Caldeira a gás de condensação: vantagens e desvantagens, princípio de funcionamento + diferenças de outros projetos

Os vendedores de geradores de calor do tipo condensado declaram que a eficiência dos equipamentos inovadores que nos são oferecidos é superior a 100%. Mas você deve admitir que isso contradiz ligeiramente a lei da conservação de energia, que é familiar a todos nós desde o curso de física escolar. Qual é o mistério?

Por um lado, essas declarações são um truque dos profissionais de marketing. No entanto, por outro lado, há um fundo de verdade em suas garantias que convencem o comprador. Analisaremos detalhadamente o funcionamento de uma caldeira de condensação: as vantagens e desvantagens, o seu funcionamento e desenho específicos merecem um estudo aprofundado.

Para termos uma visão completa do tipo de equipamento de condensação, vamos compará-lo com o tipo clássico de gerador de energia térmica. Aqui estão as características de sua conexão e operação. Vamos descobrir os segredos do desempenho ultra-alto.

Caldeira de condensação a gás

A alta eficiência do gerador de calor a 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 acrescenta a isso também o calor da recuperação dos gases de escape.

Caldeiras de condensação operam com "combustível azul":

• principal (mistura de gases com predominância de metano);
• gasômetro ou balão (mistura de propano com butano com predomínio do primeiro ou segundo componente).

Qualquer opção de gás pode ser usada. O principal é que o queimador foi projetado para funcionar com um ou outro tipo de combustível.

O gerador de calor de condensação mostra a melhor eficiência na queima de metano. A mistura de propano-butano é ligeiramente inferior aqui. Além disso, quanto maior a proporção de propano, melhor.

Nesse aspecto, o gás de “inverno” para o gasômetro apresenta uma eficiência um pouco maior na saída do que o de “verão”, já que o componente propano é maior no primeiro caso.

Ao contrário de uma caldeira a gás de condensação em uma caldeira de convecção, parte da energia térmica vai para a chaminé junto com os produtos da combustão. Portanto, para projetos clássicos, a eficiência é em torno de 90%. Você pode aumentá-lo, mas tecnicamente é muito difícil.

Isso não é economicamente justificado. Já nos tanques de condensação, o calor obtido na combustão do gás é aproveitado de forma mais racional e completa, uma vez que o calor liberado durante o processamento do vapor é acumulado e transferido aquecedor. Desta forma, o refrigerante é aquecido adicionalmente, o que permite reduzir o consumo de combustível por 1 kW de calor recebido.

Dispositivo e princípio de operação

Por design, uma caldeira de condensação é em muitos aspectos semelhante a um análogo de convecção com uma câmara de combustão fechada. Só no seu interior é complementado com um permutador de calor secundário e uma unidade de recuperação.

A caldeira de condensação a gás consiste em:

• Câmaras de combustão fechadas com queimador modulante;
• trocador de calor primário No. 1;
• câmaras de resfriamento de gás de exaustão até + 56-57 ⁰C (ponto de orvalho);
• trocador de calor de condensação secundário No. 2;
• chaminé;
• ventilador de abastecimento de ar;
• tanque de condensado e sistema de drenagem.

O equipamento em questão é quase sempre equipado com uma bomba de circulação embutida para refrigerante. A versão usual com um fluxo natural de água através dos tubos de aquecimento é de pouca utilidade aqui. Se a bomba não estiver incluída no kit, então com certeza ela precisa ser prevista na preparação do projeto da tubulação da caldeira.

As caldeiras de condensação à venda são de circuito único e circuito duplo, bem como no design do piso e da parede. Nisto eles não diferem dos modelos clássicos de convecção.

O princípio de operação 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 do gás.
2. Em seguida, o refrigerante passa pelo circuito de aquecimento, esfria e entra na unidade de troca de calor secundária.
3. Como resultado da condensação dos produtos da 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 combustão, as caldeiras de condensação estão sempre equipadas com um queimador modulante com uma taxa de saída de 20 a 100% e um ventilador de alimentação de ar.

Nuances de operação: condensado e chaminé

Em uma caldeira de convecção, os produtos de combustão do gás natural CO₂, óxidos de nitrogênio e vapor são resfriados apenas para 140-160 ⁰COM. Se você resfriá-los abaixo, a tiragem na chaminé diminuirá, condensado agressivo começará a se formar e o queimador se apagará.

Tal desenvolvimento da situação, todos os fabricantes geradores de calor a gás clássicos se esforce para evitar a fim de maximizar a segurança operacional, bem como estender a vida útil de seus equipamentos.

Em uma caldeira de condensação, a temperatura dos gases na chaminé oscila em torno de 40 ⁰COM. Por um lado, isso reduz os requisitos de resistência ao calor do material. chaminé, mas por outro lado impõe restrições à sua escolha em termos de resistência aos ácidos.

Os trocadores de calor em geradores de calor de condensação são feitos de:

• aço inoxidável;
• silumin (alumínio com silício).

Ambos os materiais têm propriedades aprimoradas de resistência a ácidos. Ferro fundido e aço comum são completamente inadequados para condensadores.

A chaminé de uma caldeira de condensação só pode ser instalada em aço inoxidável ou plástico resistente aos ácidos. Tijolo, ferro e outras chaminés não são adequados para esse tipo de equipamento.

Ao operar uma caldeira de condensação com uma capacidade de 35–40 kW, cerca de 4–6 litros de condensado são formados. Simplificado, sai em torno de 0,14-0,15 litros por 1 kW de energia térmica.

Na verdade, trata-se de um ácido fraco, que não pode ser despejado em um sistema de esgoto autônomo, pois destruirá as bactérias envolvidas no processamento dos resíduos. Sim, e antes de despejar em um sistema centralizado, é recomendado primeiro diluir com água em uma proporção de até 25: 1. E então você já pode retirá-lo sem medo de destruir o cano.

Se a caldeira for instalada em uma casa com fossa séptica ou VOC, o condensado deve primeiro ser neutralizado. Caso contrário, ele matará toda a microflora em um sistema de purificação autônomo.

O "Neutralizador" é feito na forma de um recipiente com lascas de mármore com um peso total de 20-40 kg. À medida que passa pelo mármore, o condensado da caldeira aumenta o pH. O líquido torna-se neutro ou pouco alcalino, não sendo mais perigoso para as bactérias da fossa séptica e para o próprio material do cárter. É necessário trocar o preenchimento em tal neutralizador a cada 4-6 meses.

De onde vem a eficiência acima de 100%?

Ao indicar o rendimento de uma caldeira a gás, os fabricantes tomam como base o indicador de menor poder calorífico do gás sem levar em conta o calor gerado durante a condensação do vapor d'água. Em um gerador de calor de convecção, este último, juntamente com aproximadamente 10% da energia térmica, entra completamente chaminé, portanto, não é levado em consideração.

No entanto, se você adicionar o calor secundário de condensação e o principal do gás natural queimado, obterá mais de 100% de eficiência. Sem golpes, apenas um pequeno truque nos números.

Na verdade, a eficiência "errada" acima de 100% surge do desejo dos fabricantes de equipamentos geradores de calor de comparar os indicadores comparados.

Acontece que em um dispositivo de convecção o "vapor d'água" não é considerado de forma alguma, mas em um dispositivo de condensação deve ser levado em consideração. Portanto, existem pequenas discrepâncias com a lógica da física básica, que é ensinada na escola.

Prós e contras do aquecedor de condensação

Entre as vantagens de uma caldeira de condensação estão:

1. Redução das emissões prejudiciais em 60-70% (a maior parte do dióxido de carbono e óxidos nítricos vai para o condensado).
2. Em comparação com os modelos de convecção, economia de até 30% de gás combustível por 1 kW gerado.
3. Dimensões menores do equipamento de aquecimento a gás com a mesma potência.
4. Baixa temperatura dos produtos de combustão na chaminé (apenas cerca de 40 ⁰COM).
5. Possibilidade de instalação de cascata de várias caldeiras.
6. Versatilidade (adequado para radiadores de aquecimento e "pisos quentes").
7. A presença de automação inteligente e total autonomia do gerador de calor a gás sem intervenção humana.

Um sistema em cascata de dois ou três geradores de calor permite que você instale caldeiras de baixa potência que fazem menos ruído e vibram durante a operação do que os modelos mais potentes.

Isso simplifica a instalação de todo o sistema de aquecimento e permite reduzir o tamanho sala da caldeira em casa. Além disso, devido à possibilidade de regulação mais flexível do processo de geração de calor, a eficiência geral do uso de equipamentos de geração de calor aumenta.

Das desvantagens dos geradores de calor de condensação, deve-se mencionar:

1. Preço alto do equipamento (1,5–2 vezes mais alto do que os modelos do tipo clássico de convecção de potência semelhante).
2. Problemas de descarte de condensado.
3. Eficiência diminuída ao usar a caldeira em sistemas de aquecimento de alta temperatura.
4. Volatilidade - o ventilador, a automação e a bomba de circulação requerem eletricidade para funcionar.
5. Proibição de uso de anticongelante.

Apesar dos custos iniciais significativos, a caldeira de condensação é economicamente justificada. Durante a operação, ele mais do que retorna todo o dinheiro inicialmente gasto.

Na Rússia, esse tipo de equipamento ainda não é difundido. Caldeira de recuperação de gás ainda é muito incomum e pouco estudada em nosso mercado. Mas o interesse por esses geradores de calor está crescendo gradualmente.

Conclusões e vídeo útil sobre o assunto

Como funciona um gerador de calor por condensação:

Instalação de caldeiras a gás com recuperação de vapor:

Todas as vantagens das caldeiras de condensação:

Se você entender cuidadosamente como e de acordo com quais princípios uma caldeira de condensação a gás funciona, então, à primeira vista, a eficiência "incorreta" de 108–110% torna-se perfeitamente compreensível e justificada.

Um gerador de calor com recuperação de gases de escape é realmente mais eficiente do que um projeto convencional. Sua única desvantagem séria é o condensado com alta acidez, que deve ser descartado em algum lugar.

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