Теплотворная способность: определение и применение

Основной показатель качества природного газа - теплотворная способность (калорийность). Чем выше калорийность, тем меньше объем газа необходимо потратить чтобы вскипятить, к примеру, литр воды на газовой плите или повысить на градус температуру в вашем доме.

Теплотворная способность газа (калорийность) определяется, как количество тепла, которое выделяется в процессе полного сгорания топлива. Различают высшую и низшую теплоту сгорания, низшую определяют за счет наличия водяного пара в продуктах сгорания, а высшую теплотворную способность - после полной конденсации водяного пара, который содержится в продуктах сгорания.

Поэтому в данной статье попробуем разобраться с этим понятием и рассмотрим как оно может быть использовано на практике.

Высшая теплотворная способность используется в том случае, когда образованные водяные пары, сконденсировались и остыв, отдают тепло, затраченное на их образование. Возникает понятие конденсации - процесс перехода пара в жидкость вследствие охлаждения или сжатия. Конденсация пара сопровождается выделением энергии. Физически это то же самое, что происходит, когда летом вечером воздух становится холоднее, выпадает роса. Это водяной пар, была в воздухе, вследствие охлаждения конденсируется, и маленькие капельки воды оседают на траве и листьях (рис. 1).

Рис. 1

Низшая же теплота сгорания - в том случае, когда образованые в результате сгорания топлива, водяные пары, а также влага топлива остаются в виде пара, то есть игнорируется теплота конденсации, поэтому данная теплотворная способность всегда меньше высшей.

Кстати, если КПД (коэффициент полезного действия) котла больше 100%, то это значит, что при расчетах не была учтена теплота конденсации, а расчет проведен по более низкой теплотворной способностью (рис. 2). Так как ранее процесс конденсации в старых стальных или чугунных котлах был вредным, то его не учитывали. С появлением же современных конденсационных котлов это тепло начали учитывать и поэтому КПД «вырос» и стал большим 100%.

В то время, когда в обычных котлах скрытая теплота просто «выбрасывается» в трубу, конденсационные ее используют. Данные котлы имеют специальный теплообменник, благодаря которому возможен процесс конденсации. Когда температура отходящих газов достигает температуры ниже точки росы (около 57 С) - водяной пар конденсируется. При этом выделяется дополнительная энергия, в свое время потрачена на испарение воды. Конденсационный котел способен «убрать» тепло, выделяемое в процессе конденсации водяного пара, и передавать его теплоносителю. В дополнение к этому уменьшаются выбросы СО2.

Рис. 2

Поэтому конденсационный эффект можно использовать на практике только тогда, когда водяной пар конденсируется, а предпосылкой для этого обычно является низкая температура обратной магистрали - 50-55 С. Однако, если даже у Вас обычная система с параметрами 90/70, то все равно конденсационный котел себя будет оправдывать, поскольку в неконденсационных, обычном режиме он будет работать только при больших морозах (а это около 6% работы в течение отопительного периода!) - рис . 3.

Рис. 3

Следовательно, тот, кто использует теплотворную способность в соответствии с ее определением, выигрывает от многих преимуществ. Решительными для многих домовладельцев являются низкие расходы на отопление. В зависимости от эффективности старого котла они могут быть уменьшены на 30% при замене на современный конденсационный котел (рис. 4 - Vitodens). Кроме того, конденсационные устройства также помогают снизить выбросы в окружающую среду.

Рис. 4