Powierzchnia Grzewcza Kotła A Jego Moc

[Robert Orzeł]

Witam!!!

 

Po przeczytaniu ostatnio kilkunastu postów o problemach z różnymi kotłami oraz późniejszej analizie ich parametrów technicznych nurtuje mnie mały problem. Mianowicie jak producenci wyznaczaja moc swoich kotłów.

Przykłady ściągniete z DTR-ek (nie wymieniam producentów):

Powierzchnia grzewcza/moc/sprawność/powierzchnia domu

3m2/20kW/86%/160m2

2m2/23kW/84%/160m2

2m2/19kW/87%/170m2

 

Jak mając tak różne parametry różnych kotłów dobrać właściwy produkt?

Sugerować się mocą czy powierzchnią grzewczą kotła?

 

Pozdrawiam

Robert

[m77]

Zgodnie z normą PN-EN303-5 moc kotła powinno się obliczać w oparciu o efektywne grzanie.

 

Efektywna moc kotła:

 

U1 = strumień_wody_w_kotle [m3/s] * średnia gęstość_wody [kg/m3] * ciepło_właściwe_wody [J/kgK] * różnica_temperatur [K]

 

Moc paleniska:

 

U2 = masa_paliwa_spalonego_w_jednostce_czasu [kg/s] * wartość_opałowa [J/kg]

 

Sprawność kotła:

 

U1/U2

[sorier]

...

3m2/20kW/86%/160m2

2m2/23kW/84%/160m2

...

 

Drugi kocioł ma o 1/3 mniejszą powierzchnie grzewczą a jest o 15% mocniejszy i to przy mniejszej sprawności!! Cuda jakieś??

 

Z kotłami tak jak z samochodami, trzeba podchodzić z dystansem do danych katalogowych.

[m77]

Ach te reklamy... Wchodzą nawet we wzory :)

Może tak będzie czytelniej:

[AdamGuitar]

Proces spalania to nie 100%.

Trzeba uwzględnić straty kominowe

sprawność spalania = 100% - strata kominowa

η=100%-SL

Strata kominowa obliczana jest wg wzoru empirycznego zwanego wzorem Siegerta:

SL=(Tgas-Tamb)x(A1/CO2+:)

gdzie

SL-strata kominowa - procentowa ilość ciepła wydzielonego w procesie spalania jaka zostaje uniesiona ze spalinami

Tgas -temperatura spalin

Tamb - temperatura powietrza wlotowego kotła (przez analizator przyjmowana jako temperatura otoczenia)

CO2 - obliczona (na podstawie zawartości tlenu i CO2max)

A1, B - współczynnik Siegerta charakterystyczny dla danego paliwa (patrz tabela paliw)

 

Wzór powyższy zakłada, że jedyną wielkością powodującą zmniejszenie sprawności spalania jest strata kominowa. Pomija zatem straty niecałkowitego spalania, straty na promieniowanie itp. Uproszczenie takie wynika z niemożności zmierzenia wielkości innych strat za pomocą analizatora spalin. Ze względu na daleko idące uproszczenie w powyższym wzorze, należy pamiętać, że obliczonej w ten sposób sprawności nie można traktować jako wartości dokładnej. Tak wyliczona sprawność jest jednak bardzo wygodna jako parametr porównawczy podczas regulacji paleniska. Wzór, pomimo uproszczenia, wiernie oddaje tendencje zmian sprawności tzn. pozwala zaobserwować czy sprawność rośnie czy maleje. Jest to zupełnie wystarczająca informacja podczas regulacji.

 

Istnieje natomiast możliwość uwzględnienia obniżenia sprawności poprzez niezupełne spalanie (niedopalenie). Stratę tę opisuje wielkość zwana stratą przez niedopalenie IL. Określa ona procentową stratę ciepła spowodo¬wa¬ną obecnością gazów palnych (konkretnie CO) w spalinach.

 

Strata przez niedopalenie obliczana jest w oparciu o zmierzoną zawartość CO w spalinach wg wzoru:

IL=αxCO(%)/CO(%)+CO2(%)

CO, CO2 - zawartość objętościowa odp. CO i CO2 w spalinach

α - współczynnik charakterystyczny dla danego paliwa

 

Korekta sprawności sprawności spalania

 

η*=η-IL

 

Do całości dochodzi jeszcze współczynnik nadmiaru powietrza

 

λ=CO2max/CO2mierz.

CO2max - znana wartość dla danego paliwa

CO2mierz. - wartość zmierzona

 

a to jeszcze nie wszystko.

Teraz trochę prostsze wzory obliczeń.

Strumień energii chemicznej paliwa i moc cieplna kotła wynoszą odpowiednio:

z bilansu energetycznego

Qb=Qu+Qstr. (kW)

Strumień energii chemicznej paliwa i moc cieplna kotła wynoszą

Qb=B x Hu w kW

Qu=m x cp x (tw2 - tw1) w kW

gdzie

B [mn3/s] – strumień paliwa o wartości opałowej Hu [kJ/mn3]

m [kg/s] – strumień masy wody o temp. wlotowej tw1 i wylotowej tw2 [°C]

cp [kJ/(kgK)] – średnie ciepło właściwe wody.

Do tego straty opisane wyżej.

Oj dużo tego.

Wytwórcy przy obliczaniu mocy nie uwzględniają wszystkich czynników i stąd duże różnice w mocach kotłów.

[sorier]

Wytwórcy przy obliczaniu mocy nie uwzględniają wszystkich czynników i stąd duże różnice w mocach kotłów.

 

Hmm... To ja tu czegoś nie rozumiem...

Moc kotła się oblicza czy mierzy? To samo dotyczy sprawności (całkowitej sprawności), mierzy się ją czy oblicza?

 

Przepuszczając przez kocioł wodę o znanym strumieniu i znanych temperaturach na wlocie i wylocie możemy obliczyć moc kotła. A czy znając "kaloryczność" opału i "ciepło" jakie jesteśmy z niego uzyskać spalając je w kotle nie możemy obliczyć w prosty sposób sprawności kotła? Więc skąd te różnice: "3m2/20kW/86% i

2m2/23kW/84%" (mniejsza powierzchnia wymiennika, a większa moc i to przy mniejszej sprawności). Czyżby producenci nie potrafili wykonywać prostych pomiarów i obliczeń?? A może jedni producenci obliczają moc i sprawność z "teorii kotłów", a inni ją mierzą?

 

I jak teraz dobierać kotły, na podstawie mocy katalogowej, powierzchni wymiennika, czy jeszcze inaczej?

Jeżeli będziemy porównywać powierzchnie kotła (czyli parametr który możemy sobie zmierzyć linijką), to jak porównać kocioł górnego spalania z dolnym? W kotle dolnego spalania (zgazowującym) powierzchnia komory załadowczej powiększa "katalogową" powierzchnie kotła, ale nie powiększa wielkości wymiennika (powierzchni która faktycznie odbiera ciepło), a w "górniaku" prawie cały kocił jest wymiennikiem.

A jeżeli porównamy moc "katalogową", to po pierwsze musimy baardzo ufać producentowi, a po drugi mozemy sie bardzo zdziwić gdy zmienimy opał na mniej lub bardziej kaloryczny.

 

Jak widać dobór kotła to nie taka prosta sprawa. Bardzo dużo mówi sie o przewymiarowanych czy niedowymiarowanych kotłach, ale jak uniknąć takich problemów.

[AdamGuitar]

Po wykonaniu dokumentacji powinno się wykonać pomiary na kotle modelowym, mierząc czy parametry kotła zgadzają się z projektowymi.

[m77]

Hmm... To ja tu czegoś nie rozumiem...

Moc kotła się oblicza czy mierzy?

Mierzy się. Mówi o tym wprost Polska Norma PN-EN303-5. Wzór Siegerta podany przez guitara może być użyty tylko jako dodatkowe sprawdzenie. Jest to metoda pośrednia, oparta na analizie spalin, gdzie od 100% odejmuje się straty. Producent w dokumentacji jest zobowiązany podać moc kotła wynikającą Z BEZPOŚREDNIEGO POMIARU.

 

Norma kosztuje około 100 zł, ale w kilku miastach Polski można ją przeczytać za darmo w czytelni PKN.

[m77]

I jak teraz dobierać kotły, na podstawie mocy katalogowej, powierzchni wymiennika, czy jeszcze inaczej? (...) Jak widać dobór kotła to nie taka prosta sprawa. (...)

Jedynym kryterium jest zaufanie do instytucji, która wykonała pomiary. Kocioł może być przebadany w zenętrznym laboratorium, które wystawia odpowiedni atest, albo w fabryce producenta i wtedy za zgodność z normą odpowiada kierownik techniczny firmy.

[automatyk]

żeby pominąc te zwory bo to nie praca naukowa to przyjmnuje sie świętą zasade 1m2 to 8kW ,wiec mając kocioł 3m2 =24kW i przyjmyjąc takie załozenia masz gwarancje ze nigdy nie zmarzniesz ,te 8kW tyczy sie mocy uzyskiwanej z najoptymalnieszą srawnoscią ,natomiast i 15kW z jesnego metra wyciagniesz jak bedziesz palił naprawde ostro ale nie o to chodziw paleniu

jeden z producentów pleszewskich do niedawna podawał bzdury zresztą poparte certyfikatem ????????? ze z 9m2 wyciaga np 130kW a klient warsztatu nie mógł dogrzać i takie to chwyty stosują

[emus]

Takie wysokie sprawności to chyba jednak chwyt marketingowy. Producencie pokaż atesty.

 

Drugi kocioł ma o 1/3 mniejszą powierzchnie grzewczą a jest o 15% mocniejszy i to przy mniejszej sprawności!! Cuda jakieś??

Powierzchnia a moc kotła prawdopodobnie:

Dla kotła pierwszego paliwem podstawowym jest miał i to najgorszego gatunku

Dla kotła drugiego trzeciego paliwem podstawowym jest węgiel groszek lub orzech II.

 

Dodatkowo mogą być jeszcze różnice w budowie kotłów np górnego i dolnego spalania.

[Krzychu82]

żeby pominąc te zwory bo to nie praca naukowa to przyjmnuje sie świętą zasade 1m2 to 8kW ,wiec mając kocioł 3m2 =24kW i przyjmyjąc takie załozenia masz gwarancje ze nigdy nie zmarzniesz ,te 8kW tyczy sie mocy uzyskiwanej z najoptymalnieszą srawnoscią ,natomiast i 15kW z jesnego metra wyciagniesz jak bedziesz palił naprawde ostro ale nie o to chodziw paleniu

jeden z producentów pleszewskich do niedawna podawał bzdury zresztą poparte certyfikatem ????????? ze z 9m2 wyciaga np 130kW a klient warsztatu nie mógł dogrzać i takie to chwyty stosują

 

Witam

Temat przygasł ale może odżyje

 

Automatyk

Co to jest najoptymalniejsza sprawność? :angry:

Kotły o tej samej powierzchni grzewczej ale o różnym przebiegu spalin będą miały przy tej samej mocy różną sprawność. Podana przez ciebie wartość 1m2/8kW jest oczywiście bardzo bezpieczna - praktycznie każdy komin to uciągnie. Można zmniejszyć powierzchnię ale znacznie wydłużyć drogę spalin - czyli małe przekroje - rury, ale pojawiają się problemy ze zbyt niskimi kominami.

 

sorier moc kotła zależy też wprost od powierzchni na jakiej spala się paliwo - spróbuj spalić 5kg węgla na godzinę przy powierzchni żaru 10x10 a 20x20, oczywiście z nadmuchem mechanicznym spali się więcej niż na naturalnym ciągu. Wielkość i kształt wymiennika decyduje o sprawności.

Pozdrawiam

[automatyk]

przepraszam za kolokwializm ,oczywiscie sprawnośc to sprawnośc podobnie jak można cofać do tyłu .....

tak jak słusznie zauważyłeś robiąc wymiennik rurowy z zawirowaczami to mozemy isiagnąc oczywiecie wyszszą moc z 1m2 ale do tego potrzebny jest naprawde dobry komin no i sprawny palacz który będzie te płomieniówki czyszcił co chwile a przynajmniej raz na tydzień

[Krzychu82]

robiąc wymiennik rurowy z zawirowaczami to mozemy isiagnąc oczywiecie wyszszą moc z 1m2 ale do tego potrzebny jest naprawde dobry komin no i sprawny palacz który będzie te płomieniówki czyszcił co chwile a przynajmniej raz na tydzień

No chyba że jak kolega Heso (bodajże) minimalizacja kotła przemysłowego, palenisko tylko do spalania, potem jakiś układ do odpylania i w rury - tylko gdzie w domku to postawić - chyba w salonie :angry:

[artuss811]

Witam jestem tu nowy nie znam sie może tez aż tak bardzo, ale wydaje mi sie ze z tymi parametrami pieców może być podobnie jak z samochodami rożne marki takie same silniki a osiągi i spalanie rożne czasem lżejszy samochód pali więcej niż cięższy i na odwrót tak samo jest z piecami wielkość i kształt wymiennika pewnie ma duży wpływ na sprawność piecy

[vernal]

3m2/20kW/86%/160m2

2m2/23kW/84%/160m2

2m2/19kW/87%/170m2

 

Jak mając tak różne parametry różnych kotłów dobrać właściwy produkt?

Sugerować się mocą czy powierzchnią grzewczą kotła?

Rzeczywiście parametrów wpływających na moc kotła przy stałej powierzchni grzewczej jest mnóstwo (patrz wzory). Osobiście uważam, że najwięcej waży tu rodzaj paliwa. Czyli w uproszczeniu (tak praktycznie, w sklepie):

Moc kotła zależy od powierzchni grzewczej i rodzaju paliwa.

Dlatego przy tych samych powierzchniach masz różną moc.

 

Teraz jak dobrać. Liczy się tylko moc kotła (no może powiem delikatniej i dokładniej - jest najważniejsza).

 

A już 2 ostatnie parametry: sprawność i pow. ogrzewana to po prostu śmiech na sali.

 

Pozdrawiam.

[sorier]

Czy ktoś mógłby mi w wolnej chwili obliczyć moc kotła z poniższych danych:

przepływ 0,1kg/s

temp. powr. 32st.C

temp. zasil. 63st.C

 

Po ciężkich obliczeniach ;) wyszło mi 30,8kW... na "oko" trochę za dużo wyszło.

[vernal]

Zakręciłe wahadełkiem i wyszło 12kW, może ktoś to dokładnie obliczy...

[sorier]

No ładnie, to trochę przestrzeliłem :( Ciekawe gdzie

[Vlad24]

a mi niecałe 13 kW :P

 

napisze jak liczę

 

0.0001 m3/s x 988 kg/m3 x 4200 J/kg x 31K = 12863,76 J/s x 3600s = 46309536 J/h = 46,3 MJ/h / 3,6 MJ/kWh = 12,86 kW

 

Czy jakoś tak :lol:

 

 

[sorier]

A możesz to samo tylko na tym wzorze z postu #4

Edytowane 11 Stycznia 2012 przez sorier

[Vlad24]

13,02 kW

 

 

ale nadal zakładam ciepło właściwe 4200 J/kg, chyba że mi podasz je przy temp 47,5K

[sorier]

Aha, wszystko jasne :) No może poza tym, ze u mnie po ponownym przeliczeniu wyszło 13020, ale chyba dlatego że jednostką mocy w tamtym wzorze jest watt [W].

 

Dzięki za pomoc :)

[madmacdob]

Ponieważ to mój pierwszy post na forum, więc Witam Serdecznie!

Aby nie mnożyć tematów pozwolę sobie, jeśli można, zadać w tym miejscu pytanie odnośnie mocy mojego kotła. Obecnie ogrzewam stary dom (dom dwukondygnacyjny o powierzchni 170m2, z cegły, ściany 60-70 cm, ocieplone 5-7 cm styropianu, nowe okna i drzwi wejściowe, komin wysokości 9m i wymiarach 25x35cm-stał tam kiedyś piec do pieczenia chleba) piecem ok. 30-sto letnim własnej roboty (piec ma wymiary zewnętrzne 35x35x90cm, wewnętrzne 25x25cm, dookoła 4cm na wodę, blacha 5mm, drzwiczki nieuszczelnione). Palę w piecu przez 24godz. i spalam obecnie ok. 30kg węgla na dobę (przy temperaturach na zewnątrz -10 stopni w dzień i -17 w nocy), co w pomieszczeniach daje ok.23 stopnie. Szacując moc pieca na podstawie ilości spalonego węgla, tak jak to obliczał kiedyś Kolega m77 otrzymałem wynik ok. 8-9 kW w zależności od przyjętej sprawności. I teraz moje pytanie, ponieważ muszę już stary piec wymienić na nowy, dlaczego wszyscy ?doradcy? doradzają mi piece o mocy 17-22 kW skoro mój ?stary? w zupełności wystarczył. Byłbym wdzięczny za odpowiedź i rozwianie moich wątpliwości dotyczących ?za dużych? kotłów.

Pozdrawiam.

PS. W załączeniu schematyczny rysunek mojego starego pieca, przepraszam, za jakość ale nie jestem specjalistą w tej dziedzinie.

[sorier]

Na oko ma kolo 10kW. Jeżeli jesteś zadowolony z mocy i stałopalności swojego starego kotła, to chyba 10, góra 15kW nowego też powinno cie zadowolić.