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Un système de chauffage correctement sélectionné apportera non seulement chaleur et confort à chaque maison, mais vous évitera également des conséquences désagréables et des coûts de réparation inutiles. Une chaudière à eau chaude constitue la base du système de chauffage d’une maison.

Avant de choisir et d'acheter, il convient de calculer correctement l'efficacité de la chaudière et de clarifier tous ses paramètres et facteurs qui affecteront son fonctionnement et la quantité de chaleur générée.

Quelle est l'efficacité de la chaudière

L'efficacité des chaudières à vapeur et à eau chaude est déterminée par le facteur d'efficacité - leur efficacité thermique. C'est-à-dire qu'il s'agit du volume de chaleur généré pour produire un volume nominal d'eau chaude par rapport au volume nominal de combustible brûlé.

Les fabricants indiquent les capacités initiales de l'équipement, où l'efficacité d'une chaudière à eau chaude peut atteindre 110 %, mais le plus souvent leur valeur adhère aux paramètres de 95 à 98 %. Au cours de l'exploitation ultérieure, le consommateur peut augmenter ces indicateurs à l'aide de mises à niveau techniques et d'une isolation thermique.

Un calcul indépendant de l'efficacité de la chaudière est effectué sur le site d'installation et dépend de nombreux facteurs, notamment un système de désenfumage bien conçu, l'élimination des défauts lors de l'installation, etc. Toutes les ressources dépensées pour le fonctionnement du liquide de refroidissement (carburant, électricité) sont comparées au volume de chaleur généré par celui-ci.

Comment calculer l'efficacité

Le rendement brut de la chaudière caractérise le degré d'équipement technique, le rendement net - l'efficacité de la consommation de combustible.

Pour identifier les indicateurs d'efficacité des chaudières, la formule est utilisée :

Efficacité de la chaudière = (Q1/ Q_total) x 100 %, où Q1 est la chaleur accumulée utilisée pour le chauffage et Q_total est la quantité totale d'énergie thermique libérée lors de la combustion du combustible.

Les calculs ne couvrent pas beaucoup de points, leurs résultats sont donc moyennés. Tout dysfonctionnement ou écart dans le fonctionnement de l'équipement ou tout facteur externe affectant la perte de chaleur faussera le résultat obtenu à partir de cette formule.
Pour éliminer un plus grand nombre de facteurs de distorsion, le résultat est corrigé pour clarifier l'efficacité thermique. En fonction des caractéristiques d'un système de chauffage particulier.

Efficacité de la chaudière=100-(Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)

Où Q2 est la perte de chaleur sous forme de fumée dégagée par le système de ventilation,
Q3 – combustion insuffisante du mélange gazeux avec des volumes mal utilisés du mélange gaz-air,
Q4 – perte de chaleur thermique due à la contamination de l'échangeur de chaleur, ainsi que si les brûleurs à gaz sont sales,
Q5 – perte de chaleur due à l'air froid extérieur (affecte les performances de l'installation de la chaudière),
Q 6 – perte de chaleur lors du nettoyage de la chambre de combustion.
Le principal facteur influençant l'efficacité du corps est les produits de combustion des déchets ; en réduisant leur chauffage entre 10 et 12°C, l'efficacité globale d'une chaudière à gaz peut être augmentée de plusieurs pour cent.

Pour la même raison, les chaudières à condensation ont l'indice d'efficacité le plus élevé, c'est-à-dire plus la température de l'équipement de chauffage est basse, plus cette valeur est élevée. Il a l'indicateur le plus bas en raison d'une fonctionnalité minimale et d'une conception simple.
Les deux options utilisées pour déterminer l'efficacité des chaudières à gaz sont : le reporting sur une période de temps spécifique et lors des tests initiaux d'installation. Dans cette dernière version, le résultat du calcul sera plus précis grâce à la clarté du calcul des pertes de chaleur.

Comment augmenter l'efficacité d'une chaudière à gaz

Vous pouvez créer les conditions propices à une augmentation de l'efficacité en optimisant vous-même les processus ou en faisant appel à un spécialiste. Initialement, tous les paramètres sont inclus dans la conception de la chaudière électrique ; l'efficacité des mesures prises pour augmenter l'efficacité de l'équipement dépendra de ces données.

Pour commencer, la modernisation s'effectue sans modifier la structure des chaudières à combustible solide :

1. Thermostats d'ambiance. Ils contrôlent la température dans les espaces de vie sans affecter le fonctionnement du liquide de refroidissement.
2. En installant une pompe circulaire, vous pourrez ainsi stabiliser l'uniformité et la vitesse du chauffage.
3. Le remplacement d'un brûleur à gaz augmentera l'efficacité d'une chaudière à combustible solide de 5 à 7 %. Un brûleur modulant permettra de consommer le mélange gaz-air dans les bonnes proportions, ce qui éliminera une combustion incomplète.
4. L'emplacement des brûleurs à proximité du circuit d'eau ajoutera plusieurs pour cent à l'efficacité totale. Une telle modification partielle aura un effet positif sur la consommation de carburant et augmentera le bilan thermique de l'ensemble du système.

Effectuer un entretien et un nettoyage réguliers de l'équipement augmentera son efficacité. Le tartre dans les tuyaux du système de chauffage et la suie sur les parois extérieures de la cheminée, formés pendant le fonctionnement, peuvent représenter jusqu'à 5 %. Les tuyaux en plastique nécessitent moins d’entretien, mais ils doivent être purgés périodiquement.

Une cheminée bouchée rétrécit le passage du tuyau d'évacuation des fumées, ce qui entraîne une diminution du tirage, ce qui constitue non seulement une perte de chaleur, mais également une menace pour la santé des personnes vivant dans les locaux d'habitation.

De plus, un échangeur de chaleur présentant des signes visibles de contamination, qui sont des dépôts de sels métalliques, provoque une consommation élevée de tous types d'énergie dépensée pour le travail, ce qui réduit la conductivité thermique et peut endommager la chaudière. Le nettoyage de la chambre de combustion est obligatoire et est effectué plusieurs fois par an.

Comme option pour réduire les pertes de chaleur chimiques, un système d'équipement hautement qualifié est configuré à cet effet. Il vaut mieux s'abstenir de le mettre en place soi-même et confier l'affaire à un spécialiste.
La lutte contre la sous-combustion est résolue en augmentant la vitesse à laquelle le gaz liquéfié pénètre dans le brûleur, de sorte que le processus de combustion se produit plus activement et que l'efficacité augmente en conséquence.

Bien qu'une augmentation de l'efficacité n'ait pratiquement aucun effet sur l'efficacité thermique de la chaudière. Aujourd'hui, le gaz naturel reste le plus économique ; les équipements utilisant ce combustible sont plus répandus et économiquement justifiés que les chaudières utilisant le combustible solide traditionnel au bois ou au charbon.

Chaudières à gaz avec le plus haut rendement

Les chaudières de la meilleure qualité, qui présentent également des taux d'efficacité élevés, sont d'origine étrangère. Les technologies d'économie d'énergie qui répondent aux exigences de l'UE sont décisives dans la production de tels équipements.

La haute performance est assurée par des outils de modernisation modernes, par exemple, brûleur modulant.

Automatique et économique, il dispose d'une large gamme qui vous permet de vous adapter aux paramètres individuels d'une chaudière et d'un système de chauffage particuliers. Sa combustion s'effectue en mode constant.
De plus, le principal avantage est leur transfert de chaleur maximal. La valeur la plus optimale pour chauffer le liquide de refroidissement, présentée par un fabricant étranger, va jusqu'à 70°C. Les produits de combustion ne chauffent pas à plus de 110°C.
L'échangeur de chaleur pour les chaudières présentant les indicateurs d'efficacité les plus élevés est en acier inoxydable. De plus, ils sont équipés d'un bloc pour extraire la chaleur des condensats. Inconvénients typiques du chauffage à basse température : la force de traction se développe avec une force insuffisante et la formation d'une condensation excessive.

L'alimentation du brûleur en gaz et mélange gaz-air déjà chauffés, ainsi que l'air entrant dans la chambre par un tuyau à double cavité dans la chambre de combustion, assurent une réduction de l'apport thermique total pour les chaudières de type fermé de 1 à 2 % .

Une bonne option pour moderniser une chaudière consiste à installer une recirculation des gaz d’échappement. Avec cette option, les produits de combustion pénètrent dans le dispositif de brûleur après avoir traversé un canal de cheminée présentant de fortes torsions, tout en étant enrichis en oxygène du milieu extérieur. L'efficacité maximale est atteinte à une température à laquelle se forme de la condensation (point de rosée).

Les chaudières à condensation fonctionnant dans des conditions de chauffage à basses températures se caractérisent par une consommation de gaz relativement faible. Cela détermine leur efficacité thermique, en particulier lorsqu'ils sont connectés à des unités de bouteilles de gaz. Cela rend également une telle chaudière économique.
Liste des chaudières à condensation de fabricants européens renommés et respectés avec la meilleure qualité de construction et un haut niveau d'efficacité :

• Baxi.
• Buderus.
• De Dietrich.
• Vaillant.
• Viessmann.

Comme indiqué par leurs fabricants dans la documentation jointe, le rendement de ces chaudières, lorsqu'elles sont connectées à des systèmes à basse température, correspond à 107-110 %.

Les équipements de chauffage fonctionnant au combustible solide sont aujourd'hui représentés par tout un groupe d'appareils. Chaque chaudière à combustible solide produite aujourd'hui par des entreprises manufacturières nationales et étrangères est un appareil de chauffage de haute technologie entièrement nouveau. Grâce à l'introduction d'innovations techniques et de dispositifs de contrôle automatique dans la conception des appareils de chauffage, il a été possible d'augmenter considérablement l'efficacité et d'optimiser le fonctionnement des chaudières à combustible solide.

Les appareils de chauffage de ce type utilisent un principe de fonctionnement traditionnel, similaire à la version bien connue du chauffage par poêle. L'action principale est due au processus de génération d'énergie thermique libérée lors de la combustion du charbon, du coke, du bois de chauffage et d'autres ressources combustibles dans la chaudière, suivi du transfert de chaleur vers le liquide de refroidissement.

Comme d'autres appareils assurant la production et le transport d'énergie, les équipements de chaudière ont leur propre facteur d'efficacité. Examinons plus en détail quelle est l'efficacité des unités fonctionnant au combustible solide. Nous essaierons de trouver des réponses aux questions liées à ces paramètres.

Quelle est l'efficacité des appareils de chauffage

Pour toute unité de chauffage dont la tâche est de chauffer l'espace intérieur des bâtiments et des structures résidentielles à des fins diverses, l'efficacité de fonctionnement était, est et reste un élément important. Le paramètre qui détermine l'efficacité des chaudières à combustible solide est le facteur d'efficacité. L'efficacité montre le rapport entre l'énergie thermique dépensée produite par la chaudière lors de la combustion d'un combustible solide et la chaleur utile fournie à l'ensemble du système de chauffage.

Ce rapport est exprimé en pourcentage. Plus la chaudière fonctionne bien, plus les intérêts sont élevés. Parmi les chaudières à combustible solide modernes, il existe des modèles dotés d'unités à haut rendement, de haute technologie, efficaces et économiques.

Pour référence : A titre d'exemple approximatif, il convient d'évaluer l'effet thermique obtenu en s'asseyant près d'un feu. L'énergie thermique libérée lors de la combustion du bois peut chauffer l'espace et les objets limités autour du feu. La majeure partie de la chaleur d'un feu brûlant (jusqu'à 50 à 60 %) est rejetée dans l'atmosphère, n'apportant aucun avantage autre qu'un contenu esthétique, tandis que les objets voisins et l'air reçoivent une quantité limitée de kilocalories. L'efficacité d'un incendie est minime.

L'efficacité des équipements de chauffage dépend fortement du type de combustible utilisé et des caractéristiques de conception de l'appareil.

Par exemple : lors de la combustion de charbon, de bois ou de pellets, différentes quantités d'énergie thermique sont libérées. L'efficacité dépend en grande partie de la technologie de combustion du carburant dans la chambre de combustion et du type de système de chauffage. En d'autres termes, chaque type d'appareil de chauffage (chaudières traditionnelles à combustible solide, unités à combustion longue, chaudières à pellets et appareils fonctionnant par pyrolyse) possède ses propres caractéristiques de conception technologiques qui affectent les paramètres d'efficacité.

Les conditions de fonctionnement et la qualité de la ventilation affectent également l'efficacité des chaudières. Une mauvaise ventilation entraîne un manque d'air nécessaire à la forte intensité du processus de combustion de la masse combustible. Non seulement le niveau de confort à l'intérieur, mais aussi l'efficacité des équipements de chauffage et les performances de l'ensemble du système de chauffage dépendent de l'état de la cheminée.

La documentation d'accompagnement de la chaudière de chauffage doit contenir l'efficacité de l'équipement déclarée par le fabricant. La conformité des indicateurs réels avec les informations déclarées est obtenue grâce à une installation correcte de l'appareil, un câblage et un fonctionnement ultérieur.

Règles de fonctionnement des appareils de chaudière, dont le respect affecte la valeur d'efficacité

Tout type d'unité de chauffage a ses propres paramètres de charge optimaux, qui doivent être aussi utiles que possible d'un point de vue technologique et économique. Le processus de fonctionnement des chaudières à combustible solide est conçu de telle manière que la plupart du temps, l'équipement fonctionne en mode optimal. Ce travail peut être assuré en respectant les règles de fonctionnement des équipements de chauffage fonctionnant au combustible solide. Dans ce cas, vous devez respecter et suivre les points suivants :

• il est nécessaire d'observer des modes acceptables de fonctionnement de soufflage et d'échappement ;
• contrôle constant de l'intensité de la combustion et de l'exhaustivité de la combustion du carburant ;
• contrôler la quantité d'entraînement et de défaillance ;
• évaluation de l'état des surfaces chauffées lors de la combustion du carburant ;
• nettoyage régulier de la chaudière.

Les points énumérés constituent le minimum nécessaire qui doit être respecté lors du fonctionnement des équipements de chaudière pendant la saison de chauffage. Le respect de règles simples et compréhensibles vous permettra d'obtenir le rendement d'une chaudière autonome indiqué dans les caractéristiques.

On peut dire que chaque petite chose, chaque élément de la conception de l'appareil de chauffage affecte la valeur du facteur d'efficacité. Une cheminée et un système de ventilation correctement conçus assurent un flux d'air optimal dans la chambre de combustion, ce qui affecte considérablement la qualité de combustion du produit combustible. Les performances de ventilation sont évaluées par le coefficient d'excès d'air. Une augmentation excessive du volume d'air entrant entraîne une consommation excessive de carburant. La chaleur s'échappe plus intensément par le tuyau avec les produits de combustion. Lorsque le coefficient diminue, le fonctionnement des chaudières se détériore considérablement et il existe une forte probabilité d'apparition de zones limitées en oxygène dans le four. Dans cette situation, de la suie commence à se former et à s'accumuler en grande quantité dans le foyer.

L'intensité et la qualité de la combustion dans les chaudières à combustible solide nécessitent une surveillance constante. La chambre de combustion doit être chargée uniformément, en évitant les incendies focalisés.

Note: le charbon ou le bois de chauffage est réparti uniformément sur les grilles ou la grille. La combustion doit se produire sur toute la surface de la couche. Le carburant uniformément réparti sèche rapidement et brûle sur toute la surface, garantissant une combustion complète des composants solides de la masse de carburant en produits de combustion volatils. Si vous avez correctement placé le combustible dans le foyer, la flamme lorsque les chaudières fonctionnent sera jaune vif, de couleur paille.

Lors de la combustion, il est important d'éviter une défaillance de la ressource combustible, sinon vous devrez faire face à des pertes mécaniques importantes (sous-combustion) de carburant. Si vous ne contrôlez pas la position du combustible dans le foyer, de gros fragments de charbon ou de bois de chauffage tombant dans le cendrier peuvent entraîner une combustion non autorisée des produits de masse combustible restants.

La suie et la résine accumulées à la surface de l'échangeur de chaleur réduisent le degré d'échauffement de l'échangeur de chaleur. En raison de toutes les violations des conditions de fonctionnement ci-dessus, le volume utile d'énergie thermique nécessaire au fonctionnement normal du système de chauffage diminue. En conséquence, on peut parler d'une forte diminution de l'efficacité des chaudières de chauffage.

Facteurs dont dépend l'efficacité de la chaudière

Les chaudières à haut rendement sont aujourd'hui représentées par les équipements de chauffage suivants :

• des unités fonctionnant au charbon et à d'autres combustibles fossiles solides ;
• chaudières à pellets;
• appareils de type pyrolyse.

L'efficacité des appareils de chauffage brûlant des briquettes d'anthracite, de charbon et de tourbe est en moyenne de 70 à 80 %. Les appareils à pellets ont un rendement nettement supérieur – jusqu'à 85 %. Chargées de pellets, les chaudières de chauffage de ce type sont très efficaces, produisant une énorme quantité d'énergie thermique lors de la combustion du combustible.

Note: une charge suffit pour faire fonctionner l'appareil dans des modes optimaux pendant 12 à 14 heures maximum.

Le leader absolu parmi les équipements de chauffage à combustible solide est la chaudière à pyrolyse. Ces appareils utilisent du bois de chauffage ou des déchets de bois. L'efficacité d'un tel équipement est aujourd'hui de 85 % ou plus. Les unités appartiennent également à des appareils à combustion longue très efficaces, mais sous réserve des conditions nécessaires - la teneur en humidité du combustible ne doit pas dépasser 20 %.

Le type de matériau à partir duquel l'appareil de chauffage est fabriqué est important pour la valeur d'efficacité. Il existe aujourd'hui sur le marché des modèles de chaudières à combustible solide en acier et en fonte.

Pour référence : Le premier comprend les produits sidérurgiques. Pour réduire la valeur marchande de l'unité, les entreprises manufacturières utilisent des éléments structurels de base en acier. Par exemple, l'échangeur de chaleur est en acier noir à haute résistance et résistant à la chaleur d'une épaisseur de 2 à 5 mm. Les éléments tubulaires chauffants utilisés pour chauffer le circuit principal sont fabriqués de la même manière.

Plus l'acier utilisé dans la structure est épais, plus les caractéristiques de transfert de chaleur de l'équipement sont élevées. En conséquence, l'efficacité augmente.

Dans les appareils en acier, une augmentation de l'efficacité est obtenue grâce à l'installation de cloisons internes spéciales sous forme de tuyaux - étages d'écoulement principaux et dissipateurs de fumée. Les mesures sont forcées et partielles, permettant d'augmenter légèrement l'efficacité de l'appareil principal. Parmi les modèles de chaudières à combustible solide en acier, on trouve rarement des appareils avec un rendement supérieur à 75 %. La durée de vie de ces produits est de 10 à 15 ans.

Afin d'augmenter le rendement des chaudières de chauffage en acier, les entreprises étrangères utilisent dans leurs modèles un procédé de combustion par le bas, avec 2 ou 3 flux de traction. La conception des produits prévoit l'installation d'éléments chauffants tubulaires pour améliorer le transfert de chaleur. Un tel équipement a une efficacité de 75 à 80 % et peut durer plus longtemps, 1,5 fois.

Contrairement aux unités en acier, les unités à combustible solide en fonte sont plus efficaces.

La conception des unités en fonte utilise des échangeurs de chaleur constitués d'un alliage de fonte de qualité spéciale, qui présente un transfert de chaleur élevé. De telles chaudières sont le plus souvent utilisées pour les systèmes de chauffage ouverts. Les produits sont en outre équipés de barres de grille, grâce auxquelles une extraction intensive de l'énergie thermique est effectuée directement du combustible brûlant placé sur la barre de grille.

L'efficacité de ces appareils de chauffage est de 80 %. La longue durée de vie des chaudières en fonte doit être prise en compte. La durée de vie d'un tel équipement est de 30 à 40 ans.

Comment augmenter l'efficacité des équipements de chauffage fonctionnant aux combustibles solides

Aujourd'hui, de nombreux consommateurs, disposant d'une chaudière à combustible solide, tentent de trouver le moyen le plus pratique et le plus pratique d'augmenter l'efficacité des équipements de chauffage. Les paramètres technologiques des appareils de chauffage définis par le fabricant perdent leurs valeurs nominales avec le temps, c'est pourquoi diverses méthodes et moyens sont recherchés pour augmenter l'efficacité des équipements de chaudière.

Considérons l'une des options les plus efficaces : l'installation d'un échangeur de chaleur supplémentaire. La tâche du nouvel équipement est d'éliminer l'énergie thermique des produits de combustion volatils.

Dans la vidéo, vous pouvez voir comment fabriquer votre propre économiseur (échangeur de chaleur)

Pour ce faire, il faut d’abord connaître quelle est la température des fumées à la sortie. Vous pouvez le changer à l'aide d'un multimètre placé directement au milieu de la cheminée. Des données sur la quantité de chaleur supplémentaire pouvant être obtenue à partir de l'évaporation des produits de combustion sont nécessaires pour calculer la surface de l'échangeur de chaleur supplémentaire. Nous procédons comme suit :

• nous envoyons une certaine quantité de bois de chauffage dans le foyer ;
• Nous mesurons le temps nécessaire pour qu'une certaine quantité de bois de chauffage brûle.

Par exemple : bois de chauffage, à raison de 14,2 kg. brûler pendant 3,5 heures. La température des fumées en sortie de chaudière est de 460 0 C.

En 1 heure nous avons brûlé : 14,2/3,5 = 4,05 kg. bois de chauffage

Pour calculer la quantité de fumée, nous utilisons la valeur généralement acceptée de 1 kg. bois de chauffage = 5,7 kg. gaz de combustion. Ensuite, nous multiplions la quantité de bois brûlé en une heure par la quantité de fumée produite en brûlant 1 kg. bois de chauffage Résultat : 4,05 x 5,7 = 23,08 kg. produits de combustion volatils. Ce chiffre deviendra le point de départ des calculs ultérieurs de la quantité d'énergie thermique pouvant être utilisée en plus pour chauffer le deuxième échangeur de chaleur.

Connaissant la valeur de la capacité calorifique des gaz chauds volatils à 1,1 kJ/kg, nous effectuons un calcul supplémentaire de la puissance du flux thermique si nous voulons réduire la température des fumées de 460 0 C à 160 degrés.

Q = 23,08 x 1,1 (460-160) = 8 124 kJ d'énergie thermique.

On obtient ainsi la valeur exacte de la puissance supplémentaire fournie par les produits de combustion volatils : q = 8124/3600 = 2,25 kW, un chiffre important qui peut avoir un impact significatif sur l'augmentation du rendement des équipements de chauffage. Connaissant la quantité d'énergie gaspillée, la volonté d'équiper la chaudière d'un échangeur de chaleur supplémentaire est tout à fait justifiée. En raison de l'afflux d'énergie thermique supplémentaire pour chauffer le liquide de refroidissement, non seulement l'efficacité de l'ensemble du système de chauffage augmente, mais également l'efficacité de l'unité de chauffage elle-même.

Conclusions

Malgré l'abondance de modèles d'équipements de chauffage modernes, les chaudières à combustible solide restent l'un des types d'équipement de chauffage les plus efficaces et les plus abordables. Par rapport aux chaudières électriques, qui ont un rendement allant jusqu'à 90 %, les unités à combustible solide ont un effet économique élevé. L'augmentation du rendement sur les nouveaux modèles a permis de rapprocher ce type d'équipement de chaudière des chaudières électriques et à gaz.

Les appareils modernes à combustible solide peuvent non seulement fonctionner pendant longtemps en utilisant des ressources en combustibles naturels abordables, mais ont également des caractéristiques de performance élevées.

Où je 1 - enthalpie de l'eau entrant dans la chaudière ; je 2 est l'enthalpie de l'eau sortant de la chaudière.

Si la quantité de vapeur produite et son enthalpie sont connues, ainsi que la consommation horaire de combustible et la chaleur de combustion du combustible, alors le rendement de la chaudière peut être déterminé, % :

Pour les chaudières modernes, la valeur q 1, en fonction du débit de vapeur de la chaudière, de la température des gaz d'échappement, du type de combustible brûlé et du mode de sa combustion, peuvent varier dans une très large plage de 75 à 80 % pour les chaudières de petite capacité, dans lesquels le combustible solide est brûlé dans des fours à couches, et jusqu'à 91 à 95 % pour les grandes chaudières à combustible torché. Les rendements les plus élevés sont obtenus pour les chaudières fonctionnant aux combustibles liquides et gazeux.

Pour les chaudières de petite capacité, les déperditions thermiques varient de 20 à 25 %, et pour les grandes de 5 à 9 %. Les principales déperditions thermiques sont les déperditions avec les fumées q 2

Selon le tableau et les paramètres de vapeur spécifiés : pression r et la température t on retrouve son enthalpie ~ 2790 kJ/kg (666 kcal/kg). À 100°C, le contenu calorifique de l'eau d'alimentation sera d'environ 419 kJ/kg (100 kcal/kg). Par conséquent, la chaleur reçue par 1 kg de vapeur selon la formule estqÀ

À . a = 666 - 100 = 566 kcal/kg).

qi

Il existe 2 méthodes pour déterminer l'efficacité :

Par solde direct ;

La détermination de l'efficacité de la chaudière en tant que rapport entre la chaleur utile dépensée et la chaleur disponible du combustible est déterminée par un bilan direct :

L'efficacité de la chaudière peut également être déterminée par l'équilibre inverse - via les pertes de chaleur. Pour l’état thermique stationnaire on obtient

. (4.2)

Le rendement de la chaudière, déterminé par les formules (1) ou (2), ne prend pas en compte l'énergie électrique et la chaleur pour ses propres besoins. Ce rendement de la chaudière est appelé rendement brut et est noté ou.

Si la consommation d'énergie par unité de temps pour l'équipement auxiliaire spécifié est de MJ et que la consommation spécifique de combustible pour la production d'électricité est de kg/MJ, alors l'efficacité de la chaufferie en tenant compte de la consommation d'énergie de l'équipement auxiliaire (net efficacité), %,

. (4.3)

Parfois appelée efficacité énergétique d’une chaufferie.

Pour les installations de chaudières des entreprises industrielles, les coûts énergétiques pour leurs propres besoins représentent environ 4 % de l'énergie produite.

La consommation de carburant est déterminée :

La détermination de la consommation de carburant est associée à une erreur importante, de sorte que l'efficacité par bilan direct est caractérisée par une faible précision. Cette méthode est utilisée pour tester une chaudière existante.

La méthode d'équilibrage inversé se caractérise par une plus grande précision et est utilisée dans le fonctionnement et la conception de la chaudière. Dans ce cas, Q 3 et Q 4 sont déterminés selon des recommandations et à partir d'ouvrages de référence. Q 5 est déterminé à partir du graphique. Q 6 est calculé (rarement pris en compte), et pour l'essentiel la détermination par balance inverse se résume à la détermination de Q 2, qui dépend de la température des fumées.

Le rendement brut dépend du type et de la puissance de la chaudière, c'est-à-dire productivité, type de combustible brûlé, conception du foyer. L'efficacité dépend également du mode de fonctionnement de la chaudière et de la propreté des surfaces chauffantes.

En présence de sous-combustion mécanique, une partie du combustible ne brûle pas (q 4), et donc ne consomme pas d'air, ne forme pas de produits de combustion et ne dégage pas de chaleur, par conséquent, lors du calcul de la chaudière, la consommation de combustible calculée est utilisée

. (4.5)

Le rendement brut ne prend en compte que les pertes de chaleur.

5 DÉTERMINATION DES PERTES DE CHALEUR DANS UNE CHAUDIÈRE.

MOYENS DE RÉDUIRE LES PERTES DE CHALEUR

5.1 Perte de chaleur due aux fumées

La perte de chaleur avec les gaz d'échappement Q y.g est due au fait que la chaleur physique (enthalpie) des gaz sortant de la chaudière dépasse la chaleur physique de l'air et du combustible entrant dans la chaudière.

Si l'on néglige la faible valeur de l'enthalpie du combustible, ainsi que la chaleur des cendres contenues dans les fumées, la perte thermique avec les fumées, MJ/kg, est calculée par la formule :

Q 2 = J ch.g - J c ; (5.8)

où est l'enthalpie de l'air froid à a=1 ;

100-q 4 – proportion de combustible brûlé ;

a с.г – coefficient d’excès d’air dans les fumées.

Si la température ambiante est nulle (t x.v = 0), alors la perte de chaleur avec les gaz d'échappement est égale à l'enthalpie des gaz d'échappement Q a.g = J a.g.

Les pertes de chaleur avec les gaz de combustion occupent généralement la place principale parmi les pertes de chaleur de la chaudière, s'élevant à 5 à 12 % de la chaleur disponible du combustible, et sont déterminées par le volume et la composition des produits de combustion, qui dépendent largement du ballast. composants du combustible et sur la température des fumées :

Le rapport caractérisant la qualité du combustible montre le rendement relatif en produits de combustion gazeux (à a = 1) par unité de chaleur de combustion du combustible et dépend de la teneur en composants du ballast qu'il contient :

– pour les combustibles solides et liquides : humidité W Р et cendres А Р ;

– pour le combustible gazeux : N 2, CO 2, O 2.

Avec une augmentation de la teneur en composants de ballast dans le carburant et, par conséquent, la perte de chaleur avec les gaz d'échappement augmente en conséquence.

Une des manières possibles de réduire les pertes de chaleur avec les fumées est de réduire le coefficient d'excès d'air dans les fumées a c.g., qui dépend du débit d'air dans le four a T et de l'air de ballast aspiré dans les conduits de chaudière, qui sont généralement sous vide

un y.g = un T + Da. (5.10)

Dans les chaudières fonctionnant sous pression, il n’y a pas d’aspiration d’air.

Avec une diminution de T, la perte de chaleur Q.g diminue, cependant, en raison d'une diminution de la quantité d'air fournie à la chambre de combustion, une autre perte peut survenir - due à l'incomplétude chimique de la combustion Q 3.

La valeur optimale de a T est sélectionnée en tenant compte de l'atteinte de la valeur minimale q y.g + q 3.

La diminution de a T dépend du type de combustible brûlé et du type de dispositif de combustion. Dans des conditions de contact plus favorables entre le carburant et l'air, l'excès d'air a T nécessaire pour obtenir la combustion la plus complète peut être réduit.

L'air de ballast dans les produits de combustion, en plus d'augmenter les pertes de chaleur Q.g., entraîne également des coûts énergétiques supplémentaires pour l'extracteur de fumée.

Le facteur le plus important influençant Q a.g. est la température des gaz d'échappement t a.g. Sa réduction est obtenue grâce à l'installation d'éléments consommateurs de chaleur (économiseur, aérotherme) dans la partie arrière de la chaudière. Plus la température des gaz d'échappement est basse et, par conséquent, plus la différence de température Dt entre les gaz et le fluide de travail chauffé est faible, plus la surface H est nécessaire pour le même refroidissement des gaz. Une augmentation de t c.g entraîne une augmentation des pertes de Q c.g et des coûts de carburant supplémentaires DB. À cet égard, le t c.g optimal est déterminé sur la base de calculs techniques et économiques lors de la comparaison des coûts annuels des éléments consommateurs de chaleur et du combustible pour différentes valeurs de t c.g.

Sur la figure 4, nous pouvons mettre en évidence la plage de température (de à ), dans laquelle les coûts calculés diffèrent légèrement. Cela justifie le choix de la température la plus appropriée, à laquelle les coûts d'investissement initiaux seront inférieurs.

Il existe des facteurs limitants lors du choix de la solution optimale :

a) corrosion à basse température des surfaces de la queue ;

b) quand 0 C, il est possible que la vapeur d'eau se condense et se combine avec les oxydes de soufre ;

c) le choix dépend de la température de l'eau d'alimentation, de la température de l'air à l'entrée de l'aérotherme et d'autres facteurs ;

d) contamination de la surface chauffante. Cela entraîne une diminution du coefficient de transfert de chaleur et une augmentation.

Lors de la détermination des pertes de chaleur avec les fumées, la réduction du volume de gaz est prise en compte

. (5.11)

5.2 Perte de chaleur due à une combustion chimique incomplète

La perte de chaleur due à une combustion chimique incomplète Q 3 se produit lorsque le combustible est incomplètement brûlé dans la chambre de combustion de la chaudière et que des composants gazeux inflammables CO, H 2 , CH 4 , C m H n apparaissent dans les produits de combustion... La combustion de ces combustibles l'évacuation des gaz à l'extérieur du four est pratiquement impossible en raison de leur température relativement basse.

Une combustion chimique incomplète du carburant peut résulter de :

– manque général d’air ;

– une mauvaise formation du mélange ;

– petite taille de la chambre de combustion ;

– basse température dans la chambre de combustion ;

– haute température.

Si la qualité de l'air et une bonne formation du mélange sont suffisantes pour une combustion complète du combustible, q 3 dépend de la densité volumétrique de dégagement de chaleur dans le four.

Le rapport optimal auquel la perte de q 3 a une valeur minimale dépend du type de combustible, de la méthode de sa combustion et de la conception du four. Pour les appareils de combustion modernes, la perte de chaleur de q 3 est de 0÷2 % à q v =0,1÷0,3 MW/m 3.

Pour réduire les pertes de chaleur de q 3 dans la chambre de combustion, ils s'efforcent d'augmenter le niveau de température, en utilisant notamment le chauffage de l'air, ainsi qu'en améliorant par tous les moyens le mélange des composants de combustion.

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Quelle est l'efficacité de la chaudière

Le rendement d’une chaudière est le rapport entre la chaleur utile consommée pour produire de la vapeur (ou de l’eau chaude) et la chaleur disponible de la chaudière. Toute la chaleur utile générée par la chaudière n'est pas envoyée aux consommateurs ; une partie de la chaleur est dépensée pour ses propres besoins. Compte tenu de cela, le rendement d'une chaudière de chauffage se distingue par la chaleur générée (rendement brut) et par la chaleur dégagée (rendement net).

La différence entre la chaleur générée et dégagée est utilisée pour déterminer la consommation pour les besoins auxiliaires. Non seulement la chaleur est consommée pour ses propres besoins, mais aussi l'énergie électrique (par exemple, pour entraîner un extracteur de fumée, un ventilateur, des pompes d'alimentation, des mécanismes d'alimentation en carburant), c'est-à-dire la consommation pour besoins propres comprend la consommation de tous types d'énergie dépensée pour la production de vapeur ou d'eau chaude.

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Comment calculer l'efficacité d'une chaudière

De ce fait, le rendement brut d'une chaudière de chauffage caractérise le degré de sa perfection technique, et le rendement net caractérise sa rentabilité commerciale. Pour une chaudière, rendement brut, % :
selon l'équation du bilan direct :

ηbr = 100 Qpol / Qpp

où Qfloor est la quantité de chaleur utile, MJ/kg ; Qрр - chaleur disponible, MJ/kg ;

selon l'équation d'équilibre inversé :

ηbr = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6),

où q est la perte de chaleur en % :

• q2 - avec gaz d'échappement ;
• q3 - en raison de la sous-combustion chimique de gaz inflammables (CO, H2, CH4) ;
• q4 - avec sous-combustion mécanique ;
• q5 - du refroidissement externe ;
• q6 - avec chaleur physique des scories.

Ensuite, le rendement net de la chaudière selon l'équation d'équilibre inverse

ηnet = ηbr - qs.n

où qс.н - consommation d'énergie pour ses propres besoins, %.

La détermination de l'efficacité à l'aide de l'équation d'équilibre direct est effectuée principalement lors du reporting pour une période distincte (décennie, mois) et à l'aide de l'équation d'équilibre inverse - lors du test d'une chaudière de chauffage. Le calcul de l'efficacité d'une chaudière de chauffage à l'aide de l'équilibre inverse est beaucoup plus précis, car les erreurs dans la mesure des pertes de chaleur sont moindres que dans la détermination de la consommation de carburant.

Comment augmenter l'efficacité d'une chaudière à gaz de vos propres mains

Vous pouvez effectivement créer les conditions de fonctionnement correctes pour une chaudière à gaz et ainsi augmenter son efficacité sans faire appel à un spécialiste, c'est-à-dire de vos propres mains. Que faut-il faire pour cela ?

1. Réglez le registre du ventilateur. Cela peut être fait expérimentalement en déterminant à quelle position la température du liquide de refroidissement sera la plus élevée. Effectuer le contrôle à l'aide d'un thermomètre installé dans le corps de la chaudière.
2. Assurez-vous que les tuyaux du système de chauffage ne soient pas envahis par la végétation de l'intérieur, afin que des dépôts de tartre et de saleté ne se forment pas dessus. Aujourd'hui, c'est devenu plus facile avec les tuyaux en plastique, leur qualité est connue. Néanmoins, les experts recommandent de purger périodiquement le système de chauffage.
3. Surveillez la qualité de la cheminée. Ne laissez pas la suie se boucher ou adhérer aux murs. Tout cela conduit à un rétrécissement de la section transversale du tuyau de sortie et à une diminution du tirage de la chaudière.
4. Une condition préalable est le nettoyage de la chambre de combustion. Bien sûr, le gaz ne fume pas beaucoup comme le bois ou le charbon, mais il vaut la peine de laver le foyer au moins une fois tous les trois ans pour le débarrasser de la suie.
5. Les experts recommandent de réduire le tirage de la cheminée pendant la période la plus froide de l’année. Pour ce faire, vous pouvez utiliser un appareil spécial - un limiteur de tirage. Il est installé tout en haut de la cheminée et régule lui-même la section transversale du tuyau.
6. Réduisez les pertes de chaleur chimiques. Il existe ici deux options pour atteindre la valeur optimale : installer un limiteur de tirage (cela a déjà été évoqué ci-dessus) et immédiatement après l'installation de la chaudière à gaz, procéder au bon réglage de l'équipement. Nous vous recommandons de confier cela à un spécialiste.
7. Vous pouvez installer un turbulateur. Ce sont des plaques spéciales installées entre le foyer et l'échangeur de chaleur. Ils augmentent la superficie d'extraction d'énergie thermique.