Parâmetros básicos de caldeiras e fogões de combustível sólido
O fornecimento de calor de combustível sólido é caracterizado por custos iniciais relativamente baixos. Existem no mercado caldeiras de aquecimento doméstico a combustível sólido a preços acessíveis. No entanto, o processo de instalação do equipamento e de todo o sistema como um todo deve ser realizado de acordo com certas regras.
Caldeira de combustível sólido no sistema de aquecimento
Quase todos os fogões a combustível sólido e caldeiras para aquecimento de água quente possuem as mesmas características. O seu conhecimento e capacidade de utilizar correctamente as informações irão ajudá-lo a escolher o equipamento certo para aquecer a sua casa. Ao escolher, você deve prestar atenção não só aos aspectos técnicos, mas também à mão de obra. As caldeiras de aquecimento doméstico para combustíveis sólidos devem ser feitas de tipos especiais de aço. A caixa tem pelo menos 2 mm de espessura. Para a câmara de combustão, é utilizado aço resistente ao calor com espessura de 3 mm ou mais.
A vantagem será uma garantia do fabricante e vendedor do equipamento de aquecimento. Você também precisa estar atento à presença de uma rede de centros de serviços para manutenção e reparo. Para que as análises das caldeiras de aquecimento a combustível sólido sejam apenas positivas, ao escolher o equipamento, deve-se estudar os seguintes parâmetros:
- Potência nominal. É determinado por cálculos preliminares de fornecimento de calor. Para formar um pequeno estoque, o aquecimento de uma casa particular com combustível sólido deve ter uma capacidade de 15-20% a mais que a calculada;
- Material trocador de calor... As mais confiáveis são as caldeiras de aquecimento de combustível sólido em ferro fundido. Sua desvantagem é um grande indicador de inércia e possível destruição sob forte estresse mecânico. A alternativa são modelos mais leves e baratos com trocador de calor em aço;
- Tipo de caldeira. Além do equipamento clássico de combustão direta, você pode escolher pirólise ou caldeiras de longa queima.
Caldeiras de aquecimento de combustível sólido do-it-yourself são freqüentemente feitas. Mas, para fazer esse trabalho, você precisa escolher o esquema de fabricação e os materiais corretos. A vantagem de tais projetos é a capacidade de se adaptar de acordo com os parâmetros acima a um sistema de aquecimento específico.
Todos os fogões de aquecimento de ar com combustível sólido são projetados para usar carvão, madeira, briquetes de combustível ou turfa. As exceções são as caldeiras a pellets, que diferem em design e se destinam apenas a pellets.
Esquemas de aquecimento de combustível sólido
A instalação de equipamentos de aquecimento é precedida da escolha de um esquema. O conjunto completo de fornecimento de calor, os parâmetros de funcionamento do sistema, bem como o tipo de refrigerante dependem dele. Em alguns casos, um esquema de aquecimento a vapor de combustível sólido é aconselhável. Mas na maioria das vezes eles escolhem o aquecimento de água em casa.
Esquema de aquecimento de água doméstico
A escolha é determinada pelas características da casa - sua área, perdas de calor e o modo de aquecimento necessário à temperatura. Para uma distribuição uniforme do calor, um esquema para a instalação de uma caldeira de aquecimento de combustível sólido em um circuito de água é recomendado. Se a área da casa for pequena, o aquecimento do ar pode ser usado. Em casos raros, caldeiras a vapor caseiras para aquecimento de combustível sólido são usadas.
No primeiro estágio de escolha de um esquema para instalação de uma caldeira de aquecimento de combustível sólido, é difícil determinar o tipo de fornecimento de calor. Atualmente, os tipos mais comuns são os seguintes:
- Água com circulação natural... Aplicável a pequenas casas particulares e chalés de verão. Isso se deve ao comprimento máximo possível da linha de até 30 M. Mesmo com uma potente caldeira de aquecimento para uma casa a combustível sólido, a taxa de circulação de água será pequena;
- Água de circulação forçada... Para este tipo de fornecimento de calor, você pode pensar na fabricação de uma caldeira de aquecimento de combustível sólido com uma bomba embutida. Graças a este design, a área de aquecimento é significativamente aumentada;
- Ar... Pode ser realizado com a ajuda de caldeiras especiais de aquecimento a combustível sólido do tipo “faça você mesmo”, que possuem canais para a circulação de ar quente no projeto. Uma alternativa é instalar um trocador de calor a ar e um sistema de dutos para distribuir o ar aquecido pelos cômodos da casa;
- Vapor... É extremamente raramente utilizado em aquecimento autônomo devido ao alto custo do equipamento e à necessidade de monitoramento constante do estado do refrigerante. A maioria dos esquemas de aquecimento a vapor de combustível sólido é projetada para aquecer grandes edifícios.
A melhor opção para instalar uma caldeira de aquecimento de combustível sólido doméstico é o fornecimento de calor de água com circulação forçada. Tem bom desempenho e é de manutenção barata. Você também pode notar um grande número de esquemas, de acordo com os quais você pode calcular independentemente uma caldeira de aquecimento de combustível sólido.
Em qualquer sistema de aquecimento, independentemente do esquema escolhido, os elementos de segurança devem estar presentes. Para caldeiras de combustível sólido para aquecimento de água quente, são as saídas de ar, dreno e válvulas de retenção.
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Calculando o custo de aquecimento
Custo de reparo do sistema de aquecimento
Custo de instalação de abastecimento de água
Sistemas de engenharia: abastecimento de água de aquecimento:
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Caldeiras de queima direta
O dispositivo de caldeira de aquecimento de combustível sólido mais simples tem modelos clássicos. Eles consistem em uma câmara de combustão, cinzeiro, trocador de calor e chaminé. A transferência de energia térmica para a água ocorre devido à combustão do combustível no forno.
Projeto de caldeira de combustão direta
A vantagem de tais modelos é a confiabilidade e a simplicidade de design. Para a fabricação independente de uma caldeira de aquecimento a combustível sólido deste tipo, você precisará de um mínimo de ferramentas e materiais.
Mas junto com as qualidades positivas, essas caldeiras têm uma série de desvantagens. O principal é o alto consumo de combustível. Em análises de caldeiras de aquecimento a combustível sólido de combustão direta, eles indicam a necessidade de adição constante de lenha ou carvão. Se isso não for feito, a temperatura da água nos canos diminuirá inevitavelmente.
Também devem ser observadas tais características de aquecimento de uma casa privada com combustível sólido usando caldeiras deste tipo:
- Grande indicador de inércia... O tempo de aquecimento da água nas tubulações até a temperatura desejada pode ser de 10 a 30 minutos, dependendo do tipo de sistema e suas características;
- Problemas de regulação de energia... Como nos fogões de aquecimento a ar com combustível sólido, isso só pode ser feito restringindo o fluxo de ar através do cinzeiro. Portanto, ao projetar um sistema de fornecimento de calor, é necessário prever a instalação de dispositivos de segurança;
- Baixa taxa de eficiência... Normalmente é cerca de 60-65%. Isso se deve ao fato de que parte da energia térmica sai com o monóxido de carbono pela chaminé;
- Equipamento... A composição das caldeiras de aquecimento a combustível sólido de aço e ferro fundido não inclui uma bomba de circulação, um grupo de segurança.
Vale destacar também a ausência de um segundo circuito de abastecimento de água quente. Alternativamente, pode-se considerar a possibilidade de conectar um tanque de aquecimento direto ou indireto, se isso estiver previsto no projeto. Neste caso, no cálculo de uma caldeira de aquecimento a combustível sólido, deve ser considerada a instalação de equipamentos adicionais.
Na maioria dos casos, no dispositivo de uma caldeira de aquecimento a combustível sólido, o tempo de operação em um lote de lenha ou carvão é de 4 a 6 horas. Quanto maior for a intensidade da combustão, menor será o tempo de um ciclo.
Caldeiras de pirólise de combustível sólido
Para otimizar o consumo de combustível e aumentar a eficiência, foram desenvolvidas caldeiras de aquecimento doméstico de pirólise para combustível sólido. Apesar da similaridade dos processos que ocorrem dentro da estrutura, seu princípio de funcionamento difere dos modelos descritos de combustão direta.
Projeto de caldeira de pirólise
Essas caldeiras de combustível sólido para abastecimento de água quente também são chamadas de caldeiras a gás. Seu princípio de funcionamento não é baseado na combustão direta da lenha, mas na formação de uma mistura volátil. Com um efeito de temperatura relativamente pequeno na madeira e com um fluxo mínimo de oxigênio, ocorre o processo de sua combustão lenta. Como resultado, o chamado gás de madeira é formado. Subindo por canais especiais, ele entra na câmara de combustão, onde se mistura com o fluxo de ar e se inflama.
A vantagem de operar caldeiras de aquecimento a gás para uma casa com combustíveis sólidos é o consumo econômico de combustível. Em média, um lote de lenha é suficiente para 12-18 horas de trabalho. Além disso, as caldeiras de ferro fundido de pirólise para fornecimento de calor de combustível sólido são caracterizadas pelas seguintes qualidades:
- Conexão elétrica... Para um funcionamento eficiente, a caldeira deve ser equipada com ventilador ou turbina (raro);
- Qualidade do combustível... Antes do carregamento, a madeira deve passar por uma etapa de secagem. A umidade ideal para aquecer uma cabana privada com combustível sólido deve ser de 8 a 10%;
- Volume mínimo de monóxido de carbono... A maioria deles é queimada na câmara secundária. Por isso, no cálculo de uma caldeira a combustível sólido, é possível prever uma chaminé com um diâmetro menor. Mas deve ser isolado, uma vez que existe uma alta probabilidade de condensação em sua superfície;
- Tipos de combustível... O dispositivo de uma caldeira de pirólise de combustível sólido é feito de forma que possam ser utilizados toros, serragem e resíduos de madeira. É importante que tenham o nível correto de umidade e não contenham impurezas estranhas.
Para regular a potência das caldeiras de aquecimento de combustível sólido do tipo "faça você mesmo", você pode conectar um ventilador à unidade de controle. Ele irá ajustar a potência do dispositivo dependendo da temperatura interna e externa. Desta forma, você pode reduzir o consumo de combustível e otimizar o desempenho de aquecimento.
É possível melhorar as características de uma caldeira de aquecimento a combustível sólido geradora de gás caseira revestindo sua superfície externa. Isso reduzirá a perda de calor da estrutura.
Tipos de dispositivos baseados no princípio da combustão de combustível
Existem vários tipos de caldeiras de aquecimento de combustível sólido. Vamos considerá-los com mais detalhes.
Opção # 1 - caldeiras para combustão clássica
O equipamento possui uma grande câmara de combustão na qual o combustível é queimado naturalmente. No projeto, via de regra, existe um sensor-controlador para a temperatura do refrigerante, com a função de ajuste mecânico do damper de ar. Essas caldeiras se distinguem por sua extrema simplicidade de design, o que torna seu custo relativamente baixo e muito fácil de operar. Além disso, eles são muito despretensiosos para o tipo e qualidade do combustível e podem ser queimados com carvão e madeira, briquetes, etc. No entanto, os dispositivos clássicos também têm desvantagens:
- Tempo de queima curto. Como mostra a prática, um abastecimento de combustível pode ser suficiente para um máximo de oito horas de operação.
- Complexidade da automação dos modos de aquecimento.
- Menor do que outros tipos de caldeiras de combustível sólido, eficiência, o que leva a um alto consumo de combustível.
- Um processo de combustão abaixo do ideal leva ao aumento do teor de cinzas.
De todas essas desvantagens, o problema do carregamento frequente de combustível pode ser nivelado. Ele é parcialmente resolvido com a instalação de um tanque de armazenamento de calor, que acumula calor e, assim, suaviza as quedas de temperatura no refrigerante. O tanque é um recipiente de metal com bom isolamento térmico. Seu volume é calculado em função da capacidade do sistema de aquecimento e da potência do equipamento. No entanto, sua presença é custos adicionais e o risco de falha do sistema.
As caldeiras tradicionais com combustão clássica não exigem muito do combustível. No entanto, devido às suas características de design, sua eficiência é menor do que a de outros dispositivos, portanto, eles se distinguem pelo maior teor de cinzas e alto consumo de combustível.
Opção nº 2 - dispositivos de longa duração
Estas caldeiras não têm as desvantagens descritas acima. Existem dois tipos de tais dispositivos - pirólise e dispositivos latentes. Uma caldeira de pirólise a combustível sólido de longa queima difere da clássica pela presença de duas câmaras de combustão. O combustível começa a queimar em condições de deficiência de oxigênio. Sob a influência de altas temperaturas, passa a emitir gás de madeira, a chamada mistura de monóxido de carbono, propano, metano e hidrogênio. Este processo é denominado pirólise. Ao final desse processo, o combustível entra na segunda câmara, onde é queimado com o excesso de oxigênio. Como resultado, a eficiência do sistema aumenta em até 90%.
O combustível queima quase sem deixar resíduos, as cinzas devem ser removidas a cada poucos dias. Um download é suficiente para uma média de 12 horas. O consumo médio de combustível é baixo. Além disso, as vantagens dos dispositivos de pirólise incluem:
- A capacidade de manter a temperatura especificada do refrigerante.
- Trabalho em vários tipos de combustíveis sólidos: carvão, briquetes, lenha.
- Amplas oportunidades para automação de sistemas de controle de combustão.
As desvantagens do sistema incluem o alto custo do equipamento, a volatilidade e o exigente nível de umidade do combustível.
As caldeiras de pirólise distinguem-se pela presença de duas câmaras de combustão. No primeiro ocorre a pirólise, ou seja, a liberação do gás de madeira, e no segundo, a própria combustão do material.
Dispositivos do tipo "fumegante" distinguem-se pela presença de uma camisa de água embutida ao longo de todo o perímetro. O processo de combustão é como uma vela - de cima para baixo. O processo de combustão lenta da parte superior do combustível e o grande volume da câmara de combustão, e em alguns casos chega a 100 litros, permitem que o processo de combustão se prolongue por muito tempo.
O dispositivo de caldeiras sem chama é tal que o combustível, aceso de cima, pode queimar sem adicionar uma nova porção por um tempo suficiente, às vezes até vários dias.
Existem modelos que podem “resistir” em um aterro de carvão por cinco dias.A esta vantagem indiscutível do aparelho, pode-se adicionar um custo um pouco inferior ao das caldeiras de pirólise. No entanto, esses dispositivos são muito exigentes em combustível. Deve ser carvão ou madeira de alta qualidade com um teor de umidade de no máximo 20%. É necessário atentar para o teor de resina no combustível, se for alto, a limpeza frequente do sistema é inevitável e a automação falha mais rapidamente.
Em nosso próximo artigo, você descobrirá quais são os tipos de aparelho ortodôntico e quais são seus prós e contras :.
Caldeira de combustível sólido para longa queima
Uma das alternativas para uma caldeira de aquecimento de pirólise são os modelos de longa duração. Esta é uma estrutura de aquecimento relativamente nova, caracterizada pelo baixo consumo de combustível e um longo período de combustão.
Caldeira de queima longa
O esquema clássico de instalação de uma caldeira de fornecimento de calor de combustível sólido permite um aquecimento significativo de água em um trocador de calor. Atualmente, os sistemas de baixa temperatura estão ganhando grande popularidade. É para tais esquemas que uma caldeira de longa duração será ideal. Difere dos modelos clássicos pela ausência de cinzeiro e pela forma de fornecimento de ar para manter o processo de combustão do combustível. Avaliações de caldeiras de longa queima para aquecimento de combustível sólido indicam sua alta eficiência e confiabilidade de operação.
Estruturalmente, consiste em uma grande câmara de combustão que ocupa cerca de 90% do volume total da caldeira. O ar é fornecido pelo tubo superior, que é baixado pela gravidade à medida que o combustível queima. Na verdade, ocorre um processo de combustão lenta, devido ao qual a temperatura do refrigerante não ultrapassa + 70 ° C.
Será útil para o consumidor conhecer as seguintes propriedades de uma caldeira de longa duração:
- A presença de um regulador automático de tiragem... Trata-se de um dispositivo mecânico que possui um termoelemento em seu design. Quando aquece, o fluxo de ar diminui. O processo reverso provoca uma diminuição na temperatura de exposição ao termoelemento;
- Não há necessidade de se conectar à rede elétrica;
- A remoção de cinzas é realizada uma vez a cada 3-4 dias de trabalho... No entanto, com uma grande quantidade de produtos de combustão, ocorre uma forte deterioração do funcionamento da caldeira;
- A queima ocorre apenas no topo... Isso resulta em uma redução significativa no consumo de combustível.
Uma das desvantagens das caldeiras de longa duração é o alto custo. No entanto, com o projeto correto do sistema de aquecimento, a compensação pelos custos primários ocorrerá após 4-5 estações de aquecimento. Também é necessário proteger a estrutura da umidade.
É necessário controlar a taxa de circulação do refrigerante. Seu intenso resfriamento pode provocar perda de umidade na superfície do trocador de calor..
Diagrama de ligação
Existem dois tipos de sistemas de aquecimento (CO): fechado e aberto. Considere um esquema de trabalho para aquecer uma casa com uma caldeira de combustível sólido e um grupo de segurança para uma planta de caldeira em um sistema de aquecimento fechado.
A figura mostra um diagrama para conectar um combustível sólido a um CO fechado, que inclui:
- Grupo de segurança.
- Tanque para resfriar o refrigerante em caso de superaquecimento. Este elemento é necessário em caso de interrupção do abastecimento de água no sistema de abastecimento de água. Sua unidade de tubulação inclui 3 válvulas flutuantes; 4 - válvula térmica; 7 - trocador de calor, que oferece proteção contra superaquecimento do refrigerante.
Além disso, no diagrama, o número 5 marca o grupo de um tanque de expansão de tipo fechado. 6 - circuito de circulação do refrigerante.
Conselho: Ao conectar uma caldeira de combustível sólido a um CO fechado, é proibido equipar os radiadores com dispositivos que limitem o aquecimento (válvulas termostáticas, etc.) O fato é que estes dispositivos podem reduzir o consumo de energia térmica no momento em que houver combustão intensa de combustível.Isso pode causar sobreaquecimento do meio de aquecimento e / ou desencadear a proteção da unidade de caldeira. Isso não se aplica a sistemas equipados com um tanque tampão.