать с характеристиками других котлов. Значения, полученные при расчете по низшей теплоте сгорания правильно называть КПД по ГОСТ или эффективностью тогда и не будет возникать недоразумений относительно коэффициента полезного действия больше 100%.

За примерами этих мега устройств далеко ходить не надо, набираем в гугле запрос кпд газового котла. И вот от красавец газоконденсационный котел. Заранее хочу сказать, что такие котлы действительно существуют и они работают, весь вопрос в КПД. Вот как в статье про эти котлы объясняют, столь революционные в области термодинамики, да и математики результат.
Может ли КПД превышать 100%?
В технических паспортах большин­ства конденсационных котлов указан максимальный КПД 107-109%. Получается, что конденсационный котел - это «вечный двигатель»? Конечно, нет. Заявленный КПД, превышающий 100%, — не что иное, как… удачный маркетинговый ход.


Все дело в способе подсчета КПД. Вообще коэффициент полезного действия котла — это отношение количества тепла, переданного воде, к количеству тепла, которое производится в процессе сжигания топлива (1). При расчетах КПД обычных котлов за 100% принимали только количество тепла, затраченного на нагрев воды (за вычетом потерь порядка 5-6%).
На самом деле воде передается не все тепло — приблизительно 11% тратится на испарение влаги, уносимой с продуктами сгорания. В обычных котлах это тепло совершенно бесполезно, поэтому его не принимали в расчет.
А вот в конденсационных котлах все иначе — тепло, затраченное на испарение уносимой влаги, тоже используется для нагрева воды. Поэтому «блудные» 11% стали просто добавлять к условным 100%. Красиво, хотя и не верно с точки зрения физики.
Итак теоретически КПД конденсационного котла может достигнуть 111% (2)
. Но на практике невозможно избежать потерь энергии, составляющих в сумме 2-4%. Поэтому реальный КПД конденсационных котлов, которые производятся в настоящее время, составляет 107-109%.

Тут стоит отметить одну особенность всех «пророков», при этом не важно в какой области, вначале тебе говорят технически грамотные вещи (я их выделил в цитате) — 1.


поскольку это обычно соответствует парадигме человека, то можно расслабиться и послушать, а дальше начинается полная хрень, сплошные допущения обратите внимание на утверждение 2. Что я хочу сказать, что ни физике ни в математике таких допущений нет и быть не может. КПД котла = Qтепл/Qпотр (упрощенно). Где Qтепл — тепло переданное рабочему телу, а Qпотр — это тепло выделяемое при сгорании топлива. И любой расчет КПД идет через эту формулу. Т.е. если мы можем взять у сжигаемого топлива больше теплоты, то расчет кпд будет выглядеть так
(Qтепл+Qдоп)/Qпотр. Как видно из формулы, КПД больше единицы получится не может. Также хочу заметить, что теоретически мы можем отбирать тепло, ровно до того момента, пока не сравняется температура продуктов сгорания и теплобменника. Но тут возникает несколько проблем, необходимость создания искусственной тяги, поскольку естественной скорее всего будет не хватать, и проблему с воздействием конденсата на внутренности дымоходов и теплобменника. Насколько стоит такая овчинка выделки, обычно решает конструктор на этапе проектирования изделия. И зачастую многие проблемы начинают вылазит во время эксплуатации изделия. Но это уже как говорится проблемы негров, к которым как известно шериф не имеет ни какого отношения.


Использованные источники

  1. tavago.ru/kotly-otopleniya/gazovye-kotly-otopleniya.html/filter/teplovaya_moshchnost-from-100/apply
  2. viessmann-shop.su/index.php?route=information/news&news_id=22
  3. derevnya-life.livejournal.com/134068.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.