Caldera de gas de condensación: características específicas de funcionamiento, pros y contras + diferencia con los modelos clásicos

Los vendedores de generadores de calor de condensación afirman que la eficiencia de los equipos innovadores que nos ofrecen supera el 100%. Pero debes admitir que esto contradice ligeramente la ley de conservación de la energía, que todos conocemos del curso de física de nuestra escuela. Entonces, ¿cuál es el misterio?

Por un lado, este tipo de declaraciones son una estratagema de los especialistas en marketing. Sin embargo, por otro lado, hay una pizca de verdad en sus afirmaciones que convencen al comprador. Analizaremos en detalle cómo funciona una caldera de condensación: las ventajas y desventajas, su funcionamiento específico y su diseño merecen un estudio detallado.

Para comprender completamente el tipo de equipo de condensación, comparémoslo con el tipo clásico de generador de energía térmica. A continuación se detallan las características de su conexión y funcionamiento. Revelemos los secretos del rendimiento ultraalto.

Caldera de condensación a gas

La alta eficiencia de un generador de calor de gas de condensación está garantizada por la presencia de un intercambiador de calor adicional en su diseño. La primera unidad de intercambio de calor estándar para todas las calderas de calefacción transfiere la energía del combustible quemado al refrigerante. Y al segundo se le suma el calor procedente de la recuperación de los gases de escape.

Las calderas de condensación funcionan con “combustible azul”:

• principal (mezclas de gases con predominio de metano);
• tanque o cilindro de gas (una mezcla de propano y butano con predominio del primer o segundo componente).

Es aceptable utilizar cualquier tipo de gas.Lo principal es que el quemador está diseñado para funcionar con un tipo de combustible particular.

Las calderas de gas de condensación son más caras que los modelos de convección convencionales, pero las superan en costes de combustible al reducir el consumo de gas entre un 20% y un 30%.

El generador de calor de condensación muestra la mejor eficiencia al quemar metano. La mezcla de propano y butano es aquí ligeramente inferior. Además, cuanto mayor sea la proporción de propano, mejor.

En este sentido, el gas de "invierno" para un tanque de gasolina proporciona una eficiencia de salida ligeramente mayor que el gas de "verano", ya que el componente de propano en el primer caso es mayor.

A diferencia de una caldera de gas de condensación, en una caldera de convección parte de la energía térmica va a la chimenea junto con los productos de combustión. Por tanto, los diseños clásicos tienen una eficiencia en torno al 90%. Es posible elevarlo más, pero técnicamente es demasiado difícil.

Económicamente esto no está justificado. Pero en los condensadores, el calor obtenido de la combustión del gas se utiliza de forma más racional y completa, ya que el calor liberado durante el procesamiento del vapor se acumula y se transfiere. sistema de calefacción. Esto calienta adicionalmente el refrigerante, lo que permite reducir el consumo de combustible por 1 kW de calor recibido.

Diseño y principio de funcionamiento.

El diseño de una caldera de condensación es en muchos aspectos similar a su contraparte de convección con una cámara de combustión cerrada. Sólo en el interior se complementa con un intercambiador de calor secundario y una unidad de recuperación.

Las principales características del diseño del generador de calor de condensación son la presencia de un segundo intercambiador de calor y una cámara de combustión cerrada con un ventilador.

Una caldera de condensación de gas consta de:

• cámaras de combustión cerradas con quemador modulante;
• intercambiador de calor primario No. 1;
• cámaras de refrigeración de gases de escape hasta +56–57 ⁰C (punto de rocío);
• intercambiador de calor de condensación secundario No. 2;
• Chimenea;
• ventilador de suministro de aire;
• tanque de condensados ​​y su sistema de drenaje.

El equipo en cuestión casi siempre está equipado con una bomba de circulación incorporada para refrigerante. La opción habitual con un flujo natural de agua a través de tuberías de calefacción es de poca utilidad aquí. Si la bomba no está incluida en el kit, definitivamente será necesario proporcionarla al preparar el proyecto de tubería de la caldera.

Porcentajes adicionales de eficiencia en una caldera de condensación se forman como resultado del calentamiento del retorno enfriando los gases de escape en la chimenea.

Las calderas de condensación a la venta incluyen monocircuito y doble circuito, así como en versión de suelo y de pared. En esto no se diferencian de los modelos clásicos de convección.

El principio de funcionamiento de una caldera de gas de condensación es el siguiente:

1. El agua calentada recibe el calor principal en el intercambiador de calor nº 1 procedente de la combustión de gas.
2. Luego, el refrigerante pasa por el circuito de calefacción, se enfría y ingresa a la unidad secundaria de intercambio de calor.
3. Como resultado de la condensación de los productos de combustión en el intercambiador de calor No. 2, el agua enfriada se calienta usando el calor recuperado (ahorrando hasta un 30% de combustible) y regresa al No. 1 en un nuevo ciclo de circulación.

Para controlar con precisión la temperatura de los gases de combustión, las calderas de condensación siempre están equipadas con un quemador modulante con un rango de potencia del 20 al 100% y un ventilador de impulsión de aire.

Matices de funcionamiento: condensado y chimenea.

En una caldera de convección, los productos de combustión del gas natural CO₂, los óxidos de nitrógeno y el vapor se enfrían sólo a 140-160 ⁰C. Si los enfría desde abajo, el tiro en la chimenea disminuirá, comenzará a formarse una condensación agresiva y el quemador se apagará.

En esta evolución de la situación, todos los fabricantes generadores de calor de gas clásicos se esfuerzan por evitar para maximizar la seguridad operativa, así como para extender la vida útil de sus equipos.

En una caldera de condensación, la temperatura de los gases en la chimenea fluctúa alrededor de 40 ⁰C. Por un lado, esto reduce los requisitos de resistencia al calor del material. tubo de chimenea, pero por otro lado impone restricciones a su elección en términos de resistencia a los ácidos.

Cuando se enfrían, los gases de escape de una caldera de gas forman un condensado agresivo y altamente ácido, que corroe fácilmente incluso el acero.

Los intercambiadores de calor de los generadores de calor de condensación están fabricados a partir de:

• acero inoxidable;
• silumin (aluminio con silicio).

Ambos materiales tienen características mejoradas de resistencia a los ácidos. El hierro fundido y el acero ordinario son completamente inadecuados para los tanques del condensador.

El tubo de chimenea de una caldera de condensación sólo se puede montar en acero inoxidable o plástico resistente a los ácidos. Las chimeneas de ladrillo, hierro y otras chimeneas no son adecuadas para este tipo de equipos.

Durante la recuperación, se forma condensado en el intercambiador de calor secundario, que es una solución ácida débil y debe eliminarse del calentador de agua.

Cuando se utiliza una caldera de condensación con una potencia de 35 a 40 kW, se forman entre 4 y 6 litros de condensado. Simplificado, equivale a unos 0,14-0,15 litros por 1 kW de energía térmica.

De hecho, se trata de un ácido débil que está prohibido verter en un sistema de alcantarillado autónomo, ya que destruirá las bacterias implicadas en el procesamiento de residuos. Y antes de descargar a un sistema centralizado, se recomienda diluir primero con agua en una proporción de hasta 25:1.Y luego podrás retirarlo sin temor a destruir la tubería.

Si la caldera está instalada en una casa de campo con un tanque séptico o VOC, primero se debe neutralizar el condensado. De lo contrario, matará toda la microflora del sistema de tratamiento autónomo.

El "neutralizador" se fabrica en forma de recipiente con astillas de mármol con un peso total de 20 a 40 kg. A medida que el condensado de la caldera pasa a través del mármol, su pH aumenta. El líquido se vuelve neutro o poco alcalino, y ya no es peligroso para las bacterias del tanque séptico ni para el material del propio sumidero. El relleno de dicho neutralizador debe cambiarse cada 4 a 6 meses.

¿De dónde viene la eficiencia superior al 100%?

Al indicar la eficiencia operativa de una caldera de gas, los fabricantes toman como base el indicador del poder calorífico más bajo del gas sin tener en cuenta el calor generado durante la condensación del vapor de agua. En un generador de calor por convección, esta última, junto con aproximadamente el 10% de la energía térmica, se pierde completamente para tubo de chimenea, por lo que no se tiene en cuenta.

Sin embargo, si suma el calor secundario de condensación y el calor principal del gas natural quemado, obtendrá poco más del 100% de eficiencia. No hay estafa, sólo algunos números engañosos.

Al calcular la eficiencia en función del poder calorífico más alto de una caldera de convección, será de alrededor del 83-85%, y para una caldera de condensación será de alrededor del 95-97%.

En esencia, la eficiencia "incorrecta" por encima del 100% surge del deseo de los fabricantes de equipos generadores de calor de comparar indicadores comparables.

Es solo que en un dispositivo de convección el “vapor de agua” no se considera en absoluto, pero en un dispositivo de condensación hay que tenerlo en cuenta. De ahí las ligeras discrepancias con la lógica de la física básica que se enseña en la escuela.

Pros y contras de un calentador de condensación

Las ventajas de una caldera de condensación incluyen:

1. Reducción de las emisiones nocivas entre un 60% y un 70% (la mayor parte del dióxido de carbono y los óxidos de nitrógeno se condensan).
2. En comparación con los modelos de convección, se ahorra hasta un 30% de combustible gaseoso por 1 kW generado.
3. Menores dimensiones de equipos de calefacción de gas con la misma potencia.
4. Baja temperatura de los productos de combustión en la chimenea (solo alrededor de 40 ⁰CON).
5. Posibilidad de instalar cascada de varias calderas.
6. Versatilidad (apto tanto para calefacción por radiadores como para “suelos cálidos”).
7. La presencia de automatización inteligente y total autonomía del generador de calor a gas sin intervención humana.

Un sistema en cascada de dos o tres generadores de calor permite instalar calderas de baja potencia que hacen menos ruido y vibran durante el funcionamiento que los modelos más potentes.

Esto simplifica la instalación de todo el sistema de calefacción y permite dimensiones reducidas. sala de calderas de casa. Además, gracias a la posibilidad de una regulación más flexible del proceso de generación de calor, aumenta la eficiencia general del uso de equipos generadores de calor.

Los costes de una caldera de condensación, en comparación con una caldera de convección convencional, se recuperan en 5-6 años gracias al ahorro en gas natural.

Las desventajas de los generadores de calor de condensación incluyen:

1. Precio elevado del equipo (entre 1,5 y 2 veces mayor que el de los modelos clásicos de convección de potencia similar).
2. Problemas con la eliminación de condensado.
3. Eficiencia reducida al utilizar la caldera en sistemas de calefacción de alta temperatura.
4. Dependencia energética: el ventilador, la automatización y la bomba de circulación necesitan electricidad para funcionar.
5. Uso prohibido con anticongelante.

A pesar de los importantes costes iniciales, una caldera de condensación está bastante justificada desde un punto de vista económico. Durante el funcionamiento, devuelve con creces todo el dinero gastado inicialmente.

En Rusia, este tipo de equipamiento todavía no está muy extendido. Una caldera de gas con recuperación es todavía demasiado inusual y poco estudiada en nuestro mercado. Pero el interés por estos generadores de calor está creciendo gradualmente.

Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.

¿Cómo funciona un generador de calor de condensación?

Construcción de calderas de gas con recuperación de vapor de agua:

Todas las ventajas de las calderas de condensación:

Si comprende cuidadosamente cómo y con qué principios funciona una caldera de condensación de gas, a primera vista la eficiencia "incorrecta" del 108-110% se vuelve bastante comprensible y justificada por las cifras.

De hecho, un generador de calor con recuperación de gases de escape es más eficiente que el diseño clásico. Su único inconveniente grave es el condensado muy ácido, que debe eliminarse en algún lugar.

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