Caldera de gas de condensación: detalles de acción, pros y contras + diferencia de los modelos clásicos

Los vendedores de generadores de calor tipo condensación declaran que la eficiencia de los equipos innovadores que se nos ofrecen supera el 100%. Pero debes admitir que esto es ligeramente contrario a la ley de conservación de la energía, que todos conocemos en el curso de física de la escuela. Entonces, ¿cuál es el misterio?

Por un lado, tales declaraciones son una estratagema de los especialistas en marketing. Sin embargo, por otro lado, hay una verdad en sus garantías de compradores que convencen al comprador. Analizaremos en detalle cómo se organiza la caldera de condensación: las ventajas y desventajas, sus detalles de trabajo y diseño merecen un estudio detallado.

Para tener una idea completa del tipo de equipo de condensación, lo comparamos con la forma clásica de un generador de energía térmica. Aquí están las características de su conexión y operación. Revela los secretos del rendimiento ultra alto.

Caldera de condensación de gas

La alta eficiencia del generador de calor de gas de condensación está garantizada por la presencia de un intercambiador de calor adicional en su diseño. La primera unidad de intercambio de calor, estándar para todas las calderas de calefacción, transfiere la energía del combustible quemado al portador de calor. Y el segundo también agrega a esto el calor de la recuperación de gases de escape.

Las calderas de condensación funcionan con "combustible azul":

• principal (mezcla de gases con predominio de metano);
• tanque de gas o globo (una mezcla de propano y butano con predominio del primer o segundo componente).

Está permitido utilizar cualquier tipo de gas. Lo principal es que el quemador está diseñado para funcionar con uno u otro tipo de combustible.

Las calderas de gas de condensación son más caras que los modelos de convección convencionales, pero se benefician de los costos de combustible al reducir el consumo de gas en un 20-30%

El generador de calor de condensación muestra la mejor eficiencia al quemar metano. La mezcla de propano-butano aquí es ligeramente inferior. Además, cuanto mayor sea la proporción de propano, mejor.

A este respecto, el gas "de invierno" para un tanque de gas proporciona una salida de eficiencia ligeramente más alta que uno de "verano", ya que el componente de propano en el primer caso es más alto.

A diferencia de una caldera de gas de condensación, en la parte de convección de la energía térmica va a la chimenea junto con los productos de combustión. Por lo tanto, la eficiencia de los diseños clásicos está en la región del 90%. Puedes subirlo más alto, pero técnicamente es demasiado difícil.

Económicamente, esto no está justificado. Pero en los condensadores, el calor recibido del gas en combustión se usa de manera más racional y completa, ya que el calor generado durante el procesamiento del vapor se acumula y transfiere sistema de calefaccion. Por lo tanto, el refrigerante se calienta adicionalmente, lo que permite reducir el consumo de combustible por 1 kW de calor recibido.

Dispositivo y principio de funcionamiento.

Por diseño, la caldera de condensación es en muchos aspectos similar a un análogo de convección con una cámara de combustión cerrada. Solo en su interior se complementa con un intercambiador de calor secundario y una unidad de recuperación.

Las características principales del dispositivo generador de calor de condensación son la presencia de un segundo intercambiador de calor y una cámara de combustión cerrada con un ventilador.

La caldera de condensación de gas consta de:

• cámaras de combustión cerradas con quemador modulado;
• intercambiador de calor primario No. 1;
• cámaras de enfriamiento de escape hasta + 56–57 ⁰C (punto de rocío);
• intercambiador de calor de condensación secundario No. 2;
• chimenea
• ventilador de suministro de aire;
• tanque de condensado y su sistema de drenaje.

El equipo en cuestión casi siempre está equipado con una bomba de circulación integrada para refrigerante. La opción habitual con un flujo natural de agua a través de tuberías de calefacción es de poca utilidad aquí. Si no hay una bomba en el kit, definitivamente será necesario proporcionarla al preparar el proyecto de tubería de la caldera.

El porcentaje de eficiencia adicional para la caldera de condensación se forma como resultado del calentamiento del retorno debido al enfriamiento de los gases de escape en la chimenea.

Las calderas de condensador para la venta son de un solo circuito y puenteasí como versiones de piso y pared. En esto, no tienen diferencias con los modelos de convección clásicos.

El principio de funcionamiento de una caldera de gas de condensación es el siguiente:

1. El agua calentada recibe el calor principal en el intercambiador de calor No. 1 de la combustión de gas.
2. Luego, el refrigerante pasa a través del circuito de calefacción, se enfría y entra en la unidad de intercambio de calor secundario.
3. Como resultado de la condensación de los productos de combustión en el intercambiador de calor No. 2, el agua enfriada es calentada por el calor recuperado (ahorrando hasta un 30% de combustible) y vuelve al No. 1 en un nuevo ciclo de circulación.

Para controlar con precisión la temperatura de los gases de escape, las calderas de condensación siempre están equipadas con un quemador de modulación con una carrera de potencia del 20 al 100% y un ventilador de suministro de aire.

Matices de funcionamiento: condensado y chimenea.

En una caldera de convección, productos de combustión de gas natural CO₂, los óxidos de nitrógeno y el vapor se enfrían solo a 140–160 ⁰C. Si los enfría más bajo, caerá una corriente de aire en la chimenea, comenzará a formarse un condensado agresivo y el quemador se apagará.

Tal desarrollo, todos los fabricantes generadores de calor de gas clásicos buscan evitar para maximizar la seguridad del trabajo, así como extender la vida útil de sus equipos.

En una caldera de condensación, la temperatura de los gases en la chimenea fluctúa alrededor de 40 ⁰C. Por un lado, esto reduce los requisitos de resistencia al calor del material del tubo de la chimenea, pero por otro lado impone restricciones a su elección en términos de resistencia a los efectos de los ácidos.

Los gases de escape de la caldera de gas durante el enfriamiento forman un condensado agresivo con alta acidez, que corroe fácilmente incluso el acero.

Los intercambiadores de calor en generadores de calor de condensación están hechos de:

• acero inoxidable
• silumin (aluminio con silicio).

Ambos materiales tienen resistencia al ácido mejorada. El hierro fundido y el acero ordinario no son adecuados para condensadores en absoluto.

La chimenea de la caldera de condensación solo puede instalarse en acero inoxidable o plástico resistente a los ácidos. Ladrillo, hierro y otras chimeneas para tales equipos no son adecuados.

Durante la recuperación, se forma condensado en el intercambiador de calor secundario, que es una solución de ácido débil y debe retirarse del calentador de agua.

Cuando una caldera de condensación con una capacidad de 35 a 40 kW está funcionando, se forman alrededor de 4 a 6 litros de condensado. La producción simplificada es de aproximadamente 0,14-0,15 litros por 1 kW de energía térmica.

De hecho, este es un ácido débil, que está prohibido drenar en una alcantarilla autónoma, ya que destruirá las bacterias involucradas en el procesamiento de desechos. Sí, y antes de verterlo en un sistema centralizado, se recomienda que primero diluya con agua en una proporción de hasta 25: 1. Y luego puedes quitarlo sin temor a destruir la tubería.

Si la caldera se instala en una cabaña con un tanque séptico o VOC, primero se debe neutralizar el condensado. De lo contrario, matará a toda la microflora en el sistema de tratamiento autónomo.

El "neutralizador" está hecho en forma de recipiente con astillas de mármol con un peso total de 20 a 40 kg. Al pasar a través del mármol, el condensado de la caldera aumenta el pH. El líquido se vuelve neutro o poco alcalino, ya no es peligroso para las bacterias en el tanque séptico y para el material del sumidero. Se requiere cambiar el relleno en dicho convertidor una vez cada 4-6 meses.

¿Dónde está la eficiencia por encima del 100%?

Al indicar la eficiencia de una caldera de gas, los fabricantes toman como base el indicador de menor calor de combustión de gas sin tener en cuenta el calor generado durante la condensación del vapor de agua. En un generador de calor por convección, este último, junto con aproximadamente el 10% de la energía térmica, se consume por completo en chimenea, por lo tanto, no se tiene en cuenta.

Sin embargo, si agrega el calor secundario de condensación y el principal del gas natural quemado, saldrá más del 100% de eficiencia. Sin fraude, solo un pequeño truco en números.

Al calcular la eficiencia del valor calorífico más alto de una caldera de convección, estará en la región del 83-85%, y para una caldera de condensación, será aproximadamente del 95-97%

De hecho, la eficiencia "incorrecta" superior al 100% surge del deseo de los fabricantes de equipos de generación de calor para comparar los indicadores comparados.

Es solo que en un dispositivo de convección el "vapor de agua" no se considera en absoluto, sino que debe tenerse en cuenta en uno de condensación. De ahí las pequeñas discrepancias con la lógica de la física básica que se enseña en la escuela.

Pros y contras de un calentador de condensación

Entre las ventajas de una caldera de condensación están:

1. Una reducción del 60-70% en el volumen de emisiones nocivas (la mayoría del dióxido de carbono y los óxidos nítricos se condensan).
2. En comparación con los modelos de convección, se ahorra hasta un 30% de combustible de gas por 1 kW generado.
3. Dimensiones más pequeñas de equipos de calefacción a gas a la misma potencia.
4. Baja temperatura de los productos de combustión en la chimenea (solo alrededor de 40 ⁰C)
5. La capacidad de instalar una cascada de varias calderas.
6. Versatilidad (adecuada tanto para calentar radiadores como para "suelos cálidos").
7. La presencia de automatización inteligente y la autonomía completa del generador de calor de gas sin intervención humana.

Un sistema en cascada de dos o tres generadores de calor le permite instalar calderas de baja potencia que son menos ruidosas y vibran durante la operación que los modelos más potentes.

Esto simplifica la instalación de todo el sistema de calefacción y reduce el tamaño. caldera casera. Además, debido a la posibilidad de una regulación más flexible del proceso de generación de calor, aumenta la eficiencia general del uso de equipos generadores de calor.

Los costos de una caldera de condensación, en comparación con una caldera de convección convencional, se reducen en 5 a 6 años debido al ahorro en gas natural.

Entre los inconvenientes de los generadores de calor de condensación se deben mencionar:

1. Un alto precio para el equipo (1.5–2 veces más alto que el de modelos similares con el tipo de convección clásico).
2. Problemas con la eliminación de condensados.
3. Disminución de la eficiencia al usar la caldera en sistemas de calefacción de alta temperatura.
4. Volatilidad: se requiere electricidad para que el ventilador, la automatización y la bomba de circulación funcionen.
5. Prohibición de uso con anticongelante.

A pesar de los costos iniciales significativos, la caldera de condensación se justifica desde un punto de vista económico. Durante la operación, él más que devuelve todo el dinero gastado originalmente.

En Rusia, dicho equipo aún no está muy extendido. La caldera de gas con recuperación todavía es demasiado inusual y poco estudiada en nuestro mercado. Pero el interés en tales generadores de calor está creciendo gradualmente.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Cómo funciona un generador de calor de condensación:

El dispositivo de calderas de gas con recuperación de vapor de agua:

Todas las ventajas de las calderas de condensación:

Si comprende cuidadosamente cómo y por qué principios funciona una caldera de condensación de gas, a primera vista, la eficiencia "incorrecta" 108-110% se vuelve bastante comprensible y justificada por los números.

Un generador de calor con recuperación de gases de escape es en realidad más eficiente que el diseño clásico. Su único inconveniente grave es el condensado con alta acidez, que debe eliminarse en algún lugar.

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