Теплотворна здатність: визначення та застосування
Основний показник якості природного газу – теплотворна здатність (калорійність). Чим вища калорійність, тим менший обсяг газу необхідно витратити аби скип'ятити, приміром, літр води на газовій плиті чи підвищити на градус температуру у вашій оселі.
Теплотворна здатність газу (калорійність) визначається, як кількість тепла, що виділяється в процесі повного згорання палива. Розрізняють вищу та нижчу теплоту згорання, нижчу визначають за рахунок наявності водяної пари в продуктах згорання, а вищу теплотворну здатність – після повної конденсації водяної пари, яка міститься в продуктах згорання.
Тож в даній статті спробуємо розібратися з цим поняттям та розглянемо як воно може бути використано на практиці.
Вища теплотворна здатність використовується у тому випадку, коли утворені водяні пари, сконденсувавшись та охолонувши, віддають тепло, витрачене на їхнє утворення. Тут з’являється поняття конденсації – процес переходу пари в рідину внаслідок охолодження або стиснення. Конденсація пари супроводжується виділенням енергії. Фізично це те ж саме, що відбувається, коли улітку ввечері повітря стає холоднішим, випадає роса. Це водяна пара, що була в повітрі, внаслідок охолодження конденсується, і маленькі крапельки води осідають на траві й листі (рис. 1).
Рис. 1
Нижча ж теплота згорання – у тому випадку, коли утворенні у результаті згорання палива, водяні пари, а також волога палива залишаються у вигляді пари, тобто нехтується теплота конденсації, тому дана теплотворна здатність завжди менша за вищу.
Доречі, якщо ККД (коефіцієнт корисної дії) котла більше 100%, то це значить, що при розрахунках не була врахована теплота конденсації, а розрахунок проведено за нижчою теплотворною здатністю (рис. 2). Так як раніше процес конденсації в старих сталевих або чавунних котлах був шкідливим, то його не враховували. З появою ж сучасних конденсаційних котлів дане тепло почали враховувати і тому ККД «виріс» і став більшим 100%.
У той час, коли в звичайних котлах прихована теплота просто «викидається» у трубу, конденсаційні її використовують. Дані котли мають спеціальний теплообмінник, завдяки якому можливий процес конденсації. Коли температура відхідних газів досягає температури нижче точки роси (близько 570 С) - водяна пара конденсується. При цьому виділяється додаткова енергія, у свій час витрачена на випаровування води. Конденсаційний котел здатний «забрати» тепло, що виділяється в процесі конденсації водяної пари, і передавати його теплоносію. В додаток до цього зменшуються викиди СО2.
Рис. 2
Тож конденсаційний ефект можна використовувати на практиці лише тоді, коли водяна пара конденсується, а передумовою для цього зазвичай є низька температура зворотної магістралі - 50-550С. Проте, якщо навіть у Вас звичайна система з параметрами 90/70, то все одно конденсаційний котел себе буде виправдовувати, оскільки в неконденсаційному, звичайному режимі він буде працювати лише при великих морозах (а це близько 6% роботи протягом опалювального періоду!) – рис. 3.
Рис. 3
Отже, той, хто використовує теплотворну здатність відповідно з її визначенням, виграє від багатьох переваг. Рішучими для багатьох домовласників є низькі витрати на опалення. Залежно від ефективності старого котла вони можуть бути зменшені на 30% при заміні на сучасний конденсаційний котел (рис. 4 – Vitodens ). Крім того, конденсаційні пристрої також допомагають знизити викиди в навколишнє середовище.
Рис. 4