Caldeira a gás de condensação: detalhes de ação, prós e contras + diferença em relação aos modelos clássicos

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: as 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, padrão para todas as caldeiras de aquecimento, transfere a energia do combustível queimado para o transportador de calor. 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);
• tanque 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 se beneficiam dos custos de combustível ao reduzir 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 aqui é ligeiramente inferior. Além disso, quanto maior a proporção de propano, melhor.

Nesse sentido, o gás de "inverno" para um tanque de gasolina fornece uma eficiência de eficiência ligeiramente superior à do "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 sistema de aquecimento. Assim, o líquido de refrigeração é adicionalmente aquecido, 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 refrigerante. 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 desviobem como 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:

1. A água aquecida recebe o calor principal no trocador de calor nº 1 da combustão de gás.
2. Em seguida, o líquido de refrigeração passa pelo circuito de aquecimento, esfria e entra na unidade secundária de troca de calor.
3. 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 potência 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.

Tal desenvolvimento, todos os fabricantes geradores de calor a gás clássicos procure evitar para 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.

Os gases de escape da caldeira a gás durante o resfriamento formam um condensado agressivo com alta acidez, 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 removido 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.

Na verdade, 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, é recomendável 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 se torna neutro ou alcalino baixo, já não perigoso para as bactérias na fossa séptica e para o material do próprio poço. É necessário trocar o material de enchimento nesse conversor uma vez a cada 4-6 meses.

Onde está a eficiência acima de 100%?

Ao indicar a eficiência de uma caldeira a gás, os fabricantes consideram o indicador de menor calor da combustão do gás sem levar em consideração o calor gerado durante a condensação do vapor de água. Num gerador de calor por convecção, este último, juntamente com aproximadamente 10% da energia térmica, é completamente consumido em 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:

1. Uma redução de 60 a 70% no volume de emissões nocivas (a maioria do dióxido de carbono e óxidos nítricos entra em condensado).
2. Comparado com os modelos de convecção, economia de até 30% de combustível a gás por 1 kW gerado.
3. Dimensões menores do equipamento de aquecimento a gás na mesma potência.
4. Baixa temperatura de produtos de combustão na chaminé (apenas cerca de 40 ⁰C)
5. A capacidade de instalar uma cascata de várias caldeiras.
6. Versatilidade (adequada tanto para radiadores de aquecimento quanto para "pisos quentes").
7. 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 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:

1. Um preço alto para o equipamento (1,5 a 2 vezes maior que o dos modelos de potência semelhante ao tipo de convecção clássico).
2. Problemas com o descarte de condensado.
3. Menor eficiência ao usar a caldeira em sistemas de aquecimento de alta temperatura.
4. Volatilidade - É necessária eletricidade para que o ventilador, a automação e a bomba de circulação operem.
5. 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.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

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, então, à primeira vista, a eficiência “incorreta” de 108-110% torna-se bastante 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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