Características de las calderas de condensación.
Con base en las leyes de la física, es necesario comprender que incluso las pérdidas de calor más leves son inevitables en cualquier caso y que la eficiencia no alcanzará el 100 %. En comparación con las calderas de gas, las calderas de condensación son más económicas. Esta cifra para las calderas de condensación es superior en un 15-20%.
Eficiencia de la caldera de condensación
Las calderas de condensación están equipadas con quemadores más modernos, lo que minimiza la probabilidad de una combustión incompleta del combustible. Junto con los gases de escape, se liberan sustancias mucho menos nocivas y la temperatura de los gases de escape también disminuye, que rara vez supera los 40 grados. Para tales calderas, también se pueden usar chimeneas de plástico, lo que ahorra en este componente del sistema de calefacción. También reduce el costo de instalación de chimeneas.
En cuanto a la ejecución, las calderas murales de gas de condensación son casi en todo similares a las calderas de gas tradicionales.
En la mayoría de los casos, las calderas de condensación están montadas en la pared, pero también hay potentes dispositivos de pie. Tales calderas rara vez se utilizan para locales residenciales. Básicamente, se pueden encontrar en locales de oficinas o en producción.
Caldera mural de condensación
La principal diferencia con las calderas convencionales es que en las calderas de condensación el intercambiador de calor está fabricado con materiales con buena resistencia a diversos ácidos. Por lo general, estos materiales son acero inoxidable o silumin. Debido a la alta acidez, se forma condensado, y provoca un proceso de corrosión si se utilizan tales aleaciones que se utilizan para la fabricación de calderas sin condensación.
Características del sistema de calefacción de baja temperatura
La pregunta de qué es el calentamiento a baja temperatura surge en muchas personas. Por lo general, estos sistemas se caracterizan por calentar el refrigerante hasta 60 grados centígrados. Al mismo tiempo, en la entrada al sistema, tiene una temperatura de aproximadamente 40 grados y en la salida, aproximadamente 60. Consideremos cómo se logra esto.
El régimen de temperatura de los sistemas de calefacción se puede describir por tres características:
- . La temperatura del portador de calor a la entrada de la caldera.
- . temperatura de salida
- . La temperatura en la habitación climatizada.
Los datos de la caldera deben indicarse en la ficha técnica del producto en esta secuencia. Los sistemas de calefacción del tipo tradicional (incluida la calefacción central) se calcularon de tal manera que el agua a la salida del calentador debería tener una temperatura de aproximadamente 80 grados con una temperatura de 60 grados a la entrada. Sin embargo, hoy tales indicadores están algo desactualizados. La temperatura puede ser bajada por el sistema de calefacción o por el propio usuario. Las calderas europeas, que hoy han reemplazado casi por completo a las contrapartes de calefacción soviéticas, funcionan de acuerdo con esquemas ligeramente diferentes.
Según la norma europea, el funcionamiento normal de los sistemas de calefacción asume una temperatura de 60-75 grados centígrados. Pero aquí también hablamos del concepto del llamado "calor suave", que implica los parámetros de un sistema con una temperatura de hasta 55 grados. Y es este régimen el que puede volverse normativo en un futuro cercano, dado todo el endurecimiento de los requisitos para el ahorro. Por lo tanto, se vuelve cada vez más relevante.
Probablemente todo el mundo haya oído hablar de los "suelos cálidos". Este sistema es uno de los ejemplos más llamativos de calefacción a baja temperatura. Además, la mayoría de los propietarios de una casa privada hoy en día reducen la temperatura de las calderas a "uno" para llevar la temperatura de los portadores de calor a 50-60 grados.
Ventajas y desventajas de los sistemas de calefacción de baja temperatura.
Los sistemas de baja temperatura tienen una serie de ventajas significativas:
- importantes ahorros de costos al reducir el consumo de energía;
- reducción de emisiones nocivas a la atmósfera;
- mejora en los niveles de confort. Debido al bajo calentamiento de los radiadores de la habitación, el aire no se seca y no se producen fuertes corrientes convectivas que levantan polvo;
- seguridad. No puede quemarse en un radiador con una temperatura de +50 ... +60 ° C, lo que no se puede decir de una batería calentada a +80 ° C;
- reducción de la carga en la caldera, lo que aumenta la vida útil del equipo;
- la posibilidad de utilizar bombas de calor, calderas de condensación y otro tipo de equipos alternativos con régimen de baja temperatura.
Las desventajas de los sistemas de calefacción de este tipo son relativas. Entonces, un cierto menos puede llamarse mayores requisitos para los radiadores utilizados
. Sin embargo, el uso de baterías Ogint Delta Plus resuelve por completo todos los problemas de elección de calentadores.
También debe tenerse en cuenta que en heladas severas, los sistemas de baja temperatura no siempre pueden hacer frente a la calefacción de los edificios. Al mismo tiempo, el sistema puede transferirse sin problemas para trabajar en un régimen de temperatura más alto, si es necesario.
En general, los sistemas de calefacción de baja temperatura son más eficientes, económicos y seguros que los sistemas tradicionales. Por lo tanto, hoy podemos decir con confianza que el futuro pertenece a la calefacción a baja temperatura.
A. Nikishov
El desarrollo del pensamiento técnico ha permitido que el hombre moderno tenga una gran selección de sistemas de calefacción, según los requisitos y las capacidades del material, que incluso la generación anterior no tenía. El desarrollo gradual de la ingeniería de energía térmica doméstica ha llevado al hecho de que los sistemas de calefacción de baja temperatura para viviendas se han vuelto cada vez más populares entre la población, lo que se discutirá en este artículo.
La práctica ha demostrado que cuando se comparan dos fuentes de calor, con temperaturas altas y bajas, las condiciones más cómodas para una persona se crean mediante un dispositivo de calefacción a baja temperatura, que proporciona una pequeña diferencia de temperatura en la habitación y no causa sensaciones negativas. El límite superior de las llamadas bajas temperaturas, según la definición de los ingenieros eléctricos, está en la región de 40˚С. Los sistemas de calefacción de baja temperatura que utilizan un refrigerante funcionan con temperaturas de 40-60˚С, en la entrada al dispositivo que produce calor y en su salida. Y los sistemas de calefacción de aire, eléctricos y radiantes también utilizan temperaturas más bajas, comparables a la temperatura del cuerpo humano. Por lo tanto, el concepto mismo de bajas temperaturas es bastante arbitrario y, sin embargo, el uso de un refrigerante u otras fuentes de calor con una temperatura de hasta 45˚ tiene muchas ventajas que afectan la elección de dicho sistema para calefacción doméstica y, debido a por sus características, se adapta orgánicamente a aplicaciones con fuentes de energía renovables.
Todos los sistemas de calefacción están sujetos a ciertos requisitos, que están diseñados para hacer su uso más eficiente, cómodo y seguro. Los requisitos de construcción, climáticos, higiénicos y tecnológicos se detallan en DBN V.2.5-67:2013 en los párrafos 4, 5, 6, 7, 9, 10 y 11. Estos requisitos permiten minimizar los negativos y al mismo tiempo aumentar los positivos. impactos en el cuerpo humano, proporcionados por los sistemas de calefacción.
Cabe señalar que una de las condiciones más importantes para la eficiencia de cualquier sistema de calefacción es la consideración cuidadosa de las pérdidas de calor, y para los sistemas de baja temperatura, esta es quizás la más importante. De lo contrario, dichos sistemas serán ineficientes e innecesariamente energéticos y, por lo tanto, materialmente costosos.
¿Cuáles son las ventajas de la calefacción a baja temperatura?
En instalación de sistema de calefacción por suelo radiante
, obtienes los siguientes beneficios:
- 1. La principal ventaja es el nivel de comodidad. No es ningún secreto que las baterías demasiado calientes secan el aire, formando una convección excesiva en la casa, lo que levanta mucho polvo en la casa y tiene un efecto negativo en el cuerpo humano.
- 2. Rentabilidad. Al rechazar el calentamiento intensivo en favor del calentamiento selectivo, que se caracteriza por un control de temperatura separado, puede ahorrar hasta un 20 % de fluidos de transferencia de calor.
- 3. Eficiencia tecnológica. Usando el modo de tubería caliente, puede descubrir dos opciones de calefacción a la vez: calderas de condensación, caracterizadas por una eficiencia de hasta el 95%, y colectores solares, que le permiten obtener energía "gratis".
Al eliminar las principales fuentes de pérdida de calor y querer reducir los costos cuando el sistema se amortiza en 5 a 10 años, los propietarios pueden comenzar a convertir los sistemas de calefacción en un modo de operación más económico.
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Calefacción eléctrica
Este sistema está representado en el mercado de sistemas de calefacción por muchos fabricantes. Se basa en el principio de calentar un cable resistivo especial (Fig. 3) por corriente eléctrica. El calor extraído del cable se transfiere al ambiente, creando un suave calentamiento de la habitación. El paquete del sistema puede incluir cables calefactores o tapetes prefabricados, termostatos y un kit de instalación para una instalación rápida y sencilla.
Arroz. 3. "Suelo caliente" eléctrico
Elementos estructurales de los sistemas.
Todos los sistemas de calefacción, como se mencionó anteriormente, están diseñados para mantener una relación óptima y cómoda de tres parámetros: la temperatura del refrigerante después del dispositivo que produce calor, la temperatura del calentador y la temperatura del aire en la habitación. Esta relación puede garantizarse mediante la selección correcta de elementos importantes del sistema.
Dispositivos productores de calor
Todos los dispositivos para la producción de calor se pueden dividir en tres grupos.
El primer grupo son los generadores de calor basados en el uso de combustible tradicional y electricidad. En su mayor parte, se trata de varias calderas de agua caliente que funcionan con combustibles sólidos, líquidos, gaseosos y energía eléctrica. Incluso para el calentamiento indirecto de vapor "frío" en sistemas de vapor de calentamiento a baja temperatura, se utilizan todos los mismos dispositivos de calentamiento de agua.
En este grupo de dispositivos se puede destacar una caldera de condensación doméstica, que es un dispositivo que ha aparecido como resultado de desarrollos innovadores en el uso racional del vapor de agua generado durante la combustión de combustibles. Las investigaciones encaminadas a un uso más completo de la energía y al mismo tiempo a minimizar el impacto negativo sobre el medio ambiente, permitieron crear un nuevo tipo de equipo de calefacción, una caldera de condensación, que permite obtener calor adicional de los humos por condensación. .
Por ejemplo, el fabricante italiano Baxi produce una línea de calderas de condensación, tanto de pie como de pared. La gama de calderas murales Luna Platinum (fig. 4) se compone de calderas de condensación de circuito simple y circuito doble, con potencias de 12 a 32 kW. El elemento clave es el intercambiador de calor de acero inoxidable AISI 316L. Varios componentes de la caldera están controlados por una placa electrónica, hay un panel de control extraíble con una pantalla de cristal líquido y una función de control de temperatura incorporada. El sistema de modulación de la potencia del quemador permite adaptar la potencia de la caldera a la energía consumida por el edificio en un rango de 1:10.
Arroz. 4. Caldera de condensación BAXI Luna Platino
El segundo grupo son las instalaciones que utilizan el calor de los refrigerantes que no son del sistema. En tales casos, se utilizan acumuladores de calor.
El tercer grupo incluye dispositivos que utilizan un refrigerante externo para calentamiento indirecto.Utilizan con éxito intercambiadores de calor de superficie, de cascada o de bolas burbujeantes. Es este tipo el que se utiliza para calentar vapor "frío" en sistemas de calefacción de vapor a baja temperatura.
Los componentes principales de la caldera de condensación.
El intercambiador de calor para calderas de condensación se puede fabricar en forma de tuberías con una sección transversal compleja. Esto es necesario para aumentar el volumen del intercambiador de calor tanto como sea posible, aumentando así la eficiencia de la caldera de condensación. En calderas de este tipo, se monta un ventilador delante del quemador, que extrae gas de la tubería de gas y lo mezcla con aire. Además, dicha mezcla de trabajo se envía al quemador.
Los gases de combustión salen del sistema a través de chimeneas coaxiales.
Para la fabricación de tales chimeneas, los fabricantes utilizan principalmente plástico, que tiene una buena resistencia al calor. La bomba integrada en las calderas de calefacción de condensación a gas está controlada electrónicamente y optimiza el rendimiento de la caldera, ahorrando energía eléctrica.
chimenea coaxial
La eficiencia de la caldera depende en gran medida de los parámetros del sistema de calefacción en su conjunto. Si la temperatura del agua es baja, la condensación del vapor de agua se producirá de forma más completa. Así, una parte importante del calor latente se devolverá al sistema de calefacción. Esto también afectará el hecho de que la eficiencia de la caldera de condensación será ligeramente superior.
No todos los sistemas de calefacción son adecuados para una caldera de condensación. El sistema de calefacción debe estar diseñado para una temperatura del refrigerante no demasiado alta.
Es decir, debe ser un sistema de calefacción de temperatura relativamente baja. En el circuito de retorno, el refrigerante debe tener una temperatura no superior a 60 grados. Las condiciones exteriores no importan. Si hay una ligera helada en la calle, la temperatura del refrigerante en el circuito de retorno no será inferior a 45-50 grados. Por lo tanto, la caldera funcionará en modo de condensación.
Caldera de condensación de pie
Las calderas de calefacción de baja temperatura pueden ser de uno o dos circuitos. Se pueden utilizar para organizar un sistema de calefacción o para el suministro de agua caliente. Tales calderas pueden variar en los parámetros de potencia. Su rango de potencia es bastante amplio y oscila entre 20 y 100 kW. Tal energía, que proporciona la calefacción a baja temperatura en el hogar, es suficiente para cualquier condición de vida.
Para un área industrial, deberá comprar una caldera de pie más potente.
También puede adquirir varios kits para conectar calderas de condensación. La lista de dichos componentes incluye: neutralizadores de condensados, tanques de expansión, varios dispositivos de seguridad, kits para el sistema de gases de escape, kits de tuberías y mucho más.
En muchos países europeos está prohibido el uso de calderas que no sean de condensación. Esto se debe a que tienen una mayor eficiencia y emiten partículas mucho menos nocivas a la atmósfera. En tales países, el estado cuida a su gente, porque prohíbe el uso de equipos que no tengan buena economía y un bajo nivel de seguridad ambiental.
Aparatos de calefacción
Los aparatos de calefacción se dividen en 4 grupos:
- dispositivos con superficies iguales en área, tanto en el lado del portador de calor como en el lado del aire. Este tipo de dispositivo es conocido por todos: estos son radiadores seccionales tradicionales;
- Dispositivos de tipo convección, en los que el área de la superficie en contacto con el aire es mucho mayor que la superficie del lado del refrigerante. En estos dispositivos, la radiación de calor tiene una importancia secundaria;
- calentadores de aire de placas con flujo de aire estimulante;
- dispositivos tipo panel - suelo, techo o pared.En esta línea de paneles de calefacción, por ejemplo, se pueden observar los radiadores de acero de panel checo Korado llamados Radik, producidos en dos versiones: con una conexión lateral (Klasik) y con una inferior con una válvula termostática incorporada (VK) . Kermi (Alemania) también ofrece radiadores de panel de acero.
Arroz. 5. Panel radiador de acero Korado
Los dispositivos de calefacción de los sistemas de baja temperatura incluyen varios tipos de calentadores seccionales y de panel, convectores de calefacción, calentadores y paneles de calefacción.
Acumuladores de calor
Estos dispositivos son necesarios en los sistemas de calefacción bivalentes de baja temperatura que utilizan energía de fuentes renovables o calor residual. Los acumuladores de calor pueden llenarse con líquidos o sólidos, utilizando la capacidad calorífica del relleno para el almacenamiento de calor.
Los dispositivos en los que se libera calor en el momento de las transformaciones de fase se están generalizando cada vez más. En ellos, el calor se acumula en el proceso de fusión de una sustancia o cuando su estructura cristalina sufre ciertos cambios.
Además, los acumuladores de calor termoquímicos funcionan de manera efectiva, cuyo principio se basa en la acumulación de calor como resultado de las reacciones químicas que ocurren con la liberación de calor.
Los acumuladores de calor se pueden conectar al sistema de calefacción tanto de acuerdo con un circuito dependiente como de acuerdo con uno independiente, cuando se acumula calor en ellos desde un refrigerante fuera del sistema.
Los acumuladores térmicos también pueden ser de tierra, roca e incluso lagos subterráneos que pueden usarse como almacenamiento de calor.
Los acumuladores térmicos de tierra se obtienen colocando registros hechos de tuberías en incrementos de un metro y medio a dos metros. Los acumuladores de calor de roca se equipan mediante la perforación de pozos verticales o inclinados en rocas a una profundidad de 10 a 50 m, donde se bombea el refrigerante. El uso de lagos subterráneos como acumuladores de calor es posible si se colocan tuberías con refrigerante bombeado en las capas inferiores del agua. El calor se toma de las tuberías ubicadas en las capas superiores de los lagos subterráneos.
Bombas de calor
Cuando se usa una fuente de calor en sistemas de calefacción de baja temperatura, cuya temperatura es más baja que la temperatura del aire en la habitación, así como para reducir el consumo de material de los dispositivos de calefacción, se pueden incluir bombas de calor en el sistema (Fig. 6 ). Los dispositivos más habituales de este grupo son las bombas de calor de compresión, que al condensar dan una temperatura de 60 a 80 °C.
Arroz. 6. Cómo funciona una bomba de calor
El funcionamiento eficiente de la bomba de calor en un sistema de calefacción de baja temperatura está garantizado por la inclusión de un acumulador de calor en el circuito del evaporador, que ayuda a estabilizar la temperatura de evaporación del vapor "frío". El ajuste de este sistema se lleva a cabo cambiando la transferencia de calor de la propia bomba.
Ventajas y desventajas
Los sistemas de calefacción de baja temperatura ganan adeptos al crear condiciones más cómodas en la habitación que las tradicionales con alto calentamiento de los dispositivos de calefacción. No hay un "secado" excesivo del aire, no hay, nuevamente excesiva, polvo en la habitación debido al inevitable movimiento de aire con calentadores muy calientes.
El uso de acumuladores de calor en el sistema permite acumular calor y usarlo instantáneamente si es necesario.
La baja temperatura distribuida entre el dispositivo productor de calor y el aire de la habitación facilita la regulación del sistema mediante termostatos programables.
En cuanto a las deficiencias, es, de hecho, una: el costo del sistema terminado es algo, si no varias veces mayor que el tradicional de alta temperatura.
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Selección del número exacto de secciones de baterías bimetálicas.
Los hay de varios tipos, cada uno de ellos tiene su propio poder. La liberación de calor mínima alcanza - 120 W, la máxima - 190 W. Al calcular el número de secciones, es necesario tener en cuenta el consumo de calor requerido según la ubicación de la casa, así como las pérdidas de calor:
- Corrientes de aire que ocurren debido a aberturas de ventanas y perfiles de ventanas de mala calidad, grietas en las paredes.
- Pérdida de calor a lo largo del camino del refrigerante de una batería a otra.
- Ubicación de la esquina de la habitación.
- El número de ventanas en la habitación: cuantas más hay, mayor es la pérdida de calor.
- La ventilación regular de las habitaciones en invierno también afecta la cantidad de secciones.
Por ejemplo, si necesita calentar una habitación de 10 m2 ubicada en una casa ubicada en la zona climática media, entonces necesita comprar una batería con 10 secciones, la potencia de cada una de ellas debe ser igual a 120 W o su equivalente. para 6 secciones con una potencia calorífica de 190 W.
Calentamiento a vapor
Este tipo de calentamiento se caracteriza por el uso de vapor "saturado" como medio de calentamiento, lo que lleva a la necesidad de asegurar una adecuada recolección de condensado. Y si hay un calentador en el sistema de calefacción, que no crea problemas, entonces, con un aumento en su número, se vuelve cada vez más difícil eliminar el condensado. La solución a este problema se encontró en el uso de vapor "frío" como refrigerante. Su papel en los modernos sistemas de calefacción por vapor a baja temperatura lo desempeña, en particular, el freón-114, un compuesto inorgánico no inflamable, no tóxico, inodoro y químicamente estable.
El sistema de vapor "frío" funciona utilizando el calor liberado durante la condensación de vapores saturados, que calienta los dispositivos de calefacción. Las tuberías de condensado funcionan en modo "húmedo", lo que se debe a la acumulación de condensado. En este caso, no se necesitan trampas de vapor: el condensado regresa al evaporador por gravedad. Tampoco se requiere una bomba de maquillaje. Tanto las tuberías de vapor como las de condensado se montan tanto horizontal como verticalmente. Además, no es necesario cumplir con el sesgo. En el caso de instalación vertical, la línea de suministro de vapor se puede colocar tanto arriba como abajo.
El ajuste de un sistema que funciona con vapor “frío” se realiza influenciando la presión del vapor y su temperatura, para lo cual el sistema se calcula sobre una presión correspondiente a la temperatura máxima posible del vapor.
Los radiadores seccionales y los paneles convectores se utilizan comúnmente como dispositivos de calefacción en un sistema de calefacción por vapor a baja temperatura. Para regular la transferencia de calor, cada dispositivo de calefacción está equipado con una válvula de membrana.
¿Cuáles son las ventajas de la calefacción a baja temperatura?
En instalación de sistema de calefacción por suelo radiante
, obtienes los siguientes beneficios:
- 1. La principal ventaja es el nivel de comodidad. No es ningún secreto que las baterías demasiado calientes secan el aire, formando una convección excesiva en la casa, lo que levanta mucho polvo en la casa, lo que tiene un efecto negativo en el cuerpo humano.
- 2. Rentabilidad. Al rechazar el calentamiento intensivo en favor del calentamiento selectivo, que se caracteriza por un control de temperatura separado, puede ahorrar hasta un 20 % de fluidos de transferencia de calor.
- 3. Eficiencia tecnológica. Usando el modo de tubería caliente, puede descubrir dos opciones de calefacción a la vez: calderas de condensación, caracterizadas por una eficiencia de hasta el 95%, y colectores solares, que le permiten obtener energía "gratis".
Al eliminar las principales fuentes de pérdida de calor y querer reducir los costos cuando el sistema se amortiza en 5 a 10 años, los propietarios pueden comenzar a convertir los sistemas de calefacción en un modo de operación más económico.
La tarea más importante del desarrollo tecnológico es aumentar la eficiencia energética. Para resolver este problema en los sistemas de calefacción, la forma más efectiva es reducir la temperatura del refrigerante. Por eso, la calefacción a baja temperatura es hoy en día una tendencia clave en el desarrollo de la tecnología de calefacción moderna.
Un sistema de calefacción de baja temperatura durante el funcionamiento consume una cantidad mucho menor de refrigerante que un sistema tradicional. Esto se traduce en ahorros significativos. Una ventaja adicional es la reducción de emisiones nocivas a la atmósfera. Además, trabajar con un régimen de temperatura "suave" le permite utilizar tipos alternativos de equipos: bombas de calor o calderas de condensación.
El principal problema en el desarrollo de la calefacción a baja temperatura durante mucho tiempo siguió siendo que a bajas temperaturas de calefacción era muy difícil crear condiciones confortables en las habitaciones con calefacción. Sin embargo, con el desarrollo de tecnologías de construcción que permiten la construcción de edificios energéticamente eficientes, este problema se ha resuelto. El uso de materiales modernos de construcción y aislamiento térmico permite reducir significativamente las pérdidas de calor de los edificios.
Gracias a esto, el sistema de calefacción de baja temperatura puede calentar la casa de manera eficiente y eficiente. El efecto logrado de ahorro de refrigerante supera significativamente los costos adicionales en los que se debe incurrir para el aislamiento térmico de los edificios.
