Nella produzione di sistemi di riscaldamento, la tecnologia innovativa più promettente è la condensazione del vapore acqueo, che si forma durante la combustione degli idrocarburi. Ecco come funzionano le caldaie a condensazione. Questa nuova apparecchiatura di riscaldamento è apparsa di recente sul mercato russo, ma è già molto richiesta dai consumatori. Sono in vendita caldaie a condensazione di produttori nazionali e stranieri.

Un'ampia gamma di caldaie a condensazione è offerta da BAXI, che, grazie all'elevata qualità dei suoi prodotti, è diventata il leader del mercato russo delle apparecchiature per caldaie. Le caldaie a condensazione Baxi sono caldaie a condensazione a pavimento e parete ad alto rendimento. Altri marchi noti di apparecchiature per caldaie nel mercato interno includono le caldaie a condensazione vaillant e visman.

caldaia a condensazione

Principi di combustione e condensazione

Qualsiasi combustibile idrocarburico rilascia calore quando viene bruciato. Nel processo di combustione del carburante, i prodotti finali sono l'anidride carbonica (CO 2) e l'acqua (H 2 O), che, sotto l'influenza delle alte temperature, si trasforma in vapore. Quando evapora, l'acqua consuma calore, ma può essere recuperato nel processo di condensazione, cioè se l'acqua della fase gassosa ritorna nel liquido.

Come funzionano le caldaie a condensazione

Il principio di funzionamento delle caldaie a condensazione è noto da molto tempo, ma era impossibile utilizzarlo in apparecchiature per caldaie in ghisa e acciaio, poiché la condensa dell'acqua, con un'elevata acidità e contenente anidride carbonica, causava la corrosione dell'acciaio e della fusione caldaie in ferro. Solo con l'avvento delle leghe resistenti alla corrosione e dell'acciaio inossidabile, è stato possibile introdurre questa tecnologia nella produzione di apparecchiature per caldaie.

Come già sappiamo, una volta raffreddato, il vapore torna allo stato liquido e rilascia una certa quantità di calore. Se consideriamo una caldaia convenzionale, durante il suo funzionamento c'è una lotta con il processo di condensazione e nelle caldaie a condensazione la condensa è solo benvenuta. Il loro design prevede uno speciale scambiatore di calore, in cui avviene il processo di condensazione, e il calore generato durante questo processo viene prelevato per l'impianto di riscaldamento.

La caldaia a condensazione ha un rendimento del 108-109%. Come è possibile se, secondo le leggi della fisica, l'efficienza non può superare il 100%, poiché le perdite di energia in qualsiasi processo sono inevitabili.

Nelle caldaie non a condensazione non tutta l'energia termica viene sottratta durante la combustione del gas, ma solo una buona parte di essa. Il flusso di calore nello scambiatore di calore viene raffreddato solo a una temperatura di 140-160 ° C, quando viene raffreddato a una temperatura inferiore, il tiraggio diminuisce nel camino, si forma una condensa aggressiva, causando la corrosione degli elementi della caldaia. L'energia termica ottenibile nel processo di condensazione nelle caldaie convenzionali non viene utilizzata, si chiama latente.

Le caldaie a gas a condensazione utilizzano nel loro lavoro l'energia nascosta nella condensazione del vapore acqueo, pertanto la loro efficienza, rispetto all'efficienza delle caldaie convenzionali, supera il 100%. L'elemento principale di qualsiasi caldaia è uno scambiatore di calore. Ci sono due scambiatori di calore nella progettazione di caldaie a condensazione. Possono essere separati o combinati (a due stadi). Il primo scambiatore di calore funziona allo stesso modo delle caldaie convenzionali. Un flusso di calore lo attraversa, ma non si raffredda al di sotto del punto di rugiada. Il secondo scambiatore di calore a condensazione rimuove il calore residuo dai prodotti della combustione e lo raffredda a una temperatura inferiore al punto di rugiada.

Il vapore acqueo si condensa sulle pareti del secondo scambiatore di calore e cede all'acqua energia termica latente. In questo momento viene prelevato ulteriore calore dai prodotti della combustione, la cui temperatura in uscita dallo scambiatore di calore è solo 10-15°C superiore alla temperatura del liquido di raffreddamento.

Per risolvere il problema della corrosione causata dalla condensa aggressiva, i produttori utilizzano materiali resistenti alla corrosione e all'attacco chimico (acciaio inossidabile, silumin (lega di alluminio-silicio)) nella produzione di caldaie.

In Europa, ed in particolare in Germania, esistono normative che richiedono la neutralizzazione della condensa prima di essere scaricata in fognatura. Il neutralizzante è un contenitore con granuli di magnesio e potassio. Passando attraverso questi reagenti alcalini, la condensa viene neutralizzata e, una volta scaricata nella fogna, non rappresenta un pericolo per l'ambiente. In Russia, gli standard sanitari non richiedono la neutralizzazione della condensa, quindi viene semplicemente raccolta in un serbatoio speciale previsto nel design della caldaia e, di conseguenza, viene scaricato nella fogna nella sua forma originale. Nelle caldaie con una capacità fino a 30 kW, destinate al riscaldamento di case private, si formano circa 30 litri di condensa nelle 24 ore al giorno.

Vantaggi e svantaggi delle caldaie a condensazione

Caldaia a parete per riscaldamento

Una caldaia a gas a condensazione può essere definita uno degli apparecchi di riscaldamento più economici e altamente efficienti. La sua efficienza è del 10-15% superiore a quella di una caldaia tradizionale. Inoltre, le caldaie a condensazione sono più economiche del 20% rispetto alle caldaie convenzionali.

Le caldaie a condensazione sono progettate con bruciatori ad alta tecnologia che preparano miscele aria-combustibile in proporzioni ottimali, riducendo al minimo la possibilità di una combustione incompleta del combustibile. Ciò riduce la quantità di emissioni di sostanze nocive.

I gas di scarico hanno una bassa temperatura (inferiore a 40 °C), che consente di utilizzare camini in plastica per caldaie a condensazione, riducendo così i costi di installazione dell'impianto di riscaldamento.

I vantaggi delle caldaie a condensazione includono:

• piccole dimensioni e leggerezza dell'attrezzatura della caldaia;
• efficienza (il risparmio di gas è del 35% a stagione);
• modulazione profonda (risparmio gas ai carichi parziali);
• basse vibrazioni e bassa rumorosità;
• possibilità di installazione in cascata;
• risparmio sul camino (è possibile installare camini di diametro inferiore);
• riduzione delle emissioni di sostanze nocive NO X e CO 2 (7 volte inferiore rispetto alle caldaie convenzionali).

Cascata di caldaie a condensazione

A causa delle ridotte dimensioni e del peso ridotto dell'apparecchiatura della caldaia, è necessario meno spazio per l'installazione della caldaia, mentre allo stesso tempo si riducono i costi di trasporto e installazione. C'è un malinteso sul fatto che le caldaie a condensazione funzionino efficacemente solo con i sistemi di riscaldamento a pavimento. In un altro caso, la loro efficienza non è superiore a quella delle caldaie tradizionali. Ma non lo è. Il design della caldaia a condensazione prevede un bruciatore modulante che consente di ottenere una profonda modulazione della potenza, riducendo al contempo il costo del gas e dell'aria.

Il processo di condensazione nella caldaia si verifica anche durante il funzionamento di apparecchiature di riscaldamento con un sistema di riscaldamento a radiatori. A carichi ridotti, il rendimento di una caldaia a condensazione può ben raggiungere valori elevati, a differenza delle tradizionali caldaie a gas, in cui il rendimento diminuisce in questa modalità per eccesso di aria.

Per l'installazione in cascata di caldaie a condensazione, i produttori offrono regolatori speciali (ad esempio BAXI vende il regolatore RVA47 per le sue caldaie), che trasformano le caldaie installate separatamente in un unico sistema.

I vantaggi del sistema in cascata sono la facilità di installazione e le dimensioni compatte del locale caldaia. Grazie alle ridotte vibrazioni e alla bassa rumorosità durante l'installazione delle caldaie a condensazione, non è necessario realizzare pedane antivibranti e insonorizzate il locale destinato al locale caldaia. Ciò consente anche di risparmiare denaro durante l'installazione di un sistema di riscaldamento.

Per risparmiare sulle dimensioni del camino, il ventilatore che lavora nelle caldaie a condensazione lo consente. Sviluppa una pressione piuttosto elevata, quindi il diametro del camino può essere due volte inferiore rispetto a quando si installa un sistema di riscaldamento con caldaie tradizionali.

A causa delle basse emissioni di NO X e CO 2, le caldaie a condensazione sono classificate come apparecchiature ecocompatibili, sono spesso utilizzate per attrezzare le caldaie nei locali di villeggiatura e nelle aree protette. Trovare difetti nelle caldaie a condensazione è molto difficile. Lo svantaggio principale di questa apparecchiatura di riscaldamento è il prezzo elevato, che è il doppio del prezzo delle caldaie convenzionali.

Applicazione

In apparenza, le caldaie a condensazione non sono molto diverse da quelle tradizionali. Sono realizzati nelle versioni a parete ea pavimento. Le caldaie murali a gas a condensazione hanno una potenza inferiore rispetto a quelle a pavimento e vengono utilizzate nella vita di tutti i giorni per il riscaldamento di case private e cottage.

Le caldaie a condensazione a basamento ad alta potenza sono utilizzate per il riscaldamento di impianti industriali e uffici.

Le caldaie a gas a condensazione producono un circuito singolo e doppio. Le caldaie a doppio circuito sono utilizzate sia per il riscaldamento che per il riscaldamento dell'acqua. La potenza delle caldaie a circuito singolo e doppio è di 20-100 kW. Questo è sufficiente per l'uso domestico delle caldaie. Per le applicazioni industriali vengono prodotti modelli di potenza superiore.

Le principali differenze tra la progettazione di caldaie a condensazione e caldaie convenzionali

Le caldaie a condensazione si differenziano dalle caldaie tradizionali per il materiale utilizzato per lo scambiatore di calore. Il loro scambiatore di calore è realizzato in lega di silumin resistente agli acidi o in acciaio inossidabile. La condensa dell'acqua che si forma nella caldaia è altamente acida e corrosiva per materiali come acciaio e ghisa, che vengono utilizzati nella fabbricazione di caldaie non a condensazione. La forma dello scambiatore di calore è un tubo di sezione complessa con alette elicoidali aggiuntive. Questa forma di scambiatore di calore aumenta l'area di scambio termico e aumenta l'efficienza della caldaia.

Nelle caldaie a condensazione, davanti al bruciatore è installato un ventilatore, che "aspira" il gas dal gasdotto e lo mescola con l'aria, dopodiché dirige la miscela di gas e aria al bruciatore.

Dispositivo caldaia a condensazione

I gas di scarico vengono rimossi attraverso camini coassiali in plastica resistente al calore. Inoltre, le caldaie a condensazione sono dotate di una pompa a controllo elettronico che ottimizza la resa termica, risparmiando energia e riducendo la rumorosità del fluido riscaldante che scorre nell'impianto di riscaldamento.

La progettazione delle caldaie tradizionali non prevede il processo di condensazione e l'utilizzo dell'energia interna, quindi la temperatura dei prodotti della combustione viene mantenuta ad un livello elevato. Parte del calore in tali caldaie non viene utilizzato, ma viene rimosso con i prodotti della combustione attraverso il camino.

Poiché la condensa è chimicamente aggressiva, per utilizzarla è necessario realizzare elementi della caldaia con materiali chimicamente resistenti, il cui costo è piuttosto elevato. È molto più facile per i produttori vendere prodotti più economici che investire in tecnologie avanzate ma costose. Pertanto, la maggior parte delle caldaie sul mercato si basa su tecnologie obsolete. Per gli utenti, è più redditizio acquistare caldaie a condensazione, anche se costose, ma più efficienti che consentono di risparmiare sul consumo di carburante.

I produttori offrono kit di connessione, neutralizzatori di condensa, vasi di espansione, dispositivi di sicurezza, kit di tubazioni della caldaia, sistemi di scarico fumi per le loro caldaie a condensazione.

Nei paesi europei, le caldaie a condensazione sono il tipo più popolare di apparecchi di riscaldamento. Ci sono paesi in cui è vietata l'installazione di caldaie non a condensazione. La ragione di ciò è la maggiore efficienza e la minore emissione di sostanze nocive nelle caldaie a condensazione.

Oggi, le apparecchiature per bruciatori a gas sono rappresentate da un gran numero di unità. Esistono diversi tipi di caldaie per riscaldamento, ognuna delle quali ha i suoi vantaggi e svantaggi.

Le caldaie elettriche sono strutture facili da installare, per il cui funzionamento non è necessario condurre il gas in casa. Allo stesso tempo, il costo di gestione di tali apparecchiature è superiore rispetto ai modelli alimentati a gas.

Le caldaie a olio sono un'ottima alternativa ai modelli elettrici. Sono ideali per il riscaldamento degli ambienti senza fornitura di gas. Allo stesso tempo, la maggior parte dei modelli di questo tipo è dotata di due bruciatori per combustibile liquido e per gas naturale, il che li rende apparecchiature universali.

Oggi stanno guadagnando popolarità le caldaie a condensazione, il cui principio di funzionamento è innovativo e tecnicamente avanzato. Sono apparsi sul mercato in tempi relativamente recenti, ma sono riusciti a conquistare la loro nicchia, in cui il volume delle vendite è in costante crescita. Consideriamo più in dettaglio qual è la particolarità delle caldaie a condensazione.

Il principio di funzionamento delle apparecchiature di riscaldamento tradizionali è abbastanza semplice. Le superfici di scambio termico consentono il passaggio del fumo caldo e quindi parte dell'energia viene trasferita al liquido di raffreddamento. Attraverso l'unità di estrazione fumi, i prodotti della combustione vengono scaricati in strada. L'efficienza di tali sistemi non è sufficientemente elevata, poiché il vapore acqueo, che si forma durante la combustione del carburante, viene rimosso insieme ai gas. Una caldaia standard non è in grado di fornire questa energia al vettore di calore, mentre la tecnologia a condensazione è in grado di farlo. L'emissione dei fumi avviene attraverso un apposito camino coassiale.

Tali unità sono dotate di un ventilatore che pompa aria a velocità variabile. Ciò consente all'automazione di selezionare le condizioni giuste per creare la miscela più efficiente di aria e gas. Le singole caldaie a condensazione sono per lo più in grado di funzionare a gas liquefatto, che è molto importante per le regioni con infrastrutture sottosviluppate.

Le apparecchiature a condensazione non funzionano sempre con la massima efficienza. Per ridurre al minimo la perdita di calore nella caldaia, il vapore condensa. L'efficienza di tale unità aumenta con una diminuzione del regime di temperatura dell'impianto di riscaldamento. Ecco perché le caldaie a condensazione sono la scelta migliore per il riscaldamento a pavimento. In questo caso, la temperatura del liquido di raffreddamento sarà di circa quarantacinque gradi.

L'acquisto di una caldaia così innovativa è consigliabile per aumentare la fruibilità dell'impianto di riscaldamento, poiché l'apparecchiatura è in grado di funzionare a basse temperature. Inoltre, tali unità possono ridurre il consumo di carburante del 20%. Per comprendere i loro vantaggi rispetto alle apparecchiature tradizionali, ha senso confrontare le caratteristiche tecniche delle caldaie convenzionali e a condensazione, i cui principi sono molto diversi.

Un'unità a gas standard funziona come segue: il carburante viene bruciato in una camera speciale, i gas passano attraverso uno speciale scambiatore di calore, mentre danno energia all'acqua, che svolge il ruolo di refrigerante. Quindi i gas attraverso il circuito di uscita escono all'esterno. C'è una perdita di energia insieme al vapore acqueo, che si forma sempre durante la combustione del gas.

A sua volta, la caldaia a condensazione è in grado di estrarre ulteriore energia da questo vapore e lasciarla nell'impianto, aumentandone così l'efficienza.

La principale differenza tra una caldaia convenzionale e una a condensazione è che la seconda è dotata di uno speciale scambiatore di calore ad ampia superficie. A causa di ciò, il fumo viene raffreddato in modo più efficiente e la sua temperatura può scendere fino a quaranta gradi. Naturalmente, questo non è possibile in una caldaia tradizionale. Il vapore contenuto nel fumo diventa un fluido termovettore. Parte dell'energia che viene persa in una caldaia standard rimane nell'impianto, aumentandone l'efficienza.

Oggi ci sono molte varianti di design delle caldaie a condensazione. In particolare esistono modelli da fissare a pavimento o da fissare a parete. Sono disponibili anche unità a circuito singolo e doppio. Questa diversità consente all'acquirente di trovare la soluzione tecnica ideale per soddisfare le sue esigenze specifiche.

Caldaie a condensazione: principio di funzionamento

Il vapore viene raffreddato nell'unità, grazie alla quale condensa e allo stesso tempo cede parte dell'energia termica al liquido di raffreddamento. Se in una caldaia tradizionale un cambiamento nello stato di aggregazione del vapore è indesiderabile, allora in una caldaia a condensazione tale fenomeno è la fase più importante nel riscaldamento di un ambiente.

Parlando di un tale bruciatore a gas, vale la pena evidenziare i suoi principali vantaggi:

• L'efficienza di una caldaia per riscaldamento a condensazione raggiunge il 108-109%. In questo parametro, sono significativamente superiori alle tradizionali apparecchiature con bruciatore a gas.
• La quantità di carburante consumata è del venti per cento in meno rispetto a un'unità tradizionale con parametri tecnici comparabili. I moderni bruciatori innovativi svolgono un ruolo importante nel risparmio di carburante, poiché creano un rapporto ottimale tra gas e aria nella miscela.
• Il risparmio sul camino si ottiene attraverso l'uso di strutture in plastica più convenienti. Ciò è stato possibile perché la temperatura dei gas scaricati dalla caldaia è piuttosto bassa ed è di circa 40 gradi.

L'efficienza dell'utilizzo dell'energia termica aggiuntiva della condensa dipende dalla temperatura del liquido di raffreddamento all'ingresso del sistema: minore è, maggiore è l'effetto di condensazione che si può ottenere. Oggi, i produttori di tali apparecchiature si sforzano di garantire la massima condensazione a qualsiasi temperatura del liquido di raffreddamento. Quando risolvono questo problema, gli ingegneri si concentrano sulla temperatura del punto di rugiada.

Quando è consigliabile acquistare una caldaia a condensazione?

Oggi le caldaie a condensazione sono aggregate sia con i sistemi di riscaldamento a pavimento che con i radiatori tradizionali. Il grado di condensazione e la temperatura del liquido di raffreddamento nella linea di ritorno sono inversamente proporzionali. Installando una caldaia a condensazione con riscaldamento a pavimento, puoi contare su un funzionamento ancora più efficiente dell'impianto. La temperatura dell'acqua di ritorno sarà notevolmente inferiore al punto di rugiada, il che ha un effetto positivo sull'efficienza del riscaldatore.

Ovviamente, le caldaie a condensazione oggi sono una valida alternativa alla tecnologia standard dei bruciatori a gas. Il corretto calcolo di tutti gli indicatori e il corretto approccio all'installazione delle apparecchiature garantiscono un'elevata efficienza del sistema e condizioni di vita confortevoli nella stagione fredda.

Le tecnologie per il risparmio energetico e l'uso economico con la massima efficienza delle risorse energetiche stanno diventando temi sempre più rilevanti. Caldaie a condensazioneè il risultato dell'applicazione delle ultime tecnologie uniche nella tecnologia utilizzata per il riscaldamento. Hanno la massima efficienza: 15-17% in più rispetto alle caldaie atmosferiche convenzionali, la durata è 2-3 volte più lunga, un'ampia gamma di potenza (fino a 100 kW o più).

Per la sua efficacia caldaie a condensazione sono molto popolari in Europa, ad esempio in Germania il 70% delle caldaie per riscaldamento sono a condensazione.

Principi di funzionamento di una caldaia a condensazione si basa sulla ricezione e sul trasferimento al liquido di raffreddamento dell'energia termica aggiuntiva rilasciata nel processo di condensazione del vapore acqueo.

In una caldaia a gas a combustione diretta, il trasferimento di energia termica al termovettore avviene riscaldando lo scambiatore di calore con un bruciatore a gas in cui avviene il processo di combustione del gas. Uno dei componenti dei gas formatisi durante il processo di combustione è il vapore acqueo, che a sua volta appare come risultato della combustione dell'idrogeno presente nel gas naturale. Parte del vapore acqueo della caldaia di riscaldamento, insieme ai gas di scarico, esce attraverso il camino nell'atmosfera e parte sotto forma di condensa viene scaricata attraverso il tubo della condensa del camino (di solito al bagno).

Nelle caldaie a gas a combustione diretta la condensazione è un fattore negativo, nelle caldaie a condensazione il processo di condensazione del vapore acqueo è la condizione principale su cui si basa il funzionamento della caldaia.

È progettato in modo tale che il vapore acqueo avente una temperatura compresa tra 130 e 150 °C sia raffreddato da un termovettore dalla linea di ritorno dell'impianto di riscaldamento a una temperatura inferiore a 57 °C. È a questa temperatura che l'acqua condensa e l'energia termica latente del processo di condensazione viene ceduta al liquido di raffreddamento stesso e si aggiunge al calore ottenuto dalla combustione del gas naturale. Come puoi vedere, per garantire il processo di condensazione del vapore acqueo, viene utilizzato il liquido di raffreddamento della linea di ritorno dell'impianto di riscaldamento.

Minore è la temperatura del vettore di calore della linea di ritorno nella caldaia, maggiore è il calore di condensazione rilasciato e, di conseguenza, l'efficienza della caldaia è maggiore: questo è il principio di funzionamento principale di qualsiasi caldaia a condensazione.

La massima efficienza di una caldaia a condensazione può essere raggiunta ad una temperatura di ritorno di 50 - 30 °C. Durante il processo di condensazione si forma un ambiente leggermente acido, 3-5 pH, pertanto i materiali di cui sono composti i componenti della caldaia, utilizzati nelle zone di umidificazione, devono essere resistenti all'acidità. Nelle aree ad alta temperatura sono più comunemente utilizzate leghe di alluminio e acciaio inossidabile, nelle aree a bassa temperatura le materie plastiche (es. polipropilene) sono le più convenienti.

Gli scambiatori di calore delle caldaie a condensazione sono realizzati in acciaio inox e alluminio, dotati di un sistema di raccolta e scarico della condensa, oltre che di un ventilatore soffiante con sistema di alimentazione a gradini. Controllando la velocità del ventilatore, si ottiene un rapporto aria/gas ottimale per il processo di combustione e si ottiene un'elevata efficienza. Per un efficiente processo di combustione del gas vengono utilizzati bruciatori ad iniezione con modulazione di fiamma. La rimozione dei prodotti della combustione dei gas avviene forzatamente attraverso un tubo coassiale. La temperatura dei fumi è di 40-50 °C

OPERAZIONE

Per la massima efficienza caldaia a condensazione deve essere utilizzato entro un determinato intervallo di temperatura. Se la temperatura di esercizio è compresa tra 60 e 80°C, si verificherà poca condensazione del vapore acqueo e il rendimento della caldaia a condensazione sarà di circa il 98%. Per fare un confronto, una tradizionale caldaia a gas del camino ha un'efficienza del 92%: c'è una differenza, ma non è significativa. Se la temperatura di esercizio dell'impianto di riscaldamento è compresa tra 53 e 30 ° C, si verificherà una significativa condensazione del vapore acqueo e l'efficienza aumenterà fino al 107-111%. Nel calcolo del rendimento si assume l'energia termica della combustione del gas al 100%, ad essa si aggiunge l'energia ricevuta dal processo di condensazione, quindi si ottiene un valore superiore al 100%.

La condizione principale per ottenere la massima efficienza è l'utilizzo caldaie a condensazione su impianti di riscaldamento a bassa temperatura, preferibilmente appositamente progettati per loro, con regime di temperatura non superiore a 60-40°C, massimo 70-50°C).

Gli impianti di riscaldamento a pavimento con una temperatura di mandata del refrigerante di 40-45°C e una temperatura della linea di ritorno di 35-30°C sono i più adatti a questi requisiti; impianti di riscaldamento a radiatori con una temperatura di mandata del refrigerante fino a 70°C e una linea di ritorno temperatura di 50°C sono meno adatte.

Le moderne tecnologie di risparmio energetico possono risparmiare notevolmente sul riscaldamento, caldaie a condensazione ridurre ulteriormente i costi energetici e migliorare il comfort abitativo.

Il termine "caldaia a condensazione" per molti è sinonimo di apparecchiature di riscaldamento affidabili ed economiche. Tuttavia, non tutti possono spiegare cosa significhi questo concetto e in che modo un'unità del tipo a condensazione differisca da una caldaia a gas convenzionale.

Principio di funzionamento e struttura interna

Nelle tradizionali unità di riscaldamento a gas, i gas di combustione, la cui temperatura è +100-(+170 0 C), insieme al vapore acqueo formato, vengono rimossi nell'atmosfera. Il potere calorifico del combustibile utilizzato in tali impianti è chiamato potere calorifico netto. Le caldaie a gas a condensazione, grazie all'utilizzo delle ultime tecnologie nella loro progettazione e produzione, sono in grado di convertire l'energia di condensazione del vapore acqueo in calore.

Definizione! L'energia totale di combustione di un combustibile gassoso, inclusa l'energia di conversione del vapore acqueo in un liquido, è chiamata potere calorifico lordo del combustibile.

Caratteristiche degli scambiatori di calore del dispositivo a condensazione

Quasi tutte le caldaie a gas possono teoricamente essere realizzate a condensazione dotandole a posteriori di un condensatore/scambiatore di calore e garantendo che la resistenza aerodinamica aggiuntiva venga superata dalla rimozione dei prodotti della combustione.

Attenzione! La temperatura superficiale dello scambiatore di calore a condensazione deve essere inferiore al punto di rugiada del combustibile utilizzato.

All'inizio dello sviluppo delle tecnologie di condensazione, la produzione di unità di questo tipo ha seguito questa strada. Gli impianti di produzione di calore in esercizio, di regola, erano unità a terra in ghisa, dotate di moduli condensanti lamellari in acciai resistenti alla corrosione.

Relativamente di recente sono stati realizzati impianti di riscaldamento unificati a gas, originariamente progettati per funzionare in modalità a condensazione. Gli scambiatori di calore di tali unità devono:

• garantire una rimozione intensiva ed efficiente dell'energia di condensazione del vapore;
• essere resistente alla condensa, che provoca processi di corrosione.

Definizione! Il condensato delle caldaie a gas è una miscela di acido carbonico, nitrico, solforico a bassa concentrazione.

La caldaia a gas a condensazione è realizzata con uno o due scambiatori di calore:

• Nel primo caso si tratta di un doppio scambiatore di calore a superficie di scambio ramificata, realizzato in acciai inossidabili.
• Nel secondo caso, lo scambiatore di calore ad alta temperatura è costituito da leghe di alluminio-silicio, rame e acciaio inossidabile. Di norma, un tale scambiatore di calore è realizzato in acciaio inossidabile.

Attenzione! La ghisa non viene utilizzata nelle caldaie murali per scambiatori di calore ad alta temperatura a causa della sua massa significativa.

Vantaggi delle apparecchiature di riscaldamento a gas a condensazione

• Il design innovativo dei bruciatori garantisce una combustione quasi completa del combustibile, grazie all'elevata efficienza si riduce la quantità di gas utilizzata (del 10-15%) e, di conseguenza, si riduce la quantità di emissioni in atmosfera.

Attenzione! La massima efficienza si ottiene quando si utilizzano unità di questo tipo nel riscaldamento a bassa temperatura, ad esempio negli impianti di riscaldamento a pavimento.

• L'apparecchiatura, per le sue caratteristiche di design, è quasi silenziosa.
• I modelli a parete possono avere una potenza fino a 100 kW, mentre le tradizionali caldaie a gas a parete producono una potenza massima di 35 kW.
• La durata di questa apparecchiatura di riscaldamento è 2-3 volte superiore a quella delle unità a gas convenzionali.

Produttori di apparecchiature di riscaldamento del tipo in questione

Le apparecchiature di riscaldamento a condensazione di alta classe comprendono i prodotti delle società tedesche Viessmann e Buderus, l'azienda italiana Baxi.

• Le caldaie a gas a condensazione Viessmann Vitodens hanno una gamma di potenza da 4 a 66 kW. Queste unità sono prodotte utilizzando un design fondamentalmente nuovo della superficie riscaldante. Lo scambiatore di calore Inox-Radial è un parallelepipedo avvolto in una serpentina. L'acciaio inossidabile è utilizzato per la sua produzione. L'azienda ha completamente abbandonato l'installazione di scambiatori di calore in alluminio a causa della minore resistenza alla corrosione e, di conseguenza, della minore durata.

Attenzione! La progettazione degli scambiatori di calore Inox-Radial prevede la possibilità di installare, se necessario, dispositivi per la neutralizzazione della condensa.

I Vitodens 300, 333, 343 sono dotati di bruciatori modulanti per risparmiare combustibile e pompe di circolazione modulanti per ridurre al minimo i consumi energetici. Il costo degli impianti con una capacità di 26 kW è di circa $ 1.800.

• L'azienda tedesca Buderus è un pioniere nella produzione di tecnologia di condensazione. I modelli Logamax plus GB 112 sono prodotti con una potenza di 80 e 100 kW, un record per le caldaie a gas a parete. Allo stesso tempo, le unità hanno dimensioni compatte: la loro larghezza è uguale a quella delle caldaie convenzionali con una capacità di 24 kW. Questa apparecchiatura utilizza uno scambiatore di calore alettato in leghe silicio-alluminio. Il prezzo approssimativo delle caldaie di questo marchio con una capacità di 24 kW è di $ 1.400.

I modelli del marchio BAXI sono una combinazione di prestazioni eccellenti e prezzo ragionevole. Il Prime HT da 28 kW costa circa $ 1.500. Questa caldaia murale a condensazione di classe economica è dotata della possibilità di modulazione elettronica della fiamma, sia in modalità riscaldamento che in modalità acqua calda.

Le caldaie per riscaldamento a condensazione sono uno sviluppo innovativo che è stato utilizzato con successo nei paesi dell'UE. A causa della maggiore efficienza, il dispositivo consente di risparmiare sul riscaldamento, che è molto importante ai nostri tempi. In questo articolo parlerò del suo dispositivo e delle sue caratteristiche.

Caldaie a condensazione

Principio operativo

Le caldaie a gas a condensazione sono un tipo di apparecchiatura di riscaldamento progettata per riscaldare un sistema di riscaldamento e acqua sanitaria (nel caso di un progetto a doppio circuito).

Come le caldaie convenzionali, c'è:

• camera di combustione a gas;
• scambiatori di calore;
• vaso di espansione;
• camino coassiale;
• automazione del controllo;
• pompa di circolazione.

Tuttavia, ci sono anche differenze significative.

Il principio di funzionamento del dispositivo si basa sul fatto che quando viene rilasciato il calore del combustibile bruciato, i vapori formati dall'acqua nel gas naturale condensano. Di conseguenza, l'energia di vaporizzazione nascosta in questi vapori non viene emessa attraverso il camino verso la strada, ma va al riscaldamento aggiuntivo del liquido di raffreddamento.

Come sapete, la temperatura del punto di rugiada è necessaria per la condensazione dell'acqua. Nelle condizioni di una caldaia a gas, è pari a 57 ° С. Pertanto, affinché l'impianto funzioni, è necessario raffreddare lo scambiatore di calore o parte di esso al di sotto della temperatura del punto di rugiada.

Per fare ciò, la temperatura di ritorno del liquido di raffreddamento deve essere a un livello di 40 - 50 ° C o inferiore. Ciò significa che la caldaia a condensazione funzionerà in modo produttivo solo con un sistema di riscaldamento a bassa temperatura e ad alta inerzia. Può essere "pavimento caldo" o riscaldamento a pannelli.

Un'altra condizione per il funzionamento efficiente del dispositivo è speciale uno scambiatore di calore in grado di raffreddare sufficientemente i prodotti della combustione del combustibile. Dapprima questi prodotti attraversano la parte più distante dello scambiatore di calore dal ritorno, vengono preraffreddati, quindi attraversano nuovamente la parte più fredda e più vicina alla parte di ritorno dell'economizzatore e vengono raffreddati al di sotto di 57 °C.

Il vapore acqueo contenuto nei prodotti della combustione condensa sulle pareti dello scambiatore di calore e cede l'energia termica rilasciata durante la condensazione. Questa, a prima vista, è una quantità di calore insignificante. può aumentare l'efficienza della caldaia del 9 - 11% rispetto a un dispositivo a convezione convenzionale.

Quindi, abbiamo davanti a noi una caldaia, che riceve calore aggiuntivo a causa del post-raffreddamento dei prodotti della combustione del gas. Di conseguenza il vapore condensa sulle pareti dello scambiatore di calore e l'energia rilasciata viene utilizzata per riscaldare il liquido di raffreddamento.

Dispositivo

In generale, il dispositivo dell'unità di condensazione ricorda il design di una caldaia a gas convenzionale.

Per implementare il principio sopra descritto, sono necessari i seguenti nodi:

• Speciale scambiatore di calore in materiale resistente alla corrosione (rame o silumin), diviso in due sezioni. In una delle sezioni avviene il riscaldamento principale del liquido di raffreddamento, quindi i prodotti della combustione vengono inviati ad una sezione aggiuntiva con l'acqua più fredda, dove il vapore acqueo condensa e cede la sua energia;
• Una camera di combustione chiusa con camino coassiale consente di controllare con maggiore precisione il processo di movimento dei prodotti della combustione del gas e la saturazione della miscela con ossigeno;
• Un ventilatore soffiante davanti allo scambiatore di calore a velocità variabile permette di mantenere il rapporto ottimale aria/gas metano;
• Camino in ceramica o plastica resistente al calore. Qui è possibile utilizzare la plastica, poiché la temperatura dei fumi non supera i 70°C;
• Pompa fumi con controllo elettronico della potenza. Ottimizza il funzionamento del dispositivo, riduce il rumore e aiuta a impostare la modalità ottimale;
• Sistema di rimozione della condensa. L'acqua depositata sulle pareti dello scambiatore di calore viene scaricata in fognatura.

Nella foto - un camino coassiale di plastica.

Per il funzionamento più produttivo e confortevole del dispositivo, è necessario disporre di un sistema di riscaldamento a bassa temperatura, ad esempio "

Puoi configurare il dispositivo con le tue mani, ma è meglio chiamare uno specialista.

Tra i vantaggi dell'utilizzo delle unità a condensazione, si distinguono solitamente le seguenti caratteristiche:

1. L'uso più efficiente dell'energia termica della combustione del combustibile;
2. La più alta efficienza di tutte le caldaie per riscaldamento conosciute;
3. Semplici istruzioni per il funzionamento del dispositivo;
4. Notevoli risparmi sui costi energetici;
5. Prestazioni affidabili e durature.

È importante capire che questa non è un'innovazione in fase di sviluppo. I dispositivi sono utilizzati con successo in molti paesi europei, e i loro residenti non si chiedono cosa sia da molto tempo. In alcuni paesi, come il Regno Unito, vengono vendute solo caldaie a condensazione, poiché il governo si preoccupa del risparmio e del benessere generale dei cittadini.

L'unico inconveniente è il prezzo elevato del dispositivo, ma è così si ripaga rapidamente risparmiando gas che è molto costoso in Europa. Considerando che il problema dell'alto costo delle risorse energetiche sta gradualmente diventando rilevante per tutti, anche i cittadini russi dovrebbero dare un'occhiata più da vicino a questa tecnologia.

Produzione

Abbiamo esaminato la caldaia a condensazione e smantellato il principio del suo funzionamento. Questo dispositivo consente di ottenere la massima efficienza e un notevole risparmio sul riscaldamento. Puoi imparare ancora più informazioni dal video in questo articolo e porre le tue domande nei commenti.