Котел с КПД больше 100%? Вымысел маркетологов или реальность. Пояснение расчета

Котел с КПД больше 100%? Вымысел маркетологов или реальность. Пояснение расчета

Подбирая котел для отопления частного дома или квартиры, покупатель сравнивает характеристики и приходит в легкое замешательство: почему производители конденсационных котлов указывают КПД больше 100%. Попробуем разобраться откуда берутся такие цифры.

Что такое КПД? Это величина показывающая, какое количество полезной энергии было получено в отношении к затраченной, если потребуется выразить в процентах, то умножим на 100%.

n (КПД) = Qпол / Qзатр,

Очевидно, чтобы получить коэффициент полезного действия более 100% необходимо на выходе получить больше энергии нежели изначально было затрачено. Однако известно, что Нобелевскую премию за изобретение вечного двигателя пока никто не получил. Тогда каким образом происходит расчет эффективности работы котла указанной в паспорте прибора?

Принцип работы и КПД традиционного настенного газового котла

Для ответа на вопрос сначала рассмотрим работу обычного настенного традиционного газового котла. В котел для его работы подается газ метан и кислород. В результате реакции горения в камере сгорания котла образуется углекислый газ, вода в виде пара и какое-то количество теплоты. Здесь показана идеальная реакция горения, в реальности в котел подается обычный воздух, где около 78% объема занимает азот, который не участвует в горении, около 21% кислорода и 1% иных газов. Большая часть этой теплоты подается системе отопления через основной или первичный теплообменник котла.


Однако, так как температура дымовых газов традиционного котла больше 120 °С неизбежно часть тепла теряется с дымовыми газами. В результате если количество тепла, полученное при сгорании газа взять за 100%, то количество тепла, которое будет передано системе отопления составит около 92 – 93%. Оставшиеся 7 – 8% тепла будут выброшены на улицу вместе с углекислым газом, паром и другими газами. Именно таким образом происходит расчет КПД газового котла, согласно действующим ГОСТ и называется расчетом по низшей теплоте сгорания.


Например, если переводить в цифры, то при сжигании 1 куб. м природного газа (согласно ГОСТ) выделяется 33,41 МДж тепла или 9,28 кВт из которых 0,55 кВт идет в потери с входящими газами и 8,53 кВт передается системе отопления.


Принцип работы конденсационного котла и КПД больше 100% 

Работа конденсационного котла в отличии от традиционного происходит в два этапа: на первом – в горячей камере, как и в предыдущем примере происходит сгорание газа с выделением углекислого газа, воды в парообразном состоянии и тепла 100%. В этой камере с помощью теплообменника происходит передача части тепла дымовых газов системе отопления. Температура дымовых газов опускается до 120 – 150 °С. Затем на втором этапе дымы вместо того чтобы быть выброшенными на улицу перемещаются во вторую камеру, где их температура во втором теплообменнике опускается до 40 – 55 °С повышая суммарное количество используемого тепла дымовых газов до 98%. Но и это еще не все. Вода, которая перебывала в состоянии пара начинает конденсироваться, выделяя дополнительное не учтенное в процессе сгорания тепло, а это еще порядка 10% к тем 98%, что уже были переданы системе отопления. В результате и получаются те самые 108%.


Для конденсационных котлов в процессе сжигания 1 куб. м газа выделяется 9,28 кВт тепла и дополнительно 1,02 кВт в процессе конденсации пара. Общие потери составят около 0,3 кВт с дымовыми газами, а полезное количество теплоты, которое передается системе отопления 10 кВт или 108% от расчётного КПД.


Конечно логично считать КПД по высшей теплоте сгорания, т.е. с учетом скрытой теплоты конденсации пара, но при этом показатель сложно сравнивать с характеристиками других котлов. Значения, полученные при расчете по низшей теплоте сгорания правильно называть КПД по ГОСТ или эффективностью тогда и не будет возникать недоразумений относительно коэффициента полезного действия больше 100%.