Аналіз енерогоефективності роботи газових конденсаційних котлів системи водяного опалення
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.1.71.2025.10Ключові слова:
газовий конденсаційний котел, теплота згоряння палива, система водяного опалення, підвищення ККД, енергоефективність,, енергозбереженняАнотація
Питання застосування енергозберігаючих технологій стають дедалі актуальнішими. Це пов’язано із збільшенням споживання енергоносіїв, запаси яких обмежені. Значну роль споживанні тепла в теплоенергетичної області займає система теплопостачання. Основним споживачем теплової енергії із системи теплопостачання є система водяного опалення. Будь-яка система опалення складається з трьох основних елементів: джерела тепла, трубопроводів і нагрівальних приладів. У приватному житловому будинку, найбільш часто використовується в якості джерела тепла газовий опалювальний котел, де внаслідок спалювання палива здійснюється нагрівання теплоносія. Згідно з нормами, прийнятими для визначення ККД котлів, вважається, що максимально можлива теплопродуктивність котла дорівнює нижчій теплоті згоряння палива. Причиною такого положення була відсутність технічної можливості використання прихованої теплоти конденсату без шкоди для конструкції котла. У 80-ті роки минулого століття почала розвиватися кондесаційна котлова техніка. Конденсаційні котли здатні досягати додаткової ефективності, використовуючи енергію конденсації атмосферної вологи в димових газах. Таким чином, поява конденсаційної техніки вплинула на зміну норми розрахунку ККД і склала більше 100%. Конструкція конденсаційних котлів із застосуванням додаткового теплообмінника та відведенням конденсату дозволяє отримати додаткову теплову енергію, що вивільняється при фазовому переході. На відміну від звичайних котлів, в конденсаційних агрегатах застосовується більшість прихованої теплоти пароутворення. Для ефективної роботи використовується не нижча, а найвища теплота згоряння, яка для газу вище на 10…11 %. Ефективність використання палива конденсаційними котлами буде вищою під час роботи в конденсаційному режимі. Цей режим можливий при нагріванні теплоносія до температури не вище 57 °С. Якщо температура теплоносія, що нагрівається, буде вищою, то водяна пара не буде конденсуватися з продуктів згоряння і ефективність роботи конденсаційного котла знизиться. Таким чином, максимальна ефективність роботи конденсаційного котла досягається при режимі низькотемпературного опалення. При використанні даного котла в режимі 80…60 °С (нормальний режим водяного опалення) період експлуатації становить лише трохи більше 30% опалювального сезону − ККД значно знижується, для підвищення ефективності роботи застосовують бойлери непрямого нагріву або пластинчасті теплообмінники та баки-акумулятори. Однак, при такому режимі експлуатації площа поверхні опалювальних приладів збільшується у 2 рази. Економія газового палива під час роботи конденсатного котла проти традиційного на 1 кВт теплової енергії становить 0,023 м3/год, що становить на 19% менше споживання газу.
Завантаження
Посилання
Cabinet of Ministers of Ukraine. (2023, April 21). On the approval of the Energy Strategy of Ukraine for the period up to 2050 (Decree No. 373-r). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/373-2023-%D1%80#Text.
Verkhovna Rada of Ukraine. (2022). On energy efficiency (Law of Ukraine No. 1818-20). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1818-20#Text.
Denysiuk, S. P. (2013). Features of implementing energy efficiency policy – Priorities of Ukraine. Enerhetyka: Ekonomika, Tekhnolohii, Ekolohiia: Naukovyi Zhurnal, 3(34), 7–20. Retrieved from https://ela.kpi.ua/handle/123456789/10962.
Bizonich, D. V. (2021). Energy efficiency and energy saving in the regional and sectoral dimension of modern Ukraine. Investytsii: Praktyka ta Dosvid, 5, 72–79. https://doi.org/10.32702/2306-6814.2021.5.72.
Denysiuk, S. P., & Tarhonskyi, V. A. (2017). Energy efficiency of Ukraine: Problems and ways of its growth. Enerhetyka: Ekonomika, Tekhnolohii, Ekolohiia, 4, 7–28. https://doi.org/10.20535/1813-5420.4.2017.130871.
Lazzarin, R. M., & Schibuola, L. (1986). Performance analysis of heating plants equipped with condensing boilers. Journal of Heat Recovery Systems, 6(4), 269–276. DOI: https://doi.org/10.1016/0198-7593(86)90112-8.
Rosa, L., & Tosato, R. (1990). Experimental evaluation of seasonal efficiency of condensing boilers. Energy and Buildings, 14(3), 237–241. DOI: https://doi.org/10.1016/0378-7788(90)90050-S.
Pronobis, M. (2020). Environmentally Oriented Modernization of Power Boilers. Elsevier. DOI: https://doi.org/10.1016/C2019-0-00441-4.
Cutler, D., Dean, J., Acosta, J., & Jones, D. (2014). Condensing Boilers Evaluation: Retrofit and New Construction Applications. National Renewable Energy Laboratory. Retrieved from https://docs.nrel.gov/docs/fy14osti/56402.pdf.
Marija Živić, Antun Galović, Jurij Avsec, & Antun Barac. (2019). Application of Gas Condensing Boilers in Domestic Heating. Tehnički vjesnik, 26, 3, 681–685. DOI: https://doi.org/10.17559/TV-20180831125929.
Weber, C., Gebhardt, B., & Fahl, U. (2002). Market transformation for energy efficient technologies—Success factors and empirical evidence for gas condensing boilers. Energy, 27(3), 287–315. DOI: https://doi.org/10.1016/S0360-5442(01)00086-X.
Bălănescu, D.-T., & Homutescu, V.-M. (2019). Study on condensing boiler technology potential accounting various fuels. Procedia Manufacturing, 32, 504–512. DOI: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2019.02.246.
Sinha, R., & Thakur, K. K. (2023). Heat recovery from condensing heat exchanger. Materials Today: Proceedings, 72(Part 3), 1965–1969. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.11.092.
Solovey, D. (2015). Condensing boiler: What it is, pros and cons of use. Retrieved from https://waterstore.ua/articles/otoplenie-i-gvs/kondensatsionnye-kotly/.
Yang, H., Lin, X., Pan, H., Geng, S., Chen, Z., & Liu, Y. (2023). Energy saving analysis and thermal performance evaluation of a hydrogen-enriched natural gas-fired condensing boiler. International Journal of Hydrogen Energy, 48(50), 19279–19296. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.02.027.
Mirowski, A., Lange, G., & Jeleń, I. (2004). Materials for designing boiler rooms and modern heating systems. Viessmann sp. z o.o. Retrieved from http://www.schematy.info/pliki/ROZWIAZANIA_DO_WIEKSZYCH_OBIEKTOW/01_ROZWIAZANIA_DO_W_OBIEKTOW_PDF/010_KOTLY_OLEJOWE_GAZOWE/110_Wytyczne_poradniki_foldery_prospekty/MdP_2004_PW.pdf.
Bălănescu, D. T., & Homutescu, V. M. (2018). Experimental investigation on performance of a condensing boiler and economic evaluation in real operating conditions. Applied Thermal Engineering, 143, 48–58. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.07.082.
Ukrainian Hydrometeorological Center. (n.d.). Retrieved from https://www.meteo.gov.ua.
