Os vendedores de geradores de calor do tipo condensação declaram que a eficiência do equipamento inovador oferecido a nós excede 100%. Mas você deve admitir que isso é um pouco contrário à lei de conservação de energia, familiar a todos nós do curso de física da escola. Então, qual é o mistério?
Por um lado, essas declarações são uma manobra dos profissionais de marketing. No entanto, por outro lado, há um certo grau de verdade nas garantias dos compradores que convencem o comprador. Analisaremos detalhadamente como a caldeira de condensação é organizada: vantagens e desvantagens, suas especificidades de trabalho e design merecem um estudo detalhado.
Para ter uma idéia completa do tipo de equipamento de condensação, comparamos com a forma clássica de um gerador de energia térmica. Aqui estão os recursos de sua conexão e operação. Revele os segredos do desempenho ultra-alto.
Caldeira de condensação a gás
A alta eficiência do gerador de calor de gás de condensação é garantida pela presença de um trocador de calor adicional em seu projeto. A primeira unidade de troca de calor para todas as caldeiras de aquecimento transfere a energia do combustível queimado para o líquido de arrefecimento. E o segundo também adiciona a isso o calor da recuperação de gases de escape.
Caldeiras de condensação operam com "combustível azul":
- principal (mistura gasosa com predominância de metano);
- suporte ou balão de gás (uma mistura de propano e butano com predominância do primeiro ou do segundo componente).
É permitido usar qualquer tipo de gás. O principal é que o queimador foi projetado para funcionar com um ou outro tipo de combustível.
Caldeiras a gás de condensação são mais caras que os modelos convencionais de convecção, mas superam os custos de combustível, reduzindo o consumo de gás em 20 a 30%
O gerador de calor de condensação mostra a melhor eficiência na queima de metano. A mistura de propano-butano é um pouco inferior aqui. Além disso, quanto maior a proporção de propano, melhor.
Nesse sentido, o gás de "inverno" para um tanque de gasolina fornece uma produção de eficiência um pouco mais alta que a de "verão", uma vez que o componente propano no primeiro caso é maior.
Ao contrário de uma caldeira a gás de condensação, na parte de convecção da energia térmica entra na chaminé junto com os produtos de combustão. Portanto, a eficiência dos projetos clássicos é da ordem de 90%. Você pode aumentar ainda mais, mas tecnicamente muito difícil.
Economicamente, isso não se justifica. Porém, nos condensadores, o calor recebido da queima de gás é usado de maneira mais racional e completa, uma vez que o calor gerado durante o processamento do vapor é acumulado e transferido para o sistema de aquecimento. Portanto, o transportador de calor é aquecido adicionalmente, o que permite reduzir o consumo de combustível por 1 kW de calor recebido.
Dispositivo e princípio de operação
Por projeto, a caldeira de condensação é de muitas maneiras semelhante a um análogo de convecção com uma câmara de combustão fechada. Somente dentro dele é complementado por um trocador de calor secundário e uma unidade de recuperação.
As principais características do dispositivo gerador de calor de condensação são a presença de um segundo trocador de calor e uma câmara de combustão fechada com ventilador
A caldeira de condensação a gás consiste em:
- câmaras de combustão fechadas com queimador modulado;
- trocador de calor primário nº 1;
- câmaras de refrigeração de exaustão até + 56–57 0C (ponto de orvalho);
- trocador de calor de condensação secundária no. 2;
- chaminé;
- ventilador de suprimento de ar;
- tanque de condensado e seu sistema de drenagem.
O equipamento em questão é quase sempre equipado com uma bomba de circulação integrada para o líquido de refrigeração.A opção usual com um fluxo natural de água através de tubos de aquecimento é de pouca utilidade aqui. Se não houver bomba no kit, ele definitivamente precisará ser fornecido ao preparar o projeto de tubulação da caldeira.
Uma porcentagem de eficiência adicional para a caldeira de condensação é formada como resultado do aquecimento do retorno devido ao resfriamento dos gases de exaustão na chaminé
As caldeiras de condensador para venda são de circuito único e duplo, bem como nas versões de piso e parede. Nisso, eles não têm diferenças em relação aos modelos clássicos de convecção.
O princípio de funcionamento de uma caldeira a gás de condensação é o seguinte:
- A água aquecida recebe o calor principal no trocador de calor nº 1 da combustão de gás.
- Em seguida, o transportador de calor passa pelo circuito de aquecimento, esfria e entra na unidade secundária de troca de calor.
- Como resultado da condensação dos produtos de combustão no trocador de calor nº 2, a água resfriada é aquecida pelo calor recuperado (economizando até 30% de combustível) e volta ao nº 1 em um novo ciclo de circulação.
Para controlar com precisão a temperatura dos gases de escape, as caldeiras de condensação estão sempre equipadas com um queimador modulador com um curso de 20 a 100% e um ventilador de suprimento de ar.
Nuances de operação: condensado e chaminé
Numa caldeira de convecção, os produtos de combustão de gás natural CO2, óxidos de nitrogênio e vapor são resfriados apenas a 140–160 0C. Se você esfriar, a corrente de ar cairá na chaminé, o condensado agressivo começará a se formar e o queimador se apagará.
Todos os fabricantes de geradores de calor a gás clássicos procuram evitar esse desenvolvimento da situação, a fim de maximizar a segurança do trabalho e prolongar a vida útil de seus equipamentos.
Numa caldeira de condensação, a temperatura dos gases na chaminé varia em torno de 40 0C. Por um lado, isso reduz os requisitos de resistência ao calor do material do tubo da chaminé, mas, por outro lado, impõe restrições à sua escolha em termos de resistência aos efeitos dos ácidos.
Quando resfriados, os gases de exaustão da caldeira a gás formam um condensado agressivo e altamente ácido que facilmente corroça o aço
Trocadores de calor em geradores de calor de condensação são feitos de:
- aço inoxidável;
- silumina (alumínio com silício).
Ambos os materiais têm maior resistência a ácidos. Ferro fundido e aço comum não são adequados para capacitores.
A chaminé da caldeira de condensação só pode ser instalada em aço inoxidável ou plástico resistente a ácidos. Tijolos, ferro e outras chaminés para esse equipamento não são adequados.
Durante a recuperação, forma-se condensado no trocador de calor secundário, que é uma solução ácida fraca e deve ser removida do aquecedor de água
Quando uma caldeira de condensação com capacidade de 35 a 40 kW está em operação, são formados cerca de 4 a 6 litros de condensado. A produção simplificada é de cerca de 0,14-0,15 litros por 1 kW de energia térmica.
De fato, este é um ácido fraco, que é proibido ser drenado para um esgoto autônomo, pois destruirá as bactérias envolvidas no processamento de resíduos. Sim, e antes de despejar em um sistema centralizado, recomenda-se diluir primeiro com água em uma proporção de até 25: 1. E então você pode removê-lo sem medo de destruir o cano.
Se a caldeira estiver instalada em uma casa de campo com uma fossa séptica ou COV, o condensado deverá primeiro ser neutralizado. Caso contrário, matará toda a microflora no sistema de tratamento autônomo.
O "neutralizador" é feito na forma de um recipiente com lascas de mármore com um peso total de 20 a 40 kg. Ao passar pelo mármore, o condensado da caldeira aumenta em pH. O líquido torna-se neutro ou alcalino baixo, já inofensivo às bactérias na fossa séptica e ao material do próprio poço. É necessário trocar o material de enchimento nesse conversor uma vez a cada 4-6 meses.
De onde vem a eficiência acima de 100%?
Ao indicar a eficiência de uma caldeira a gás, os fabricantes tomam como base o indicador de menor calor de combustão do gás sem levar em consideração o calor gerado durante a condensação do vapor de água. Em um gerador de calor por convecção, este último, juntamente com aproximadamente 10% da energia térmica, é completamente gasto na chaminé, portanto, não é levado em consideração.
No entanto, se você adicionar o calor secundário da condensação e o principal do gás natural queimado, haverá mais de 100% de eficiência. Nenhuma fraude, apenas um pequeno truque em números.
Ao calcular a eficiência do maior valor calorífico de uma caldeira de convecção, ela estará na região de 83 a 85% e, para uma caldeira de condensação, será de cerca de 95 a 97%
De fato, a eficiência “errada” acima de 100% decorre do desejo dos fabricantes de equipamentos de geração de calor em comparar os indicadores comparados.
É que, em um dispositivo de convecção, o "vapor de água" não é considerado, mas deve ser levado em consideração em um dispositivo de condensação. Daí as pequenas discrepâncias com a lógica da física básica ensinada na escola.
Prós e contras de um aquecedor de condensação
Entre as vantagens de uma caldeira de condensação estão:
- Uma redução de 60 a 70% na quantidade de emissões nocivas (a maioria do dióxido de carbono e óxidos nítricos entra em condensado).
- Comparado com os modelos de convecção, economia de até 30% de combustível a gás por 1 kW gerado.
- Dimensões menores do equipamento de aquecimento a gás na mesma potência.
- Baixa temperatura de produtos de combustão na chaminé (apenas cerca de 40 0COM).
- A capacidade de instalar uma cascata de várias caldeiras.
- Universalidade (adequada tanto para radiadores de aquecimento quanto para "pisos com isolamento térmico").
- A presença de automação inteligente e a total autonomia do gerador de calor a gás sem intervenção humana.
Um sistema em cascata de dois ou três geradores de calor permite a instalação de caldeiras de baixa potência, com menos ruído e vibração durante a operação do que os modelos mais potentes.
Isso simplifica a instalação de todo o sistema de aquecimento e reduz o tamanho da caldeira doméstica. Além disso, devido à possibilidade de uma regulamentação mais flexível do processo de geração de calor, a eficiência geral do uso de equipamentos de geração de calor aumenta.
Os custos de uma caldeira de condensação em comparação com uma caldeira de convecção convencional são reduzidos em 5 a 6 anos devido à economia de gás natural
Entre as desvantagens dos geradores de calor de condensação devem ser mencionados:
- Um preço alto para o equipamento (1,5 a 2 vezes maior que o de modelos similares no tipo de convecção clássico).
- Problemas com o descarte de condensado.
- Menor eficiência ao usar a caldeira em sistemas de aquecimento de alta temperatura.
- Volatilidade - É necessária eletricidade para que o ventilador, a automação e a bomba de circulação funcionem.
- Proibição de uso com anticongelante.
Apesar dos custos iniciais significativos, a caldeira de condensação é justificada do ponto de vista econômico. Durante a operação, ele mais do que devolve todo o dinheiro gasto originalmente.
Na Rússia, esse equipamento ainda não é generalizado. A caldeira a gás com recuperação ainda é muito incomum e pouco estudada em nosso mercado. Mas o interesse em tais geradores de calor está aumentando gradualmente.
Como funciona um gerador de calor de condensação:
O dispositivo de caldeiras a gás com recuperação de vapor de água:
Todas as vantagens das caldeiras de condensação:
Se você entender com cuidado como e por quais princípios uma caldeira de condensação a gás funciona, à primeira vista, a eficiência "incorreta" de 108-110% se torna completamente compreensível e justificada pelos números.
Um gerador de calor com recuperação de gases de escape é realmente mais eficiente que o design clássico. Sua única desvantagem séria é o condensado com alta acidez, que deve ser descartada em algum lugar.
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