Como evitar o desperdício de recursos. Caldeira a gás de condensação para ajudá-lo.

O que é uma caldeira a gás de condensação?

As caldeiras de condensação a gás estão ganhando cada vez mais popularidade no mercado, pois têm se mostrado dispositivos muito eficientes. As caldeiras de condensação têm um fator de eficiência bastante sério. Quase 96%. Já nas caldeiras convencionais, a eficiência dificilmente chega a 85%. As caldeiras de condensação são muito econômicas. Essas caldeiras são muito populares na Europa, uma vez que os europeus têm um problema bastante sério de economia de combustível. Apesar do custo um pouco mais alto de uma caldeira de condensação em comparação com uma convencional, as unidades de aquecimento a gás de condensação se pagam rapidamente. As caldeiras deste tipo olham com segurança para o futuro, porque o princípio do seu funcionamento é o mais promissor hoje.

O que significa o termo "caldeira de condensação"?

Este termo apareceu na vida cotidiana há relativamente pouco tempo, mas hoje muitos proprietários entendem o princípio de funcionamento da caldeira, por isso esse nome foi atribuído a ela. Um aquecedor de condensação usa o calor não só do gás queimado, mas também do vapor, que é emitido para a atmosfera através da chaminé em um projeto de caldeira convencional.

Para extrair energia térmica do condensado, uma caldeira de condensação a gás de piso ou de parede é equipada com grandes trocadores de calor.

Em alguns modelos, é fornecido um trocador de calor secundário adicional, que interage exclusivamente com o vapor de água. Tal dispositivo de dispositivos permite que você atinja indicadores de eficiência excelentes.

A história do surgimento da caldeira a gás de condensação

Na longínqua década de 1950, começaram a aparecer pela primeira vez modelos de caldeiras de condensação. Esses modelos não eram perfeitos como são hoje e passaram por inúmeras mudanças durante sua evolução. Bem, já naqueles anos distantes, as caldeiras deste tipo demonstraram indicadores bastante sérios de economia de combustível. Esse fator importante ainda é o principal que torna as caldeiras de ar condicionado muito atraentes para os compradores.

Naqueles anos, trocadores de calor feitos de ferro fundido ou aço eram usados, o que os tornava de curta duração. Sob a influência do condensado, as caldeiras falharam rapidamente devido à corrosão severa. Somente na década de 1970 novos materiais e tecnologias substituíram o ferro fundido do aço. Muitos elementos da caldeira, incluindo trocadores de calor, começaram a ser feitos de aço inoxidável. Essa modernização estendeu significativamente a vida útil da caldeira de condensação. Numerosos especialistas concordam com a opinião unânime de que as caldeiras deste tipo em sua forma moderna são dispositivos de aquecimento confiáveis, muito amigáveis ​​ao meio ambiente e muito eficientes em termos de eficiência. Os especialistas também acreditam que as caldeiras de ar condicionado têm um futuro muito promissor. Na URSS, também foram feitas pesquisas nessa direção, mas essa tecnologia não teve um desenvolvimento sério.

Tipos de chaminé

Três principais tipos estruturais de chaminés, cada um dos quais com uma área específica de aplicação:

• parede única;
• parede dupla (sanduíche);
• coaxial.

Chaminé de parede simples

Pelo nome, fica claro que se trata apenas de tubos e acessórios feitos do material correspondente. Ele só pode ser usado em ambientes internos ou em canais com isolamento térmico (por exemplo, chaminés durante a reconstrução).Normalmente usado para a emissão de gases de combustão quando o ar é retirado da sala da caldeira.

Muitas vezes também é usado para a fabricação de um canal para fornecer o ar de combustão da rua. Esses dutos de ar, é claro, não têm requisitos especiais de temperatura e resistência química e estanqueidade. Ou seja, eles podem ser feitos de quase qualquer material disponível. No entanto, do ponto de vista da uniformidade e facilidade de instalação, o mesmo tipo de chaminé de parede simples é normalmente usado para a descarga de gases de combustão.

As chaminés de parede única nunca podem ser utilizadas no exterior. O principal problema é a constante formação de condensado no canal. Do ponto de vista da resistência química, como observado acima, isso não é assustador, mas há um grande perigo de congelamento do líquido dentro da chaminé e, como resultado, um estreitamento da seção de fluxo do tubo. A queda da tiragem natural devido ao resfriamento dos gases de combustão não é crítica para este tipo de caldeiras, uma vez que possuem ventiladores potentes que fornecem um alto valor de pressão residual.

Chaminé de parede dupla (sanduíche)

Os elementos deste tipo de chaminé consistem em dois tubos concêntricos de diâmetros diferentes, o espaço entre os quais é preenchido com material isolante térmico, geralmente lã de rocha não combustível. Não há requisitos especiais para resistência ao ácido e ao calor para o tubo externo, apenas resistência às condições atmosféricas (precipitação, luz ultravioleta) e resistência mecânica são necessárias. Portanto, no caso de chaminés de aço inoxidável de parede dupla, os tubos internos e externos são geralmente feitos de diferentes tipos de aço para otimizar o custo. Existem opções com a execução do tubo externo em alumínio.

As chaminés de parede dupla podem ser utilizadas tanto no interior como no exterior.

Devido à baixa temperatura dos gases de combustão e à ausência de probabilidade de queimaduras, no caso das caldeiras de condensação, apenas a parte exterior da chaminé é normalmente executada com uma versão de parede dupla, podendo a parte interna utilizar um tubo convencional de parede única.

Chaminé coaxial

Mais uma vez, com base no nome, fica claro o que é essa chaminé: dois tubos concêntricos com um espaço vazio entre eles.

A principal característica deste tipo é que é utilizado tanto para a emissão de gases de combustão (através da tubagem interior) como para a aspiração do ar de combustão (através do espaço entre as tubagens). Assim, ao utilizá-lo, não é necessário garantir constantemente o fluxo do ar de combustão para a sala da caldeira. Além disso, o ar que entra é aquecido pelos gases de combustão, aumentando assim a eficiência geral da sala da caldeira.

A colocação de chaminés coaxiais também é permitida apenas em ambientes internos, o comprimento da seção externa em nossas condições não deve ser superior a um metro. O acúmulo de gelo no final da chaminé é um problema comum em invernos frios. Isso ocorre devido ao forte resfriamento dos gases de combustão na saída quando em contato com o ar frio que entra na combustão pelo espaço entre os tubos. Para resolver este problema, pode-se cortar a seção do tubo externo na zona da extremidade da chaminé para espaçar a emissão de gases de combustão e a entrada de ar; ou use as opções de inverno de fábrica para a extremidade do tubo coaxial.

Este tipo de chaminé é feito de plástico e aço inoxidável.

O princípio de funcionamento da caldeira de condensação

O princípio de funcionamento da caldeira de condensação

O princípio de funcionamento de muitas caldeiras de aquecimento é muito simples. Inclui apenas uma ação - combustão de combustível. Como você sabe, quando o combustível é queimado, uma certa quantidade de energia térmica é liberada.Com a ajuda de um trocador de calor, a energia térmica é transferida para o portador de calor e, então, com a ajuda da circulação, ela entra no sistema de aquecimento. A circulação pode ser realizada tanto pela força quanto pela gravidade. A grande maioria das caldeiras modernas usa a circulação forçada do refrigerante.

Em uma caldeira convencional, uma certa quantidade de energia térmica é emitida pelo tubo da chaminé. Esse calor pode ser removido e reutilizado. Simplesmente, uma caldeira convencional aquece parcialmente a atmosfera com vapor d'água, que se forma quando o gás é queimado. O recurso mais importante está escondido aqui. De acordo com o princípio de seu trabalho, as caldeiras a gás de condensação são capazes de armazenar e direcionar novamente para o sistema de aquecimento a energia do vapor, que em uma caldeira comum simplesmente vai para a chaminé. Todo o truque de uma caldeira de condensação está em seu trocador de calor.

A caldeira de condensação tem como objetivo absorver a energia que é liberada quando o vapor se condensa. A mesma energia térmica é absorvida pela água, que vem no retorno e que pré-resfria o vapor até a temperatura do ponto de orvalho, liberando energia térmica. Esta energia térmica deve ser devolvida ao sistema de aquecimento, aumentando assim a eficiência da caldeira de condensação.

Atualmente, todos os trocadores de calor para caldeiras de condensação são feitos de materiais anticorrosivos. Isso inclui silumin ou aço inoxidável. Um recipiente especial é fornecido para a coleta de condensado em caldeiras de condensação. O excesso de condensado é descarregado no sistema de esgoto.

O condensado é considerado um líquido bastante corrosivo. Portanto, em alguns países, o condensado deve ser neutralizado antes de ser despejado no ralo. Existem neutralizadores para este procedimento. Um neutralizador é um tipo de recipiente que contém grânulos especiais. Esses grânulos podem conter magnésio ou cálcio.

Como funcionam as caldeiras de condensação

O princípio de funcionamento das caldeiras de condensação é conhecido há muito tempo, mas era impossível aplicá-lo em equipamentos de caldeiras de ferro fundido e aço, uma vez que o condensado de água, com alta acidez e contendo dióxido de carbono, causava corrosão do aço e da fundição caldeiras de ferro. Somente com o advento de ligas resistentes à corrosão e aço inoxidável, tornou-se possível introduzir essa tecnologia na produção de equipamentos de caldeiras.

Como já sabemos, ao ser resfriado, o vapor volta ao estado líquido e libera uma certa quantidade de calor. Se considerarmos uma caldeira convencional, então durante o seu funcionamento há uma luta com o processo de condensação, e nas caldeiras de condensação, a condensação é apenas bem-vinda. Seu projeto prevê um trocador de calor especial, no qual ocorre o processo de condensação, e o calor liberado durante este processo é retirado para o sistema de aquecimento

A caldeira de condensação tem uma eficiência de 108-109%. Como isso é possível se, de acordo com as leis da física, a eficiência não pode ultrapassar 100%, já que as perdas de energia em qualquer processo são inevitáveis.

Nas caldeiras sem condensação, durante a combustão do gás, nem toda a energia térmica é retirada, mas apenas uma grande parte dela. O fluxo de calor no trocador de calor é resfriado apenas a uma temperatura de 140-160 ° C; ao ser resfriado a uma temperatura mais baixa, a tiragem da chaminé diminui, forma-se condensado agressivo, que causa corrosão dos elementos da caldeira. A energia térmica que pode ser obtida durante o processo de condensação em caldeiras convencionais não é aproveitada, é chamada de latente.

As caldeiras a gás condensado utilizam em seu trabalho a energia latente na condensação do vapor d'água, portanto, sua eficiência, em comparação com a eficiência das caldeiras convencionais, ultrapassa 100%. O principal elemento de qualquer caldeira é um trocador de calor. Existem dois trocadores de calor na construção de caldeiras de condensação. Eles podem ser separados ou combinados (dois estágios).O primeiro trocador de calor funciona da mesma forma que nas caldeiras convencionais. Um fluxo de calor passa por ele, mas não esfria abaixo do ponto de orvalho. O segundo trocador de calor de condensação remove o calor do gás de combustão e o resfria a uma temperatura abaixo do ponto de orvalho.

O vapor de água se condensa nas paredes do segundo trocador de calor e libera energia térmica latente para a água. Neste momento, o calor adicional é retirado dos produtos de combustão, sua temperatura na saída do trocador de calor é apenas 10-15 ° C mais alta que a temperatura do refrigerante.

Para resolver o problema da corrosão causada pelo condensado agressivo, os fabricantes utilizam materiais resistentes à corrosão e ao ataque químico na fabricação de caldeiras (aço inoxidável, silumin (liga de alumínio-silício)).

Na Europa, e em particular na Alemanha, existem regulamentos que exigem a neutralização do condensado antes de ser despejado no esgoto. O neutralizador é um recipiente com grânulos de magnésio e potássio. Ao passar por esses reagentes alcalinos, o condensado é neutralizado e, ao ser despejado no esgoto, não representa perigo para o meio ambiente. Na Rússia, os padrões sanitários não exigem a neutralização do condensado, então ele é simplesmente coletado em um tanque especial fornecido no projeto da caldeira e, como resultado, é descarregado no esgoto em sua forma original. Em caldeiras com capacidade de até 30 kW, destinadas ao aquecimento de residências, são formados cerca de 30 litros de condensado em 24 horas de operação.

Como determinar a eficiência de uma caldeira de condensação

Hoje existem sistemas de aquecimento tradicionais e de baixa temperatura. Os sistemas de baixa temperatura incluem, digamos, aquecimento de piso Dispositivos de condensação se integram muito bem a esses sistemas de aquecimento e mostram resultados de alta eficiência em tais sistemas. Isso ocorre porque esses sistemas de aquecimento fornecem condições muito boas para a melhor condensação. Se você montar corretamente um tandem de uma caldeira de condensação mais um piso quente, então, neste caso, você não poderá usar radiadores. O "piso quente" dá conta perfeitamente da tarefa de aquecer uma sala, não pior do que um sistema que usa radiadores. Tudo isso graças ao alto rendimento da caldeira de condensação.

Muitas vezes acredita-se que as caldeiras a gás de condensação têm uma eficiência incrível, que vai além de 100%. Claro que não. As conhecidas leis da física funcionam em todos os lugares e ninguém as cancelou ainda. Portanto, essas declarações dos fabricantes nada mais são do que marketing.

Se, no entanto, abordar a questão de avaliar a eficiência com toda objetividade caldeira a gás de condensação, então obtemos algo em torno de 95% de eficiência. Este indicador depende muito das condições de uso deste equipamento. Além disso, a eficiência pode ser aumentada usando a automação "dependente do clima". Com este equipamento, é possível obter um controle diferenciado da caldeira com base na temperatura média diária.

Prós e contras dos aquecedores de condensação

A caldeira de condensação apresenta significativamente mais vantagens em relação às tradicionais, o que explica o custo mais elevado. Em outras palavras, o preço mais alto será compensado em um futuro próximo na forma de menor consumo de gás.

Vantagens de uma caldeira de condensação

• Alta eficiência Muitas vezes, a eficiência nas caldeiras ultrapassa os habituais 100%, obtêm-se percentagens adicionais devido ao arrefecimento dos gases de combustão e à condensação do vapor na segunda parte do permutador de calor. Graças a isso, há uma economia significativa no consumo de energia, chegando a 35%.
• Operação silenciosa As caldeiras têm um nível de ruído muito baixo, o que aumenta o nível de conforto.
• Amizade ambiental Quando comparadas com as caldeiras de convecção, as emissões nocivas são reduzidas em 80%.

Desvantagens de uma caldeira de condensação

• Preço Alto O preço será 30-50% mais alto em comparação com as caldeiras tradicionais.
• Descarte de condensado A necessidade de descartar o condensado não é totalmente uma desvantagem, uma vez que para caldeiras com capacidade inferior a 28 kW, é possível escoar para o esgoto.
• Perda de eficiência em sistemas de alta temperatura Em aplicações de alta temperatura, onde a temperatura de fluxo e retorno é de 80/60 ° C, os indicadores de eficiência cairão para 98-99%.

Em média, uma caldeira de 25 kW produz 70 litros de condensado por dia.

Chaminé

A retirada dos gases de exaustão e o fornecimento de ar à câmara de combustão em uma caldeira de condensação são feitos à força, pois as caldeiras deste tipo possuem câmara de combustão fechada. Os condensadores são bastante seguros porque não precisam de uma chaminé tradicional para usá-los. Caldeiras deste tipo usam um sistema de extração de fumaça coaxial ou de dois tubos. Esses sistemas são feitos de plástico, uma vez que o tanque de condensação tem uma temperatura insignificante do produto de combustão. O uso de materiais baratos na fabricação de sistemas de remoção de fumaça pode reduzir significativamente o custo da caldeira.

Disposição das unidades principais da caldeira de condensação

A estrutura interna de uma caldeira de condensação com função de aquecimento a quente é algo semelhante a uma unidade de tipo de convecção semelhante.

Como outros tipos, possui todo o equipamento principal na forma de um circuito de aquecimento do agente de aquecimento e um circuito de abastecimento de água quente, equipamento de gás e um painel de controle. Mas, além disso, existem outras unidades que permitem implementar o esquema de aquecimento por condensação na prática. Uma lista completa de equipamentos de caldeira de condensação é assim:

• Câmara de combustão fechada;
• Queimador de gás;
• Permutador de calor com câmara de combustão para aquecimento;
• Permutador de calor com câmara de combustão para abastecimento de água quente;
• Câmara de condensação;
• Trocador de calor com câmara de condensação para abastecimento de água quente e sistema de aquecimento;
• Chaminé;
• Turbinas para injeção de ar na câmara de combustão;
• Turbinas para remoção de gases de escape;
• Armadilha de condensado com tubo de drenagem para rede de esgoto ou bloco adicional para coleta de catalisador com neutralizador;
• Bomba de circulação;
• Equipamento de gás;
• Painel de controle;
• Dispositivos de segurança;
• Equipamento elétrico.

Preciso comprar uma caldeira de condensação?

Como as caldeiras a gás tradicionais, existem vários tipos de condensadores:

1. O primeiro tipo são as caldeiras de chão. "Napolniki" tem uma potência superior, que às vezes chega a 320 kW e mais.
2. O segundo tipo são as caldeiras de parede, cuja potência é de até 120 kW.

Se for necessário aumentar a capacidade, várias caldeiras de aquecimento podem ser combinadas em um único conjunto de aquecimento. As unidades de gás condensado têm finalidades diferentes e, portanto, são de circuito duplo ou de circuito único. Além do aquecimento, as caldeiras de condensação de circuito duplo também se dedicam à preparação de água quente, enquanto as caldeiras de condensação de circuito único atuam apenas no aquecimento das instalações.

As caldeiras deste tipo têm um desempenho muito alto, que atendem plenamente a todos os requisitos mais graves impostos pelas autoridades competentes sobre caldeiras de aquecimento. As caldeiras de condensação são muito populares em áreas turísticas, casas de férias e outros destinos turísticos. É tudo uma questão de eficiência e sustentabilidade.

Uma caldeira a gás de condensação tem emissões muito menos prejudiciais, quase 10 vezes menos do que uma caldeira a gás convencional.

Vantagens das caldeiras de condensação

• Muito compacto;
• Eles são leves;
• Caldeiras deste tipo são altamente eficientes;
• Os capacitores têm uma modulação bastante profunda;
• Equipado com um sistema de exaustão de fumaça barato;
• Caldeiras deste tipo têm um desempenho ambiental muito bom e não poluem o meio ambiente;
• Essas caldeiras praticamente não têm vibração;
• Baixo ruído, e esta propriedade torna-os muito confortáveis ​​de usar;
• As caldeiras de condensação são muito econômicas. A economia de combustível às vezes é de 40%, o que encantará muito os compradores em potencial.