Двухконтурный котел: твердое топливо или газ
Дрова с давних времен были на Руси основными топливом, а источником обогрева была русская печь — непременный атрибут крестьянской избы. Затем газ стал использоваться для обогрева дома и нагрева воды в коттеджах с мансардой, если они рассчитаны на постоянное проживание, и в частных домах, имеющих большую площадь.
Схема обвязки твердотопливного котла.
Казалось, что альтернативы газу нет, но резкое подорожание энергоносителей привело к тому, что дерево и его производные снова стали востребованными, в связи с чем и появились двухконтурные котлы на твердом топливе.
Как выбрать подходящий энергоноситель
Сравнивать энергоносители (уголь, газ, нефтепродукты, дрова) по их стоимости нецелесообразно, поскольку этот показатель постоянно меняется и соотношения для разных стран и регионов также могут существенно изменяться.
Существует объективный параметр, определяющий качество того или иного средства, используемого для обогрева. Таким параметром может быть энергия, приходящаяся на единицу измерения средства обогрева. Будем сравнивать двухконтурные котлы, использующие газ и дрова. На этом примере можно будет рассчитывать и другие варианты: газ и нефтепродукты, газ и электричество и др. Для того чтобы можно было сравнивать иные варианты, в таблице 1 приведены необходимые данные.
Таблица 1. Количество энергии в кВт∙ч, приходящейся на ед. измерения
Вид топлива
Ед. измерения
Отношение кВт∙ч/ед.изм
Газ
м3
9,3
Дрова
м3
1540
Древесные гранулы
т
4160
Дизель
л
0,63
Электричество
кВт∙ч
1
Точный расчет тепловых потерь дома в зимних условиях достаточно сложный, но нам для сравнительного анализа делать его нет необходимости.
Расчет требуемого количества энергоносителей
Котлы отопления и на твердом топливе, и на газе будут затрачивать на отопление одинаковое количество энергии, следует только учесть их коэффициент полезного действия (КПД).
Чтобы сравнить расход дров и газа для обогрева помещения известной площади, воспользуемся зависимостью, применяемой для ориентировочного расчета мощности отопительного прибора. В доме, утепленном в соответствии с современными требованиями по энергосбережению, высота потолков в котором составляет 3 м, для обогрева 10 м2 площади необходимо 1 кВт мощности.
Схема состава котла.
Следовательно, для дома площадью 100 м2 потребуется мощность, равная 10 кВт. Котлы на твердом топливе в виде дров имеют КПД, равный 78%. Газовый конденсационный котел имеет КПД, равный 92%. Следовательно, для отопления указанной площади дома дровами, потребуется прибор мощностью PФ = 13 кВт, для отопления газом — мощностью 11 кВт.
При равной продолжительности отопительного сезона и при прочих равных условиях (автоматическая регулировка расхода энергии, например, в зависимости от наружной температуры) можно воспользоваться формулой:
N=PФ ∙T/I (1)
где N — расход дров или газа;
I — соответствующее отношение, указанное в графе 3 таблицы 1.
При отопительном сезоне 3 месяца, получим Т(часов) = 3×30×24=2160 ч.
Для газа. Фактическая мощность котла PФ ∙= 11 кВт, отношение I = 9,3. По формуле (1) имеем:
NГАЗ = 11∙2160/9,3≈2600 м3 .
Для дров. Фактическая мощность котла PФ ∙= 13 кВт, отношение I = 1540. По формуле (1) имеем:
NДРОВ =13∙2160/1540≈18 м3 .
Расчет количества топлива для подогрева воды
Подогрев воды для бытовых нужд могут обеспечить одноконтурные котлы, путем переключения их на определенное время на подогрев воды в бойлере, либо их двухконтурные аналоги. При расчете мощности второго контура, необходимо исходить из следующего:
Одновременная работа двух контуров невозможна.
Вода для хозяйственных нужд готовится в проточном режиме, то есть для подогрева воды потребуется примерно от 30 до 60 с.
Производительность второго контура составляет примерно 10 л/мин.
Далее следует определиться с нормами расхода. Если ориентироваться на нормы, установленные для систем горячего водоснабжения многоквартирных домов, то они составляют 85 л/сут, то есть семья из 4-х человек расходует в сутки m=340 кг воды. По норме, температура горячей воды, tнаг должна быть не менее 60°С. Теперь воспользуемся формулой:
Схема устройства котла на жидком топливе.
Р=m∙σ∙(tнаг — tком )/Т (2)
где Р — мощность второго контура, кВт;
m — масса, кг (в единицах объема — 1 л);
σ — удельная теплоемкость воды, равная 4,2 кДж/(кг∙К);
tнаг — tком — температура, до которой следует нагреть воду, и температура в помещении, где находится бойлер, соответственно;
Т — время нагрева, с.
Будем рассчитывать для tком =20 °С, и времени потребления горячей воды в течение суток 8 ч, или 8∙3600=28800 с. Тогда такие котлы должны иметь мощность второго контура:
Р=340∙4,2∙(60-20)/28800≈2 кВт.
С учетом КПД это составит:
для газового: PФ = 2,2 кВт;
на твердом топливе: 2,6 кВт.
Теперь воспользуемся формулой (1), имея в виду, что в течение отопительного сезона двухконтурный котел на твердом топливе использует второй контур в течение 8 часов в сутки, то есть Т = 3×30×8=720 ч.
Для газового получим:
NГАЗ = 2,2∙720/9,3≈170 м3. .
На твердом топливе:
NДРОВ =2,6∙2160/1540≈3,6 м3 .
