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La chimenea es una de las partes más importantes en el diseño de una sala de calderas basada en cualquier caldera de combustión de combustible, incluidas las de condensación. Diseño adecuado, selección de materiales y instalación de calidad Chimenea - las condiciones necesarias operación prolongada y eficiente de la sala de calderas en su conjunto.

La principal característica de los humos de las calderas de condensación es su baja temperatura en comparación con los humos de las calderas tradicionales. A su vez, la baja temperatura conduce a la formación obligatoria de una cierta cantidad de condensado en la chimenea. Son estos dos factores, la baja temperatura y la condensación, los que son decisivos a la hora de elegir un material de chimenea para una caldera de condensación. Además, en el diseño y la geometría de las chimeneas se debe tener en cuenta la necesidad de asegurar una eliminación permanente de la humedad condensada.

En el contexto de lo anterior, analizaremos tres aspectos principales respecto a las chimeneas para calderas de condensación:

  1. Materiales usados;
  2. Caracteristicas de diseño;
  3. Esquemas básicos de instalación.

Materiales para la fabricación de chimeneas para calderas de condensación

Los dos materiales más comunes utilizados para las chimeneas de las calderas de condensación son el polipropileno ignífugo y el acero inoxidable.

Polipropileno Ignífugo (PPs)

En uso doméstico, las chimeneas de PPs son las más asequibles y cómodas en cuanto a su instalación. En general, las chimeneas de polipropileno también se utilizan con las calderas tradicionales más diseños modernos, pero aún así la vida útil en este caso es limitada debido a la temperatura relativamente alta de los gases de combustión.

En el caso de las calderas de condensación, la temperatura de escape es lo suficientemente baja como para no afectar la resistencia de las chimeneas. Además, el polipropileno es inerte a la composición ácida del condensado formado durante la combustión de combustibles de hidrocarburos. Es decir, en términos de durabilidad, este material es ideal para usar con calderas de condensación.

Otra característica de las chimeneas de calderas de condensación es el requisito de operar bajo presión positiva. Es decir, las conexiones de los elementos deben estar apretadas. Los sellos de silicona se utilizan generalmente para garantizar la estanqueidad. El polipropileno es conveniente aquí porque, debido a su elasticidad, no requiere el uso de abrazaderas adicionales, a diferencia del acero inoxidable.

La principal desventaja de este material es la vulnerabilidad a la radiación ultravioleta, es decir, tales chimeneas no se pueden colocar al aire libre.

También es importante señalar que el polipropileno debe ser resistente al fuego. Este hecho suele estar marcado con una “s” en la designación del material (PP). Este tipo de polipropileno es más resistente a las altas temperaturas e, igualmente importante desde el punto de vista de la seguridad, no favorece la combustión. En años pasados, era bastante común el error de utilizar tuberías de alcantarillado para instalar una chimenea. tuberías de presión de polipropileno ordinario para reducir el costo del material. Esto no debe hacerse en ningún caso por las razones antes indicadas.

Acero inoxidable

Los grados de acero inoxidable resistentes a los ácidos son el segundo material de chimenea de caldera de condensación más popular en aplicaciones domésticas, ¡y el principal en el segmento industrial y comercial!

Los requisitos básicos son los mismos: trabajo bajo presión excesiva y resistencia a composición química condensar. En términos de temperatura, el acero inoxidable proporciona un gran margen de seguridad.

Tipos de chimenea

Tres tipos estructurales principales de chimeneas, cada uno de los cuales tiene un alcance específico:

  • pared simple;
  • de doble pared (sándwich);
  • coaxial.

Chimenea de pared simple

Por el nombre, está claro que se trata solo de tuberías y accesorios del material correspondiente. Solo se puede usar en interiores o en canales con aislamiento térmico (por ejemplo, chimeneas durante la reconstrucción). Suele utilizarse para las emisiones de gases de combustión cuando el aire se toma de la sala de calderas.

A menudo también se utiliza para hacer un canal para el suministro de aire a la combustión desde la calle. Estos conductos de aire, por supuesto, no están sujetos a requisitos especiales de temperatura y resistencia química y hermeticidad. Es decir, se pueden hacer de casi cualquier material disponible. Sin embargo, desde el punto de vista de uniformidad y facilidad de instalación, se suele utilizar el mismo tipo de chimenea de pared simple que para las emisiones de gases de combustión.

Las chimeneas de pared simple no deben utilizarse en exteriores bajo ningún concepto. El principal problema es la constante formación de condensado en el canal. Desde el punto de vista de la resistencia química, como se señaló anteriormente, esto no da miedo, pero existe un gran peligro de congelar el líquido dentro de la chimenea y, como resultado, estrechar el área de flujo de la tubería. La disminución del tiro natural debido al enfriamiento de los humos para este tipo de calderas no es crítica, ya que en ellas se instalan potentes ventiladores que proporcionan un valor elevado de la presión residual.

Chimenea de doble pared (sándwich)

Los elementos de este tipo de chimeneas consisten en dos tubos concéntricos de diferentes diámetros, el espacio entre los cuales se rellena con un material termoaislante, generalmente lana de roca incombustible.
No hay requisitos especiales para la resistencia ácida y térmica de la tubería exterior, solo se necesita resistencia a las condiciones atmosféricas (precipitación, ultravioleta) y resistencia mecánica. Por lo tanto, en el caso de las chimeneas de doble pared de acero inoxidable, las tuberías internas y externas suelen estar hechas de diferentes grados de acero para optimizar el costo. Hay opciones con ejecución. tubo exterior de aluminio

Las chimeneas de doble pared se pueden utilizar tanto en interiores como en exteriores.

Debido a la baja temperatura de los humos y a la ausencia de riesgo de quemaduras, en el caso de las calderas de condensación, la chimenea se suele fabricar únicamente en la parte exterior en versión de doble pared, y para el interior se puede utilizar una tubería normal de pared simple.

chimenea coaxial

Nuevamente, según el nombre, está claro qué es esta chimenea: dos tubos concéntricos con un espacio vacío entre ellos.

La principal característica de este tipo es que se utiliza tanto para la emisión de gases de combustión (a través de tubo interior), y para la toma de aire para la combustión (a través del espacio entre las tuberías). En consecuencia, al usarlo, no es necesario garantizar constantemente el suministro de aire de combustión a la sala de calderas. Además, el aire entrante se calienta a partir de los gases de combustión, lo que aumenta la eficiencia general de la sala de calderas.

La colocación de chimeneas coaxiales también está permitida solo en interiores, la longitud de la sección exterior en nuestras condiciones no debe ser más de un metro. Problema frecuente en condiciones invierno frio es la congelación del hielo al final de la chimenea. Esto sucede debido al fuerte enfriamiento de los gases de combustión en la salida al entrar en contacto con el aire frío que ingresa a la combustión a través del espacio entre las tuberías. Para solucionar este problema, es posible cortar un tramo del tubo exterior en la zona del final de la chimenea para separar la salida de humos y la entrada de aire; o utilice las opciones de invierno de fábrica para el extremo del tubo coaxial.

Este tipo de chimenea está fabricada tanto en plástico como en acero inoxidable.

Esquemas básicos de instalación de chimeneas para calderas de condensación.

Todos los esquemas de chimenea para calderas de condensación se dividen en dos tipos principales: con entrada de aire para combustión desde la habitación y desde la calle. Naturalmente, en el ámbito doméstico documentación normativa se describen estos tipos de escape de humos y los requisitos para ellos, pero en la documentación de las calderas generalmente hay nombres de acuerdo con los estándares europeos. La chimenea con toma de aire de la sala de calderas se designa como "Bxx", desde la calle, como "Cxx". El primer índice varía según el esquema específico, el segundo, según la ubicación del ventilador en relación con el intercambiador de calor de la caldera. En todas las calderas de condensación modernas, el ventilador está ubicado frente al intercambiador de calor, que se indica con el índice "3". A continuación se muestran los esquemas principales utilizando calderas murales como ejemplo:

Para capacidades domésticas, el cálculo de la chimenea suele ser opcional, basta con seguir las recomendaciones del fabricante de la caldera para la longitud máxima, teniendo en cuenta los elementos perfilados (codos, tes, etc.). En el caso de calderas industriales, es obligatorio realizar un cálculo de gases de combustión, para ello puede contactar con el fabricante de la chimenea.

Toma de aire comburente de la habitación

La forma más fácil de organizar la eliminación de gases de combustión. Casi siempre se utiliza para calderas de gran capacidad: industriales o comerciales, cuando se utilizan calderas de pie. También se encuentra a menudo en uso doméstico.

Dos requisitos principales al usar tales esquemas: garantizar el flujo de aire necesario en la sala de calderas y su pureza. Para calderas de gran capacidad, esto no suele ser un problema, ya que estos puntos se tienen muy en cuenta en la etapa de diseño. En las salas de calderas privadas, a menudo ocurre una situación en la que no se proporciona suficiente flujo de aire; o se lleva a cabo a través de habitaciones adyacentes, donde, después de encender la caldera, continúan los trabajos de acabado, lo que contribuye a la presencia de polvo fino en el aire y la obstrucción de los elementos internos de la caldera. Naturalmente, se debe evitar este estado de cosas o se deben usar filtros de aire especiales en las calderas.

En este caso Chimenea necesariamente debe ser llevado por encima del nivel del techo desde la zona del llamado "remanso de viento".

Esto es necesario para excluir la influencia de las fluctuaciones de la presión del aire en el proceso de extracción de humo.

Toma de aire para combustión desde la calle

En este caso, se utilizan dos subtipos principales de chimenea: coaxial y separada.

chimenea coaxial

Como se mencionó anteriormente, se distribuye principalmente en uso doméstico con calderas de pared. En una casa particular, una chimenea coaxial es especialmente conveniente, ya que basta con llevarla horizontalmente más allá de la pared, sin construir un eje vertical que se extienda más allá del nivel del techo. Quizás esto se deba a que las zonas de toma de aire y emisión de humos se encuentran próximas en la misma zona de presión, por lo que no se ven afectadas por el viento.

Queda, sin embargo, la cuestión de la dispersión de los gases de combustión en la atmósfera. Las emisiones de las calderas de condensación modernas son respetuosas con el medio ambiente, pero la chimenea debe cumplir con las normas sobre distancias desde ventanas, puertas, rejillas de ventilación y terrenos adyacentes. Para combinar la conveniencia de instalar una chimenea coaxial en el interior y usar una tubería de doble pared en el exterior, puede usar kits de adaptadores especiales.

En caso de modernización de una sala de calderas existente con chimeneas de ladrillo existe una versión con tubo coaxial hasta la zona de esta chimenea. Además, se coloca una nueva tubería de acero inoxidable en su interior (se puede usar una pared simple). La toma de aire se realiza a través del espacio entre tubo de acero y chimenea de ladrillo.

La versión más diversa de la organización de la chimenea en términos de opciones de ejecución. Sin embargo, es raro en construcciones privadas y salas de calderas industriales. Dado que para las calderas de condensación en el primer caso, generalmente es más fácil usar una chimenea coaxial, en el segundo, la entrada de aire de la habitación.

A menudo se encuentran en edificios de apartamentos con generadores de calor separados para cada apartamento, de acuerdo con el siguiente esquema:

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El UWB fue elegido como base y el sistema de calefacción: un piso cálido. Además, una caldera de gas de condensación montada en la pared se convirtió en la sala de calderas. Sobre por qué se eligió este equipo en particular para nuestro proyecto, y cuáles son las ventajas de su trabajo, en formato de clase magistral, te lo contará el especialista técnico de la empresa.

  • El principio de funcionamiento de un generador de calor de gas de condensación.
  • Beneficios de usar un condensador Caldera de gas.
  • En qué sistema de calefacción es mejor utilizar este equipo.
  • A qué prestar atención cuando se opera una caldera de gas de condensación.

El principio de funcionamiento del generador de calor de gas de condensación.

Antes de hablar sobre los matices de la tecnología de condensación, notamos que una casa de campo energéticamente eficiente y, por lo tanto, cómoda y económica es un edificio equilibrado. Esto significa que, además de un circuito de aislamiento térmico cerrado, todos los elementos de la cabaña, incluido el sistema de ingeniería, deben adaptarse de manera óptima entre sí. Por eso es tan importante elegir una caldera que vaya bien con la baja temperatura sistema de calefacción"piso cálido", y también reducirá el costo de compra de energía a largo plazo.

Serguéi Bugaev Técnico Ariston

En Rusia, a diferencia de los países europeos, la condensación calderas de gas menos común. Además del respeto por el medio ambiente y una mayor comodidad, este tipo de equipos le permite reducir los costos de calefacción, porque. tales calderas funcionan entre un 15 y un 20% más económicamente que las convencionales.

Si miras especificaciones calderas de gas de condensación, entonces puede prestar atención a la eficiencia del equipo: 108-110%. Esto es contrario a la ley de conservación de la energía. Mientras que, indicando la eficiencia de una caldera de convección convencional, los fabricantes escriben que es del 92-95%. Surgen preguntas: ¿de dónde vienen estos números y por qué una caldera de gas de condensación funciona de manera más eficiente que una tradicional?

El hecho es que tal resultado se obtiene gracias al método de cálculo de ingeniería térmica utilizado para calderas de gas convencionales, que no tiene en cuenta uno punto importante evaporación/condensación. Como es sabido, durante la combustión de combustible, por ejemplo, gas principal (metano CH 4), energía térmica, y también se forman dióxido de carbono (CO 2), agua (H 2 O) en forma de vapor y una serie de otros elementos químicos.

En una caldera convencional, la temperatura de los humos después de pasar por el intercambiador de calor puede alcanzar hasta 175-200 °C.

Y el vapor de agua en un generador de calor de convección (convencional) en realidad "vuela hacia la tubería", llevándose parte del calor (energía generada) a la atmósfera. Además, el valor de esta energía "perdida" puede alcanzar hasta el 11%.

Para aumentar la eficiencia de la caldera, es necesario usar este calor antes de que se vaya y transferir su energía a través de un intercambiador de calor especial al portador de calor. Para hacer esto, es necesario enfriar los gases de combustión a una temperatura de los llamados. "punto de rocío" (alrededor de 55 ° C), en el que el vapor de agua se condensa con la liberación de calor útil. Aquellos. - utilizar la energía de la transición de fase para uso máximo poder calorífico del combustible.

Volvemos al método de cálculo. El combustible tiene un valor calorífico más bajo y más alto.

  • El poder calorífico bruto de un combustible es la cantidad de calor liberado durante su combustión, teniendo en cuenta la energía del vapor de agua contenido en los gases de combustión.
  • El poder calorífico neto de un combustible es la cantidad de calor liberado sin tener en cuenta la energía oculta en el vapor de agua.

La eficiencia de la caldera se expresa en la cantidad de energía térmica obtenida de la combustión del combustible y transferida al refrigerante. Además, al indicar la eficiencia del generador de calor, los fabricantes pueden calcularla por defecto según el método que utiliza el poder calorífico neto del combustible. Resulta que eficiencia real de un generador de calor por convección en realidad se trata de 82-85% , a condensación(recuerde alrededor del 11% del calor de combustión adicional, que puede "recoger" del vapor de agua) - 93 - 97% .

Aquí es donde aparecen las cifras de eficiencia de una caldera de condensación, superiores al 100%. Gracias a alta eficiencia un generador de calor de este tipo consume menos gas que una caldera convencional.

Serguéi Bugaev

Máxima eficiencia calderas de condensación proporcione si la temperatura de la línea de retorno del refrigerante es inferior a 55 ° C, y estos son sistemas de calefacción de baja temperatura "piso caliente", "paredes calientes" o sistemas con un mayor número de secciones de radiador. en ordinario sistemas de alta temperatura la caldera funcionará en modo condensación. Solo en muy frio tendremos que mantener una temperatura alta del caloportador, el resto del tiempo, con regulación dependiente del clima, la temperatura del caloportador será más baja, y debido a esto, ahorraremos un 5-7% por año.

El máximo ahorro energético posible (teórico) al utilizar el calor de condensación es:

  • al quemar gas natural - 11%;
  • durante la combustión gas licuado(propano-butano) - 9%;
  • al quemar combustible diesel (combustible diesel) - 6%.

Beneficios de utilizar una caldera de gas de condensación

Entonces, descubrimos la parte teórica. Ahora le diremos cómo las características de diseño de una caldera de condensación afectan su eficiencia y durabilidad. A primera vista, parece que es posible utilizar la energía adicional del vapor de agua oculta en los gases de combustión en una caldera convencional, especialmente “conduciéndola” a un modo de funcionamiento de baja temperatura. Por ejemplo, conectando la caldera (esto es incorrecto) directamente al sistema de calefacción por suelo radiante o bajando significativamente la temperatura del refrigerante que circula en el sistema de calefacción por radiadores. Pero, ya escribimos anteriormente que cuando se quema el gas principal, se forma un "montón" completo de elementos químicos. El vapor de agua contiene dióxido de carbono y monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno e impurezas de azufre. Durante la condensación y la transición del vapor de un estado gaseoso a un estado líquido, estas impurezas terminan en agua (condensado) y se obtiene una solución ácida débil a la salida.

Serguéi Bugaev

El intercambiador de calor de una caldera convencional no resistirá el funcionamiento a largo plazo en un entorno químico agresivo; con el tiempo, se oxidará y fallará. El intercambiador de calor de la caldera de condensación está hecho de materiales resistentes a la corrosión y al ácido. El material más resistente es el acero inoxidable.

En la fabricación de la caldera de condensación, solo se utilizan materiales duraderos y resistentes al desgaste. Esto aumenta la vida útil y la confiabilidad de este equipo y reduce los costos de mantenimiento.

Además, también se imponen mayores requisitos a otros elementos estructurales del generador de calor de condensación, porque. se requiere enfriar los gases de combustión a la temperatura requerida. Para ello, la caldera está equipada con un quemador de tiro forzado con un alto grado de modulación. Dicho quemador funciona en un amplio rango de potencia, lo que le permite regular de manera óptima el calentamiento del agua. Además, las calderas de condensación están equipadas con automatización, lo que garantiza un mantenimiento preciso del modo de combustión, la temperatura de los gases de escape y el agua en la línea de retorno. ¿Por qué están establecidos? bombas de circulacion, cambiando suavemente la fuerza de presión del flujo de refrigerante, y no como los simples de 2 y 3 velocidades. Con una bomba convencional, el refrigerante fluye a través de la caldera a una velocidad constante. Esto conduce a un aumento de la temperatura en el "retorno", un aumento de la temperatura de los humos por encima del punto de rocío y, en consecuencia, una disminución de la eficiencia del equipo. También es posible sobrecalentar el sistema de calefacción (suelo radiante) y reducir el confort térmico.

matiz importante: el quemador de una caldera convencional no puede funcionar a una potencia inferior a 1/3 de la potencia máxima (nominal) de la fuente de calor. El quemador de la caldera de condensación puede funcionar a una potencia de 1/10 (10%) de la potencia máxima (nominal) de la fuente de calor.

Serguéi Bugaev

Considere la siguiente situación: la temporada de calefacción ha comenzado, la temperatura exterior es de -15 °C. La potencia de una caldera convencional instalada en la vivienda es de 25 kW. Potencia mínima(1/3 del máximo), en el que puede operar - 7,5 kW. Suponga que la pérdida de calor del edificio es de 15 kW. Aquellos. la caldera, en funcionamiento continuo, compensa estas pérdidas de calor, además hay una reserva de energía. Unos días después hubo un deshielo, que, como ven, suele ocurrir durante el invierno. Finalmente temperatura exterior ahora alrededor de 0°C o un poco más bajo. Las pérdidas de calor del edificio, debido al aumento de la temperatura exterior, han disminuido y ahora ascienden a aproximadamente 5 kW. ¿Qué pasará en este caso?

Una caldera normal no puede trabajando en modo continuo, para dar 5 kW de potencia necesaria para compensar las pérdidas de calor. Como resultado, entrará en el llamado modo de funcionamiento cíclico. Aquellos. encenderá y apagará constantemente el quemador, o el sistema de calefacción se sobrecalentará.

Este modo es desfavorable para el funcionamiento del equipo y conduce a su desgaste acelerado.

Una caldera de condensación, de la misma potencia y en una situación similar, entregará tranquilamente 2,5 kW de potencia (10% de 25 kW) en funcionamiento continuo, lo que repercute directamente en la vida útil del generador de calor y en el nivel de confort en un casa de Campo.

Caldera de condensación, complementada con automatización con compensación climática, se adapta con flexibilidad a los cambios régimen de temperatura durante toda la temporada de calefacción.

La automatización moderna permite simplificar significativamente el proceso de control de la caldera, incluso de forma remota, utilizando un especial aplicación movil para smartphones, lo que aumenta la usabilidad del equipo.

Agregamos que la temporada de calefacción en Rusia, dependiendo de la región, tiene un promedio de 6-7 meses, comenzando en el otoño, cuando todavía no hace mucho frío afuera, y dura hasta la primavera.

Aproximadamente el 60% de este tiempo, la temperatura media diaria en el exterior es de alrededor de 0 °C.

Resulta que la potencia máxima de la caldera puede ser requerida solo en un período de tiempo relativamente corto (diciembre, enero), cuando se han presentado heladas reales.

En otros meses, no se requiere que la caldera alcance el modo de funcionamiento máximo y una mayor transferencia de calor. En consecuencia, una caldera de condensación, a diferencia de una convencional, funcionará eficazmente tanto con diferencias de temperatura como con una ligera helada. Al mismo tiempo, el consumo de gas disminuirá, lo que, junto con sistema de baja temperatura La calefacción (calefacción por suelo radiante) reducirá el coste de compra de energía.

Incluso cuando se utiliza una caldera de condensación junto con la calefacción por radiadores de alta temperatura, este equipo funciona entre un 5 y un 7 % más que el tradicional.

Serguéi Bugaev

Además de la eficiencia, una ventaja importante de las calderas de condensación es la capacidad de obtener alta potencia con un tamaño compacto de equipo. Una caldera de gas de condensación montada en la pared es especialmente relevante para salas de calderas pequeñas.

Además, la caldera de condensación tiene un quemador turboalimentado, lo que le permite abandonar la costosa chimenea estándar y simplemente conducir la chimenea coaxial a través de un agujero en la pared. Esto simplifica la instalación de equipos o la instalación de una nueva caldera de condensación en sustitución de la antigua convencional, al renovar un sistema de calefacción existente.

Características de funcionamiento de una caldera de gas de condensación.

Preguntas frecuentes de los consumidores: qué hacer con el condensado obtenido durante el funcionamiento de la caldera, qué tan dañino es y cómo desecharlo.

La cantidad de condensado se puede calcular de la siguiente manera: 0,14 kg por 1 kWh. Por lo tanto, una caldera de gas de condensación con una potencia de 24 kW cuando funciona a 12 kW de potencia (porque la mayor parte del período de calefacción la caldera funciona con modulación, y la carga media sobre ella, según las condiciones, puede ser inferior al 25%) en un día bastante frío produce 40 litros de condensado en modo de baja temperatura.

El condensado se puede drenar al alcantarillado central, siempre que se diluya en una proporción de 10 o mejor 25 a 1. Si la casa está equipada con un tanque séptico o una planta de tratamiento local, se requiere la neutralización del condensado.

Serguéi Bugaev

El neutralizador es un recipiente lleno de virutas de mármol. Peso del relleno: de 5 a 40 kg. Debe cambiarse manualmente en promedio una vez cada 1-2 meses. El condensado, que generalmente pasa por el neutralizador, ingresa por gravedad al alcantarillado.

resumiendo

Este es un equipo moderno, caracterizado por confiabilidad, economía y eficiencia. También se reducen las emisiones de sustancias nocivas a la atmósfera, lo que es especialmente importante cuando los estándares medioambientales son más estrictos. Además, la instalación de este tipo de generadores de calor, al reducir el consumo de gas, reducirá los costes de calefacción a largo plazo y aumentará el nivel de confort en una casa de campo.