Sistema de calefacción en cascada

El principio de funcionamiento de la instalación en cascada.

Las calderas pequeñas, que tienen control de programa, pasan por el proceso de conexión a un sistema a través de un refrigerante. Esto permite ajustar la potencia de todo el sistema de la caldera de forma suave y continua. Este equipo de caldera utiliza tecnologías informativas que le permiten controlar perfectamente el sistema durante la operación.

El sistema funciona de forma independiente, no hay necesidad de intervención humana. Las calderas en cascada son la respuesta a las necesidades de los usuarios, es decir, el consumo de calor y agua caliente.

Por ejemplo, al instalar 10 calderas de gas con una potencia de 80 kW cada una, la potencia total será de 800 kW (10 * 80 kW = 800 kW), y la potencia mínima será de 26 kW (800 * 3,3 / 100 = 26 kW al ajustar la potencia 40% - 100%).

Ventajas de estas instalaciones de calefacción:

• la posibilidad de obtener potencia hasta 1mW;
• despacho;
• los equipos no contaminantes son un aspecto ambiental importante;
• atractivo financiero;
• ahorros en uso;
• plena autonomía;
• colocación en cualquier lugar (techo, habitación, extensión);
• instalación rápida de equipos e instalaciones preparados;
• larga vida útil;
• falta de construcción de grandes y poco estéticos recorridos térmicos externos;
• control remoto.

Los sistemas de caldera tradicionales son inferiores a la caldera en cascada en términos de vida útil. Lograr tal confiabilidad radica en el trabajo común de varias unidades que trabajan juntas y apuntan a un objetivo común. El sistema de trabajo está programado para que cada día la próxima caldera se haga cargo de la puesta en marcha de todos los equipos de calefacción: hoy la primera caldera entra en funcionamiento y mañana será la última en la lista de espera. Por lo tanto, el recurso de cada caldera no se agota.

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La conexión de calderas para producir agua caliente, además de la unidad principal, en la vida cotidiana también es una ventaja de una sala de calderas en cascada. En consecuencia, teniendo 10 calderas en el sistema, se pueden instalar 9 calderas. Incluso pequeños volúmenes de cada caldera se sumarán a un gran suministro de agua.

Puede colocar el sistema de caldera en cualquier lugar, no importa: un ático, un sótano, una habitación anexa. El software de gestión de la sala de calderas (Figura 2) controla la temperatura establecida durante un período de tiempo específico. Se atrae el número requerido de unidades para mantener la capacidad requerida. No se producirá un error, ya que el "factor humano" está ausente.

La climatización del local se realiza de forma completa y autónoma. En caso de superar los indicadores de temperatura, el programa apagará el propio sistema y, si es necesario, encenderá el aire acondicionado. Con un indicador de baja temperatura, todo se hace exactamente al revés. El despachador, mediante un módem, desde su propia computadora podrá monitorear el estado del equipo.

Extracción de humos de una cascada de calderas

La eliminación de humo del sistema depende del tipo de calderas de gas y se implementa mediante los siguientes métodos:

1. Chimeneas coaxiales separadas;
2. Chimeneas separadas de calderas turboalimentadas;
3. Salida de humos en grupo con compuertas de humos invertidas;
4. Eliminación de humos natural - grupal o individual.

Con la eliminación de humos en grupo, no se conectan más de 4 calderas a una chimenea común. Con descarga de humos colectiva coaxial, cada caldera está equipada con una válvula de retención de humos. Evita la penetración de humo en la habitación cuando el generador de calor está inactivo.

Las chimeneas se construyen con una pendiente del 5 al 10% hacia las calderas. Al construir un sistema de humos para calderas con cámara de combustión abierta, es necesario realizar un cálculo aerodinámico de la chimenea común para asegurar el tiro necesario.

Circuito de calefacción con bucle Tichelman pros y contras.

Los sistemas de calefacción de dos tubos de una casa privada, por regla general, son sistemas sin salida, lo que lleva al hecho de que en el último radiador, debido a la mayor distancia, la presión y el flujo del refrigerante son más débiles, respectivamente, el calentador calienta peor. Este problema se soluciona aumentando el número de secciones de radiadores o añadiendo reguladores a cada radiador.

La segunda solución, que se usa al instalar sistemas de calefacción de dos tubos para una casa privada, es equilibrar el sistema.

El esquema de Tichelman es bastante simple. En el esquema bitubo clásico, la tubería principal de calefacción de retorno comienza en el último radiador y termina en la caldera, y el suministro comienza en la caldera y termina en el último radiador.

Las características del circuito de Tichelman son que el "retorno" comienza en el primer radiador, llega al último y regresa a la caldera, y el suministro, como en el esquema clásico, comienza en la caldera y termina en el último radiador.

Resulta que el primer radiador de la caldera es el primero de impulsión y el último de retorno, respectivamente, el último radiador es el último de impulsión, pero el primero de retorno.

Este es un tipo de sistema de flujo directo en el que el refrigerante en la red de calefacción de suministro y retorno se mueve en la misma dirección.

Este esquema le permite proporcionar resistencia y flujo uniformes en sistemas de dos tuberías.

Ventajas y desventajas del bucle de Albert Tichelmann

Los sistemas de calefacción de dos tubos de una casa privada, que se instalaron de acuerdo con el esquema Tichelman, tienen las ventajas de los sistemas de un solo tubo de flujo directo ("Leningradka") y los sistemas de dos tubos, así como una serie de ventajas adicionales.

En primer lugar, notamos el equilibrio del sistema y la ausencia de la necesidad de instalar varios equipos de ajuste, lo cual es bastante costoso.

Al mismo tiempo, el flujo de refrigerante en todo el sistema es el mismo y el funcionamiento de los equipos generadores de calor es óptimo y tiene una alta eficiencia.

Las desventajas del esquema de Tichelman incluyen la necesidad de usar tuberías adicionales y preferiblemente de gran diámetro, y estos son costos adicionales.

Además, las características arquitectónicas de una casa privada no siempre permiten la instalación de un sistema de calefacción abierto con tres tubos. Por ejemplo, las puertas y otras formas arquitectónicas pueden interferir con la instalación de un sistema de calefacción de este tipo.

Por lo tanto, no siempre es posible organizar un movimiento circular del refrigerante intermedio en un sistema de calefacción de dos tubos de una casa privada.

También observamos que, en la mayoría de los casos, cuando se instalan sistemas de calefacción de retorno de tipo reversible según el esquema Tichelman, se utiliza cableado horizontal.

En cuanto a otras características y al equipo de calefacción y generadores de calor utilizados, el circuito de Tichelman no difiere de sus contrapartes de dos tubos.

Características de funcionamiento y principio de funcionamiento.

Primero debe enfatizar que toda la estructura se parecerá a una caldera simple que está conectada a radiadores. Pero, de hecho, todos los nodos usados ​​tienen sus propias características, creados solo para equipos similares. Solo sobre esta base, los expertos deben tratar con una instalación de este tipo si hay un proyecto terminado (consulte también el artículo "Selección de radiadores de calefacción: criterios de selección dictados por la práctica").

Caldera y sus ventajas.

Es fundamentalmente importante declarar de inmediato que tales calderas se encuentran entre las más económicas. Junto a esto, su precio, como equipamiento, también es relativamente reducido.

Dado esto, se cree que dicho sistema será lo más eficiente posible y reducirá los costos de calefacción.

El principio de funcionamiento de este equipo se basa en el curso de polarización del agua mediante corriente alterna

En base a esto, la potencia de todo el sistema a veces ni siquiera alcanza los 400 vatios.
Se debe prestar especial atención al hecho de que para la implementación efectiva de un proyecto similar, se requiere tener un ánodo hecho de materiales tecnológicos especiales que no contengan ácido ni álcali. El mismo requisito se plantea de hecho a toda la carretera.

Para una transferencia de agua más eficiente en diseños similares, se utilizan bombas pequeñas. Pero además, si tenemos en cuenta los costos adicionales de su operación, de todos modos, los ahorros no serán enormes.

¡Consejo! es mejor comprar un juego completo del equipo necesario de un fabricante. Esto ayudará a evitar inconsistencias al acoplar.

Radiadores

En el momento en que se mencionan los radiadores de calefacción anodizados, con mucha más frecuencia se refieren a productos de aluminio recubiertos con una capa protectora mediante la aplicación del método de electrólisis. Pero de inmediato hay que decir que estos diseños se desarrollaron originalmente solo para trabajar con estas calderas.

El hecho es que la polarización del agua es un proceso activo que requiere el cumplimiento de toda una serie de condiciones para lograr un gran resultado, en particular, la ausencia de ácidos, sales y otros elementos capaces de tomar parte en la reacción.

Teniendo en cuenta tales características de calentamiento, se creó un radiador de calefacción anodizado, que debe resistir estas reacciones y tener un nivel suficiente de transferencia de calor. Vale la pena enfatizar que dicha pulverización también se realiza en el exterior del producto para protegerlo de factores externos.

Se debe prestar especial atención al hecho de que hay baterías que tienen electrodos independientes incorporados. Con esto en mente, el producto terminado se transforma en sistemas de calefacción personal que se pueden transferir

Pero el diamante de imitación debe enfatizar que la eficiencia del elemento es comparable a un simple elemento calefactor eléctrico.

¡Consejo! Es de fundamental importancia comprender que el uso de calderas para permitir dejar de preocuparse por el sobrecalentamiento, pero esto no significa que sea posible desmontar las válvulas protectoras o los filtros. Si se maneja mal, además, dicho sistema puede volverse inseguro.

Asesoramiento de expertos

Las instrucciones de instalación típicas para tales productos pueden parecer muy simples y totalmente comprensibles. Pero la mayoría de los fabricantes de equipos recomiendan encarecidamente utilizar los servicios de especialistas. Junto con esto, algunos de ellos requieren la presencia de maestros estrictamente definidos.

Recientemente, los pisos aislantes que funcionan sobre la base de los mismos sistemas se han vuelto especialmente populares. Esta es una opción bastante económica para disponer de calefacción interior de alta calidad sin recurrir al uso de baterías. Pero los maestros aconsejan combinar estos diseños, creando varios contornos.
Un claro indicador de la calidad del equipo es un gran período de garantía.

Esto es especialmente importante si la empresa fabricante tiene centros de servicio personal.

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Conexión en paralelo de calderas pros y contras.

Hemos considerado las calderas principales arriba. Ahora considere la conexión de calderas de respaldo, que deberían estar en el sistema de cualquier hogar moderno.

Si las calderas de respaldo están conectadas en paralelo, esta opción tiene sus pros y sus contras.

Las ventajas de la conexión en paralelo de las calderas de reserva son las siguientes:

• Cada caldera se puede conectar y desconectar de forma independiente entre sí.
• Puede reemplazar cada generador de calor con cualquier otro equipo. Puedes experimentar con los ajustes de la caldera.

Contras de la conexión en paralelo de calderas de respaldo:

• Habrá que trabajar más con tubería de caldera, soldar más tubería de polipropileno, soldar más tubería de acero.
• Como resultado, se utilizarán más materiales, tuberías y accesorios y válvulas.
• Las calderas no podrán funcionar juntas, en un solo sistema, sin el uso de equipos adicionales: flechas hidráulicas.
• Incluso después de usar la flecha hidráulica, sigue existiendo la necesidad de un ajuste y coordinación complejos de dicho sistema de calderas de acuerdo con la temperatura del suministro de agua al sistema, y.

Los pros y contras indicados de la conexión en paralelo se pueden aplicar tanto a la conexión del generador de calor principal y de reserva, como a la conexión de dos o más generadores de calor de reserva sobre cualquier tipo de combustible.

Modos de funcionamiento de los controladores

La mayoría de los controladores en cascada pueden funcionar en al menos dos modos de funcionamiento. En el modo de calefacción, se implementa el principio de control compensado por el clima, es decir, el valor establecido para la temperatura del medio de calefacción suministrado al sistema depende de la temperatura exterior.

Cuanto menor sea la temperatura exterior, mayor será la consigna de temperatura de impulsión. Este sistema elimina la necesidad de un mezclador entre la caldera y los consumidores de calefacción.

En el modo ACS, el sistema está programado para controlar el sistema cuando el valor establecido de la temperatura de suministro no depende de las temperaturas externas. En otras palabras, se establece un cierto valor de temperatura suficientemente alto que asegura un alto nivel de transferencia de calor a través del intercambiador de calor secundario.

Este modo generalmente se usa para proporcionar una temperatura más alta del portador de calor suministrado a través del intercambiador de calor a los consumidores de ACS y sistemas antihielo. La modulación de la potencia de la caldera conduce a una disminución significativa en el diferencial entre las temperaturas requeridas y reales del refrigerante, lo que evita el "registro" frecuente (encendido / apagado) de la caldera.

Algunos controladores también son responsables del funcionamiento de la bomba de circulación principal y están conectados al sistema de gestión del edificio del edificio. La moderna generación de calderas de bajo consumo con quemadores modulantes proporciona ahorro de espacio, alta eficiencia, funcionamiento silencioso y fiabilidad. Esta es la solución ideal en sistemas de baja temperatura; estas calderas son ideales para calefacción por suelo radiante, antihielo, climatización de piscinas, sistemas de agua caliente sanitaria y sistemas de bomba de calor, incluidos los geotérmicos. Ya han ganado una posición en el campo de la calefacción de casas particulares.

Como parte de un sistema en cascada, las calderas con quemadores modulantes representan una nueva alternativa a los sistemas de calefacción industrial.

Durante la temporada de calefacción y fuera de temporada, cualquier sistema de calefacción tiende a tener una carga desigual y, a menudo, baja en el equipo. Este problema debe resolverse, donde existe la necesidad de una amplia gama de ajustes de la salida de calor de una caldera individual y un sistema de caldera. Pero esto a menudo conduce a una disminución en el efecto de la planta de calderas, una disminución en la eficiencia y un aumento en el consumo de materias primas combustibles. Las calderas en cascada (Figura 1) representan la solución óptima al problema.

Cascada: una conexión que implica la conexión de pequeñas unidades de calefacción en un sistema.

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Automatización de salas de calderas en cascada.

El papel de las herramientas de automatización no se puede subestimar en términos de la conveniencia de organizar salas de calderas en cascada, su confiabilidad y eficiencia.

Es la automatización la responsable de "exprimir" la máxima eficiencia de las calderas que funcionan en cascada, al tiempo que garantiza la capacidad de respuesta de los generadores de calor a las señales de los consumidores.

En las calderas de condensación modernas de serie industrial, la lógica de cascada se incluye en la automatización básica y se optimiza para equipos específicos.

Las funciones principales de la automatización de una sala de calderas en cascada:

• Recogida de requerimientos de los consumidores para la generación de calor y priorización (ACS, calefacción, ventilación, etc.)

• Determinación del modo óptimo de funcionamiento de cada caldera individual para asegurar la potencia requerida.

• Garantizar el desarrollo uniforme del recurso de las calderas (con la rara excepción discutida anteriormente).

• Seguimiento de accidentes en calderas y señalización de los mismos.
   

Si hablamos de las peculiaridades del funcionamiento de la automatización con una cascada de calderas de condensación, entonces consiste en la estrategia de encender y sacar las calderas de la operación actual. Hay tres estrategias principales:

1. Encender más tarde, apagar antes.
   En este modo de operación, las calderas adicionales se agregan a la operación lo más tarde posible con un aumento en la demanda de calor, es decir, las calderas ya encendidas funcionan a la máxima potencia. Con una disminución en la demanda de energía, las calderas se retiran de la cascada lo antes posible. Esta estrategia asegura el menor número de calderas que funcionan simultáneamente, su funcionamiento a la máxima potencia y el menor tiempo de funcionamiento de las calderas adicionales.

   Estándar para calderas sin condensación. Esto se debe al hecho de que para las calderas que no son de condensación hay una ligera disminución de la eficiencia cuando funcionan a modulación reducida.
    

2. Encender más tarde, apagar más tarde.
   Encender calderas adicionales lo más tarde posible, pero también apagarlas lo más tarde posible. Se utiliza cuando es necesario garantizar el número mínimo de maniobras para el encendido de los quemadores de la caldera.
    

3. Encender antes, apagar más tarde.
   Encender calderas adicionales lo antes posible con un aumento en la demanda de calor y apagar lo más tarde posible con una disminución en la demanda de calor.

Es esta estrategia de control la que se utiliza con las calderas de condensación modernas. Al mismo tiempo, cada caldera individual funciona con una modulación mínima que garantiza la necesidad de calor. El número de calderas en funcionamiento es máximo. Como resultado, obtenemos la máxima eficiencia de una instalación en cascada con el agotamiento más uniforme del recurso de la caldera.
 

Conexión en serie de calderas pros y contras.

Si se conectan dos o más calderas en serie, funcionarán de la misma forma que las calderas principales conectadas en cascada. La primera caldera calentará el agua, la segunda caldera la calentará.

En este caso, lo primero que debe hacer es poner la caldera en el tipo de combustible más barato para usted. Puede ser una caldera de leña, carbón o gasóleo. Y detrás de ella, cualquier caldera de apoyo puede colocarse en cascada, incluso una de gasóleo, incluso una de pellets.

Las principales ventajas de la conexión en paralelo de calderas:

• En el caso de trabajar primero, los intercambiadores de calor de la segunda caldera harán el papel de una especie de separador hidráulico, amortiguando el impacto en todo el sistema de calefacción.
• La segunda caldera de respaldo se puede encender para calentar agua en el sistema de calefacción en los días más fríos.

Desventajas al usar el método paralelo para conectar generadores de calor de respaldo en la sala de calderas:

Ruta de agua más larga a través del sistema con más giros y vueltas en conexiones y accesorios.

Naturalmente, es imposible dejar pasar directamente el caudal de una caldera a la entrada de otra. En este caso, no podrá desconectar ni la primera ni la segunda caldera, si es necesario.

Aunque desde el punto de vista del calentamiento coordinado del agua de la caldera, este método será el más efectivo. Se puede implementar instalando bucles de derivación para cada caldera.

Las principales ventajas del uso de cascadas de calderas.

La mayoría de las ventajas enumeradas a continuación se pueden atribuir no solo a las calderas de condensación, sino que prestaremos atención por separado a lo que distingue específicamente a este tipo de equipo en el marco del tema relevante.

Aumento del rango general de modulación de potencia

Como se señaló anteriormente, la razón principal para instalar varias calderas en cascada es aumentar la capacidad máxima de la sala de calderas y limitar el rendimiento de una sola unidad.Desde este punto de vista, cualquier caldera está, se podría decir, en una posición igual.

Al mismo tiempo, no se debe olvidar que los sistemas de calefacción modernos están sujetos a mayores requisitos en términos de eficiencia energética. Y uno de los principios fundamentales para garantizar este principio es garantizar que la potencia actual de los generadores de calor sea igual a las necesidades del sistema, ni más ni menos. En consecuencia, el límite inferior de la modulación de la capacidad de la caldera también juega un papel importante. El uso de una cascada ayuda a reducir significativamente este límite. También vale la pena recordar que para latitudes medias la mayor parte del año la necesidad de calor no supera el 30-40% del máximo.

Cuando se utilizan generadores de calor idénticos en cascada, el límite inferior de potencia se determina simplemente dividiendo el rendimiento mínimo de una caldera individual por su número. Y aquí es fácil ver en qué luz favorable aparecen las calderas de condensación. La modulación mínima para las calderas murales más modernas es de aproximadamente un 15%. En consecuencia, utilizando, por ejemplo, cuatro de estas calderas, obtenemos un rango de modulación continua total de 4-100%. Además, a diferencia de las calderas tradicionales, la eficiencia de las calderas de condensación solo aumenta con una disminución de la modulación.
 

Garantizar un alto nivel de tolerancia a fallos de la sala de calderas.

Una ventaja bastante obvia. Cuantas más calderas se utilizan en cascada, menor es la caída de la potencia total en caso de avería y mantenimiento de un generador de calor individual.
 

Facilidad de instalación y mantenimiento de los equipos.

Independientemente de la capacidad total de la sala de calderas, a menudo nos enfrentamos a limitaciones de espacio tanto durante el diseño como durante la instalación.
 

	Desde el punto de vista del diseñador, el uso de una cascada de varias calderas permite un uso más flexible del espacio disponible, especialmente cuando se utilizan calderas murales. Para la mayoría de las series de calderas murales industriales, existen soluciones hidráulicas listas para usar para organizar cascadas.
	Las calderas de condensación de pie más modernas también ofrecen la posibilidad de una instalación compacta y una tubería hidráulica conveniente.

La conveniencia para las organizaciones de montaje y mantenimiento radica en la facilidad de entrega de una caldera separada al lugar de instalación directa en cualquier etapa. Esto es especialmente cierto para las calderas de techo, donde, si es necesario reemplazar el generador de calor (aunque sea extremadamente improbable), su ligereza y compacidad pueden desempeñar un papel fundamental. En este contexto, no se olvide del párrafo anterior de esta sección.
 

Posibilidad de aumento sucesivo de la capacidad de la caldera

Cada vez más utilizada en los últimos tiempos, la posibilidad de distribuir las inversiones a las diferentes etapas de la construcción.

Las soluciones en cascada le permiten agregar capacidad secuencialmente a un sistema existente. Naturalmente, la parte hidráulica debe prever la posibilidad de tal expansión.
 

Artículo: Soluciones en cascada para calderas de pie HL

Requisitos previos para una cascada modulada

Hay tres condiciones importantes que deben cumplirse al diseñar un sistema en cascada "modulado".

Primeramente,
las conexiones de línea y los controladores deben implementarse de tal manera que sea posible un ajuste independiente del flujo de circulación a través de cada caldera. El agua no debe circular a través de una caldera que no esté en funcionamiento, de lo contrario, el calor del medio calefactor se disipará a través del intercambiador de calor o la carcasa de la caldera.

Esto también se aplica al sistema de cascada simple. El ajuste independiente del flujo del portador de calor se logra equipando cada caldera con una bomba de circulación individual.Al instalar bombas de circulación en paralelo, se deben instalar válvulas de retención para evitar el flujo de retorno del refrigerante a través de las calderas inactivas aguas abajo de las bombas.

El suministro de refrigerante a cada caldera con la ayuda de bombas de circulación individuales permite aumentar la presión en el intercambiador de calor de la caldera en funcionamiento para evitar la cavitación y la vaporización explosiva.

En segundo lugar,
Las conexiones de impulsión y retorno de cada caldera deben realizarse en paralelo (especialmente si se utilizan calderas de condensación).

Esto le permite mantener la misma temperatura del agua en la entrada de cada caldera y, si es necesario, excluir el flujo de refrigerante entre los circuitos. La baja temperatura del refrigerante suministrado a la caldera contribuye a la condensación vapor de agua de los productos de combustión y mejorar la eficiencia del sistema. Algunos controladores de cascada para calderas con quemadores modulantes están equipados con una función de "retardo de tiempo", es decir, pueden encender la bomba de circulación de una determinada caldera poco antes de que se encienda el quemador.

Además, pueden mantener las bombas en funcionamiento durante algún tiempo después de apagar el quemador.

El primero asegura que el intercambiador de calor de la caldera sea calentado por el refrigerante caliente del sistema que ingresa, lo que evita el choque térmico debido a una diferencia de temperatura significativa (y la condensación de gases de combustión para calderas convencionales) cuando se enciende el quemador. La segunda es utilizar el calor residual del intercambiador de calor y no eliminarlo a través del sistema de ventilación después de que finalice la operación de la caldera.

Y en tercer lugar,
Es muy importante que las bombas de circulación proporcionen un caudal adecuado de refrigerante a través de las calderas en funcionamiento, independientemente del caudal del sistema de calefacción. Una solución natural a este problema es el uso de un separador hidráulico de baja presión.