При выборе газовой котельной заказчику важно понимать будущий расход топлива. Этот показатель нужен для оценки эксплуатационных затрат и подготовки исходных данных для газоснабжения объекта.
Расход газа котельной зависит от требуемой тепловой мощности, теплоты сгорания топлива и эффективности оборудования. Для оценки потребления за отопительный сезон дополнительно нужен график нагрузки: зимой, в межсезонье и при изменении режима работы предприятия потребность в тепле различается.
Разберём расчёт на примерах котельных мощностью 1 и 1,5 МВт. Все числовые исходные данные в примерах условные и показывают методику расчёта.
Как рассчитать часовой расход газа котельной
Для предварительной оценки используют формулу:
B = P / (q × η)
Где:
-
B — часовой расход природного газа, м³/ч.
-
P — полезная тепловая мощность, которую котлы выдают в рассматриваемом режиме, кВт.
-
q — низшая теплота сгорания газа, кВт·ч/м³.
-
η — КПД котлов в этом режиме, выраженный долей единицы: например, 92% = 0,92.
Перед расчётом мощность переводят в киловатты: 1 МВт = 1 000 кВт.
Значение теплоты сгорания берут из данных поставщика или паспорта качества газа. Если оно указано в МДж/м³, для перевода в кВт·ч/м³ его делят на 3,6. Например, 33,48 МДж/м³ соответствует 9,3 кВт·ч/м³.
КПД и теплоту сгорания необходимо использовать на одной основе: в этой формуле — по низшей теплоте сгорания. Условия приведения объёма газа также должны совпадать с условиями, для которых указана его теплота сгорания.
Сколько газа расходует котельная 1 МВт
Примем для расчётного примера:
-
Полезная тепловая мощность: 1 000 кВт.
-
Низшая теплота сгорания природного газа: 9,3 кВт·ч/м³.
-
КПД в рассматриваемом режиме: 92%, или 0,92.
Получаем:
B = 1 000 / (9,3 × 0,92) ≈ 117 м³/ч.
При этих исходных данных котельной требуется около 117 м³ газа в час, чтобы выдавать 1 МВт полезной тепловой мощности.
Это расчётная величина для заданного режима. Она не означает, что котельная будет потреблять столько газа каждый час в течение года.
Пример для котельной 1,5 МВт
При той же теплоте сгорания и том же КПД:
B = 1 500 / (9,3 × 0,92) ≈ 175 м³/ч.
Такой расход соответствует суммарной полезной мощности работающих котлов 1,5 МВт.
Если котельная состоит из трёх котлов по 500 кВт, для расчёта текущего расхода учитывают фактическую нагрузку работающего оборудования. Сумма паспортных мощностей показывает установленную мощность, но не определяет постоянное потребление газа.
Почему фактическое потребление отличается от паспортного
Отопительная нагрузка меняется вместе с наружной температурой. На производстве дополнительно влияют сменность, работа вентиляции и технологического оборудования. Горячее водоснабжение создаёт свою нагрузку.
Поэтому при одной установленной мощности котельная может работать в разных режимах. Резервный котёл также не следует автоматически считать работающим на полной мощности.
Для расчёта расхода сначала определяют потребность объекта в тепле. Подробнее об исходных данных — в статье «Как рассчитать мощность котельной для предприятия» (откроется в новой вкладке).
Как рассчитать расход газа за отопительный сезон
Основой сезонного расчёта служит количество теплоты, которое должны выработать котлы:
Vсез = Qсез / (q × ηсез)
Где:
-
Vсез — объём природного газа за сезон, м³.
-
Qсез — полезная выработка теплоты котлами за сезон, кВт·ч.
-
q — принятая низшая теплота сгорания газа, кВт·ч/м³.
-
ηсез — КПД за сезон, выраженный долей единицы.
Сезонный КПД учитывает работу при разных нагрузках, пуски, остановки и потери в периоды ожидания. Он может отличаться от паспортного КПД, определённого для конкретного режима испытаний.
Если известна средняя полезная мощность за весь рассматриваемый период:
Qсез = Pср × t
Здесь Pср — средняя мощность в кВт, а t — продолжительность периода в часах.
Для нового объекта нагрузку определяют расчётом. Для действующей котельной используют данные учёта тепла и эксплуатации. При заметных изменениях нагрузки или качества газа расчёт выполняют по отдельным периодам и складывают результаты.
Пример сезонного расчёта для котельной 1,5 МВт
Зададим условия учебного примера:
-
Установленная мощность: 1 500 кВт.
-
Средняя полезная мощность за рассматриваемый период: 600 кВт, то есть 40% установленной.
-
Продолжительность периода: 210 суток.
-
Количество часов: 210 × 24 = 5 040 часов.
-
Низшая теплота сгорания газа: 9,3 кВт·ч/м³.
-
Принятый сезонный КПД: 90%, или 0,90.
Сначала определим выработку теплоты:
Qсез = 600 × 5 040 = 3 024 000 кВт·ч.
Затем рассчитаем объём газа:
Vсез = 3 024 000 / (9,3 × 0,90) ≈ 361 000 м³.
При заданных условиях получится около 361 тыс. м³ газа за сезон.
Средняя нагрузка 40%, продолжительность 210 суток и КПД 90% приняты только для этого примера. Для конкретного склада, завода или социального объекта их необходимо определить отдельно.
Почему нельзя умножать максимальный расход на все часы сезона
Такой расчёт предполагает непрерывную работу на полной мощности. Для отопительной котельной это обычно не соответствует графику потребления тепла.
В приведённом примере средняя мощность составляет 600 кВт. Если вместо неё подставить установленные 1 500 кВт при остальных неизменных условиях, расчётный объём газа увеличится в 2,5 раза — примерно до 903 тыс. м³.
Поэтому для оценки сезонного потребления нужна средняя нагрузка или её распределение по времени. Для круглогодичной работы расход на летнее горячее водоснабжение и технологические процессы добавляют отдельно.
Какие ошибки искажают расчёт
-
Путают мегаватты и киловатты. В приведённой формуле мощность указывают в кВт.
-
Подставляют мощность горелки по топливу вместо полезной мощности котла. Это разные величины: при переходе от энергии топлива к полезному теплу учитывают КПД.
-
Используют установленную мощность как среднюю нагрузку. Это завышает сезонную оценку, если оборудование большую часть времени загружено частично.
-
Принимают теплоту сгорания газа без проверки. Для рабочего расчёта нужны данные по фактически поставляемому топливу.
-
Забывают о вентиляции, ГВС и технологических потребителях. Их нагрузку учитывают вместе с отоплением, с учётом режима работы.
-
Не определяют, где учитывается тепло. Если исходные данные относятся к потреблению зданий, к ним добавляют потери в тепловых сетях. Если взята выработка на выходе котельной, эти потери уже входят в неё — повторно добавлять их не нужно.
Как проверить фактический расход газа
Для анализа работы котельной сопоставляют расход топлива и выработку тепла за одинаковый период.
Полезно фиксировать:
-
Объём газа по архиву узла учёта, приведённый к согласованным условиям.
-
Количество выработанной теплоты по теплосчётчику.
-
Наружную температуру и режим работы объекта.
-
Работу вентиляции, ГВС и технологических потребителей.
-
Включение котлов, пуски и остановки горелок.
Один из показателей для сравнения — удельный расход газа:
b = V / Q
Если объём газа указан в м³, а выработка тепла — в МВт·ч, результат получают в м³/МВт·ч.
Рост месячного потребления ещё не доказывает перерасход: причиной могут быть морозы, увеличение выпуска продукции или подключение новых потребителей. Изменение удельного расхода оценивают вместе с нагрузкой, качеством газа и условиями учёта.
Если при сопоставимых условиях расход вырос, специалисты проверяют режимы горения, состояние поверхностей нагрева, настройки автоматики и потери тепла. О регулировании по наружной температуре читайте в материале «Погодозависимая автоматика котельной» (откроется в новой вкладке).
Частые вопросы
Можно ли считать 0,1 м³ газа на каждый киловатт мощности в час?
Такой ориентир не заменяет расчёт. В нашем примере расход при мощности 1 000 кВт составляет около 117 м³/ч. Результат зависит от теплоты сгорания газа и КПД оборудования.
Достаточно ли площади здания для расчёта расхода газа?
Площадь сама по себе недостаточна. Важны теплопотери, высота помещений, климат, вентиляция, горячее водоснабжение и график работы. Сначала определяют тепловую нагрузку, затем — потребность в топливе.
Можно ли применить эти примеры к котельной на СУГ?
Числовые значения переносить нельзя: у природного газа и СУГ разная теплота сгорания. Для СУГ выбирают соответствующие характеристики топлива и согласованные единицы измерения. Принцип энергетического баланса сохраняется.
Расчёт котельной под ваш объект
«Гольфстрим» проектирует и производит водогрейные котельные (откроется в новой вкладке) для промышленных, коммерческих и социальных объектов.
Для предварительной оценки мощности и потребления топлива подготовьте:
-
Назначение объекта и его местоположение.
-
Тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию, ГВС и технологические процессы — если они уже определены.
-
Режим работы объекта и сведения о существующих тепловых сетях.
-
Технические условия на газоснабжение и данные действующего учёта — при наличии.
Заполните опросный лист (откроется в новой вкладке) и приложите имеющиеся исходные данные. Специалисты «Гольфстрима» помогут подобрать состав котельной и оценить потребление газа для вашего режима работы.
