Формула розрахунку горіння твердопаливних котлів КОЛВІ

В умовах щорічних підвищень розцінок на газове опалення популярність твердопаливних котлів зростає. Особливо актуальні вони для сільської місцевості, де вигідніше опалювати приміщення дровами, ніж оплачувати непомірні рахунки за газ.

Проводять промислові та побутові твердопаливні котли. У промислових подача палива відбувається автоматично, в побутових робиться вручну.

До вибору опалювальної техніки підходять системно, враховуються три групи технічних факторів для створення максимально комфортної обстановки в будинку:

• Перша група – характеристики опалювальних котлів, що визначають показники ефективності спалювання певного виду палива (кам’яне вугілля, деревина, брикет, різні відходи), тобто ККД котла, від якого залежить обсяг витрат палива.
• Друга група – параметри конструкції котла, тобто якість металу або чавуну, з яких виготовлені корпус і теплообмінні поверхні котла (якість зварних швів, якість лиття чавунних секцій), а також наявність певних елементів безпеки (автоматика, змійовик охолодження).
• Третя група характеристик твердопаливних котлів – експлуатаційні параметри, тобто комфортність і зручність для користувача.

Від параметрів експлуатації залежить, наскільки легко налаштовувати і управляти котлом, чистити його і обслуговувати. До третьої групи належить найважливіший фактор для побутових котлів твердого палива: тривалість горіння закладки палива, як часто потрібно буде його подавати.

Ідеальні котли, тобто мають в наявності всі зазначені вище переваги (високий ККД, якісна компоновка і зручність користування), на опалювальному ринку представлені досить незначно, до того ж вартість їх часто не по кишені більшості споживачів. Тому, в процесі вибору необхідної моделі твердопаливного котла найчастіше вибирається компромісний варіант, при якому робиться наголос саме на комфортність експлуатації.

На час горіння твердопаливного котла впливають:

1. Обсяг камери згоряння. Цілком логічний параметр, оскільки чим більший об’єм топки, тим, відповідно більший обсяг вміщається палива, що вміщується. Крім цього, на комфорт експлуатації впливають геометричні розміри камери згоряння, особливо для спалювання деревини. Куди практичніше і швидше подавати великі поліна, а не дрібні шматки дерева. Важливий і сам тип камери згоряння: верхнього, нижнього або об’ємного горіння.
2. Вид і якість палива. Сюди відносяться: теплотворна здатність, вологість, насипна щільність кожного виду палива. Крім цього, для кам’яного вугілля враховується розмір фракції, а для дров – розмір деревних полін.

Вугільне паливо має високу теплотворну здатність (в середньому 5500-6000 ккал на кг.) та насипну щільність (800 кг 1 куб.м.). Деревина, в свою чергу, має менший рівень теплоутворення (в середньому 3500 ккал на 1 кг) і щільності (550-600 кг на 1 м.куб.). Очевидно, що в один і той же завантажувальний об’єм вміщається більша кількість вугілля, ніж дров, і таке вугілля буде горіти довше, ніж аналогічна закладка дерева.

Власне, тривалість горіння палива розраховується просто:

1. Визначається корисна теплова потужність котла (паспортні дані, з урахуванням ККД).
2. Визначається обсяг завантажувальної камери (цифра з паспортних даних або добуток висоти, ширини і глибини топки).
3. Визначається тип використовуваного палива і, відповідно, кількість палива, що вміщається в топковий об’єм (з урахуванням щільності палива і коефіцієнта укладання палива)
4. Розраховується кількість теплової енергії, яку можливо “витягти” з завантаженого палива.
5. Розрахована кількість теплової енергії з закладки ділитися на номінальну потужність котла. Отримана цифра – тривалість горіння закладки при номінальній потужності.

Приклад. Твердопаливний котел Колві Eurotherm КСТ-12. Теплова потужність 12 кВт. Вид палива – сухі дубові дрова. Обсяг камери згоряння 33 літра (0,033 м.куб). ККД даного котла на деревині становить 70%.

Щільність сухого дуба – 650 кг на 1 м.куб. Відповідно, при топочном обсязі 0,033 м.куб теоретично можлива місткість топки становить 650х0,033 = 21 кг дров. Однак, ми розуміємо, що фактичний обсяг заповнення буде на порядок меншим, оскільки завантажені дрова матимуть певну кількість зазорів між собою і стінками топки. Тому, для деревини застосовують такий показник, як коефіцієнт укладання. Даний параметр досить умовний і може варіюватися в межах 0,35-0,5. Для даного прикладу візьмемо середнє значення 0,4.

Таким чином, з урахуванням коефіцієнта укладання кількість дубових дров: 21х0,4 = 8 кг, що є цілком реальним показником.

Далі обчислюємо теплотворну здатність закладки: 8х4200 ккал = 33600 ккал, або 39 квт. З урахуванням ККД котла дана закладка видасть 39х0,7 = 27 квт.

Тепер обчислюємо тривалість горіння закладки: 27 квт / 12 квт = 2,25 години.

Неможливо врахувати з абсолютною точністю всі фактори. Даний розрахунок дає орієнтовні показники, у формулі зазначена номінальна потужність котла з максимальними тепловтратами.

Рівень потужності опалення залежить від температури зовні. Якщо знизити інтенсивність, збільшиться час горіння закладки палива. Не рекомендується знижувати потужність котла менше половини. При тлінні відбувається втрата тепла, оскільки паливо не догорає, утворюється конденсат і засмічується топка котла.

На сухих дубових дровах котел Колві Eurotherm КСТ-12 в залежності від обраної потужності може працювати 2 – 4 години. За таким же принципом обчислюється час роботи і інших твердопаливних котлів.