Como aumentar a eficiência da caldeira, viver e aprender - artigo 1

A eficiência (eficiência) de uma caldeira de aquecimento é a relação entre a quantidade de combustível consumido e a quantidade de calor gerado. A eficiência mesmo dos modelos modernos mais eficientes de caldeiras de água quente não pode ser 100% devido à perda de calor no interior da caldeira, condutividade térmica insuficiente dos metais ou imperfeições no princípio de funcionamento. Além disso, a eficiência do mesmo modelo de caldeira a gás também depende da carga: a eficiência especificada no passaporte não é realista em toda a faixa de produção de calor.

No artigo, vamos analisar como calcular corretamente a eficiência, do que depende e como aumentar a eficiência de uma caldeira já adquirida por conta própria.

Eficiência bruta e eficiência líquida

Nem todo o calor gerado durante a combustão do combustível é direcionado ao aquecimento do refrigerante, uma determinada parte é gasta nas próprias necessidades da caldeira: uma turbina, um ventilador ou exaustor de fumaça, uma bomba de circulação, o funcionamento da automação e um display eletrônico, o funcionamento de um acionamento elétrico (como você já entendeu, todos os tipos de energia recebida são usados ​​no cálculo, inclusive a eletricidade, se a caldeira for volátil).

Com isso em mente, costuma-se dividir a eficiência da caldeira pelo calor gerado (Eficiência bruta) e calor liberado (Rede de eficiência).

Esta classificação permite distinguir o grau de perfeição técnica da caldeira - rendimento bruto ou economia de combustível e consumo de eletricidade - rendimento líquido.

Como aumentar a eficiência da tecnologia de aquecimento de combustível sólido

Hoje, muitos consumidores, que possuem uma caldeira a combustível sólido à disposição, buscam encontrar a forma mais conveniente e prática de aumentar a eficiência dos equipamentos de aquecimento. Os parâmetros tecnológicos dos dispositivos de aquecimento, definidos pelo fabricante, perdem os seus valores nominais com o tempo, por isso, vários métodos e meios são procurados para aumentar a eficiência da tecnologia da caldeira.

Considere uma das opções mais eficazes, a instalação de um trocador de calor adicional. A tarefa do novo equipamento é remover a energia térmica dos produtos de combustão voláteis.

O vídeo mostra como fazer seu próprio economizador (trocador de calor)

Para fazer isso, primeiro precisamos descobrir qual é a temperatura da fumaça na saída. Você pode trocá-lo com um multímetro, que é colocado diretamente no meio da chaminé. Os dados sobre quanto calor adicional pode ser obtido dos produtos de combustão volatilizados são necessários para calcular a área do trocador de calor adicional. Fazemos o seguinte:

• enviamos uma certa quantidade de lenha para a fornalha;
• observamos por quanto tempo uma certa quantidade de lenha vai queimar.

Por exemplo: lenha, no valor de 14,2 kg. queimar por 3,5 horas. A temperatura do fumo à saída da caldeira é de 460 0 С.

Em 1 hora queimou: 14,2 / 3,5 = 4,05 kg. lenha.

Para calcular a quantidade de fumaça, usamos o valor geralmente aceito de 1 kg. lenha = 5,7 kg. gases de combustão. A seguir, multiplicamos a quantidade de lenha queimada em uma hora pela quantidade de fumaça obtida durante a combustão de 1 kg. lenha. Como resultado: 4,05 x 5,7 = 23,08 kg. produtos de combustão voláteis. Esta figura se tornará o ponto de partida para cálculos subsequentes da quantidade de energia térmica que pode ser usada adicionalmente para aquecer o segundo trocador de calor.

Sabendo o valor da capacidade calorífica dos gases quentes voláteis, como 1,1 kJ / kg, fazemos um cálculo adicional da potência do fluxo de calor se quisermos reduzir a temperatura da fumaça de 460 0С para 160 graus.

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

Como resultado, obtemos o valor exato da potência adicional fornecida pelos produtos de combustão voláteis: q = 8124/3600 = 2,25 kW, um número grande, que pode ter um impacto significativo na melhoria da eficiência do equipamento de aquecimento. Sabendo quanta energia é desperdiçada, justifica-se a pretensão de equipar a caldeira com um trocador de calor adicional. Devido ao influxo de energia térmica adicional para aquecer o refrigerante, não só a eficiência de todo o sistema de aquecimento aumenta, mas também a eficiência da própria unidade de aquecimento aumenta.

Como calcular a eficiência de uma caldeira de aquecimento

Existem várias maneiras de calcular valores. Nos países europeus, costuma-se calcular o rendimento de uma caldeira de aquecimento pela temperatura dos gases de combustão (método do balanço direto), ou seja, conhecendo a diferença entre a temperatura ambiente e a temperatura real dos gases de combustão pela chaminé. A fórmula é muito simples:

ηbr = (Qir / Q1) 100%Onde

• ηbr (leia "isto") - eficiência da caldeira "bruta";
• Qir(MJ / kg) - a quantidade total de calor liberado durante a combustão do combustível;
• T1 (MJ / kg) - a quantidade de calor que foi acumulada, ou seja, use para aquecer a casa.

Por exemplo, se Q1 = 22 MJ / kg, Qir = 19 MJ / kg, então a eficiência "bruta" = (19/22) * 100 = 86,3%. Todas as medições são realizadas com uma operação de caldeira padrão já estabelecida.

O método de balanceamento direto não leva em consideração a perda de calor da própria caldeira, subqueima de combustível, desvios de operação e outras características, portanto, um método de cálculo fundamentalmente diferente e mais preciso foi inventado - o “método de balanceamento reverso”. Equação usada:

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

• q2 - perda de calor com gases de combustão;
• q3 - perda de calor devido à subqueima química de gases combustíveis (aplicável a caldeiras a gás);
• q4 - perdas de energia térmica com subqueima mecânica;
• q5 - perda de calor por resfriamento externo (através do trocador de calor e do corpo);
• q6 - perda de calor com o calor físico da escória removida do forno.

Eficiência líquida da caldeira de aquecimento de acordo com o método de equilíbrio reverso:

ηnet = ηbr - QsnOnde

• Qs.n - consumo total de calor e energia elétrica para necessidades próprias em% de expressão.

A eficiência real quase sempre será diferente daquela declarada pelo fabricante, pois depende da correta instalação da caldeira e sistema de aquecimento, sistema de descompressão, qualidade da alimentação, etc. É medido, respectivamente, já no local.

Então, qual é a eficiência real da caldeira?

Assim, se a eficiência de sua caldeira está indicada no passaporte de 90%. Então você precisa entender que esta é a eficiência que pode ser alcançada se a caldeira operar no modo nominal e um bom combustível com baixo teor de cinzas for queimado nela. Se levarmos em consideração outros fatores que o dono da caldeira encontra durante sua operação, então o real Eficiência da caldeira pode ser reduzido para 65-70% (!!!)

Como chegar o mais próximo possível da eficiência nominal?

Existem pequenos truques que você precisa saber e sobre os quais falaremos no próximo artigo, que não nos farão esperar muito.

- nas geadas, no inverno, via de regra, a tiragem na chaminé aumenta, aumentando assim a quantidade de ar excedente (ar excedente que não participa do processo de combustão) no queimador da caldeira. Elimina o aparecimento de excesso de ar na caldeira, que leva todo o calor da caldeira para a chaminé. Para fazer isso, instale um limitador de tiragem na chaminé. Este não é um dispositivo caro (seu preço não será superior a 3.000 rublos), mas você economizará muito dinheiro com ele, porque é isso que aumenta Eficiência da caldeira.

limitador de empuxo

O limitador de tiragem é instalado na chaminé da caldeira. Seu objetivo principal é manter uma pressão constante na saída dos gases de combustão da caldeira. Funciona em modo automático e não requer eletricidade para seu funcionamento. Configure, configure e esqueça.Mas de que adianta! Compre online ou em uma loja adequada.

Instale turbuladores nos tubos de combustão da caldeira. Eles se parecem com placas de metal curvadas em alguns pontos ao longo de seu comprimento ou (em alguns fabricantes) como espirais de metal. Eles aumentam a troca de calor entre os gases de combustão quentes que fluem dentro da caldeira e o meio de aquecimento atrás da parede da caldeira.

Turbuladores podem ser mais caros do que um limitador de tiragem. Seu preço chega a 9.000 e 20.000 rublos, dependendo da potência da caldeira. Você não poderá comprá-los na loja. Pelo menos eu não vi isso. Bem, mas os fabricantes de caldeiras ficarão felizes em oferecê-los a você. Peça e instale. Como eles se parecem - veja a foto.

turbulador

Com isso resolvido, siga em frente.

O que determina a eficiência térmica das caldeiras

O princípio de funcionamento do clássico piso de gás aspirado.
A eficiência do aquecimento das caldeiras não é igual em nenhuma potência, há uma dependência proporcional da carga: um aumento da carga de calor (quantidade de combustível queimado) também aumenta a perda de calor pelo corpo ou pela chaminé. Da mesma forma, o funcionamento com a potência mínima nem sempre garante a combustão completa do combustível, o que leva a uma diminuição da eficiência.

Por exemplo, nas instruções de serviço para caldeiras a gás Protherm Wolf KSO com capacidade de 12,5 kW e 16,0 kW, é indicado que ao operar na potência máxima (12,8 kW e 16,3 kW, respectivamente), a eficiência é de 92,5%, enquanto operando com carga mínima (4,5 kW e 5,8 kW), ela diminuirá e será de apenas 78,4%.

Esta é uma das principais razões pelas quais vale a pena escolher conscientemente a potência da unidade de caldeira. O desempenho ideal na maioria dos modelos é obtido com uma carga na faixa de 60-90% da potência máxima.

Caso contrário, a eficiência depende unicamente do aperfeiçoamento tecnológico do modelo que visa a redução do acima descrito q2-6 (redução da temperatura dos gases de exaustão, combustão eficiente de combustível, queimadores modulantes, isolamento térmico, etc.), bem como do a qualidade da manutenção e operação da unidade de caldeira. A limpeza do líquido de arrefecimento, limpeza regular e enxágüe - tudo isso, com o tempo, afeta seriamente a eficiência.

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Fatores dos quais depende a eficiência das caldeiras

Caldeiras com alto valor de eficiência são atualmente representadas pela seguinte tecnologia de aquecimento:

• unidades movidas a carvão e outros combustíveis fósseis sólidos;
• caldeiras de pellets;
• dispositivos do tipo pirólise.

A eficiência dos dispositivos de aquecimento, nos fornos dos quais são alimentados briquetes de antracite, carvão e turfa, é em média 70-80%. Eficiência significativamente maior de dispositivos de pellet - até 85%. Carregadas com pellets, as caldeiras de aquecimento deste tipo distinguem-se pela elevada eficiência, libertam uma grande quantidade de energia térmica durante a combustão do combustível.

Em uma nota: uma carga é suficiente para o dispositivo funcionar em condições ideais por até 12-14 horas.

O líder absoluto entre os equipamentos de aquecimento de combustível sólido é uma caldeira de pirólise. Esses aparelhos usam lenha ou resíduos de madeira. A eficiência desse tipo de equipamento hoje é de 85% ou mais. As unidades também pertencem a dispositivos de longa queima de alta eficiência, mas se as condições necessárias forem atendidas, o teor de umidade do combustível não deve exceder 20%.

Valores de caldeiras modernas dependendo do tipo de combustível

*Do ponto de vista da física, a eficiência não pode ultrapassar 100%: é impossível obter mais energia térmica do que a liberada durante a combustão do combustível. No entanto, tudo depende de como você conta. Existem duas definições:

• valor calorífico líquido - calor obtido durante a combustão do combustível, quando os produtos da combustão são simplesmente removidos pela chaminé;
• valor calorífico bruto - calor, incluindo a energia contida no vapor de água - um dos produtos da combustão de gases combustíveis.

As caldeiras de condensação a gás acumulam adicionalmente a energia térmica do condensado formado a partir dos produtos da combustão do gás e depositado em um trocador de calor adicional. Assim, uma parte significativa do calor não "voa para a chaminé", e a temperatura dos gases de exaustão é praticamente igual à temperatura atmosférica.

O dispositivo é uma simples caldeira de condensação a gás de circuito único.

De acordo com os padrões atuais, tanto na Rússia quanto na Europa, a eficiência das caldeiras de aquecimento é calculada de acordo com o menor calor específico de combustão, portanto, levando em consideração o calor adicional extraído do condensado leva a valores superiores a 100 %. Quando calculada com base no valor calorífico bruto, a eficiência das caldeiras a gás de condensação é de 96-98%, dependendo do modelo e tipo de instalação: as caldeiras de parede geralmente têm maior eficiência do que as caldeiras de piso (isso se aplica a todas as caldeiras a gás )

Também se pode notar na tabela que a eficiência média das caldeiras de combustível sólido também difere dependendo do combustível utilizado, isso se deve ao grau de combustão do combustível, sua transferência de calor, temperatura de combustão e perda de calor com o calor físico das escórias retiradas a câmara de combustão. Até mesmo a mesma caldeira de combustível sólido pode produzir eficiência diferente ao operar com diferentes tipos de combustível.

Regras operacionais que afetam o valor da eficiência da caldeira

Para que o equipamento de aquecimento funcione sempre bem, os especialistas recomendam seguir as regras básicas de funcionamento que afetam o valor da eficiência da caldeira.

Nesse caso, é necessário seguir claramente os seguintes pontos:

1. Escolha apenas os modos de sopro ideais e o funcionamento do exaustor.
2. Controle a intensidade da combustão e a integridade da combustão do combustível.
3. Monitore constantemente a quantidade de deriva e falha.
4. Avalie a condição das superfícies que aquecem durante a queima de combustível.
5. Limpe o equipamento regularmente.

Como aumentar a eficiência de uma caldeira a gás

É quase impossível aumentar a eficiência da combustão do combustível interferindo no dispositivo técnico da caldeira, a mesma camada de isolamento térmico não pode ser instalada devido ao banal não fornecimento do local para ela pelo fabricante. Além disso, faça você mesmo é proibido. No entanto, existem maneiras de aumentar a eficiência de uma caldeira a gás, especialmente se for um modelo antigo imperfeito:

1. Economizador de chaminé acabado - substitui uma determinada secção da chaminé e destina-se a acumular calor dos gases de escape através da chaminé (uma espécie de imitação das caldeiras de condensação). No entanto, é necessário calcular com precisão os parâmetros do economizador e os requisitos para a chaminé, a fim de manter a tiragem necessária e evitar tiragem reversa, por exemplo, em ventos fortes. Preço de emissão - 1.700-2.500 rublos.

   
   Economizador de malha sanduíche para tubos de chaminé

2. Economizador caseiro - quase idêntico aos produtos acabados descritos acima. Já descrevemos como fazer um economizador eficaz em um dos artigos anteriores.
3. Limpar a caldeira e enxaguar o trocador de calor - trata-se de medidas de manutenção regulares, sem sentido para caldeiras novas, mas extremamente eficazes para aquelas em funcionamento há pelo menos várias estações. O fato é que durante a operação, incrustações e outros depósitos de sal se formam dentro do trocador de calor, as aletas externas do trocador de calor, queimadores e ignição ficam entupidos. Tudo isso leva a um aumento no consumo de gás, uma diminuição na produção de calor e, consequentemente, uma diminuição na eficiência (muitas vezes até 20-30%).Como e quantas vezes é necessário limpar a caldeira a gás, também já desmontamos anteriormente.
4. Filtro de gás - é instalado na frente das válvulas de corte da rede de gás e é projetado para limpar o gás de detritos e impurezas, às vezes presentes na composição. Isso não só ajuda a reduzir a formação de fuligem, mas também, ao mesmo tempo que melhora a qualidade do combustível, reduz ligeiramente a perda de calor em caso de subqueima.

Os restantes métodos consistem nos corretos trabalhos de arranque e ajuste, os quais são efectuados uma vez, no primeiro arranque da caldeira, exclusivamente por especialistas. Com o ajuste inicial correto, a eficiência garantida pelo fabricante é garantida. É importante entender que é impossível aumentar este indicador interferindo no dispositivo técnico da própria caldeira e, mais ainda, não é seguro.

Instruções Caldeiras Tecnologias de economia de energia

A eficiência da caldeira será maior se ...

Para excluir tanto quanto possível a subqueima química do combustível, certifique-se de que a proporção de ar excedente necessária dentro da caldeira (1,2-1,3 para combustível sólido, 1,05-1,15 para gás), e para isso:

- Instale um limitador de tiragem na chaminé da caldeira, sobre o qual já escrevi acima,

- Compre sua caldeira APENAS em uma organização especializada, que, ao colocar em funcionamento a caldeira, OBRIGATÓRIO, com o auxílio de um dispositivo caro - um analisador de gases, ajustará o volume de ar necessário que passa pela caldeira. EXIJA fazer isso, pague por isso. Caso contrário, você gastará dinheiro extra em combustível todos os dias.

- Tente comprar uma caldeira com uma sonda lambda instalada, que é projetada para manter o equilíbrio desejado de ar e combustível no queimador da caldeira

Como calcular a potência

Antes de comprar equipamento de aquecimento para manutenção de uma residência particular, é necessário calcular a potência que seria suficiente para manter o bom funcionamento da caldeira. Se você não tem experiência e conhecimento suficiente, procure a ajuda de profissionais, pois erros nesta etapa certamente afetarão o desempenho e a durabilidade do equipamento.

Observação!
Os problemas surgem não só em caso de falta de energia do equipamento de aquecimento, mas também em caso de excesso. Existem fórmulas especiais para calcular a potência. Usando-os, você pode calcular independentemente qual caldeira é adequada para fazer a manutenção da casa.

Ao calcular a potência de uma caldeira a gás, os seguintes parâmetros devem ser levados em consideração:

• a temperatura média nos meses de inverno em uma determinada área;

  

  Operação da caldeira a gás e perda de calor

• de quais materiais a casa é construída;
• que materiais foram usados ​​para isolar a casa e se foram usados;
• a área dos aposentos da casa.

Você pode usar fórmulas especiais para calcular a potência do equipamento de aquecimento para uma casa particular.

Observação!
A potência de uma caldeira a gás também depende da necessidade de água quente em casa.