Удельная теплота сгорания топлива

Удельная теплота сгорания топлива — количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании единицы топлива: кубометра газа, килограмма дров, угля или пеллет. Единицы измерения — кВт·ч/м³ для газа и кВт·ч/кг для твёрдого и жидкого топлива. По этой величине считают расход топлива котлом, объём заправки газгольдера и стоимость отопительного сезона в деньгах.

Что означает удельная теплота сгорания на практике

Для природного газа цифра нормирована: ГОСТ 5542-2014 задаёт низшую теплоту сгорания не ниже 31,8 МДж/м³ — это около 8,8 кВт·ч на кубометр. Фактическое значение конкретной сети выше минимума и зависит от состава; расчёт по 8,8 кВт·ч/м³ даёт запас, точное значение берут из паспорта газа поставщика.

Низшая — ключевое слово. При сгорании топлива образуется водяной пар, и в высшую теплоту сгорания входит тепло его конденсации. Обычный котёл выпускает пар в дымоход: до 10 % тепловой энергии уходит с продуктами сгорания — отсюда КПД газового котла около 90 %. Расход топлива считают по низшей теплоте: она отвечает тому теплу, которое котёл способен забрать без специальных мер. Как устроены газовые котлы и куда уходит тепло — в статье про газовые котлы отопления.

Для дров, угля и пеллет теплотворность — справочные средние: она сильно зависит от влажности и породы. Средние годятся как стартовая точка; точнее — паспорт конкретного топлива. В калькуляторе сравнения стоимости отопления и теплоты сгорания, и тарифы — редактируемые поля с предзаполненными средними по РФ.

Формула и единицы

Тепло из топлива: Q = V × q, где Q — теплота, кВт·ч; V — объём сгоревшего газа, м³ (для твёрдого топлива — масса, кг); q — удельная теплота сгорания, кВт·ч/м³ или кВт·ч/кг.

Обратная задача — расход топлива: V = Q / (q × η), где η — КПД котла в долях единицы. Полезную теплоту делят и на теплоту сгорания, и на КПД: часть топлива всегда улетает в дымоход.

Пример расчёта

Котёл отдаёт в отопление 12 кВт полезной теплоты, КПД 90 %.

• Затрачиваемая мощность: 12 / 0,9 ≈ 13,3 кВт.
• Часовой расход газа: 13,3 / 8,8 ≈ 1,52 м³/ч.
• За сезон из 2000 часов: 1,52 × 2000 ≈ 3030 м³.

Те же шаги с любым топливом и своими тарифами повторяет калькулятор сравнения стоимости отопления — он же расставляет варианты по цене за сезон.

Типичные ошибки

1. Расход считают без КПД. Деление полезной теплоты прямо на теплоту сгорания занижает расход на десятую часть: 12 / 8,8 = 1,36 м³/ч вместо 1,52. За сезон разница набирает сотни кубометров газа.
2. В расчёт обычного котла подставляют высшую теплоту. Пар уходящих газов не конденсируется, и тепло конденсации улетает в трубу: расход по высшей теплоте выходит оптимистичнее реального на те же проценты.
3. Виды топлива сравнивают по кубометрам и килограммам. Кубометр газа и килограмм дров — несопоставимые единицы. Сравнивают кВт·ч в единице топлива и цену единицы: сколько тепла должен выдать котёл за сезон — в термине про мощность котла.
4. Теплотворность берут одной цифрой для всех дров. Влажность решает: сырые дрова тратят часть тепла на испарение собственной воды. Справочное среднее — только стартовая точка; у пеллет разброс меньше, у сырых дров падение заметное. Как устроено твердотопливное отопление на гранулах — в статье про котлы на пеллетах и гранулах.

Частые вопросы

Сколько кВт·ч тепла в кубометре газа?

Не ниже 8,8 кВт·ч/м³: ГОСТ 5542-2014 нормирует низшую теплоту сгорания природного газа на уровне 31,8 МДж/м³. Фактическое значение сети выше — точную цифру даёт паспорт газа.

Чем низшая теплота сгорания отличается от высшей?

В высшую входит тепло конденсации водяного пара, образующегося при горении; низшая — без него. Котлы считают по низшей: в обычном дымоходе пар не конденсируется и уносит это тепло наружу.

Как посчитать расход газа по мощности котла?

V = Q / (q × η): полезную мощность делят на теплоту сгорания и КПД. Котёл с полезной отдачей 12 кВт при КПД 90 % расходует 12 / 0,9 / 8,8 ≈ 1,52 м³/ч, за 2000 часов сезона — около 3030 м³.

Где взять теплоту сгорания дров и угля?

Справочные средние — стартовая точка, точное значение зависит от влажности и берётся из паспорта топлива. Сколько тепла котёл сохранит из сожжённого — в термине про КПД котла.

Как теплота сгорания связана с мощностью котла?

Мощность — скорость сжигания топлива: котёл 12 кВт при КПД 90 % каждый час работы переводит в полезное тепло 1,52 м³ газа. Зная теплоту сгорания, из мощности котла получают расход топлива, а из него — сезонную потребность и цену отопления.

Источники

1. ГОСТ 5542-2014 «Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения» — низшая теплота сгорания природного газа не ниже 31,8 МДж/м³ (≈ 8,8 кВт·ч/м³).
2. Материал базы «Газовые котлы отопления» — до 10 % тепловой энергии теряется при удалении продуктов сгорания через дымоход, КПД газового котла ≈ 90 %.