Утилизация тепла отработанных газов навесного котла.

 Зима... Как смотрю из окошка на пар валящий из трубы - так сердце кровью обливается.  Почему бы не утилизировать это тепло и тем самым не повысить КПД котла процентов на 10 ? Подогревать систему отопления нецелесообразно, а вот холодную воду подогревать и собирать ее в бойлере это реальнее. Нужно посчитать насколько это целесообразно...

 Берем для примера средний 2х контурный навесной турбированный котел 24 кВт. Номинальное потребление газа - 1м3/ч. Температура отработанных газов 60°С , температура наружного воздуха -5°С. Для горения 1м3 газа необходимо 10м3 воздуха.
Время работы котла в отопительный период (в среднем) 250ч/месяц.

Какое количество воды можно нагреть за 1 месяц отработанными газами с +10°С до +50°С?

Сначала вычислим какое количество энергии затрачивается на нагрев 10м3/ч воздуха:

Удельная теплоемкость воздуха (с) = 1020Дж/кг*К
Плотность воздуха (р) =1,3кг/м3

                                                     Q = с*m*(t°исход- t°входящ)
m =V*р

                                  Q = 1020*(10*1.3)*(60-(-5))=1020*13*65=861900Дж

 (Еще одна формула  определения кол-ва теплоты(энергии) для обогрева приточного воздуха
                                                     Р = Q * 0,36 * (t°1-t°2) 
где Р - мощность в Вт
      Q - расход воздуха м3/час
      t°1-t°2 - разность температур исходящего и входящего воздуха )

далее воздухом через теплообменник греем воду:

 преобразуем формулу и узнаем какое количество воды можно нагреть этой энергией:
                                         
                                            m = Q/ c * (t°исходящей-t°входящей)

здесь подставляем теплоемкость воды (с) = 4200Дж

                                           m = 861900 /  4200 * (50-10) = 5,13кг

5,13кг в час, соответственно 250ч/мес * 5,13кг/ч = 1282кг/мес

1282л --  горячей воды в месяц наверное не мало. Считаем дальше

861900Дж*250ч/месяц/3600сек = 59,85кВт тепловой энергии=6,72м3 природного газа/месяц

6,72*0,7грн = 4,7грн/мес * 6мес отопительного сезона = 28грн выгоды за отопительный сезон.

Вродебы и КПД котла 100% и вода горячая на халяву...)))

Пропускная способность труб.

 При замене трубопроводов возникает вопрос о пропускной способности труб из различных материалов. Это зависит от внутреннего диаметра трубы и коэффициента шероховатости
(Кш = мм) грубо говоря какой высоты неровности внутри трубы в миллиметрах.
 Кш
Стальные (новые) трубы            = 0,2мм
Медные                                         = 0,11мм
Пластиковые (Pex-Al-Pex, PPR)  = 0.01мм

Для сравнения пропускной способности труб из различных материалов был принят показатель (Кvu = м3/ч) который показывает какое количество проходящей по трубе воды вызовет падение давления в одном метре трубы на 1Бар (1бар = 1атм = 1кгс).

Диаметры труб в таблице указаны в мм

Как видно из данной таблицы при практически одинаковом внутреннем диаметре пропускная способность различных труб различается существенно.

Объем воды в системе отопления или зачем нужен расширительный бак.

 Из курса школьной физики всем ( а может и не всем) известно что при нагревании все тела , газы , жидкости увеличиваются в объеме, а при остывании уменьшаются.
 Тоже самое происходит и с водой  в случае нагревания.
Единственное отличие воды от других жидкостей в том что у нее все происходит немножко не как у всех.
 Наивысшую плотность вода имеет при +4°С при которой 1дм3 имеет массу 1кг. Если вода нагревается или охлаждается относительно этой точки, то ее объем увеличивается, то есть она становится легче. Благодаря этому явлению лед в реках плавает, а у всех других жидкостей тонет.

Например:
В резервуаре находится ровно 1000 см3 воды с температурой +4 °C. При нагревании воды некоторое количество выльется из резервуара в мерную емкость. Если нагреть воду до 90 °C, в мерную емкость выльется ровно 35,95 см3, что соответствует 34,7 г.

При остывании ниже +4°С вода также увеличивает свой объем что в свою очередь чревато разорванными на морозе трубами отопления или радиаторами.

Для компенсации объема воды, в системе отопления, при нагревании применяется расширительный бачек который устанавливается в наивысшей точке системы отопления и выполняет дополнительную функцию - удаление воздуха из системы, который мешает нормальной работе системы.
В открытых системах отопления расширительный бачек представляет из себя "кастрюлю" на трубе

Расширительные бачки для открытых систем отопления  имеют различные конструкции.

Удельная теплоемкость.

Итак начнем с самых азов.
Что же такое теплоемкость и для чего это?
ТЕПЛОЕМКОСТЬ это какое количество тепла необходимо потратить для прогревания , ну например чугунной или алюминиевой батареи.
Соответственно чугунную греем дольше, а аляминиевую меньше. Тоесть у чугунной батареи теплоемкость больше!

А теперь тоже самое но поумнее.
Важным свойством любого теплоносителя является его теплоемкость. Если выразить ее через массу и разность температур теплоносителя, то получится удельная теплоемкость.
Она обозначается буквой c и имеет размерность кДж/(кг • K)
Удельная теплоемкость — это количество тепла, которое необходимо передать 1 кг вещества (например, воды), чтобы нагреть его на 1 °C. И наоборот, вещество отдает такое же количество энергии при охлаждении.
Среднее значение удельной теплоемкости воды в диапазоне между 0 °C и 100 °C составляет:
c = 4,19 кДж/(кг • K) или c = 1,16 Втч/(кг • K)
Количество поглощаемого или выделяемого тепла Q, выраженное в Дж или кДж, зависит
от массы m, выраженной в кг, удельной теплоемкости c и разности температур Дельта выраженной в K(кельвин).
В системах отопления Дельта — это разность температур в прямом и обратном трубопроводе. Полученная формула:
Количество тепла Q = m • c •Дельта
Известно, что плотность воды меняетсяв зависимости от ее температуры. Однако,чтобы упростить расчеты, используется = 1 кг/дм3 (1 л=1кг) в диапазоне от 4 °C до 90 °C.
Физические термины "энергия", "работа" и "количество тепла" эквивалентны.
Следующая формула используется для преобразования джоулей в другие размерности:
                                   1 Дж = 1 Нм = 1 Втс или 1 МДж = 0,278 кВтч

В данном случае описан теплоноситель-вода. И это не зря. Теплоемкость воды самая большая из всех доступных жидкостей.  Тоесть если 1 м3 нагреть с 20°С до 70°С то вы потратите
                   1000кг*1,16Втч/(кг*К)*(70-20°С)=58кВтч (или кВт) тепловой энергии.
И почти такое же количество энергии (минус потери) эта вода может  отдать на обогрев помещения после транспортирования ее в нужное место, например из котельной в вашу спальню.

Volk.