Основа любого отопления — котел. От того, насколько верно подобраны его параметры зависит будет ли тепло в доме. А чтобы параметры были верными необходимо расчет мощности котла. Это не самые сложные вычисления — на уровне третьего класса, нужен будет только калькулятор и некоторые данные по вашем владениям. Со всем справитесь сами, своими руками.

Общие моменты

Чтобы в доме было тепло, система отопления должна восполнять все имеющиеся потери тепла в полном объеме. Тепло уходит через стены, окна, пол, крышу. То есть, при расчете мощности котла, необходимо учитывать степень утепления всех этих частей квартиры или дома. При серьезном подходе у специалистов заказывают расчет теплопотерь здания, а по результатам уже подбирают котел и все остальные параметры системы отопления. Задача эта не сказать что очень сложная, но требуется учесть из чего сделаны стены, пол, потолок, их толщину и степень утепления. Также учитывают какие стоят окна и двери, есть ли система приточной вентиляции и какова ее производительность. В общем, длительный процесс.

Есть второй способ определить теплопотери. Можно по факту определить количество тепла, которое теряет дом/помещение при помощи тепловизора. Это небольшой прибор, который на экране отображает фактическую картину теплопотерь. Заодно можно увидеть где отток тепла больше и принять меры по устранению утечек.

Определение фактических теплопотерь — более легкий способ

Теперь о том, стоит ли брать котел с запасом по мощности. Вообще, постоянная работа оборудования на грани возможностей негативно сказывается на сроке его службы. Потому желательно иметь запас по производительности. Небольшой, порядка 15-20% от расчетной величины. Его вполне достаточно для того, чтобы оборудование работало не на пределе своих возможностей.

Слишком большой запас невыгоден экономически: чем мощнее оборудование, тем дороже оно стоит. Причем разница в цене солидная. Так что, если вы не рассматриваете возможность увеличения отапливаемой площади, котел с большим запасом мощности брать не стоит.

Расчет мощности котла по площади

Это самый простой способ подобрать котел отопления по мощности. При анализе многих готовых расчетов была выведена средняя цифра: на отопление 10 квадратных метров площади требуется 1 кВт тепла. Эта закономерность справедлива для помещений с высотой потолка в 2,5-2,7 м и средним утеплением. Если ваш дом или квартира подходят под эти параметры, зная площадь вашего дома, вы легко определяете приблизительную производительность котла.

Чтобы было понятнее, приведем пример расчета мощности котла отопления по площади. Имеется одноэтажный дом 12*14 м. Находим его площадь. Для этого умножаем его длину и ширину: 12 м * 14 м = 168 кв.м. По методике, делим площадь на 10 и получаем требуемое количество киловатт: 168 / 10 = 16,8 кВт. Для удобства использования цифру можно округлить: требуемая мощность котла отопления 17 кВт.

Учет высоты потолков

Но в частных домах потолки могут быть выше. Если разница составляет всего 10-15 см, ее можно не учитывать, но если высота потолков более чем 2,9 м, придется делать перерасчет. Для этого находит поправочный коэффициент (поделив фактическую высоту на стандартную 2,6 м) и на него умножают найденную цифру.

Пример поправки на высоту потолков . В здании высота потолков — 3,2 метра. Требуется пересчитать мощность котла отопления для данных условий (параметры дома те же, что в первом примере):

Как видите, разница вполне приличная. Если ее не учесть, нет гарантии, что в доме будет тепло даже при средних зимних температурах, а уж о сильных морозах и говорить не приходится.

Учет региона проживания

Что еще стоит учесть, так это местоположение. Ведь понятно, что на юге требуется намного меньше тепла, чем в Средней Полосе, а для тех, кто живет на севере «подмосковной» мощности явно будет недостаточною. Для учета региона проживания тоже есть коэффициенты. Даны они с некоторым диапазоном, так как в рамках одной зоны климат все-таки сильно меняется. Если дом находится ближе к южной границе, применяют меньший коэффициент, ближе к северной — больший. Стоит учитывать также и наличие/отсутствие сильных ветров и выбирать коэффициент с их учетом.

Пример корректировки по зонам. Пусть дом, для которого делаем расчет мощности котла, находится на севере Подмосковья. Тогда найденная цифра 21 кВт умножается на 1,5. Итого получаем: 21 кВт * 1,5 = 31,5 кВт.

Как видите, если сравнивать с первоначальной цифрой, полученной при расчете по площади (17 кВт), полученная в результате использования всего двух коэффициентов, значительно отличается. Почти в два раза. Так что эти параметры необходимо учитывать.

Мощность двухконтурного котла

Выше шла речь о расчете мощности котла, который работает только на отопление. Если вы планируете еще и воду греть, необходимо производительность еще увеличить. В расчет мощности котла с возможностью подогрева воды для бытовых нужд закладывают 20-25% запаса (умножить надо на 1,2-1,25).

Чтобы не пришлось покупать очень мощный котел, надо дом максимально

Пример: корректируем под возможность ГВС. Найденную цифру 31,5 кВт умножаем на 1,2 и получаем 37,8 кВт. Разница солидная. Обратите внимание, что запас на подогрев воды берется уже после учета в расчетах местоположения — температура воды от местоположения тоже зависит.

Особенности расчета производительности котла для квартир

Расчет мощности котла для отопления квартир высчитывается по той же норме: на 10 квадратных метров 1 кВт тепла. Но коррекция идет по другим параметрам. Первое, что требует учета — наличие или отсутствие неотапливаемого помещения сверху и снизу.

• если внизу/вверху находится другая отапливаемая квартира, применяется коэффициент 0,7;
• если внизу/верху неотапливаемое помещение, никаких изменений не вносим;
• отапливаемый подвал/чердак — коэффициент 0,9.

Стоит также при расчетах учесть количество стен, выходящих на улицу. В угловых квартирах требуется большее количество тепла:

• при наличии одной внешней стены — 1,1;
• две стены выходят на улицу — 1,2;
• три наружные — 1,3.

Это основные зоны, через которые уходит тепло. Их учитывать обязательно. Можно еще принять во вминание качество окон. Если это стеклопакеты, корректировки можно не вносить. Если стоят старые деревянные окна, найденную цифру надо умножить на 1,2.

Также можно учесть такой фактор, как месторасположение квартиры. Точно также требуется увеличивать мощность, если хотите покупать двухконтурный котел (для подогрева горячей воды).

Расчет по объему

В случае с определением мощности котла отопления для квартиры можно использовать другую методику, которая основывается на нормах СНиПа. В них прописаны нормы на отопление зданий:

• на обогрев одного кубометра в панельном доме требуется 41 Вт тепла;
• на возмещение теплопотерь в кирпичном — 34 Вт.

Чтобы использовать этот способ, надо знать общий объем помещений. В принципе, этот подход более правильный, так как он сразу учитывает высоту потолков. Тут может возникнуть небольшая сложность: обычно мы знаем площадь свой квартиры. Объем придется высчитывать. Для этого общую отапливаемую площадь умножаем на высоту потолков. Получаем искомый объем.

Пример расчета мощности котла для отопления квартиры. Пусть квартира находится на третьем этаже пятиэтажного кирпичного дома. Ее общая площадь 87 кв. м, высота потолков 2,8 м.

1. Находим объем. 87 * 2,7 = 234,9 куб. м.
2. Округляем — 235 куб. м.
3. Считаем требуемую мощность: 235 куб. м * 34 Вт = 7990 Вт или 7,99 кВт.
4. Округляем, получаем 8 кВт.
5. Так как вверху и внизу находятся отапливаемые квартиры, применяем коэффициент 0,7. 8 кВт * 0,7 = 5,6 кВт.
6. Округляем: 6 кВт.
7. Котел будет греть и воду для бытовых нужд. На это дадим запас в 25%. 6 кВт * 1,25 = 7,5 кВт.
8. Окна в квартире не меняли, стоят старые, деревянные. Потому применяем повышающий коэффициент 1,2: 7,5 кВт * 1,2 = 9 кВт.
9. Две стены в квартире наружные, потому еще раз умножаем найденную цифру на 1,2: 9 кВт * 1,2 = 10,8 кВт.
10. Округляем: 11 кВт.

В общем, вот вам эта методика. В принципе, ее можно использовать и для расчета мощности котла для кирпичного дома. Для других типов стройматериалов нормы не прописаны, а панельный частный дом — большая редкость.

Схема присоединения зависит от типа установленных в котельной котлов. ^ Возможны следующие варианты:

Паровые и водогрейные котлы;

Пароводогрейные котлы;

Паровые, водогрейные и пароводогрейные котлы;

Водогрейные и пароводогрейные котлы;

Паровые и пароводогрейные котлы.

Схемы присоединения паровых и водогрейных котлов, входящих в состав пароводогрейной котельной, аналогичны предыдущим схемам (см. рис. 2.1 – 2.4).

Схемы присоединения пароводогрейных котлов зависят от их конструкции. Возможны 2 варианта:

I . Присоединение пароводогрейного котла с подогревом сетевой воды внутри барабана котла (см. рис. 2.5)

^ 1 – пароводогрейный котел; 2 –РОУ; 3 – подающий паропровод; 4 – кон-денсатопровод; 5 – деаэратор; 6 – питательный насос; 7 – ХВО; 8 и 9 – ПЛТС и ОЛТС; 10 – сетевой насос; 11 – встроенный в барабан котла подогреватель сетевой воды; 12 – регулятор температуры воды в ПЛТС; 13 – регулятор подпитки (регулятор давления воды в ОЛТС); 14 – подпиточный насос.

^ Рисунок 2.5 – Схема присоединения пароводогрейного котла с подогревом сетевой воды внутри барабана котла

Встроенный в барабан котла подогреватель сетевой воды представляет собой теплообменник смешивающего типа (см. рис. 2.6).

Сетевая вода поступает в барабан котла через успокоительный короб в полость распределительного короба, имеющего перфорированное ступенчатое днище (направляющий и барботажный листы). Перфорация обеспечивает струйное течение воды навстречу пароводяной смеси, поступающей из испарительных поверхностей нагрева котла, что приводит к нагреву воды.

^ 1 – корпус барабана котла; 2 – вода из ОЛТС; 3 и 4 – запорный и обратный клапаны; 5 – коллектор; 6 – успокоительный короб; 7 – распределительный короб, имеющий ступенчатое перфорированное днище; 8 – направляющий лист; 9 – барботажный лист; 10 – пароводяная смесь от испарительных поверх-ностей нагрева котла; 11 – возврат воды в испарительные поверхности нагрева; 12 – выход насыщенного пара в пароперегреватель; 13 – сепарационное устройство, например, потолочный перфорированный лист 14 – желоб для отбора сетевой воды; 15 – подача воды в ПЛТС;.

^ Рисунок 2.6 – Встроенный в барабан котла подогреватель сетевой воды

Теплопроизводительность котла Qк складывается из двух составляющих (теплоты сетевой нагретой воды и теплоты пара):

Q К = M C (i 2 – i 1) + D П (i П – i ПВ), (2.1)

Где M C – массовый расход нагреваемой сетевой воды;

I 1 и i 2 – энтальпии воды до и после нагрева;

D П – паропроизводительность котла;

I П – энтальпия пара;

После преобразования (2.1):

. (2.2)

Из уравнения (2.2) следует, что расход нагреваемой воды M C и паропроизводительность котла D П взаимосвязаны: при Q K = const с увеличением паропроизводительности уменьшается расход сетевой воды, а с уменьшением паропроизводительности увеличивается расход сетевой воды.

Соотношение между расходом пара и количеством нагреваемой воды может быть различным, однако расход пара должен быть не менее 2% от общей массы пара и воды для возможности выхода из котла воздуха и других неконденсирующихся фаз.

II. Присоединения пароводогрейного котла с подогревом сетевой воды во встроенных в газоход котла поверхностях нагрева(см. рис. 2.7)

Рисунок 2.7 – Схема присоединения пароводогрейного котла с подогревом

сетевой воды во встроенных в газоход котла поверхностях нагрева

На рисунке 2.7: 11* - подогреватель сетевой воды, выполненный в виде поверхностного теплообменника, встроенного в газоход котла; остальные обозначения те же, что и на рисунке 2.5.

Поверхности нагрева сетевого подогревателя размещаются в газоходе котла, рядом с экономайзером, в виде дополнительной секции. В летний период, когда отсутствует отопительная нагрузка, встроенный сетевой подогреватель выполняет функцию секции экономайзера.

^ 2.3 Технологическая структура, тепловая мощность и технико-экономические показатели котельной

2.3.1 Технологическая структура котельной

Оборудование котельной обычно разделяют на 6 технологических групп (4 основные и 2 дополнительные).

^ К основным технологическим группам относится оборудование:

1) для подготовки топлива перед сжиганием в котле;

2) для подготовки котловой питательной и сетевой подпиточной воды;

3) для выработки теплоносителя (пара или нагретой воды), т.е. котлоагре-

Гаты и их вспомогательное оборудование;

4) для подготовки теплоносителя к транспорту по тепловой сети.

^ К числу дополнительных групп относятся:

1) электрооборудование котельной;

2) контрольно-измерительные приборы и системы автоматики.

В паровых котельных в зависимости от способа присоединения котлоагрегатов к теплоподготовительным установкам, например, к сетевым подогревателям, различают следующие технологические структуры:

1. Централизованная, при которой пар от всех котлоагрегатов направляется

В центральный паропровод котельной, а затем распределяется по теплоподго-товительным установкам.

2. Секционная , при которой каждый котлоагрегат работает на вполне опре-

Деленную теплоподготовительную установку с возможностью переключения пара на смежные (расположенные рядом) теплоподготовительные установки. Оборудование, связанное возможностью переключения, образует секцию котельной .

3. Блочная структура , при которой каждый котлоагрегат работает на опре-

Деленную теплоподготовительную установку без возможности переключения.

^ 2.3.2 Тепловая мощность котельной

Тепловая мощность котельной представляет собой суммарную теплопроизводительность котельной по всем видам теплоносителей, отпускаемых с котельной через тепловую сеть внешним потребителям.

Различают установленную, рабочую и резервную тепловые мощности.

^ Установленная тепловая мощность – сумма тепловых мощностей всех установленных в котельной котлов при работе их в номинальном (паспортном) режиме.

Рабочая тепловая мощность – тепловая мощность котельной при работе ее с фактической тепловой нагрузкой в данный момент времени.

В резервной тепловой мощности различают тепловую мощность явного и скрытого резерва.

^ Тепловая мощность явного резерва – сумма тепловых мощностей установленных в котельной котлов, находящихся в холодном состоянии.

Тепловая мощность скрытого резерва – разность между установленной и рабочей тепловыми мощностями.

^ 2.3.3 Технико-экономические показатели котельной

Технико-экономические показатели котельной разделяются на 3 группы: энергетические, экономические и эксплуатационные (рабочие) , которые, соответственно, предназначены для оценки технического уровня, экономичности и качества эксплуатации котельной.

^ Энергетические показатели котельной включают:



. (2.3)

Количество теплоты, выработанной котлоагрегатом, определяется:

Для паровых котлов:

Где D П – количество пара, получаемое в котле;

I П – энтальпия пара;

I ПВ – энтальпия питательной воды;

D ПР – количество продувочной воды;

I ПР – энтальпия продувочной воды.

^ Для водогрейных котлов:

, (2.5)

Где M C – массовый расход сетевой воды через котел;

I 1 и i 2 – энтальпии воды до и после нагрева в котле.

Количество теплоты, полученное от сжигания топлива, определяется произведением:

, (2.6)

Где B K – расход топлива в котел.

1. 
   Доля расхода теплоты на собственные нужды котельной (отношение абсолютного расхода теплоты на собственные нужды к количеству теплоты, выработанной в котлоагрегате):

, (2.7)

Где Q СН – абсолютный расход теплоты на собственные нужды котельной, который зависит от особенностей котельной и включает расход теплоты на подготовку котловой питательной и сетевой подпиточной воды, подогрев и распыливание мазута, отопление котельной, горячее водоснабжение котельной и прочее.

Формулы для расчета статей расхода теплоты на собственные нужды приведены в литературе

1. 
   К.п.д. котлоагрегата нетто , который в отличие от к.п.д. котлоагрегата брутто, не учитывает расход теплоты на собственные нужды котельной:

, (2.8)

Где
- выработка теплоты в котлоагрегате без учета расхода теплоты на собственные нужды.

С учетом (2.7)

1. 
   К.п.д. теплового потока , который учитывает потери теплоты при транспортировке теплоносителей внутри котельной вследствие передачи теплоты в окружающую среду через стенки трубопроводов и утечек теплоносителей: η т n = 0,98÷0,99.
2. 
   ^ К.п.д. отдельных элементов тепловой схемы котельной:

к.п.д. редукционно-охладительной установки – η роу;

К.п.д. деаэратора подпиточной воды – η дпв ;

К.п.д. сетевых подогревателей – η сп.

6. К.п.д. котельной – произведение к.п.д. всех элементов, агрегатов и установок, образующих тепловую схему котельной, например:

^ К.п.д. паровой котельной, отпускающей потребителю пар:

. (2.10)

К.п.д паровой котельной, отпускающей потребителю нагретую сетевую воду:

К.п.д. водогрейной котельной:

. (2.12)

1. 
   Удельный расход условного топлива на выработку тепловой энергии - масса условного топлива, затраченного на выработку 1 Гкал или 1 ГДж тепловой энергии, отпускаемой внешнему потребителю:

, (2.13)

Где B кот – расход условного топлива в котельной;

Q отп – количество теплоты, отпущенное с котельной внешнему потреби-телю.

Расход условного топлива в котельной определяется выражениями:

,
; (2.14)

,
, (2.15)

Где 7000 и 29330 – теплота сгорания условного топлива в ккал/кг у.т. и

КДж/кг у.т.

После подстановки (2.14) или (2.15) в (2.13):

, ; (2.16)

. . (2.17)

К.п.д. котельной
и удельный расход условного топлива
являются важнейшими энергетическими показателями котельной и зависят от типа установленных котлов, вида сжигаемого топлива, мощности котельной, вида и параметров отпускаемых теплоносителей.

Зависимость и для котлов, применяемых в системах теплоснабжения, от вида сжигаемого топлива:

^ Экономические показатели котельной включают:

1. 
   Капитальные затраты (капиталовложения) К, которые представляют собой сумму затрат, связанных с сооружением новой или реконструкции

существующей котельной.

Капитальные затраты зависят от мощности котельной, типа установленных котлов, вида сжигаемого топлива, вида отпускаемых теплоносителей и ряда конкретных условий (удаленность от источников топлива, воды, магистральных дорог и прочее).

^ Ориентировочная структура капитальных затрат:

Строительно-монтажные работы – (53÷63)% К;

Затраты на оборудование – (24÷34)% К;

Прочие затраты – (13÷15)% К.

1. 
   Удельные капитальные затраты k УД (капитальные затраты, отнесенные к единице тепловой мощности котельной Q КОТ):

. (2.18)

Удельные капитальные затраты позволяют определить ожидаемые капитальные затраты на сооружение вновь проектируемой котельной
по аналогу:

, (2.19)

Где - удельные капитальные затраты на сооружение аналогичной котельной;

- тепловая мощность проектируемой котельной.

1. 
   ^ Ежегодные затраты , связанные с выработкой тепловой энергии, включают:

расходы на топливо, электроэнергию, воду и вспомогательные материалы;

Заработную плату и соответствующие отчисления;

Амортизационные отчисления, т.е. перенос стоимости оборудования по мере его износа на стоимость вырабатываемой тепловой энергии;

Текущий ремонт;

Общекотельные расходы.



. (2.20)

1. 
   Приведенные затраты , которые представляют собой сумму ежегодных затрат, связанных с выработкой тепловой энергии, и части капитальных затрат, определяемой нормативным коэффициентом эффективности капиталовложения E н:

. (2.21)

Величина, обратная E н, дает срок окупаемости капитальных затрат. Например, при E н =0,12
срок окупаемости
(года).

Эксплуатационные показатели , указывают на качество эксплуатации котельной и, в частности, включают:



. (2.22)


. (2.23)



. (2.24)

Или с учетом (2.22) и (2.23):

. (2.25)

^ 3 ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ОТ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЕЙ (ТЭЦ)

3.1 Принцип комбинированной выработки тепловой и электрической энергии

Теплоснабжение от ТЭЦ называют теплофикацией – централизованное теплоснабжение на базе комбинированной (совместной) выработки тепловой и электрической энергии.

Альтернативой теплофикации является раздельная выработка тепловой и электрической энергии, т.е., когда электроэнергия вырабатывается на конденсационных тепловых электростанциях (КЭС), а тепловая энергия – в котельных.

Энергетическая эффективность теплофикации заключается в том, что для выработки тепловой энергии используют теплоту отработавшего в турбине пара, что исключает:

Потери остаточной теплоты пара после турбины;

Сжигание топлива в котельных для выработки тепловой энергии.

Рассмотрим раздельную и комбинированную выработку тепловой и электрической энергии (см. рис. 3.1).

1 – парогенератор; 2 – паровая турбина; 3 – электрогенератор; 4 – конденсатор паровой турбины; 4* - подогреватель сетевой воды; 5 – насос; 6 – ПЛТС; 7 – ОЛТС; 8 – сетевой насос.

Рисунок 3.1 – Раздельная (а) и комбинированная (б) выработка тепловой и электрической энергии

Для возможности использования остаточной теплоты отработавшего в турбине пара на нужды теплоснабжения его выводят из турбины с несколько более высокими параметрами, чем в конденсатор, а вместо конденсатора можно установить сетевой подогреватель (4*). Сравним циклы КЭС и ТЭЦ на

TS – диаграмме, в которой площадь под кривой указывает на количество теплоты, подведенной или отведенной в циклах (см. рис. 3.2)

Рисунок 3.2 – Сравнение циклов КЭС и ТЭЦ

Обозначения к рисунку 3.2:

1-2-3-4 и 1*-2-3-4 – подвод теплоты в циклах электростанций;

1-2, 1*-2 – нагрев воды до температуры кипения в экономайзере котла;

^ 2-3 – испарение воды в испарительных поверхностях нагрева;

3-4 – перегрев пара в пароперегревателе;

4-5 и 4-5* - расширение пара в турбинах;

5-1 – конденсация пара в конденсаторе;

5*-1* - конденсация пара в сетевом подогревателе;

q е к – количество теплоты, эквивалентное выработанной электроэнергии в цикле КЭС;

q е т – количество теплоты, эквивалентное выработанной электроэнергии в цикле ТЭЦ;

q к – теплота пара, отведенная через конденсатор в окружающую среду;

q т – теплота пара, использованная в теплоснабжении на подогрев сетевой воды.

И
з сравнения циклов следует, что в теплофикационном цикле, в отличие от конденсационного, теоретически отсутствуют потери теплоты пара: часть теплоты расходуется на выработку электроэнергии, а оставшаяся теплота идет на теплоснабжение. При этом снижается удельный расход теплоты на выработку электроэнергии, что можно проиллюстрировать циклом Карно (см. рис. 3.3):

Рисунок 3.3 – Сравнение циклов КЭС и ТЭЦ на примере цикла Карно

Обозначения к рисунку 3.3:

Тп – температура подвода теплоты в циклах (температура пара на входе в

Турбину);

Тк – температура отвода теплоты в цикле КЭС (температура пара в конденсаторе);

Тт - температура отвода теплоты в цикле ТЭЦ (температура пара в сетевом подогревателе).

q е к , q е т , q к , q т - то же, что и на рисунке 3.2.

Сравнение удельных расходов теплоты на выработку электроэнергии.

Показатели	КЭС	ТЭЦ
Количество теплоты, подведенной в цикле КЭС и ТЭЦ:	q П =Тп·ΔS	q П =Тп·ΔS
Количество теплоты, эквивалентное выработаной электроэнергии:	Таким образом, теплофикация по сравнению с раздельной выработкой тепловой и электрической энергии обеспечивает: Исключение котельных в системах теплоснабжения. Уменьшение удельного расхода теплоты на выработку электроэнергии. Централизацию теплоснабжения (за счет большой тепловой мощности ТЭЦ), что по сравнению с децентрализацией имеет ряд преимуществ (см. 1.3).

Cтраница 1

Мощность котельных установок следует принимать из расчета беспростойного слива цистерн с наиболее вязкими нефтепродуктами, принимаемыми нефтебазой в зимнее время года, и бесперебойного отпуска вязких нефтепродуктов потребителям.  

При определении мощности котельных установок нефтебазы или нефтеперекачивающих станций, как правило, устанавливают Потребный расход теплоты (пара) во времени. Тепловая мощность, расходуемая потребителем в данный момент времени, называется тепловой нагрузкой котельных установок. Эта мощность изменяется в течение года, а иногда и суток. Графическое изображение изменения тепловой нагрузки во времени называется графиком тепловой нагрузки. Площадь графика нагрузки показывает в соответствующем масштабе количество энергии, потребляемой (вырабатываемой) за определенный промежуток времени. Чем равномернее график тепловой нагрузки, тем равномернее нагрузка котельных установок, тем лучше используется установленная мощность. Годовой график тепловой нагрузки имеет ярко выраженный сезонный характер. По максимальной тепловой нагрузке подбирают число, тип и мощность отдельных котельных агрегатов.  

На крупных перевалочных нефтебазах мощность котельных установок может достигать 100 т / ч и более. На небольших нефтебазах широко применяют вертикально-цилиндрические котлы типов Ш, ШС, ВГД, ММЗ и другие, а на нефтебазах с более значительным потреблением пара - вертикально-водотрубные двухбарабанные котлы типа ДКВР.  

На основании максимального расхода тепла или пара устанавливается мощность котельной установки, а исходя из величины колебаний нагрузки устанавливается потребное количество котельных агрегатов.  

В зависимости от вида теплоносителя и масштабов теплоснабжения выбирается тип котлов и мощность котельной установки. Отопительные котельные, как правило, оборудуются водогрейными котлами и по характеру обслуживания потребителей делятся на три типа: местные (домовые или групповые), квартальные и районные.  

В зависимости от вида теплоносителя и масштабов теплоснабжения выбирают тип котлов и мощность котельной установки.  

В зависимости от вида теплоносителя и масштабов теплоснабжения выбирают тип котлов и мощность котельной установки. Отопительные котельные, как правило, оборудуются водогрейными котлами и по характеру обслуживания потребителей делятся на три типа: местные (домовые или групповые), квартальные и районные.  

Структура удельных капитальных вложений связана с мощностью установки следующей зависимостью: с увеличением мощности установки снижаются абсолкм-яая и относительная величины удельных затрат на строительные работы и возрастает доля затрат на оборудование и его монтаж. При этом удельные капитальные затраты в целом с ростом мощности котельной установки и укрупнением единичной мощности котлоагрегатов снижаются.  

Очевидно, применение цепных решеток обратного хода к небольшим котлам себя оправдывает. Первоначальные более высокие затраты на приобретение топочного оборудования окупаются такими преимуществами, как полная механизация процесса горения, повышение мощности котельной установки, возможность сжигать более низкосортные угли и улучшение экономических показателей сжигания.  

Недостаточная надежность средств автоматизации, их высокая стоимость делают в настоящее время нецелесообразной полную автоматизацию котельных. Следствием этого являются необходимость участия человека-оператора в управлении котельными установками, координирование им работы котлоагрегатов и котельно-вспомогателыюго оборудования. По мере увеличения мощности котельных установок растет их оснащенность средствами автоматизации. Рост количества приборов и аппаратов на щитах и пультах вызывает увеличение протяженности щитов (пультов) и как следствие этого ухудшение условий труда операторов из-за потери обозримости аппаратуры контроля и управления. Из-за чрезмерной протяженности щитов и пультов затрудняется поиск оператором необходимых ему приборов и аппаратов. Из сказанного очевидна задача уменьшения протяженности щитов (пультов) управления путем представления оператору информации о состоянии и тенденциях процесса в наиболее компактной и понятной форме.  

Нормативны удельных выбросов в атмосферу твердых частиц для котельных установок, использующих твердое топливо всех видов.

Нормирование выбросов для действующих на ТЭС котлов в настоящее время является более гибким. Например, не вводятся новые нормативы для тех котлов, которые в ближайшие годы будут выводиться из эксплуатации. Для остальных котлов нормативы удельных выбросов установлены с учетом лучших экологических показателей, достигнутых в эксплуатации, а также с учетом мощности котельных установок, сжигаемого топлива, возможностей размещения нового и показателей имеющегося пыле -, газоочистного оборудования, дорабатывающего свой ресурс. При разработке нормативов для действующих ТЭС также учитывают особенности энергосистем и регионов.  

В продуктах сгорания серосодержащих топлив находится большое количество серного ангидрида, который концентрируется с образованием серной кислоты на трубах поверхности нагрева воздухоподогревателя, находящихся в зоне температур ниже точки росы. Сернокислотная коррозия быстро разъедает металл трубок. Очаги коррозии, как правило, являются также центрами образования плотных золо-вых отложений. При этом воздухоподогреватель перестает быть герметичным, возникают большие перетоки воздуха в газовый тракт, золовые отложения полностью перекрывают значительную часть живого сечения прохода тазов, тягодут ьевые машины работают с перегрузкой, тепловая эффективность воздухоподогревателя резко уменьшается, возрастает температура уходящих газов, что вызывает снижение мощности котельной установки и уменьшение экономичности ее работы.  

Страницы:      1

Статья подготовлена при информационной поддержке инженеров компании Теплодар https://www.teplodar.ru/catalog/kotli/ – отопительные котлы по ценам от производителя.

Главнейшая характеристика, учитываемая при покупке котлов отопления, как газовых, так и электрических или твердотопливных - это их мощность. Поэтому многих потребителей, собирающихся приобрести теплогенератор для системы обогрева помещения, волнует вопрос, как рассчитать мощность котла, исходя из площади помещений и прочих данных. Об этом речь в следующих строках.

Параметры расчёта. Что необходимо учитывать

Но для начала разберёмся, что из себя вообще представляет эта столь важная величина, а главное, почему она так важна.

В сущности, описываемая характеристика теплового генератора, работающего на любом виде топлива, показывает его производительность - то есть, какой площади помещение он сможет обогреть вместе с отопительным контуром.

Например, отопительный аппарат с величиной мощности в 3 – 5 кВт способен, как правило, «охватить» теплом однокомнатную или даже двухкомнатную квартиру, а также дом площадью до 50 кв. м. Установка со значением 7 – 10 кВт «потянет» на трёхкомнатное жильё площадью до 100 кв. м.

Иными словами, обычно принимают мощность, равную примерно десятой доле всей отапливаемой площади (в кВт). Но это только в самом общем случае. Для получения конкретного значения нужен расчёт. В вычислениях должны учитываться различные факторы. Перечислим их:

• Общая отапливаемая площадь.
• Регион, где действует рассчитываемое отопление.
• Стены дома, их теплоизоляция.
• Теплопотери крыши.
• Вид топлива котла.

А теперь непосредственно поговорим о расчёте мощности применительно к разным видам котлов: газовым, электрическим и твердотопливным.

Газовые котлы

Исходя из вышесказанного, мощность котельного оборудования для отопления рассчитывается по одной достаточно простой формуле:

N котла = S х N уд. / 10.

Здесь значения величин расшифровываются так:

• N котла - мощность данного конкретного агрегата;
• S - полная сумма площадей всех отапливаемых системой помещений;
• N уд. – удельная величина теплового генератора, требуемая для прогрева 10 кв. м. площади помещения.

Один из главных определяющих факторов для расчёта - это климатическая зона, регион, где используется это оборудование. То есть расчёт мощности твердотопливного котла ведётся со ссылкой на конкретные климатические условия.

Что характерно, если когда-то, во время существования ещё советских норм назначения мощности отопительной установки, считали 1 кВт. всегда равным 10 кв. метрам, то сегодня крайне необходимо производить точный расчёт для реальных условий.

При этом нужно принимать следующие значения N уд.

Для примера сделаем расчёт мощности твердотопливного котла отопления относительно Сибирского региона, где зимние морозы порой достигают -35 градусов по Цельсию. Возьмём N уд. = 1,8 кВт. Тогда для отопления дома общей площадью 100 кв. м. понадобится установка с характеристикой следующей расчётной величины:

N котла = 100 кв. м. х 1,8 / 10 = 18 кВт.

Как видим, примерное отношение количества киловатт к площади как один к десяти здесь не имеет силу.

Важно знать! Если известно, сколько киловатт у конкретной установки на твёрдом топливе, можно посчитать тот объём теплоносителя, иными словами, объём воды, который необходим для наполнения системы. Для этого просто достаточно полученную N теплогенератора умножить на 15.

В нашем случае объём воды в системе отопления равен 18 х 15 = 270 литров.

Однако учёта климатической составляющей для расчёта силовой характеристики теплогенератора в ряде случаев недостаточно. Необходимо помнить, что могут иметь место тепловые потери из-за определённой конструкции помещений. Прежде всего, нужно учитывать, каковы стены жилого помещения. Насколько утеплён дом - этот фактор имеет большое значение. Также важно учитывать строение крыши.

В целом можно воспользоваться специальным коэффициентом, на который нужно умножить полученную по нашей формуле мощность.

Этот коэффициент имеет такие приближённые значения:

• К = 1, если дому более 15 лет, а стены выполнены из кирпича, пеноблоков или дерева, причём стены утеплены;
• К = 1.5, если стены не утеплены;
• К = 1.8, если, кроме неутеплённых стен, у дома плохая крыша, которая пропускает тепло;
• К = 0.6 у современного дома с утеплением.

Предположим, в нашем случае дому 20 лет, он выстроен из кирпича и хорошо утеплён. Тогда мощность, рассчитанная в нашем примере, остаётся прежней:

N котла = 18х1 = 18 кВт.

Если же котёл устанавливается в квартире, то здесь необходимо учесть подобный коэффициент. Но для обычной квартиры, если она не на первом или последнем этаже, К будет равен 0,7. Если же квартира на первом или последнем этаже, то следует принять К = 1,1.

Как рассчитать мощность для электрокотлов

Электрические котлы используются для отопления нечасто. Основная причина в том, что электроэнергия сегодня слишком дорога, а максимальная мощность таких установок невысока. К тому же, возможны сбои и долговременные отключения электричества в сети.

Расчёт здесь можно произвести по той же формуле:

N котла = S х N уд. / 10,

после чего следует умножить полученный показатель на необходимые коэффициенты, о них мы уже писали.

Однако есть и другой, более точный в этом случае, метод. Укажем его.

Этот способ основывается на том, что первоначально берётся величина 40 Вт. Данная величина означает, что столько мощности без учёта дополнительных факторов необходимо для прогрева 1 м3. Далее расчёт ведётся так. Поскольку окна и двери являются источниками теплопотерь, то нужно прибавлять на каждое окно 100 Вт, а на дверь - 200 Вт.

На последнем этапе учитывают те же самые коэффициенты, о которых уже упоминалось выше.

Для примера рассчитаем таким способом мощность электрического котла, устанавливаемого в доме 80 м2 с высотой потолков 3 м, с пятью окнами и одной дверью.

N котла = 40х80х3+500+200=10300 Вт, или приближенно 10 кВт.

Если расчёт ведётся для квартиры на третьем этаже, необходимо полученную величину умножить, как уже говорилось, на понижающий коэффициент. Тогда N котла = 10х0.7=7 кВт.

Теперь поговорим о твердотопливных котлах.

Для твердотопливных

Этот вид оборудования, как ясно из названия, отличается использованием для отопления твёрдого топлива. Преимущества таких агрегатов очевидны большей частью в отдалённых посёлках и дачных обществах, где нет газопроводов. В качестве твёрдого топлива используются обычно дрова или пеллеты - прессованная стружка.

Методика расчёта мощности твердотопливных котлов идентична приведённой выше методике, характерной для газовых котлов отопления . Иными словами, расчёт ведётся по формуле:

N котла = S х N уд. / 10.

После расчёта силового показателя по этой формуле, его также умножают на приведённые выше коэффициенты.

Однако в этом случае необходимо учесть тот факт, что у твердотопливного котла низкий КПД. Поэтому после расчёта описанным методом следует прибавить запас мощности примерно 20%. Впрочем, если в системе отопления планируется использовать тепловой аккумулятор в виде ёмкости для накопления теплоносителя, то можно оставить расчётную величину.

Тепловая мощность котельной представляет собой суммарную теплопроизводительность котельной по всем видам теплоносителей, отпускаемых с котельной через тепловую сеть внешним потребителям.

Различают установленную, рабочую и резервную тепловые мощности.

Установленная тепловая мощность - сумма тепловых мощностей всех установленных в котельной котлов при работе их в номинальном (паспортном) режиме.

Рабочая тепловая мощность - тепловая мощность котельной при работе ее с фактической тепловой нагрузкой в данный момент времени.

В резервной тепловой мощности различают тепловую мощность явного и скрытого резерва.

Тепловая мощность явного резерва - сумма тепловых мощностей установленных в котельной котлов, находящихся в холодном состоянии.

Тепловая мощность скрытого резерва - разность между установленной и рабочей тепловыми мощностями.

Технико-экономические показатели котельной

Технико-экономические показатели котельной разделяются на 3 группы: энергетические, экономические и эксплуатационные (рабочие), которые, соответственно, предназначены для оценки технического уровня, экономичности и качества эксплуатации котельной.

Энергетические показатели котельной включают:

1. К.п.д. котлоагрегата брутто (отношение количества теплоты, выработанной котлоагрегатом, к количеству теплоты, полученной от сжигания топлива):

Количество теплоты, выработанной котлоагрегатом, определяется:

Для паровых котлов:

где DП - количество пара, получаемое в котле;

iП - энтальпия пара;

iПВ - энтальпия питательной воды;

DПР - количество продувочной воды;

iПР - энтальпия продувочной воды.

Для водогрейных котлов:

где MC - массовый расход сетевой воды через котел;

i1 и i2 - энтальпии воды до и после нагрева в котле.

Количество теплоты, полученное от сжигания топлива, определяется произведением:

где BK - расход топлива в котел.

2. Доля расхода теплоты на собственные нужды котельной (отношение абсолютного расхода теплоты на собственные нужды к количеству теплоты, выработанной в котлоагрегате):

где QСН - абсолютный расход теплоты на собственные нужды котельной, который зависит от особенностей котельной и включает расход теплоты на подготовку котловой питательной и сетевой подпиточной воды, подогрев и распыливание мазута, отопление котельной, горячее водоснабжение котельной и прочее.

Формулы для расчета статей расхода теплоты на собственные нужды приведены в литературе

3. К.п.д. котлоагрегата нетто, который в отличие от к.п.д. котлоагрегата брутто, не учитывает расход теплоты на собственные нужды котельной:

где - выработка теплоты в котлоагрегате без учета расхода теплоты на собственные нужды.

С учетом (2.7)

• 4. К.п.д. теплового потока, который учитывает потери теплоты при транспортировке теплоносителей внутри котельной вследствие передачи теплоты в окружающую среду через стенки трубопроводов и утечек теплоносителей: зтn = 0,98ч0,99.
• 5. К.п.д. отдельных элементов тепловой схемы котельной:
  • * к.п.д. редукционно-охладительной установки - зроу;
  • * к.п.д. деаэратора подпиточной воды - здпв;
  • * к.п.д. сетевых подогревателей - зсп.
• 6. К.п.д. котельной - произведение к.п.д. всех элементов, агрегатов и установок, образующих тепловую схему котельной, например:

К.п.д. паровой котельной, отпускающей потребителю пар:

К.п.д паровой котельной, отпускающей потребителю нагретую сетевую воду:

К.п.д. водогрейной котельной:

7. Удельный расход условного топлива на выработку тепловой энергии - масса условного топлива, затраченного на выработку 1 Гкал или 1 ГДж тепловой энергии, отпускаемой внешнему потребителю:

где Bкот - расход условного топлива в котельной;

Qотп - количество теплоты, отпущенное с котельной внешнему потреби-телю.

Расход условного топлива в котельной определяется выражениями:

где 7000 и 29330 - теплота сгорания условного топлива в ккал/кг у.т. и кДж/кг у.т.

После подстановки (2.14) или (2.15) в (2.13):

К.п.д. котельной и удельный расход условного топлива являются важнейшими энергетическими показателями котельной и зависят от типа установленных котлов, вида сжигаемого топлива, мощности котельной, вида и параметров отпускаемых теплоносителей.

Зависимость и для котлов, применяемых в системах теплоснабжения, от вида сжигаемого топлива:

Экономические показатели котельной включают:

1. Капитальные затраты (капиталовложения) К, которые представляют собой сумму затрат, связанных с сооружением новой или реконструкции

существующей котельной.

Капитальные затраты зависят от мощности котельной, типа установленных котлов, вида сжигаемого топлива, вида отпускаемых теплоносителей и ряда конкретных условий (удаленность от источников топлива, воды, магистральных дорог и прочее).

Ориентировочная структура капитальных затрат:

• * строительно-монтажные работы - (53ч63)% К;
• * затраты на оборудование - (24ч34)% К;
• * прочие затраты - (13ч15)% К.
• 2. Удельные капитальные затраты kУД (капитальные затраты, отнесенные к единице тепловой мощности котельной QКОТ):

Удельные капитальные затраты позволяют определить ожидаемые капитальные затраты на сооружение вновь проектируемой котельной по аналогу:

где - удельные капитальные затраты на сооружение аналогичной котельной;

Тепловая мощность проектируемой котельной.

• 3. Ежегодные затраты, связанные с выработкой тепловой энергии, включают:
  • * расходы на топливо, электроэнергию, воду и вспомогательные материалы;
  • * заработную плату и соответствующие отчисления;
  • * амортизационные отчисления, т.е. перенос стоимости оборудования по мере его износа на стоимость вырабатываемой тепловой энергии;
  • * текущий ремонт;
  • * общекотельные расходы.
• 4. Себестоимость тепловой энергии, которая представляет собой отношение суммы годовых затрат, связанных с выработкой тепловой энергии, к количеству теплоты, отпускаемой внешнему потребителю в течение года:

5. Приведенные затраты, которые представляют собой сумму ежегодных затрат, связанных с выработкой тепловой энергии, и части капитальных затрат, определяемой нормативным коэффициентом эффективности капиталовложения Eн:

Величина, обратная Eн, дает срок окупаемости капитальных затрат. Например, при Eн=0,12 срок окупаемости(года).

Эксплуатационные показатели, указывают на качество эксплуатации котельной и, в частности, включают:

1. Коэффициент рабочего времени (отношение фактического времени работы котельной фф к календарному фк):

2. Коэффициент средней тепловой нагрузки (отношение средней тепловой нагрузки Qср за определенный период времени к максимально возможной тепловой нагрузке Qм за этот же период):

3. Коэффициент использования максимальной тепловой нагрузки, (отношение фактически выработанной тепловой энергии за определенный период времени к максимально возможной выработке за этот же период):