Sprawność cieplna kotła – co to właściwie znaczy? Definicja, rodzaje.

Sprawność cieplna kotła czy innych urządzeń grzewczych jest ich bardzo istotnym parametrem. To dzięki niemu wiemy, jak maszyna będzie pracować i czego możemy od niej wymagać. Biorąc pod uwagę definicję sprawności, jest to stosunek mocy otrzymanej w danym urządzeniu do mocy w to urządzenie włożonej. W przypadku urządzeń grzewczych, oznacza to stosunek mocy otrzymanej do mocy włożonej w to urządzenie w postaci paliwa (gazu, oleju, paliwa stałego) lub energii elektrycznej. W kwestii paliw ilość energii określa wartość opałowa.


Sprawność cieplna kotła - jakie są jej rodzaje?


Sprawność cieplna kotła: teoretyczna i efektywna

Każde urządzenie posiada sprawność teoretyczną oraz sprawność efektywną. Należy umieć je rozróżnić. Sprawność teoretyczna to ta, którą widzimy w dokumentacji technicznej kotła oraz w kartach katalogowych. Jest to sprawność uzyskiwana w badaniach atestacyjnych nowego kotła. Przy takim badaniu kocioł jest regulowany do pracy przy jak najbardziej optymalnych parametrach, aby maksymalnie zwiększyć jego wyniki. Wszystko jest nadzorowane pod okiem doświadczonych i kompetentnych pracowników przy wykorzystaniu odpowiedniej aparatury. Natomiast sprawność efektywna jest to sprawność uzyskiwana przez kocioł w warunkach rzeczywistej eksploatacji, gdzie kocioł rzadko pracuje z mocą nominalną, a zapotrzebowanie na ciepło jest zmienne. Zmienne warunki pracy kotła, nie zawsze najlepsza jakość paliwa, umiejętności operatora urządzenia – to wszystko wpływa na to, że sprawność efektywna jest zawsze mniejsza od sprawności teoretycznej.

Straty wpływające na zmniejszenie sprawności cieplnej

Kotły klasy 5 cechują się sprawnością powyżej 89% (szerzej pisaliśmy o tym przy okazji porównania klas kotłów 5 z 3 i 4), maszyny niższych klas mogą uzyskiwać niższe sprawności. Proces zamiany energii chemicznej paliwa na energię cieplną nie może obejść się bez strat. Wyróżniamy kilka rodzajów strat:
  • kominowa,
  • niecałkowitego spalania,
  • niezupełnego spalania,
  • poprzez promieniowanie, konwekcje i przewodzenie.

  • W zależności od konkretnej konstrukcji i rodzaju kotła każda z wymienionych strat ma mniejszy lub większy wpływ na końcową sprawność cieplną urządzenia. Straty występują także w wymienniku ciepła, w którym odbywa się przekazanie wyprodukowanego ciepła czynnikowi grzewczemu (np. wodzie). Duży wpływ na wielkość strat ma tutaj stan powierzchni wymiennika (po części ma na to wpływ sposób eksploatacji kotła). Powierzchnie wymiennika mogą korodować (gdy są zrobione z żelaza) lub zarastać produktami spalania (m.in. pyłem, sadzą, wykroplonymi substancjami smołowymi). Zjawiska te występują zawsze, jednak niepoprawne spalanie paliwa w palenisku i komorze spalania (np. zbyt niskie temperatury spalin i wody, nieregularne i zbyt rzadkie lub niedokładne czyszczenie powierzchni wymiennika) znacząco zwiększają ich niekorzystny wpływ. Efektami takich zaniedbań może być powstanie kamienia kotłowego i narostów pyłowo-smołowych mających współczynniki przewodzenia ciepła kilkadziesiąt razy mniejsze od stali czy żeliwa. Ostatecznie sprawność cieplna kotła maleje w trakcie eksploatacji, szczególnie szybko w przypadku niestosowania się do zaleceń producenta.

    Podsumowanie

    Przy zakupie kotła należy pamiętać, że jego sprawność podawana przez producenta w Instrukcji Obsługi lub Dokumentacji Techniczno-Ruchowej jest sprawnością teoretyczną. Sprawności te powinny być weryfikowane poprzez badania w kompetentnych laboratoriach spalania. Przed wyborem kotła warto zapoznać się z wynikami badań – producenci i sprzedawcy powinni je udostępniać potencjalnym klientom. Co więcej dobrze jest z góry założyć, że w warunkach rzeczywistej eksploatacji kocioł będzie pracował z gorszą sprawnością niż jest to widoczne w dokumentacji technicznej i być na to przygotowanym zarówno finansowo jak i technicznie. Sprawność cieplna kotła powinna być ważnym czynnikiem zakupowym.

    Sprawność cieplna kotła - co to jest? Definicja


    -->