Формула расчета горения твердотопливных котлов КОЛВИ

В условиях ежегодных повышений расценок на газовое отопление популярность твердотопливных котлов растет. Особенно актуальны они для сельской местности, где выгоднее отапливать помещение дровами, чем оплачивать непомерные счета за газ.

Производят промышленные и бытовые твердотопливные котлы. В промышленных подача топлива происходит автоматически, в бытовых делается вручную.

К выбору отопительной техники подходят системно, учитываются три группы технических факторов для создания максимально комфортной обстановки в доме:

• Первая группа ― характеристики отопительных котлов, определяющие показатели эффективности сжигания определенного вида топлива (каменный уголь, древесина, брикет, различные отходы), то есть КПД котла, от которого зависит объем расхода топлива.
• Вторая группа ― параметры конструкции котла, то есть качество металла или чугуна, из которых изготовлены корпус и теплообменные поверхности котла (качество сварных швов, качество литья чугунных секций), а также наличие определенных элементов безопасности (автоматика, змеевик охлаждения).
• Третья группа характеристик твердотопливных котлов ― эксплуатационные параметры, то есть комфортность и удобство для пользователя.

От параметров эксплуатации зависит, насколько легко настраивать и управлять котлом, чистить его и обслуживать. К третьей группе относится самый важный фактор для бытовых котлов твердого топлива: длительность горения закладки топлива, как часто нужно будет его подавать.

Идеальные котлы, то есть имеющие в наличии все указанные выше преимущества (высокий КПД, качественная компоновка и удобство пользования), на отопительном рынке представлены весьма незначительно, к тому же стоимость их часто не по карману большинству потребителей. Поэтому, в процессе выбора необходимой модели твердотопливного котла чаще всего выбирается компромиссный вариант, при котором делается упор именно на комфортность эксплуатации.

На время горения твердотопливного котла влияют:

1. Объем камеры сгорания. Вполне логичный параметр, поскольку чем больше объем топки, тем, соответственно больше объем вмещаемого топлива. Помимо этого, на комфорт эксплуатации влияют геометрические размеры топочной камеры, особенно для сжигания древесины. Куда практичнее и быстрее подавать крупные поленья, а не мелкие куски дерева. Важен и сам тип топочной камеры: верхнего, нижнего или объемного горения.
2. Вид и качество топлива. Сюда относятся: теплотворная способность, влажность, насыпная плотность каждого вида топлива. Помимо этого, для каменного угля учитывается размер фракции, а для дров ― размер древесных поленьев.

Угольное топливо имеет высокую теплотворную способность (в среднем 5500-6000 ккал на кг.) и насыпную плотность (800 кг 1 куб.м.). Древесина, в свою очередь, имеет меньший уровень теплообразования (в среднем 3500 ккал на 1 кг) и плотности (550-600 кг на 1 м.куб.). Очевидно, что в один и тот же загрузочный объем вмещается большее количество угля, чем дров, и такой уголь будет гореть дольше, чем аналогичная закладка дерева.

Собственно, длительность горения топлива рассчитывается просто:

1. Определяется полезная тепловая мощность котла (паспортные данные, с учетом КПД).
2. Определяется объем загрузочной камеры (цифра из паспортных данных или произведение высоты, ширины и глубины топки).
3. Определяется тип используемого топлива и, соответственно, количество топлива, вмещаемого в топочный объем (с учетом плотности топлива и коэффициента укладки топлива)
4. Рассчитывается количество тепловой энергии, которую возможно «извлечь» из загруженного топлива.
5. Рассчитанное количество тепловой энергии из закладки делиться на номинальную мощность котла. Полученная цифра ― длительность горения закладки при номинальной мощности.

Пример. Твердотопливный котел Колви Eurotherm КСТ-12. Тепловая мощность 12 квт. Вид топлива ― сухие дубовые дрова. Объем камеры сгорания 33 литра (0,033 м.куб). КПД данного котла на древесине составляет 70%.

Плотность сухого дуба ― 650 кг на 1 м.куб. Соответственно, при топочном объеме 0,033 м.куб теоретически возможная вместимость топки составляет 650х0,033 = 21 кг дров. Однако, мы понимаем, что фактический объем заполнения будет на порядок меньшим, поскольку загруженные дрова будут иметь определенное количество зазоров между собой и стенками топки. Потому, для древесины применяют такой показатель, как коэффициент укладки. Данный параметр достаточно условный и может варьироваться в пределах 0,35-0,5. Для данного примера примем среднее значение 0,4.

Таким образом, с учетом коэффициента укладки количество дубовых дров: 21х0,4 = 8 кг, что является вполне реальным показателем.

Далее вычисляем теплотворную способность закладки: 8х4200 ккал = 33600 ккал, или 39 квт. С учетом КПД котла данная закладка выдаст 39х0,7 = 27 квт.

Теперь вычисляем длительность горения закладки: 27 квт/12 квт = 2,25 часа.

Невозможно учесть с абсолютной точностью все факторы. Данный расчет дает ориентировочные показатели, в формуле указана номинальная мощность котла с максимальной теплопотерей.

Уровень мощности отопления зависит от температуры снаружи. Если снизить интенсивность, увеличится время горения закладки топлива. Не рекомендуется снижать мощность котла меньше половины. При тлении происходит потеря тепла, поскольку топливо не догорает, образуется конденсат и засоряется топка котла.

На сухих дубовых дровах котел Колви Eurotherm КСТ-12 в зависимости от выбранной мощности может работать 2 — 4 часа. По такому же принципу вычисляется время работы и других твердотопливных котлов.