Cómo aumentar la eficiencia de la caldera, vivir y aprender - artículo número 1

La eficiencia (eficiencia) de una caldera de calefacción es la relación entre la cantidad de combustible consumido y la cantidad de calor generado. La eficiencia de incluso los modelos modernos más eficientes de calderas de agua caliente no puede ser del 100% debido a la pérdida de calor dentro de la caldera, la conductividad térmica insuficiente de los metales o las imperfecciones en el principio de funcionamiento. Además, la eficiencia del mismo modelo de una caldera de gas también depende de la carga: la eficiencia indicada en el pasaporte no es realista en todo el rango de producción de calor.

En el artículo, analizaremos cómo calcular correctamente la eficiencia, de qué depende y cómo aumentar la eficiencia de una caldera ya comprada por nuestra cuenta.

Eficiencia bruta y eficiencia neta

No todo el calor generado durante la combustión del combustible se destina a calentar el refrigerante, una parte se gasta en las propias necesidades de la caldera: una turbina, un ventilador o un extractor de humo, una bomba de circulación, el funcionamiento de la automatización y una pantalla electrónica el funcionamiento de un accionamiento eléctrico (como ya entendió, todos los tipos de energía recibida se utilizan en el cálculo, incluida la electricidad, si la caldera es volátil).

Teniendo esto en cuenta, es habitual dividir la eficiencia de la caldera por el calor generado (Eficiencia bruta) y soltó calor (Eficiencia-neta).

Esta clasificación permite distinguir el grado de perfección técnica de la caldera - eficiencia bruta o economía de consumo de combustible y electricidad - eficiencia neta.

Cómo aumentar la eficiencia de la tecnología de calentamiento de combustible sólido

Hoy en día, muchos consumidores, que tienen una caldera de combustible sólido a su disposición, están tratando de encontrar la forma más conveniente y práctica de mejorar la eficiencia de los equipos de calefacción. Los parámetros tecnológicos de los dispositivos de calefacción, establecidos por el fabricante, pierden sus valores nominales con el tiempo, por lo tanto, se buscan varios métodos y medios para aumentar la eficiencia de la tecnología de calderas.

Considere una de las opciones más efectivas, la instalación de un intercambiador de calor adicional. La tarea del nuevo equipo es eliminar la energía térmica de los productos de combustión volátiles.

El video muestra cómo hacer su propio economizador (intercambiador de calor)

Para hacer esto, primero necesitamos averiguar cuál es la temperatura del humo a la salida. Puedes cambiarlo con un multímetro, que se coloca directamente en el medio de la chimenea. Los datos sobre la cantidad de calor adicional que se puede obtener de los productos de combustión volatilizados son necesarios para calcular el área del intercambiador de calor adicional. Hacemos lo siguiente:

• enviamos una cierta cantidad de leña a la cámara de combustión;
• observamos cuánto tiempo se consumirá una cierta cantidad de leña.

Por ejemplo: leña, en la cantidad de 14,2 kg. quemar durante 3,5 horas. La temperatura del humo en la salida de la caldera es de 460 0 С.

En 1 hora quemamos: 14,2 / 3,5 = 4,05 kg. leña.

Para calcular la cantidad de humo, utilizamos el valor generalmente aceptado de 1 kg. leña = 5,7 kg. gases de combustión. A continuación, multiplicamos la cantidad de leña quemada en una hora por la cantidad de humo obtenido durante la combustión de 1 kg. leña. Como resultado: 4,05 x 5,7 = 23,08 kg. productos de combustión volátiles. Esta cifra se convertirá en el punto de partida para los cálculos posteriores de la cantidad de energía térmica que se puede utilizar adicionalmente para calentar el segundo intercambiador de calor.

Conociendo el valor de la capacidad calorífica de los gases calientes volátiles, como 1,1 kJ / kg, hacemos un cálculo adicional de la potencia del flujo de calor si queremos reducir la temperatura del humo de 460 0С a 160 grados.

Q = 23,08 x 1,1 (460-160) = 8124 kJ de energía térmica.

Como resultado, obtenemos el valor exacto de la potencia adicional proporcionada por los productos de combustión volátiles: q = 8124/3600 = 2,25 kW, una cifra grande, que puede tener un impacto significativo en la mejora de la eficiencia de los equipos de calefacción. Sabiendo cuánta energía se desperdicia, el deseo de equipar la caldera con un intercambiador de calor adicional está bastante justificado. Debido a la afluencia de energía térmica adicional para calentar el refrigerante, no solo aumenta la eficiencia de todo el sistema de calefacción, sino que también aumenta la eficiencia de la propia unidad de calefacción.

Cómo calcular la eficiencia de una caldera de calefacción.

Hay varias formas de calcular valores. En los países europeos, se acostumbra calcular la eficiencia de una caldera de calefacción por la temperatura de los gases de combustión (método de balance directo), es decir, conociendo la diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura real de los gases de combustión a través de la chimenea. La fórmula es bastante simple:

ηbr = (Qir / Q1) 100%dónde

• ηbr (lea "esto") - eficiencia de la caldera "bruta";
• Qir(MJ / kg) - la cantidad total de calor liberado durante la combustión del combustible;
• Q1 (MJ / kg) - la cantidad de calor que se acumuló, es decir utilizar para calentar la casa.

Por ejemplo, si Q1 = 22 MJ / kg, Qir = 19 MJ / kg, entonces la eficiencia "bruta" = (19/22) * 100 = 86,3%. Todas las mediciones se llevan a cabo con un funcionamiento estándar de la caldera ya establecido.

El método de balance directo no tiene en cuenta la pérdida de calor de la propia unidad de caldera, la falta de combustible, las desviaciones en el funcionamiento y otras características, por lo tanto, se inventó un método de cálculo fundamentalmente diferente y más preciso: el "método de balance inverso". Ecuación utilizada:

ηbr = 100 - (q2 + q3 + q4 + q5 + q6)dónde

• q2 - pérdida de calor con gases de combustión;
• q3 - pérdida de calor debido a la subcombustión química de los gases combustibles (aplicable a las calderas de gas);
• cuarto trimestre - pérdidas de energía térmica con subcombustión mecánica;
• q5 - pérdida de calor por enfriamiento externo (a través del intercambiador de calor y el cuerpo);
• q6 - pérdida de calor con el calor físico de la escoria extraída del horno.

Eficiencia neta de la caldera de calefacción según el método de balance inverso:

ηnet = ηbr - Qsndónde

• Qs.n - consumo total de calor y energía eléctrica para necesidades propias en% de expresión.

La eficiencia real casi siempre diferirá de la declarada por el fabricante, ya que depende de la correcta instalación de la caldera y el sistema de calefacción, el sistema de extracción de humos, la calidad del suministro eléctrico, etc. Se mide, respectivamente, ya en su lugar.

Entonces, ¿cuál es la eficiencia real de la caldera?

Por lo tanto, si la eficiencia de su caldera está indicada en el pasaporte del 90%. Entonces debe comprender que esta es la eficiencia que se puede lograr si la caldera funciona en el modo nominal y se quema un buen combustible con bajo contenido de cenizas. Si tenemos en cuenta otros factores que encuentra el propietario de la caldera durante su funcionamiento, entonces el real Eficiencia de la caldera se puede reducir al 65-70% (!!!)

¿Cómo acercarnos lo más posible a la eficiencia nominal?

Hay pequeños trucos que necesitas saber y de los que hablaremos en el próximo artículo, que no nos harán esperar mucho.

- en las heladas, en invierno, por regla general, el tiro en la chimenea aumenta, lo que aumenta la cantidad de exceso de aire (exceso de aire que no participa en el proceso de combustión) en el quemador de la caldera. Elimina la aparición de exceso de aire en la caldera, que lleva todo el calor de la caldera a través de la chimenea. Para hacer esto, instale un limitador de tiro en la chimenea. Este no es un dispositivo costoso (su precio no será superior a 3000 rublos), pero ahorrará mucho dinero en él, porque es lo que aumenta Eficiencia de la caldera.

limitador de empuje

El limitador de tiro se instala en la chimenea de la caldera. Su objetivo principal es mantener una presión constante en la salida de humos de la caldera. Funciona en modo automático y no requiere electricidad para su funcionamiento. Configúrelo, configúrelo y olvídese.¡Pero de qué sirve! Cómprelo en línea o en una tienda adecuada.

Instale turbuladores en los conductos de humos de la caldera. Parecen placas de metal curvadas en algunos lugares a lo largo de su longitud o (en algunos fabricantes) como espirales de metal. Aumentan el intercambio de calor entre los gases de combustión calientes que fluyen dentro de la caldera y el medio de calentamiento detrás de la pared de la caldera.

Los turbuladores pueden ser más costosos que un limitador de tiro. Su precio alcanza los 9,000 y 20,000 rublos, dependiendo de la potencia de la caldera. No podrás comprarlos en la tienda. Al menos no lo he visto. Bueno, pero los fabricantes de calderas estarán encantados de ofrecértelos. Pregunte e instale. Cómo se ven: vea la imagen.

turbulador

Lo descubrimos, sigamos adelante.

¿Qué determina la eficiencia térmica de las calderas?

El principio de funcionamiento del gas de piso clásico aspirado.
La eficiencia de las calderas de calefacción no es igual a ninguna potencia, existe una dependencia proporcional de la carga: un aumento en la carga de calor (cantidad de combustible quemado) también aumenta la pérdida de calor a través del cuerpo o la chimenea. Del mismo modo, el funcionamiento a potencia mínima no siempre asegura la combustión completa del combustible, lo que conduce a una disminución de la eficiencia.

Por ejemplo, en las instrucciones de servicio para calderas de gas Protherm Wolf KSO con una capacidad de 12,5 kW y 16,0 kW, se indica que al operar a máxima potencia (12,8 kW y 16,3 kW, respectivamente), la eficiencia es del 92,5%, mientras que mientras operando con carga mínima (4,5 kW y 5,8 kW), disminuirá y llegará a sólo el 78,4%.

Esta es una de las principales razones por las que vale la pena elegir conscientemente la potencia de la unidad de caldera. El rendimiento más óptimo en la mayoría de los modelos se logra con una carga en el rango del 60-90% de la potencia máxima.

En caso contrario, la eficiencia depende únicamente de la perfección tecnológica del modelo destinado a reducir el q2-6 anterior (descenso de la temperatura de los gases de escape, combustión eficiente del combustible, quemadores moduladores, aislamiento térmico, etc.), así como de la calidad de mantenimiento y funcionamiento de la caldera. La limpieza del refrigerante, la limpieza y el enjuague regulares: todo esto, con el tiempo, afecta seriamente la eficiencia.

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Factores de los que depende la eficiencia de las calderas

Las calderas con un alto valor de eficiencia están representadas actualmente por la siguiente tecnología de calefacción:

• unidades alimentadas con carbón y otros combustibles fósiles sólidos;
• calderas de pellets;
• dispositivos del tipo de pirólisis.

La eficiencia de los dispositivos de calentamiento, en cuyo horno se alimentan briquetas de antracita, carbón y turba, promedia el 70-80%. Eficiencia significativamente mayor de los dispositivos de pellets: hasta un 85%. Cargadas con pellets, las calderas de calefacción de este tipo se distinguen por su alta eficiencia, liberan una gran cantidad de energía térmica durante la combustión del combustible.

En una nota: una carga es suficiente para que el dispositivo funcione en condiciones óptimas hasta 12-14 horas.

El líder absoluto entre los equipos de calefacción de combustible sólido es una caldera de pirólisis. Estos electrodomésticos utilizan leña o desechos de madera. La eficiencia de dicho equipo hoy es del 85% o más. Las unidades también pertenecen a dispositivos de combustión prolongada altamente eficientes, pero si se cumplen las condiciones necesarias, el contenido de humedad del combustible no debe exceder el 20%.

Valores de las calderas modernas según el tipo de combustible.

*Desde el punto de vista de la física, la eficiencia no puede superar el 100%: es imposible obtener más energía térmica de la que se libera durante la combustión del combustible. Sin embargo, todo depende de cómo se cuente. Hay dos definiciones:

• valor calorífico neto - calor obtenido durante la combustión del combustible, cuando los productos de la combustión simplemente se eliminan a través de la chimenea;
• Valor Calorífico Bruto - calor, incluida la energía contenida en el vapor de agua, uno de los productos de combustión de los gases combustibles.

Las calderas de condensación de gas acumulan adicionalmente energía térmica de condensado formado a partir de productos de combustión de gas y depositado en un intercambiador de calor adicional. Por lo tanto, una parte significativa del calor no "vuela hacia la tubería" y la temperatura de los gases de escape es prácticamente igual a la atmosférica.

El dispositivo es una simple caldera de gas de condensación de circuito único.

De acuerdo con los estándares actuales, tanto en Rusia como en Europa, la eficiencia de las calderas de calefacción se calcula de acuerdo con el calor específico de combustión más bajo, por lo tanto, tener en cuenta el calor adicional extraído del condensado conduce a valores de más de 100 %. Cuando se calcula en función del poder calorífico bruto, la eficiencia de las calderas de gas de condensación es del 96-98%, según el modelo y el tipo de instalación: las calderas de pared suelen tener una eficiencia más alta que las calderas de suelo (esto se aplica a todas las calderas de gas ).

También se puede observar en la tabla que la eficiencia promedio de las calderas de combustible sólido también difiere según el combustible utilizado, esto se debe al grado de combustión del combustible, su transferencia de calor, la temperatura de combustión y la pérdida de calor con el calor físico de las escorias extraídas de la cámara de combustión. Incluso la misma caldera de combustible sólido puede producir una eficiencia diferente cuando funciona con diferentes tipos de combustible.

Reglas de funcionamiento que afectan el valor de la eficiencia de la caldera.

Para que el equipo de calefacción funcione siempre correctamente, los expertos recomiendan seguir las reglas básicas de funcionamiento que afectan el valor de la eficiencia de la caldera.

En este caso, es necesario seguir claramente los siguientes puntos:

1. Elija solo los modos de soplado óptimos y el funcionamiento de la campana.
2. Controle la intensidad de la combustión y la integridad de la combustión del combustible.
3. Controle constantemente la cantidad de deriva y falla.
4. Evalúe el estado de las superficies que se calientan al quemar combustible.
5. Limpiar el equipo con regularidad.

Cómo aumentar la eficiencia de una caldera de gas.

Es casi imposible aumentar la eficiencia de la combustión de combustible interfiriendo con el dispositivo técnico de la caldera, no se puede instalar la misma capa de aislamiento térmico debido a la banal no provisión de espacio para ella por parte del fabricante. Además, está prohibido hacerlo usted mismo. Sin embargo, hay formas de aumentar la eficiencia de una caldera de gas, especialmente si se trata de un modelo antiguo imperfecto:

1. Economizador de chimenea terminado - reemplaza una determinada sección de la chimenea y está diseñado para acumular calor de los gases de escape a través de la chimenea (una especie de imitación de las calderas de condensación). Sin embargo, es necesario calcular con precisión los parámetros del economizador y los requisitos de la chimenea para mantener el tiro requerido y evitar el tiro inverso, por ejemplo, en vientos fuertes. Precio de emisión: 1.700-2.500 rublos.

   
   Economizador de malla sándwich para conductos de chimenea.

2. Economizador casero - casi idéntico a los productos acabados descritos anteriormente. Ya hemos descrito cómo hacer un economizador eficaz en uno de los artículos anteriores.
3. Limpieza de la caldera y lavado del intercambiador de calor - se trata de medidas de mantenimiento periódicas, sin sentido para las calderas nuevas, pero extremadamente eficaces para las que están en funcionamiento durante al menos varias temporadas. El hecho es que durante el funcionamiento, se forman incrustaciones y otros depósitos de sal dentro del intercambiador de calor, las aletas externas del intercambiador de calor, los quemadores y el encendedor están obstruidos. Todo esto conduce a un aumento en el consumo de gas, una disminución en la producción de calor y, en consecuencia, una disminución en la eficiencia (a menudo hasta un 20-30%).Cómo y con qué frecuencia es necesario limpiar la caldera de gas, también lo hemos desmontado anteriormente.
4. Filtro de gas - se instala frente a las válvulas de cierre de la tubería principal de gas y está diseñado para limpiar el gas de los escombros y las impurezas, que a veces se encuentran en la composición. Esto no solo ayuda a reducir la formación de hollín, sino que también, al tiempo que mejora la calidad del combustible, reduce ligeramente la pérdida de calor en caso de quemaduras inferiores.

El resto de métodos consisten en los trabajos de puesta en marcha y ajuste correctos, que se realizan una vez, en el primer arranque de la caldera, exclusivamente por especialistas. Con el ajuste inicial correcto, la eficiencia garantizada por el fabricante está asegurada. Es importante comprender que es imposible aumentar este indicador interfiriendo con el dispositivo técnico de la caldera en sí, y más aún, no es seguro.

Instrucciones Calderas Tecnologías de ahorro energético

La eficiencia de la caldera será mayor si ...

Para excluir tanto como sea posible la subcombustión química del combustible, asegúrese de que la relación de exceso de aire requerida dentro de la caldera (1.2-1.3 para combustible sólido, 1.05-1.15 para gas), y para esto:

- Instale un limitador de tiro en la chimenea de la caldera, sobre lo que ya he escrito anteriormente,

- Compre su caldera SOLAMENTE en una organización especializada, que, al poner en marcha la caldera, OBLIGATORIO, con la ayuda de un dispositivo costoso, un analizador de gases, ajustará el volumen requerido de aire que pasa a través de la caldera. DEMANDA hacerlo, paga dinero por ello. De lo contrario, gastará dinero extra en combustible todos los días.

- Intente comprar una caldera con una sonda lambda instalada, que esté diseñada para mantener el equilibrio deseado de aire y combustible en el quemador de la caldera.

Cómo calcular la potencia

Antes de comprar equipos de calefacción para dar servicio a una casa privada, es necesario calcular la potencia que sería suficiente para mantener el funcionamiento de alta calidad de la caldera. Si no tiene suficiente experiencia y conocimiento, busque la ayuda de profesionales, ya que los errores en esta etapa ciertamente afectarán el rendimiento y la durabilidad del equipo.

¡Nota!
Los problemas surgen no solo en caso de escasez de energía del equipo de calefacción, sino también en caso de su exceso. Hay fórmulas especiales para calcular la potencia. Utilizándolos, puede calcular de forma independiente qué caldera es adecuada para el mantenimiento de la casa.

Al calcular la potencia de una caldera de gas, se deben tener en cuenta los siguientes parámetros:

• la temperatura promedio en los meses de invierno en un área determinada;

  

  Funcionamiento de la caldera de gas y pérdida de calor.

• de qué materiales está construida la casa;
• qué materiales se utilizaron para aislar la casa y si se utilizaron en absoluto;
• el área del local residencial de la casa.

Puede usar fórmulas especiales para calcular la potencia de los equipos de calefacción para una casa privada.

¡Nota!
La potencia de una caldera de gas también depende de si se requiere agua caliente en la casa.