Blog Detail

  • Home
  • Кпд высокий: Что такое эффективность. Разбираемся, что такое КПД

Кпд высокий: Что такое эффективность. Разбираемся, что такое КПД

Что такое эффективность. Разбираемся, что такое КПД

Мы решили выяснить, что такое эффективность. Хотя бы применительно к технике, где ее часто отождествляют с коэффициентом полезного действия, КПД. Как выяснилось, КПД далеко не всегда можно однозначно измерить, иногда оказывается, что больше ста процентов и часто больше — не значит лучше.

КПД, по своему определению, это отношение полученной энергии к затраченной. Если двигатель сжигает бензин и только треть образовавшегося тепла превращается в энергию движения автомобиля, то КПД равен одной трети или (округляя до целых) 33%. Если лампочка дает световой энергии в пятьдесят раз меньше потребляемой электрической, ее КПД равен 1/50 или 2%. Однако тут сразу возникает вопрос: а если лампочка продается как инфракрасный обогреватель? После того как продажа ламп накаливания была запрещена, точно такие же по конструкции устройства стали продаваться как «инфракрасные обогреватели», поскольку именно в тепло преобразуется свыше 95% электроэнергии.

(Бес)полезное тепло

Обычно тепло, выделяющееся при работе чего-либо, записывают в потери. Но это далеко не бесспорно. Электростанция, например, превращает в электроэнергию примерно треть выделяющегося при сгорании газа или угля тепла, однако еще часть энергии может при этом пойти на нагрев воды. Если горячее водоснабжение и теплые батареи тоже записать в полезные результаты работы ТЭЦ, то КПД вырастет на 10-15%.

Схожим примером может служить автомобильная «печка»: она передает в салон часть тепла, образующегося при работе двигателя. Это тепло может быть полезным и необходимым, а может рассматриваться как потери: по этой причине оно обычно не фигурирует в расчетах КПД автомобильного мотора.

Инженер осматривает паровую турбину. Фото Christian Kuhna / Wikimedia, с разрешения производителя — Siemens.

Особняком стоят такие устройства, как тепловые насосы. Их КПД, если считать его по соотношению выданного тепла и затраченного электричества, больше 100%, однако это не опровергает основы термодинамики. Тепловой насос перекачивает тепло от менее нагретого тела к более нагретому и затрачивает на это энергию, так как без затрат энергии подобное перераспределение теплоты запрещено той же термодинамикой. Если тепловой насос берет из розетки киловатт, а выдает пять киловатт тепла, то четыре киловатта будут взяты из воздуха, воды или грунта вне дома. Окружающая среда в том месте, откуда устройство черпает тепло, остынет, а дом прогреется. Но потом эта теплота вместе с потраченной насосом энергией все равно рассеется в пространстве.

Внешний контур теплового насоса: через эти пластиковые трубы прокачивается жидкость, забирающая тепло из толщи воды в отапливаемое здание. Mark Johnson / Wikimedia

Много или эффективно?

Некоторые устройства имеют очень высокий КПД, но при этом — неподходящую мощность.

Электрические моторы тем эффективнее, чем они больше, однако поставить электровозный двигатель в детскую игрушку физически невозможно и экономически бессмысленно. Поэтому КПД двигателей в локомотиве превышает 95%, а в маленькой машинке на радиоуправлении — от силы 80%. Причем в случае с электрическим двигателем его эффективность зависит так же от нагрузки: недогруженный или перегруженный мотор работает с меньшим КПД. Правильный подбор оборудования может значить даже больше, чем просто выбор устройства с максимальным заявленным КПД.

Самый мощный серийный локомотив, шведский IORE. Второе место удерживает советский электровоз ВЛ-85. Kabelleger / Wikimedia

Если электрические моторы выпускаются для самых разных целей, от вибраторов в телефонах до электровозов, то вот ионный двигатель имеет гораздо меньшую нишу. Ионные двигатели эффективны, экономичны, долговечны (работают без выключения годами), но включаются только в вакууме и дают очень малую тягу. Они идеально подходят для отправки в дальний космос научных аппаратов, которые могут лететь к цели несколько лет и для которых экономия топлива важнее затрат времени.

Электрические моторы, кстати, потребляют почти половину всей вырабатываемой человечеством электроэнергии, так что даже разница в одну сотую процента в мировом масштабе может означать необходимость построить еще один ядерный реактор или еще один энергоблок ТЭЦ.

Эффективно или дешево?

Энергетическая эффективность далеко не всегда тождественна экономической. Наглядный пример — светодиодные лампы, которые до недавнего времени проигрывали лампам накаливания и флуоресцентным «энергосберегайкам». Сложность изготовления белых светодиодов, дороговизна сырья и, с другой стороны, простота лампы накаливания заставляли выбирать менее эффективные, но зато дешевые источники света.

Кстати, за изобретение синего светодиода, без которого бы нельзя было сделать яркую белую лампу, японские исследователи получили в 2014 году Нобелевскую премию. Это не первая премия, вручаемая за вклад в развитие освещения: в 1912 году наградили Нильса Далена, изобретателя, который усовершенствовал ацетиленовые горелки для маяков.

Синие светодиоды нужны для получения белого света в сочетании с красными и зелеными. Эти два цвета научились получать в достаточно ярких светодиодах намного раньше; синие долгое время оставались слишком тусклыми и дорогими для массового применения

Другой пример эффективных, но очень дорогих устройств — солнечные батареи на основе арсенида галлия (полупроводник с формулой GaAs). Их КПД достигает почти 30%, что в полтора-два раза выше используемых на Земле батарей на основе куда более распространенного кремния. Высокая эффективность оправдывает себя только в космосе, куда доставка одного килограмма груза может стоить почти как килограмм золота. Тогда экономия на массе батареи будет оправдана.

КПД линий электропередач можно поднять за счет замены меди на лучше проводящее ток серебро, однако серебряные кабели слишком дороги и потому используются разве что в единичных случаях. А вот к идее построить сверхпроводящие ЛЭП из дорогой и требующей охлаждения жидким азотом редкоземельной керамики в последние годы несколько раз обращались на практике. В частности, такой кабель уже проложен и подключен в германском городе Эссене. Он рассчитан на 40 мегаватт электрической мощности при напряжении в десять киловольт. Кроме того что потери на нагрев сведены к нулю (однако взамен нужно питать криогенные установки), такой кабель намного компактнее обычного и за счет этого можно сэкономить на покупке дорогой земли в центре города или отказаться от прокладки дополнительных туннелей.

Не по общим правилам

Из школьного курса многие помнят, что КПД не может превышать 100% и что он тем выше, чем больше разница температур между холодильником и нагревателем. Однако это верно лишь для так называемых тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, реактивные и ракетные двигатели, газовые и паровые турбины.

Электродвигатели и все электрические устройства этому правилу не подчиняются, поскольку они не тепловые машины. Для них верно только то, что КПД не может превышать ста процентов, а частные ограничения в каждом случае определяются по-разному.

В случае с солнечной батареей потери определяются как квантовыми эффектами при поглощении фотонов, так и потерями на отражение света от поверхности батареи и на поглощение в фокусирующих зеркалах. Проведенные расчеты показали, что выйти за 90% солнечная батарея не может в принципе, а на практике достижимы значения около 60-70%, да и те при весьма сложной структуре фотоячеек.

Великолепным КПД обладают топливные элементы. В эти устройства поступают некие вещества, которые вступают в химическую реакцию друг с другом и дают электрический ток. Этот процесс опять-таки не является циклом тепловой машины, поэтому КПД получается достаточно высоким, порядка 60%, в то время как дизель или бензиновый двигатель не выходят обычно за 50%.

Именно топливные элементы стояли на летавших к Луне космических кораблях «Аполло», и они могут работать, например, на водороде и кислороде. Их недостаток заключается только в том, что водород должен быть достаточно чистым и к тому же его надо где-то хранить и как-то передавать от завода к потребителям. Технологии, позволяющие заменить водородом обычный метан, пока что не доведены до массового использования. На водороде и топливных элементах работают лишь экспериментальные автомобили и некоторое количество подводных лодок.

Плазменные двигатели серии СПД. Их делает ОКБ «Факел», и они используются для удержания спутников на заданной орбите. Тяга создается за счет потока ионов, которые возникают после ионизации инертного газа электрическим разрядом. КПД этих двигателей достигает 60 процентов

Ионные и плазменные двигатели уже существуют, но тоже работают лишь в вакууме. Кроме того, их тяга слишком мала и на порядки ниже веса самого устройства — с Земли они не взлетели бы даже при отсутствии атмосферы. Зато во время межпланетных полетов длительностью в многие месяцы и даже годы слабая тяга компенсируется экономичностью и надежностью.

 Алексей Тимошенко

Теги

ФизикаИстория

Коэффициент полезного действия печей

ovksystems.ru   •   Системы отопления   •   Статьи


Годовая экономия топлива при замене «старых» печей на новые, высокоэффективные в системе воздушного отопления


Из таблицы видно, что при замене старой печи на новую, более эффективную, годовая экономия топлива в системе воздушного отопления будет составлять от 6 до 16%, в зависимости от КПД старой и новой печей.


Если Вы, к примеру, выбираете из 2-х вариантов: печь с КПД 80%, типа GMP 150, 30кВт или печь с КПД 93% типа GMS9100, 29,3кВт, то годовая экономия топлива (газа) в системе воздушного отопления при использовании печи с КПД 93% по сравнению с печью с КПД 80% составит 14%.


Обе печи, с высоким КПД или более низким, будут обогревать Ваш дом совершенно одинаково, Вы ничего не заметите, если заменить одну печь на другую.

Всё дело в экономии топлива. Просто в системе воздушного отопления печь с более высоким КПД согреет Ваш дом за меньшие деньги, чем печь с более низким КПД. У печи с КПД 80%, как минимум 80% потребляемого топлива непосредственно преобразуется в тепло Вашего дома. После примерно 15 лет эксплуатации, КПД печи в системе воздушного отопления упадет ещё на несколько процентов, поэтому, если Вы эксплуатируете печь с КПД значительно ниже 80%, то для Вас вопрос замены печи будет актуален.


Правда, здесь надо будет обратить внимание на состояние других элементов, в частности, воздуховодов. В системе воздушного отопления из-за утечек теплого воздуха в системе каналов распределения мы теряем от 20 до 40% тепла. Возможно после ревизии воздуховодов, вопрос замены печи потеряет свою актуальность.


Как показывает практика, качественно выполненная система воздушного отопления с печью, имеющей КПД 80%, очень часто работает более экономично и имеет более высокие показатели, чем такая же система отопления с печью, имеющей КПД 95%. Очень многое зависит от качества установки системы воздушного отопления.


Реально имеет смысл устанавливать печи воздушного отопления с высоким КПД (95-98%) тем, кто проживает в районах с суровыми климатическими условиями (зимами) и высоким ценами на газ. При этих условиях более дорогие печи с высоким КПД в воздушном отоплении окупаются значительно быстрее, в отличие от аналогичных печей, работающих в более мягком климате. Для более мягкого климата в системе воздушного отопления вполне приемлемо иметь современную печь с КПД 80%.

Если разница в работе печей воздушного отопления с КПД 80% и 94% заметна, то разница между печью с КПД 94% и 96% незначительна.


Печи воздушного отопления с высоким КПД имеют два теплообменника, существенно увеличивающие конденсацию продуктов сгорания и, соответственно, передачу тепла теплообменнику, а это, в свою очередь, снижает температуру самих продуктов сгорания примерно до 40-45 град.С.


Энергоэффективная экономика рекомендует устанавливать газовые печи для воздушного отопления с КПД не менее 90%, т.к. при использовании этих печей с низкой температурой продуктов сгорания, выбрасываемых в атмосферу, металлические дымоходы можно заменить на более легкие и не подвергающиеся коррозии, пластиковые с выходом через боковую стену, а не через вертикальный дымоход.


Так что же делать?

В большинстве случаев Вы должны, в конечном счете, окупить свои инвестиции в энергосбережение, т. е. если Вы установили дорогую печь воздушного отопления с высоким КПД, то «лишние» деньги, потраченные на закупку более дорогой печи, должны в приемлемые сроки окупиться за счет более экономной работы печи и снижения расходов на газовое топливо и электричество. Срок окупаемости системы воздушного отопления напрямую зависит от климата, где Ваш дом установлен, от утепленности дома и цены на газ и электроэнергию. С другой стороны, если Вы живёте в мягком климате, то печь с КПД 80% представляет собой надежный, проверенный временем выбор. Хотя Ваши ежедневные расходы на воздушное отопление будут выше, но долгосрочные расходы, в конечном счете, будут меньше.


Если же Вы строите большой и дорогой (в смысле хорошо утепленный) дом, площадью не менее 400 кв.м, то вполне оправданным для Вас будет выбор печей воздушного отопления с высоким КПД, не менее 90%, т.к. в этом случае понадобится установка не менее 2-х печей и суммарная экономия от применения дорогих печей воздушного отопления может быть выше, т. к. отсутствуют дорогие дымоходы, ниже расходы на нержавеющую сталь, возможна организация более гибкой работы фактически двух отопительных систем с учетом многоскоростных двигателей, установленных в высокоэффективных печах воздушного отопления.

Возврат к списку

Разработка и продвижение сайтов:
студия ВебПрофи

© 2010-2022 ovksystems.ru
МО, г. Балашиха, ш. Энтузиастов, 1Ас3Б
+7 (495) 132-47-47, [email protected], [email protected]
Политика конфиденциальности

Познакомьтесь с нашей командой |

Крейг Бишоп

Крейг работает в области ОВКВ и сантехники с 1996 года. Имея 21-летний опыт, Крейг освоил свое дело, пройдя путь от молодого человека, поступившего в Массовую морскую академию в области морской и дизельной инженерии, до владелец успешной компании по ОВиК и сантехнике, которая сосредоточена на удовлетворении потребностей клиентов. Крейг обладает исключительными знаниями в области оказания технической помощи при проектировании и внедрении систем HVAC, а также глубоко разбирается в изготовлении деталей оборудования для удовлетворения специальных потребностей или замены частей, которые могут быть недоступны. Все с абсолютным пониманием местных строительных норм.

Дальнейшее обязательство Крейга по удовлетворению потребностей клиентов и сообщества заключается в его волонтерском участии в местном совете по проблемам старения, сборе средств для пожилых людей и его участии в создании сетевой группы, которая занимается удовлетворением потребностей клиентов.

Как владелец High Efficiency, Крейг стремится создать бизнес-среду, которая обслуживает его сотрудников, а они, в свою очередь, служат нашим клиентам, обеспечивая ценность за счет качественных услуг и продуктов с акцентом на «снижение затрат на коммунальные услуги и повышение комфорта наших клиенты». Крейг верит в этот бизнес-подход по двум причинам: важность правильного выполнения работы и то, что мы обслуживаем сообщество, в котором живем; это наши соседи.

Джули Лоусон

Джули — целеустремленный и технически подкованный бизнес-профессионал с универсальным набором административных навыков, приобретенным благодаря опыту работы в качестве бизнес-менеджера, администратора по связям с общественностью, администратора по заработной плате и помощника по административным вопросам. Она преуспевает в надзоре и надзоре за целями, деятельностью и сотрудниками компании.

Джули использовала свой профессиональный опыт, чтобы стать волонтером в своем сообществе, чтобы основать некоммерческую организацию для сбора денег на исследования. Она использовала свой опыт координатора по связям с общественностью, чтобы привлечь внимание общественности к положительной репутации и общественному имиджу организации. Джули также возглавляла некоммерческую родительскую группу, предоставляя программы, услуги поддержки и ресурсы, предназначенные для их поддержки, а также повышения их способности и уверенности в воспитании и воспитании здоровых детей.

Как совладелец High Efficiency, Джули является частью трудолюбивой команды людей, занимающихся предоставлением лучших услуг в области ОВКВ и сантехники на Саут-Шор и Кейп-Код.

Стивен Райт

Стивен Райт семейный человек из Барнстейбла, в свободное время он любит проводить время со своей семьей и работать над проектами по благоустройству дома. В 2012 году он начал свою карьеру в области утепления в качестве ученика в небольшой компании на Кейп-Код. Стивен работал над получением всех необходимых сертификатов строительных наук, чтобы стать начальником бригады.

В октябре 2016 года Стивен занял должность операционного менеджера в дочерней компании High Efficiency Cape Cod Energy Solutions LLC. В сентябре 2017 года Стивен получил лицензию сертифицированного специалиста по анализу эффективности зданий, которую он использовал для руководства повседневной деятельностью команд по утеплению и аудиту, а также для их обучения и обучения. Осенью 2017 года, когда Стивен обладал полным знанием систем всего дома и эффективности, его переход в High Efficiency в составе нашей группы продаж был естественным. С тех пор Стивен сосредоточился на оценке и обслуживании систем домашней эффективности. Стивен присоединился к High Efficiency в качестве штатного специалиста по ОВКВ в январе 2018 года, и благодаря многолетнему опыту работы аналитиком по строительным характеристикам он является идеальным специалистом по ОВКВ.

Энтони Динин

В 2002 году, после окончания средней школы Барнстейбл и обучения в муниципальном колледже Кейп-Код в течение
лет, Энтони поступил на работу в водопроводную и климатическую промышленность в качестве ученика и прошел путь до ведущего установщика
в местной компании в течение пяти лет. Из-за его страсти к области HVAC и сантехники
, в 2007 году он решил устроиться на работу в FW Webb, чтобы изучить оптовую сторону HVAC и
сантехники. После двенадцати лет работы в FW Webb Энтони оставил свою должность менеджера магазина на 9 лет.00:35 FW Webb в Фалмуте, штат Массачусетс. осознал, что его место снова в управлении и работе с людьми, а также в новых технологических продуктах
для местной компании HVAC. Работая по обе стороны нашей отрасли, он научился сочетать свои знания, чтобы стать успешным продавцом в команде высокоэффективных специалистов.
У Энтони есть невероятная страсть, смешанная с ясным видением, когда он работает со своими клиентами, что
хорошо послужило ему и его клиентам.
Энтони недавно был помолвлен и является отцом четверых детей. Его младшие мальчики-близнецы. когда он 9У 0035 действительно есть свободное время, он любит ездить на мотоцикле, ходить в походы и кататься на лыжах в горах Нью-Гэмпшира со своей невестой
, Магдаленой.

Сантехника, отопление и кондиционирование воздуха в Кейп-Код, Массачусетс |

Добро пожаловать в High Efficiency

Компания High Efficiency LLC, расположенная в Сэндвиче, штат Массачусетс, была основана Крейгом Бишопом в 2010 году. доска. Полностью лицензированная и застрахованная компания High Efficiency ориентирована на предоставление частным и коммерческим клиентам исключительного, чистого, профессионального обслуживания и обслуживания их систем отопления и охлаждения. Мы стремимся предоставить каждому клиенту наши исключительные знания и превосходное оборудование для всех их потребностей в области ОВКВ. Важно, чтобы ваша система была спроектирована так, чтобы обеспечить максимальный комфорт при минимальных затратах на электроэнергию, и чтобы ваш дом был оснащен эффективной системой, которая улучшает качество воздуха в помещении и может помочь избежать дорогостоящего и неудобного ремонта на долгие годы.