Caldaia a gas a condensazione: specifiche di azione, pro e contro + differenza dai modelli classici

I venditori di generatori di calore a condensazione dichiarano che l'efficienza dell'attrezzatura innovativa che ci viene offerta supera il 100%. Ma devi ammetterlo, questo è leggermente contrario alla legge di conservazione dell'energia, familiare a tutti noi del corso di fisica della scuola. Allora, qual è il mistero?

Da un lato, tali dichiarazioni sono uno stratagemma dei professionisti del marketing. Tuttavia, d'altra parte, c'è un granello di verità nelle loro assicurazioni di acquirenti che convincono l'acquirente. Analizzeremo in dettaglio come è organizzata la caldaia a condensazione: i vantaggi e gli svantaggi, le sue specifiche di lavoro e design meritano uno studio dettagliato.

Per avere un'idea completa del tipo di apparecchiatura di condensazione, la confrontiamo con la forma classica di un generatore di energia termica. Ecco le caratteristiche della sua connessione e funzionamento. Rivela i segreti delle altissime prestazioni.

Caldaia a condensazione a gas

L'elevata efficienza del generatore di calore a gas a condensazione è garantita dalla presenza di uno scambiatore di calore aggiuntivo nella sua progettazione. La prima unità di scambio termico, standard per tutte le caldaie per riscaldamento, trasferisce l'energia del combustibile bruciato al vettore di calore. E il secondo aggiunge anche a questo il calore del recupero dei gas di scarico.

Le caldaie a condensazione funzionano con "combustibile blu":

• principale (miscela di gas con una predominanza di metano);
• serbatoio di gas o pallone (una miscela di propano e butano con una predominanza del primo o del secondo componente).

È consentito utilizzare qualsiasi tipo di gas. La cosa principale è che il bruciatore è progettato per funzionare con uno o un altro tipo di carburante.

Le caldaie a gas a condensazione sono più costose dei modelli convenzionali di convezione, ma beneficiano dei costi del carburante riducendo il consumo di gas del 20-30%

Il generatore di calore a condensazione mostra la migliore efficienza durante la combustione del metano. La miscela propano-butano qui è leggermente inferiore. Inoltre, maggiore è la proporzione di propano, migliore è.

A questo proposito, il gas "invernale" per un serbatoio di gas fornisce un rendimento leggermente superiore a quello "estivo", poiché il componente propano nel primo caso è più elevato.

A differenza di una caldaia a gas a condensazione, nella parte di convezione dell'energia termica entra nel camino insieme ai prodotti della combustione. Pertanto, l'efficienza dei disegni classici è nella regione del 90%. Puoi alzarlo più in alto, ma tecnicamente troppo difficile.

Economicamente, questo non è giustificato. Ma nei condensatori, il calore ricevuto dalla combustione del gas viene utilizzato in modo più razionale e completo, poiché il calore generato durante l'elaborazione del vapore viene accumulato e trasferito sistema di riscaldamento. Pertanto, il liquido di raffreddamento viene ulteriormente riscaldato, il che consente di ridurre il consumo di carburante per 1 kW di calore ricevuto.

Dispositivo e principio di funzionamento

In base alla progettazione, la caldaia a condensazione è per molti versi simile a un analogo a convezione con una camera di combustione chiusa. Solo al suo interno è integrato da uno scambiatore di calore secondario e un'unità di recupero.

Le caratteristiche principali del dispositivo generatore di calore a condensazione sono la presenza di un secondo scambiatore di calore e una camera di combustione chiusa con un ventilatore

La caldaia a condensazione a gas è composta da:

• camere di combustione chiuse con bruciatore modulato;
• scambiatore di calore primario n. 1;
• camere di raffreddamento dei gas di scarico fino a + 56–57 ⁰C (punto di rugiada);
• scambiatore di calore di condensazione secondario n. 2;
• canna fumaria;
• ventilatore di alimentazione dell'aria;
• serbatoio della condensa e relativo sistema di drenaggio.

L'attrezzatura in questione è quasi sempre dotata di una pompa di circolazione integrata per refrigerante. La solita opzione con un flusso naturale di acqua attraverso i tubi di riscaldamento è di scarsa utilità qui. Se nel kit non è presente una pompa, sarà necessario provvedere alla preparazione del progetto delle tubazioni della caldaia.

L'efficienza percentuale aggiuntiva per la caldaia a condensazione si forma a seguito del riscaldamento del ritorno dovuto al raffreddamento dei gas di scarico nel camino

Le caldaie a condensatore in vendita sono monocircuito e combicosì come le versioni da pavimento e parete. In questo, non hanno differenze rispetto ai modelli di convezione classici.

Il principio di funzionamento di una caldaia a gas a condensazione è il seguente:

1. L'acqua riscaldata riceve il calore principale nello scambiatore di calore n. 1 dalla combustione del gas.
2. Quindi il refrigerante passa attraverso il circuito di riscaldamento, si raffredda ed entra nell'unità di scambio termico secondario.
3. Come risultato della condensazione dei prodotti della combustione nello scambiatore di calore n. 2, l'acqua raffreddata viene riscaldata dal calore recuperato (risparmiando fino al 30% di combustibile) e ritorna al n. 1 in un nuovo ciclo di circolazione.

Per controllare con precisione la temperatura dei gas di scarico, le caldaie a condensazione sono sempre dotate di un bruciatore modulante con una corsa di potenza dal 20 al 100% e un ventilatore di alimentazione dell'aria.

Sfumature di funzionamento: condensa e camino

In una caldaia a convezione, prodotti di combustione di gas naturale CO₂, gli ossidi di azoto e il vapore vengono raffreddati solo a 140-160 ⁰C. Se li raffreddi più in basso, il tiraggio cadrà nel camino, inizierà a formarsi condensa aggressiva e il bruciatore si spegnerà.

Tale sviluppo, tutti i produttori generatori di calore a gas classici cercare di evitare al fine di massimizzare la sicurezza del lavoro, nonché prolungare la durata delle loro attrezzature.

In una caldaia a condensazione, la temperatura dei gas nel camino oscilla intorno a 40 ⁰C. Da un lato, ciò riduce i requisiti di resistenza al calore del materiale del tubo del camino, ma dall'altro impone restrizioni alla sua scelta in termini di resistenza agli effetti degli acidi.

I gas di scarico della caldaia a gas durante il raffreddamento formano una condensa aggressiva con elevata acidità, che corrode facilmente anche l'acciaio

Gli scambiatori di calore nei generatori di calore a condensazione sono costituiti da:

• acciaio inossidabile;
• silumin (alluminio con silicio).

Entrambi questi materiali hanno migliorato la resistenza agli acidi. La ghisa e l'acciaio comune non sono adatti per i condensatori.

Il camino per la caldaia a condensazione può essere installato solo in acciaio inossidabile o plastica resistente agli acidi. Mattoni, ferro e altri camini per tali apparecchiature non sono adatti.

Durante il recupero, si forma della condensa nello scambiatore di calore secondario, che è una soluzione acida debole e deve essere rimossa dallo scaldacqua

Quando è in funzione una caldaia a condensazione con una capacità di 35-40 kW, si formano circa 4-6 litri di condensa. La potenza semplificata è di circa 0,14-0,15 litri per 1 kW di energia termica.

In realtà, si tratta di un acido debole, al quale è vietato scaricare in una fogna autonoma, poiché distruggerà i batteri coinvolti nel trattamento dei rifiuti. Sì, e prima di scaricare in un sistema centralizzato, si consiglia di diluire prima con acqua in una proporzione fino a 25: 1. E poi puoi rimuoverlo senza paura di distruggere la pipa.

Se la caldaia è installata in un cottage con una fossa settica o COV, la condensa deve essere prima neutralizzata. Altrimenti, ucciderà tutta la microflora nel sistema di trattamento autonomo.

Il "neutralizzatore" è realizzato sotto forma di un contenitore con scaglie di marmo con un peso totale di 20–40 kg. Quando si passa attraverso il marmo, la condensa della caldaia aumenta di pH. Il liquido diventa neutro o alcalino basso, già non pericoloso per i batteri nella fossa settica e per il materiale della coppa stessa. È necessario sostituire il filler in tale convertitore una volta ogni 4-6 mesi.

Dov'è l'efficienza superiore al 100%?

Quando si indica l'efficienza di una caldaia a gas, i produttori prendono come base l'indicatore del calore inferiore della combustione del gas senza tenere conto del calore generato durante la condensazione del vapore acqueo. In un generatore di calore a convezione, quest'ultimo, insieme a circa il 10% dell'energia termica, viene completamente consumato camino, pertanto, non viene preso in considerazione.

Tuttavia, se si aggiunge il calore secondario di condensa e il principale del gas naturale bruciato, verrà prodotta un'efficienza superiore al 100%. Nessuna frode, solo un piccolo trucco in numeri.

Quando si calcola l'efficienza del più alto potere calorifico di una caldaia a convezione, sarà nella regione dell'83–85% e, per una caldaia a condensazione, sarà circa del 95-97%

In effetti, l'efficienza "sbagliata" superiore al 100% deriva dal desiderio dei produttori di apparecchiature di generazione di calore di confrontare gli indicatori confrontati.

È solo che in un dispositivo a convezione il "vapore acqueo" non è affatto considerato, ma deve essere preso in considerazione in quello di condensazione. Da qui le piccole discrepanze con la logica della fisica di base insegnata a scuola.

Pro e contro di un riscaldatore di condensa

Tra i vantaggi di una caldaia a condensazione ci sono:

1. Una riduzione del 60–70% nel volume delle emissioni nocive (la maggior parte dell'anidride carbonica e degli ossidi nitrici vanno in condensa).
2. Rispetto ai modelli a convezione, risparmi fino al 30% di gas combustibile per 1 kW generato.
3. Dimensioni più ridotte delle apparecchiature di riscaldamento a gas alla stessa potenza.
4. Bassa temperatura dei prodotti della combustione nel camino (solo circa 40 ⁰C).
5. La possibilità di installare una cascata di più caldaie.
6. Versatilità (adatta sia per termosifoni che per "pavimenti caldi").
7. La presenza di automazione intelligente e la completa autonomia del generatore di calore a gas senza intervento umano.

Un sistema a cascata di due o tre generatori di calore consente di installare caldaie a bassa potenza che sono meno rumorose e vibrano durante il funzionamento rispetto ai modelli più potenti.

Ciò semplifica l'installazione dell'intero sistema di riscaldamento e riduce le dimensioni caldaia di casa. Inoltre, grazie alla possibilità di una regolazione più flessibile del processo di generazione del calore, aumenta l'efficienza complessiva dell'uso di apparecchiature che generano calore.

I costi di una caldaia a condensazione, rispetto a una caldaia a convezione convenzionale, sono ridotti in 5-6 anni a causa del risparmio di gas naturale

Tra gli aspetti negativi dei generatori di calore a condensazione è necessario menzionare:

1. Un prezzo elevato per le apparecchiature (1,5-2 volte superiore a quello dei modelli di potenza simile del tipo classico a convezione).
2. Problemi con lo smaltimento della condensa.
3. Riduzione dell'efficienza durante l'utilizzo della caldaia in impianti di riscaldamento ad alta temperatura.
4. Volatilità: per il funzionamento della ventola, dell'automazione e della pompa di circolazione è necessaria l'elettricità.
5. Divieto di utilizzo con antigelo.

Nonostante i significativi costi iniziali, la caldaia a condensazione è giustificata da un punto di vista economico. Durante l'operazione, oltre a restituire tutti i soldi inizialmente spesi.

In Russia, tale attrezzatura non è ancora diffusa. La caldaia a gas con recupero è ancora troppo insolita e poco studiata nel nostro mercato. Ma l'interesse per tali generatori di calore sta gradualmente crescendo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Come funziona un generatore di calore a condensazione:

Il dispositivo di caldaie a gas con recupero del vapore acqueo:

Tutti i vantaggi delle caldaie a condensazione:

Se capisci attentamente come e con quali principi funziona una caldaia a condensazione a gas, a prima vista l'efficienza “errata” del 108-110% diventa abbastanza comprensibile e giustificata dai numeri.

Un generatore di calore con recupero dei gas di scarico è in realtà più efficiente del design classico. Il suo unico grave inconveniente è la condensa con elevata acidità, che deve essere smaltita da qualche parte.

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