Sistema de calefacció en cascada

El principi de funcionament de la instal·lació en cascada

Les calderes petites, amb control de programa, passen pel procés de connexió a un sistema mitjançant un refrigerant. Això permet ajustar de manera suau i continuada la potència de tot el sistema de caldera. Aquest equip de caldera utilitza tecnologies informatives que permeten controlar perfectament el sistema durant el funcionament.

El sistema funciona de manera independent, no cal intervenció humana. Les calderes en cascada són la resposta als requisits dels usuaris, és a dir, el consum de calor i aigua calenta.

Per exemple, en instal·lar 10 calderes de gas amb una potència de 80 kW cadascuna, la potència total serà de 800 kW (10 * 80 kW = 800 kW) i la potència mínima serà de 26 kW (800 * 3,3 / 100 = 26 kW). en ajustar la potència 40% - 100%).

Avantatges d'aquestes instal·lacions de calefacció:

• la possibilitat d'obtenir potència de fins a 1mW;
• enviament;
• els equips no contaminants són un aspecte mediambiental important;
• atractiu financer;
• estalvi en l'ús;
• plena autonomia;
• col·locació a qualsevol lloc (sostre, habitació, extensió);
• instal·lació ràpida d'equips i instal·lacions preparats;
• llarga vida útil;
• manca de construcció de grans i poc estètiques vies tèrmiques externes;
• control remot.

Els sistemes de calderes tradicionals són inferiors a la caldera en cascada pel que fa a la vida útil. Aconseguir aquesta fiabilitat rau en el treball comú de diverses unitats que treballen juntes i que tenen com a objectiu un objectiu comú. El sistema de treball està programat perquè cada dia la següent caldera es faci càrrec de la posada en marxa de tots els equips de calefacció: avui comença a funcionar la primera caldera, i demà serà l'última de la llista de cua. Per tant, el recurs de cada caldera no s'esgota.

Arròs. 2

Connectar calderes per produir aigua calenta, a més de la unitat principal, a la vida quotidiana també és un avantatge d'una casa de calderes en cascada. En conseqüència, amb 10 calderes al sistema, es poden instal·lar 9 calderes. Fins i tot els petits volums de cada caldera suposaran un gran subministrament d'aigua.

Podeu col·locar el sistema de caldera a qualsevol lloc, no importa: un àtic, un soterrani, una habitació annexa. El programari de gestió de la sala de calderes (figura 2) controla la temperatura establerta durant un període de temps específic. S'atrau el nombre necessari d'unitats per mantenir la capacitat requerida. No es produirà cap error, ja que el "factor humà" està absent.

La climatització de les instal·lacions es realitza de forma totalment i autònoma. En cas de superar els indicadors de temperatura, el programa apagarà el propi sistema i, si cal, posarà en marxa l'aire condicionat. Amb un indicador de baixa temperatura, tot es fa exactament al contrari. El despatxador, mitjançant un mòdem, des del seu propi ordinador podrà controlar l'estat de l'equip.

Extracció de fums d'una cascada de calderes

L'eliminació de fums del sistema depèn del tipus de calderes de gas i s'implementa mitjançant els mètodes següents:

1. Xemeneies coaxials separades;
2. Xemeneies separades de calderes turboalimentades;
3. Escapament de fum grupal amb amortidors de fum invers;
4. Eliminació de fum natural - grup o individual.

Amb l'eliminació de fum grupal, no hi ha més de 4 calderes connectades a una xemeneia comuna. Amb evacuació de fums col·lectiva coaxial, cada caldera està equipada amb una vàlvula de retenció de fums. Evita la penetració de fum a l'habitació quan el generador de calor està inactiu.

Les xemeneies es construeixen amb un pendent del 5 al 10% cap a les calderes. Quan es construeix un sistema de fums per a calderes amb una cambra de combustió oberta, cal fer un càlcul aerodinàmic de la xemeneia comuna per assegurar el tiratge necessari.

Circuit de calefacció amb avantatges i contres de bucle Tichelman

Els sistemes de calefacció de dues canonades d'una casa privada, per regla general, són sistemes sense sortida, el que porta al fet que a l'últim radiador, a causa de la distància més gran, la pressió i el flux del refrigerant són més febles, respectivament, el l'escalfador s'escalfa pitjor. Aquest problema es resol augmentant el nombre de seccions de radiadors o afegint reguladors a cada radiador.

La segona solució, que s'utilitza quan s'instal·len sistemes de calefacció de dues canonades per a una casa privada, és equilibrar el sistema.

L'esquema de Tichelman és bastant simple. En l'esquema clàssic de dues canonades, la calefacció de retorn comença des de l'últim radiador i acaba amb la caldera, i el subministrament comença des de la caldera i acaba amb l'últim radiador.

Les característiques del bucle Tichelman són que el "retorn" comença des del primer radiador, arriba a l'últim i torna a la caldera, i el subministrament, com en l'esquema clàssic, comença des de la caldera i acaba amb l'últim radiador.

Resulta que el primer radiador de la caldera és el primer de subministrament i l'últim de retorn, respectivament, l'últim radiador és l'últim de subministrament, però el primer de retorn.

Es tracta d'una mena de sistema de flux directe en què el refrigerant de la xarxa de calefacció de subministrament i retorn es mou en la mateixa direcció.

Aquest esquema us permet proporcionar una resistència i un flux uniformes en sistemes de dues canonades.

Avantatges i desavantatges del bucle Albert Tichelmann

Els sistemes de calefacció de dues canonades d'una casa privada, que es van instal·lar segons l'esquema Tichelman, tenen els avantatges dels sistemes d'un sol tub de flux directe ("Leningradka") i els sistemes de dues canonades, així com una sèrie d'avantatges addicionals.

En primer lloc, observem l'equilibri del sistema i l'absència de la necessitat d'instal·lar diversos equips d'ajust, que és força car.

Al mateix temps, el flux de refrigerant a tot el sistema és el mateix i el funcionament dels equips de generació de calor és òptim i té una alta eficiència.

Els desavantatges de l'esquema Tichelman inclouen la necessitat d'utilitzar canonades addicionals i preferiblement un gran diàmetre, i aquests són costos addicionals.

A més, les característiques arquitectòniques d'una casa privada no sempre permeten la instal·lació d'un sistema de calefacció obert amb tres canonades. Per exemple, les portes i una sèrie d'altres formes arquitectòniques poden interferir amb la instal·lació d'un sistema de calefacció d'aquest tipus.

Per tant, no sempre és possible organitzar un moviment circular del refrigerant intermedi en un sistema de calefacció de dues canonades d'una casa privada.

També observem que en la majoria dels casos, quan s'instal·len sistemes de calefacció de retorn de tipus reversible segons l'esquema de Tichelman, s'utilitza cablejat horitzontal.

Pel que fa a altres característiques i als equips de calefacció i generadors de calor utilitzats, el bucle Tichelman no difereix dels seus homòlegs de dos tubs.

Característiques de funcionament i principi de funcionament

Primer cal destacar que tota l'estructura s'assemblarà a una caldera senzilla connectada a radiadors. Però de fet, tots els nodes utilitzats tenen les seves pròpies característiques, creades només per a equips similars. Només a partir d'això, els experts haurien de fer front a aquesta instal·lació si hi ha un projecte acabat (vegeu també l'article "Selecció de radiadors de calefacció: criteris de selecció dictats per la pràctica").

Caldera i els seus avantatges

És fonamental declarar immediatament que aquestes calderes es troben entre les més econòmiques. Juntament amb això, el seu preu, com a equipament, també és relativament petit.

Davant d'això, es creu que aquest sistema serà el més eficient possible i reduirà els costos de calefacció.

El principi de funcionament d'aquest equip es basa en el curs de polarització de l'aigua mitjançant corrent altern

En base a això, la potència de tot el sistema de vegades ni tan sols arriba als 400 watts.
S'ha de prestar especial atenció al fet que per a la implementació efectiva d'un projecte similar, cal disposar d'un ànode fet de materials tecnològics especials que no continguin àcids ni àlcalis. El mateix requisit es planteja de fet a tota la carretera.

Per a una transferència d'aigua més eficient en dissenys similars, s'utilitzen petites bombes. Però, a més, si tenim en compte els costos addicionals del seu funcionament, l'estalvi no serà gran.

Consell! és millor comprar un conjunt complet de l'equip necessari d'un fabricant. Això ajudarà a evitar inconsistències en l'acoblament.

Radiadors

En el moment en què s'esmenten els radiadors de calefacció anoditzats, molt més sovint es refereixen a productes d'alumini recoberts d'una capa protectora aplicant el mètode d'electròlisi. Però de seguida cal dir que aquests dissenys es van desenvolupar originalment només per treballar amb aquestes calderes.

El cas és que la polarització de l'aigua és un procés actiu que requereix el compliment de tot un ventall de condicions per aconseguir un gran resultat, en particular, l'absència d'àcids, sals i altres elements capaços de participar en la reacció.

Tenint en compte aquestes característiques de calefacció, es va crear un radiador de calefacció anoditzat, que ha de suportar aquestes reaccions i tenir un nivell suficient de transferència de calor. Val la pena subratllar que aquest ruixat també es realitza a l'exterior del producte per protegir-lo dels factors externs.

Cal prestar especial atenció al fet que hi ha bateries que tenen elèctrodes independents integrats. Amb això en ment, el producte acabat es transforma en sistemes de calefacció personal que es poden transferir

Però la pedreria hauria de subratllar que l'eficiència de l'element és comparable a un element de calefacció elèctric simple.

Consell! És fonamental entendre que l'ús de calderes per deixar de preocupar-se pel sobreescalfament, però això no vol dir que sigui possible desmuntar les vàlvules o filtres de protecció. Si es manipula malament, a més, aquest sistema pot arribar a ser insegur.

Consell expert

Les instruccions típiques d'instal·lació d'aquests productes poden semblar molt senzilles i totalment comprensibles. Però la majoria dels fabricants per tal d'equips recomanen fer servir els serveis d'especialistes. Juntament amb això, alguns d'ells requereixen la presència de mestres estrictament definits.

Recentment, els sòls aïllants que funcionen amb els mateixos sistemes s'han tornat especialment populars. Aquesta és una opció bastant econòmica per organitzar una calefacció interior d'alta qualitat sense recórrer a l'ús de piles. Però els mestres aconsellen combinar aquests dissenys, creant diversos contorns.
Un indicador clar de la qualitat de l'equip és un gran període de garantia

Això és especialment important si l'empresa de fabricació té centres de servei personal.

https://youtube.com/watch?v=S8gy75gxLz8

Pros i contres de la connexió paral·lela de les calderes

Hem considerat les principals calderes anteriors. Ara considereu la connexió de les calderes de seguretat, que haurien d'estar al sistema de qualsevol casa moderna.

Si les calderes de seguretat estan connectades en paral·lel, aquesta opció té els seus avantatges i contres.

Els avantatges de la connexió en paral·lel de les calderes de reserva són els següents:

• Cada caldera es pot connectar i desconnectar independentment l'una de l'altra.
• Podeu substituir cada generador de calor per qualsevol altre equip. Podeu experimentar amb la configuració de la caldera.

Contres de la connexió en paral·lel de les calderes de reserva:

• Haurem de treballar més amb canonades de caldera, soldar més canonades de polipropilè, soldar més canonades d'acer.
• Com a resultat, s'utilitzaran més materials, canonades i accessoris i vàlvules.
• Les calderes no podran treballar juntes, en un sol sistema, sense l'ús d'equips addicionals: fletxes hidràuliques.
• Fins i tot després d'utilitzar la fletxa hidràulica, segueix sent la necessitat d'un ajust complex i una coordinació d'aquest sistema de calderes segons la temperatura del subministrament d'aigua al sistema, i.

Els pros i contres indicats de la connexió en paral·lel es poden aplicar tant a la connexió del generador de calor principal i de reserva, com a la connexió de dos o més generadors de calor de reserva a qualsevol tipus de combustible.

Modes de funcionament dels controladors

La majoria dels controladors en cascada són capaços de funcionar en almenys dos modes de funcionament. En mode de calefacció, s'implementa el principi de control compensat per la climatologia, és a dir, el valor establert per a la temperatura del medi de calefacció subministrat al sistema depèn de la temperatura exterior.

Com més baixa sigui la temperatura exterior, més gran serà el punt de consigna de la temperatura de sortida. Aquest sistema elimina la necessitat d'un mesclador entre la caldera i els consumidors de calefacció.

En el mode ACS, el sistema està programat per controlar el sistema quan el valor establert de la temperatura de subministrament no depèn de les temperatures externes. En altres paraules, s'estableix un cert valor de temperatura prou alt, que garanteix un alt nivell de transferència de calor a través de l'intercanviador de calor secundari.

Aquest mode s'utilitza normalment per proporcionar una temperatura més alta del portador de calor subministrat a través de l'intercanviador de calor als consumidors d'ACS i als sistemes antigel. La modulació de potència de la caldera comporta una disminució significativa del diferencial entre la temperatura del refrigerant requerida i la real, la qual cosa evita el "rellotge" freqüent (encesa / apagada) de la caldera.

Alguns controladors també són responsables del funcionament de la bomba de circulació principal i estan connectats al sistema de gestió de l'edifici de l'edifici. La generació moderna de calderes de baixa potència amb cremadors modulants ofereix estalvi d'espai, alta eficiència, funcionament silenciós i fiabilitat. Aquesta és la solució ideal en sistemes de baixa temperatura; aquestes calderes són ideals per a calefacció per terra radiant, antigel, calefacció de piscines, sistemes d'aigua calenta i sistemes de bombes de calor, inclosos els geotèrmics. Ja han guanyat una posició en l'àmbit de la calefacció de cases particulars.

Com a part d'un sistema en cascada, les calderes amb cremadors modulants representen una nova alternativa als sistemes de calefacció industrials.

Durant la temporada de calefacció i fora de temporada, qualsevol sistema de calefacció acostuma a tenir una càrrega desigual i sovint baixa sobre l'equip. Aquest problema s'ha de resoldre, quan es necessita un ampli rang d'ajust de la potència de calor d'una caldera individual i un sistema de caldera. Però això sovint comporta una disminució de l'efecte de la planta de calderes, una disminució de l'eficiència i un augment del consum de matèries primeres combustibles. Les calderes en cascada (figura 1) representen la solució òptima al problema.

Cascada: una connexió que implica la connexió de petites unitats de calefacció en un sol sistema.

Arròs. un

Automatització de les cases de calderes en cascada

No es pot sobreestimar el paper de les eines d'automatització pel que fa a la comoditat d'organitzar calderes en cascada, la seva fiabilitat i eficiència.

És l'automatització la responsable de "extreure" la màxima eficiència de les calderes que funcionen en cascada, alhora que garanteix la resposta dels generadors de calor als senyals dels consumidors.

En les modernes calderes de condensació de sèrie industrial, la lògica en cascada s'inclou en l'automatització bàsica i s'optimitza per a equips específics.

Les principals funcions de l'automatització d'una casa de calderes en cascada:

• Recollida de requisits dels consumidors per a la generació de calor i priorització (ACS, calefacció, ventilació, etc.)

• Determinació del mode òptim de funcionament de cada caldera individual per garantir la potència requerida.

• Garantir un desenvolupament uniforme del recurs de les calderes (amb la rara excepció comentada anteriorment).

• Seguiment d'accidents a les calderes i senyalització dels mateixos.
   

Si parlem de les peculiaritats del funcionament de l'automatització amb una cascada de calderes de condensació, llavors consisteix en l'estratègia d'encendre i treure les calderes del funcionament actual. Hi ha tres estratègies principals:

1. Enceneu més tard, apagueu abans.
   En aquest mode de funcionament, s'afegeixen calderes addicionals a l'operació el més tard possible amb un augment de la demanda de calor, és a dir, les calderes ja enceses funcionen a la màxima potència. Amb una disminució de la demanda d'energia, les calderes s'eliminen de la cascada el més aviat possible. Aquesta estratègia garanteix el menor nombre de calderes de funcionament simultània, el seu funcionament a la màxima potència i el menor temps de funcionament de les calderes addicionals.

   Estàndard per a calderes sense condensació. Això es deu al fet que per a les calderes sense condensació hi ha una lleugera disminució de l'eficiència quan es treballa amb modulació reduïda.
    

2. Enceneu més tard, apagueu més tard.
   Encendre les calderes addicionals el més tard possible, però també apagar el més tard possible. S'utilitza quan cal assegurar el nombre mínim d'operacions per encendre els cremadors de la caldera.
    

3. Enceneu abans, apagueu més tard.
   Encendre les calderes addicionals el més aviat possible amb un augment de la demanda de calor i apagar el més tard possible amb una disminució de la demanda de calor.

Aquesta estratègia de control és la que s'utilitza amb les calderes de condensació modernes. Al mateix temps, cada caldera individual funciona amb una modulació mínima que garanteix la necessitat de calor. El nombre de calderes en funcionament és màxim. Com a resultat, obtenim la màxima eficiència d'una instal·lació en cascada amb l'esgotament més uniforme del recurs de la caldera.
 

Pros i contres de la connexió en sèrie de les calderes

Si dues o més calderes estan connectades en sèrie, funcionaran de la mateixa manera que les calderes principals connectades en cascada. La primera caldera escalfarà l'aigua, la segona l'escalfarà.

En aquest cas, el primer que has de fer és posar la caldera amb el tipus de combustible més barat per a tu. Pot ser una caldera de llenya, carbó o oli usat. I darrere d'ella, qualsevol caldera de seguretat pot quedar-se en cascada, fins i tot una de dièsel, fins i tot una de pellets.

Els principals avantatges de la connexió en paral·lel de les calderes:

• En el cas de treballar primer, els intercanviadors de calor de la segona caldera faran el paper d'una mena de separador hidràulic, suavitzant l'impacte sobre tot el sistema de calefacció.
• La segona caldera de reserva es pot encendre per escalfar aigua al sistema de calefacció durant els dies més freds.

Contres quan s'utilitza el mètode paral·lel de connexió de generadors de calor de reserva a la sala de calderes:

Trajecte d'aigua més llarg a través del sistema amb més girs i girs en connexions i accessoris.

Naturalment, és impossible deixar directament el flux d'una caldera a l'entrada d'una altra. En aquest cas, no podreu desconnectar ni la primera ni la segona caldera, si cal.

Encara que des del punt de vista de l'escalfament coordinat de l'aigua de la caldera, aquest mètode només serà el més eficaç. Es pot implementar instal·lant bucles de bypass per a cada caldera.

Els principals avantatges d'utilitzar cascades de calderes

La majoria dels avantatges enumerats a continuació es poden atribuir no només a les calderes de condensació, sinó que prestarem atenció per separat a què distingeix específicament aquest tipus d'equips en el marc del tema rellevant.

Augment del rang global de modulació de potència

Com s'ha indicat anteriorment, el motiu principal per instal·lar diverses calderes en cascada és augmentar la capacitat màxima de la sala de calderes alhora que es limita el rendiment d'una sola unitat.Des d'aquest punt de vista, qualsevol caldera està, es podria dir, en una posició igual.

Al mateix temps, no s'ha d'oblidar que els sistemes de calefacció moderns estan subjectes a requisits més elevats en termes d'eficiència energètica. I un dels principis principals per garantir aquest principi és garantir que la potència actual dels generadors de calor sigui igual a les necessitats del sistema, ni més ni menys. En conseqüència, el límit inferior de la modulació de la capacitat de la caldera també té un paper important. L'ús d'una cascada ajuda a reduir significativament aquest límit. També val la pena recordar que a les latituds mitjanes la major part de l'any la necessitat de calor no supera el 30-40% del màxim.

Quan s'utilitzen generadors de calor idèntics en cascada, el límit de potència inferior es determina simplement dividint el rendiment mínim d'una caldera individual pel seu nombre. I aquí és fàcil veure en quina llum favorable apareixen les calderes de condensació. La modulació mínima per a les calderes murals més modernes és d'aproximadament un 15%. En conseqüència, utilitzant, per exemple, quatre d'aquestes calderes, obtenim un rang total de modulació continua del 4-100%. A més, a diferència de les calderes tradicionals, l'eficiència de les calderes de condensació només augmenta amb una disminució de la modulació.
 

Assegurant un alt nivell de tolerància a fallades de la sala de calderes

Un avantatge força evident. Com més calderes s'utilitzen en cascada, menys caiguda de la potència total en cas de fallada i manteniment d'un generador de calor individual.
 

Facilitat d'instal·lació i manteniment dels equips

Independentment de la capacitat total de la sala de calderes, sovint ens enfrontem a limitacions d'espai tant durant el disseny com la instal·lació.
 

	Des del punt de vista del dissenyador, l'ús d'una cascada de diverses calderes permet un ús més flexible de l'espai disponible, sobretot quan s'utilitzen calderes murals. Per a la majoria de sèries de calderes industrials de paret, hi ha solucions hidràuliques preparades per organitzar cascades.
	Les calderes de condensació de terra més modernes també ofereixen la possibilitat d'una instal·lació compacta i una còmoda canonada hidràulica.

La comoditat per a les organitzacions de muntatge i manteniment rau en la facilitat de lliurament d'una caldera independent al lloc d'instal·lació directa en qualsevol etapa. Això és especialment cert per a les calderes de terrat, on, si és necessari substituir el generador de calor (encara que molt poc probable), la seva lleugeresa i compacitat poden jugar un paper crític. En aquest context, no us oblideu del paràgraf anterior d'aquesta secció.
 

Possibilitat d'augment successiu de la potència de la caldera

Cada cop més utilitzada en els últims temps, la possibilitat de distribuir les inversions a diferents etapes de construcció.

Les solucions en cascada us permeten afegir capacitat seqüencialment a un sistema existent. Naturalment, la part hidràulica hauria de preveure la possibilitat d'aquesta expansió.
 

Article: Solucions en cascada per a calderes de terra HL

Requisits previs per a una cascada modulada

Hi ha tres condicions importants que s'han de complir a l'hora de dissenyar un sistema de cascada "modulat".

En primer lloc,
Les connexions de línia i els controladors s'han d'implementar de manera que sigui possible l'ajust independent de la circulació del cabal per cada caldera. L'aigua no s'ha de fer circular per una caldera que no estigui en funcionament, en cas contrari la calor del medi de calefacció es dissiparà a través de l'intercanviador de calor o la carcassa de la caldera.

Això també s'aplica al sistema de cascada simple. L'ajust independent del cabal de transport de calor s'aconsegueix equipant cada caldera amb una bomba de circulació individual.Quan s'instal·len bombes de circulació en paral·lel, s'han d'instal·lar vàlvules de retenció per evitar el flux de retorn del refrigerant a través de les calderes inactivas aigües avall de les bombes.

El subministrament de refrigerant a cada caldera amb l'ajuda de bombes de circulació individuals permet augmentar la pressió a l'intercanviador de calor de la caldera en funcionament per evitar la cavitació i la vaporització explosiva.

En segon lloc,
Les connexions de cabal i retorn de cada caldera s'han de fer en paral·lel (sobretot quan s'utilitzen calderes de condensació).

Això permet mantenir la mateixa temperatura de l'aigua a l'entrada de cada caldera i, si cal, excloure el flux de refrigerant entre els circuits. La baixa temperatura del refrigerant subministrat a la caldera contribueix a la condensació vapor d'aigua dels productes de la combustió i millorar l'eficiència del sistema. Alguns controladors en cascada per a calderes amb cremadors modulants estan equipats amb una funció de "retard temporal", és a dir, poden encendre la bomba de circulació d'una determinada caldera poc abans d'encendre el cremador.

A més, poden mantenir les bombes en funcionament durant un temps després que el cremador s'hagi apagat.

El primer assegura que l'intercanviador de calor de la caldera s'escalfa amb el refrigerant calent del sistema d'entrada, la qual cosa evita el xoc tèrmic a causa d'una important diferència de temperatura (i la condensació de gasos de combustió per a les calderes convencionals) quan el cremador està encès. La segona és utilitzar la calor residual de l'intercanviador de calor i no eliminar-la a través del sistema de ventilació després de finalitzar el funcionament de la caldera.

I en tercer lloc,
És molt important que les bombes de circulació proporcionin un flux adequat de refrigerant a través de les calderes en funcionament, independentment del cabal del sistema de calefacció. Una solució natural a aquest problema és l'ús d'un separador hidràulic de baixa pressió