Caldera de gas de doble circuito: dispositivo y principio de funcionamiento.

¿Cómo es una caldera que da servicio a dos circuitos a la vez?

La principal diferencia entre una caldera de doble circuito y una similar con un circuito es la capacidad de proporcionar simultáneamente calefacción y agua caliente a la habitación. El intercambiador de calor primario, debido a su ubicación, calienta el refrigerante para que el sistema de calefacción de toda la habitación pueda funcionar completamente. El secundario se encarga de dotar al local de agua caliente en el volumen requerido.

La estabilidad del funcionamiento del principio de funcionamiento de una caldera de doble circuito solo puede garantizarse mediante la completa capacidad de servicio y la coordinación del funcionamiento de cada componente.

Estructuralmente, cualquier caldera de doble circuito incluye elementos tales como:

• intercambiadores de calor en la cantidad de dos;
• cámara de combustión, a la que es obligatorio el bloque del quemador;
• equipo de proteccion;
• sistema de control.

Para comprender exactamente cómo se organiza una caldera de gas de tipo de circuito doble y su principio de funcionamiento, cada componente significativo de dicho diseño debe considerarse con más detalle por separado.

Diagrama típico de una caldera de calefacción de gas de doble circuito.

Considere un diagrama de caldera típico usando el ejemplo de una caldera de calefacción de gas de doble circuito Saunier Duval Themaclassic F 30:

Caldera Saunier Duval Themaclassic F 30 (esquema)

1. Ventilador. 2. Sensor de tracción - manostato. 3. Intercambiador de calor primario. 4. Sensor de temperatura (emergencia). 5. Cámara de combustión de gas. 6. Tanque de expansión. 7. Electrodo para control de presencia de llama. 8. Quemador. 9. Electrodo de encendido. 10. Bomba de circulación. 11. Sensor de temperatura del refrigerante. 12. Unidad de encendido. 13. Bypass. 14. Unidad de gas. 15. Sensor de presión de agua en el sistema de calefacción. 16. Intercambiador de calor de ACS. 17. Válvula de tres vías. 18. Sonda de caudal de ACS. 19. Filtro de ACS. 20. Dispositivo de reposición de agua para el sistema de calefacción. 21. Válvula de seguridad del sistema de calefacción. 22. Grifo de drenaje de agua. 23. Filtro de calefacción.

A - Entrada de agua del sistema de calefacción. B - Agua fría. C - Salida de agua al sistema de calefacción. D - Salida de ACS. E- Gas.

El principio de funcionamiento de una caldera de calefacción de doble circuito con dos intercambiadores de calor.

Cuando una caldera de calefacción de gas de doble circuito funciona en el modo "calefacción", tales procesos ocurren en ella.

• El quemador de gas calienta el intercambiador de calor primario,
• El intercambiador de calor transfiere energía térmica al refrigerante que circula (debido a la bomba) en él.
• La válvula de tres vías está en una posición que impide la entrada del medio de calentamiento al intercambiador de calor secundario.
• Todo el refrigerante "entra" en el sistema de calefacción, da energía a los radiadores allí y regresa a la caldera a través de la línea de retorno.

Esquemas de funcionamiento de la caldera en modo calefacción y agua caliente.
El funcionamiento de una caldera de gas de doble circuito en el sistema de ACS (suministro de agua caliente)

• Quemador de gas, calienta el intercambiador de calor primario,
• El intercambiador de calor transfiere energía térmica al refrigerante que circula (debido a la bomba) en él.
• La válvula de tres vías está en una posición que evita que el portador de calor ingrese al circuito externo del sistema de calefacción.
• El refrigerante circula por el intercambiador de calor secundario calentándolo.
• El agua fría del grifo, que pasa por el intercambiador de calor secundario, se calienta y "entra" en la línea de suministro de agua caliente.

Ventajas de calentar calderas con intercambiadores de calor separados:

• El intercambiador de calor primario es menos susceptible a la corrosión y la formación de placa (incrustaciones) en él, ya que el refrigerante circula en un circuito cerrado y no cambia constante y significativamente su composición química.
• El intercambiador de calor secundario es más susceptible al "ataque" del agua del grifo "agresiva". Las sales que lo componen, con el tiempo, lo obstruyen y el intercambiador de calor falla.

¡Es importante! Si falla el intercambiador de calor secundario, es posible operar la caldera en modo calefacción. Así que sin agua caliente, pero tibia.

• El intercambiador de calor secundario es más económico de reemplazar que el bitérmico.

Desventajas de las calderas de calefacción con diferentes intercambiadores de calor: mayor costo en comparación con los bitérmicos.

El principio de funcionamiento de una caldera de calefacción de gas de doble circuito con un intercambiador de calor bitérmico.

Diagrama de una caldera de doble circuito con intercambiador de calor bitérmico.
Cuando la caldera está funcionando en modo de suministro de agua caliente, el quemador de gas calienta el refrigerante en el circuito externo. Y ya a partir de él, el agua corriente del grifo, que se encuentra en la tubería interior del intercambiador de calor, se calienta.

¡Nota! ¡Cuando la caldera suministra agua sanitaria caliente, el medio de calentamiento no circula en el sistema de calefacción! El medio de calentamiento está cerrado en el circuito de la caldera. ¡No debe producirse una circulación simultánea de fluido en ambos circuitos!

Ventajas de las calderas con intercambiadores de calor bitérmicos: menor costo que las calderas con intercambiadores de calor separados.

Desventajas: mayor "carga" térmica en el intercambiador de calor (calentamiento del portador de calor y agua caliente).

Quemadores de gas como parte de una caldera de doble circuito.

El quemador de una caldera de gas es responsable de obtener la cantidad de calor requerida, lo que puede garantizar el correcto funcionamiento del sistema de calefacción en cada habitación del objeto calentado. Además, el agua se calienta a la temperatura requerida y ya caliente se suministra en el volumen adecuado. La energía térmica se puede obtener quemando volúmenes apropiados de combustible. Para ello, el quemador se coloca en la cámara de combustión, donde, además de gas, también se inyecta aire, lo que ayuda a mantener la llama.

Dependiendo del modo seleccionado, los quemadores se pueden dividir condicionalmente en un nivel, varios niveles y simulados. En la primera versión, el equipo funciona solo en dos modos: "inicio" y "parada", es altamente eficiente, económico y tiene un diseño simple. Los quemadores de dos pisos pueden funcionar a potencia total o parcial. Sus ventajas se pueden apreciar en su totalidad, a partir de la primavera, cuando no hay necesidad de calentar y, por lo tanto, no tiene sentido operar el dispositivo con toda su potencia. El quemador modulante se considera el más caro, con su ayuda puede ajustar y regular la potencia de la caldera. Este último es económico y dura bastante tiempo.

Estructuralmente, los quemadores están abiertos y cerrados. En el primer caso, el aire, sin el cual es imposible la combustión completa del combustible, se suministra desde la habitación donde se encuentra la caldera. Dicho sistema está equipado con una chimenea, con su ayuda se proporciona un tiro natural.

Las calderas de calefacción atmosférica están equipadas con un tubo de metal convencional, mientras que los modelos con turbocompresor están equipados con una chimenea coaxial. Se pueden instalar verticalmente, pero a menudo se ubican en ángulo; esta opción está conectada a un eje común, a través del cual se eliminan por completo el humo y los productos de combustión.

Se debe prestar especial atención a los modelos turboalimentados de calderas de gas en los que se instalan cámaras de combustión de tipo cerrado. El oxígeno los ingresa por la fuerza y, por lo tanto, se consideran más confiables y no representan ningún peligro en el proceso de trabajo, lo que los hace más solicitados en locales residenciales. Además de la chimenea, necesitan un canal especial; es a través de él que se suministrará oxígeno a la cámara.

Para las calderas turbo, se requieren tuberías coaxiales para eliminar el humo y aspirar aire fresco de la calle. En algunos modelos, hay dos elementos de este tipo, además están equipados con una tubería para el suministro de aire.

Todos los modelos anteriores están necesariamente equipados con ventiladores que promueven el humo, así como con automatización y un sistema de protección de varios niveles.

Conexión de una caldera de doble circuito.

La caldera de doble circuito se puede fabricar en versión de suelo o de pared. La instalación de una unidad de pared es algo más simple: para ello no es necesario equipar especialmente el lugar, y todas las conexiones se realizan de la misma manera.

Antes de instalar una caldera de gas de doble circuito, es necesario ordenar el desarrollo del proyecto y coordinarlo con representantes de los servicios de supervisión. Después de la aprobación del proyecto, el trabajo se realiza en la siguiente secuencia:

1. Colocación de la caldera... La instalación de un dispositivo de doble circuito montado en la pared debe realizarse con sujetadores especiales, teniendo en cuenta el peso de la unidad y el material de la pared. Para evitar accidentes, es necesario garantizar la fijación más confiable en la pared. La caldera de suelo se instala sobre una base previamente preparada y reforzada;
2. Instalación del circuito de calefacción... Para conectar la red de calefacción es necesario utilizar las correspondientes entradas y salidas de la caldera.
   

   Se recomienda instalar un filtro en la entrada de la caldera (retorno) para evitar la entrada de suciedad.

3. Conexión de gas... La conexión de una caldera de gas de doble circuito a la red debe ser realizada por un especialista con las aprobaciones necesarias. El diagrama de conexión incluye una válvula de gas, un medidor y una válvula de cierre térmico.
4. Instalación del sistema de escape... Una caldera de doble circuito suele tener una cámara de combustión cerrada, por lo que los gases se eliminan a través de una tubería coaxial. Se coloca en el tomacorriente y se saca a la calle a través de un agujero en la pared más cercana. El diagrama de instalación de dicha chimenea y los requisitos básicos para su mantenimiento se dan en las instrucciones de la caldera;
5. Cableado eléctrico... Es muy recomendable conectar la parte eléctrica a la toma de corriente a través de un estabilizador de voltaje;
6. Llenar con agua. Se vierte agua o un refrigerante especial en la línea de calefacción de una caldera de doble circuito. Si se usa agua, debe limpiarse a fondo. El uso de agua excesivamente dura puede provocar un fallo prematuro del grupo hidráulico. Al circuito de ACS, debe conectar agua sanitaria a presión creada por el equipo adecuado, por ejemplo, un acumulador hidráulico;
7. Primer comienzo... Una unidad de gas de doble circuito es un dispositivo técnicamente complejo, por lo tanto, solo un ingeniero especialmente capacitado puede configurarlo correctamente. Muchos fabricantes solo ofrecen garantías para sus productos si la instalación y la puesta en servicio han sido realizadas por instaladores autorizados.

La caldera es la parte más importante de un sistema de calefacción autónomo. Por lo tanto, se debe prestar especial atención a su instalación. La conexión correcta de una caldera de gas de doble circuito es la clave para su funcionamiento confiable y sin problemas durante toda su vida útil.

¿Cuáles son los intercambiadores de calor de las calderas de gas?

Un intercambiador de calor en una caldera de gas se encarga de recibir el calor para luego transferirlo al agua. Si estamos hablando de una caldera de doble circuito y su principio de funcionamiento, entonces hay un intercambiador de calor primario y secundario. El primero está situado encima del quemador y está representado por un tubo con nervaduras, una serpiente curva. El agua calentada a la temperatura requerida en el intercambiador de calor se mueve hacia la válvula de tres vías, después de lo cual ingresa al sistema de calefacción. El intercambiador de calor secundario está representado por todo un sistema de placas curvadas por ondas, todas ellas combinadas en un solo bloque, en el que también se ubican 4 orificios.A través de 2 de ellos se realiza el flujo de agua, 2 más se encargan del movimiento del refrigerante, que se suministra al circuito de calefacción.

El sistema de dos intercambiadores de calor se llama doble. Hay dispositivos de calefacción en el mercado que utilizan un intercambiador de calor bitérmico. Se caracteriza por una configuración complicada. Para su fabricación, se utiliza cobre, el elemento en sí está representado por tubos ubicados entre sí: el portador de calor se mueve a lo largo del exterior, el interior sirve para el movimiento del agua, con la ayuda de lo cual se asegura el suministro de agua caliente. .

Las calderas de gas equipadas con dichos intercambiadores de calor son difíciles de operar, siendo estos últimos difíciles de descalcificar. Sin embargo, estos dispositivos de calentamiento tienen una gran demanda, ya que son de tamaño pequeño y calientan el agua muy rápidamente.

¿Cómo funciona la caldera en diferentes modos?

El dispositivo tiene características importantes. Para comprenderlos, el principio de funcionamiento de una caldera de calefacción de gas de doble circuito debe considerarse en diferentes modos por separado.

Para calentar

La válvula de tres vías se coloca en una posición especial. Esto significa que el medio de trabajo del intercambiador de calor primario ingresa al circuito de calefacción.

El modo es el siguiente:

1. La temperatura del refrigerante es monitoreada por un sensor. Cuando se enfría 1 °, el sensor envía una señal al controlador: el suministro de gas se abre y se enciende una llama en el quemador principal.
2. Después de calentar el refrigerante a una temperatura 5 ° C superior al valor establecido por el usuario, la caldera se apaga.
3. Después de enfriar, se repiten los pasos 1 y 2.

Si hay un termostato remoto, la caldera también tiene en cuenta la temperatura del aire en la casa. Los modelos más avanzados están equipados con sensores dependientes del clima que determinan la temperatura exterior. Cuando se cambia, el calentador tiene tiempo para corregir la salida de calor de manera oportuna.

Al calentar agua

Cuando el usuario abre el grifo, el líquido en la línea de ACS comienza a moverse y el sensor de flujo envía una señal al controlador. Eso conmuta la válvula de tres vías y la sustancia que circula en el circuito de calefacción se envía desde el intercambiador de calor primario al secundario. Este proceso se muestra en el video.

Una caldera que funciona en este modo ignora el sistema de calefacción. Por lo tanto, con un gran flujo de agua caliente, hará frío en la habitación. En tal caso, es mejor comprar una caldera de circuito único separada y un calentador de agua a gas.

La cantidad de agua caliente preparada por unidad de tiempo depende de la potencia del calentador. Este parámetro está indicado en las especificaciones técnicas (por ejemplo, 11 l / min). Es necesario aclarar qué diferencia de temperatura entre la entrada y la salida está implícita (dt). Para algunos fabricantes es de 35 ° C, para otros es solo de 25 ° C.

Con una potencia de caldera de menos de 20 kW, el rendimiento del agua caliente es bajo. En tales condiciones, un modelo con una caldera incorporada es más conveniente.

Sus ventajas:

1. El calentamiento del líquido se lleva a cabo durante períodos en los que el sistema de calefacción no requiere calor.
2. Incluso con la potencia más pequeña, el rendimiento es suficiente para varios puntos de análisis.
3. El agua caliente sale inmediatamente del grifo.

También hay desventajas:

• grandes dimensiones;
• capacidad de agua caliente por tiempo limitado (depende del volumen de la caldera).

También es necesario tener en cuenta el aumento del consumo de gas, que se debe a la pérdida de calor en el tanque de almacenamiento.

Hora de verano

Al cambiar a este modo, la caldera realiza las siguientes acciones:

1. La válvula de tres vías se mueve a la posición "Al intercambiador de calor secundario".
2. El quemador principal se enciende a la orden del sensor de flujo.
3. Después de calentar el refrigerante a la temperatura establecida, la caldera se apaga, luego, cuando la sustancia se enfría, se enciende nuevamente.

Por lo tanto, en el modo de verano, el dispositivo funciona solo como calentador de agua.

Cómo se controla la caldera

Para garantizar el funcionamiento estable y seguro de dicho equipo de calefacción, es mejor elegir la automatización. Controla la temperatura del agua en los componentes individuales, mantiene la temperatura del refrigerante en el nivel adecuado y es responsable del principio competente de funcionamiento de la caldera de doble circuito. En caso de situaciones potencialmente peligrosas, la caldera se apaga automáticamente; se muestra una manifestación similar si:

• disminución de la presión en el sistema de gas;
• calentamiento máximo del refrigerante;
• falta de tracción.

En aquellas calderas de gas que están en el mercado hoy, se utiliza predominantemente el control "inteligente", cuyo software le permite seleccionar uno de los modos de funcionamiento disponibles.

Los detalles del funcionamiento de las calderas con dos circuitos.

Aquellos que piensan que ambos circuitos en tal sistema se calientan inmediatamente al mismo tiempo están equivocados, de hecho, todo funciona de manera completamente diferente. En funcionamiento normal, dicho equipo funciona de forma continua solo para calentar el refrigerante que circula en el sistema. La frecuencia con la que se encenderá y la intensidad de la llama durante el proceso depende del sensor de temperatura que monitorea estos procesos. Junto con el quemador, la bomba arranca, pero solo si la circulación del refrigerante, naturalmente, no tiene ningún efecto sobre el funcionamiento del sistema de calefacción. Una vez que la temperatura de este último alcanza el nivel deseado, se envía una señal desde el sensor de que se debe reducir la actividad del quemador. Después de eso, la caldera funciona solo en modo pasivo hasta que el indicador de temperatura alcanza el nivel programado. A continuación, el sensor envía una señal a la automatización, que, a su vez, pone en marcha la válvula, que se encarga de suministrar combustible.

Es suficiente familiarizarse primero con ciertas sutilezas del funcionamiento de las calderas de gas equipadas con dos circuitos para comprender qué ventajas se pueden obtener de su funcionamiento. Además, la compra de dichos sistemas de calefacción le permite no comprar equipos adicionales, que pueden ser necesarios en cualquier otro caso para proporcionar agua caliente a la casa. Incluso si un circuito falla, el segundo se puede operar más, reemplazar un circuito será mucho más barato que reparar una instalación de calefacción completa.

Una caldera de doble circuito puede funcionar bien en verano, cuando no hay necesidad de calefacción y solo se requiere para calentar el agua destinada a las necesidades domésticas. De esta forma, realmente se puede ahorrar dinero, ya que comprar dos unidades al mismo tiempo, cada una de las cuales funciona de forma autónoma, costará mucho más.

Un poco más sobre las características del trabajo.

Se utiliza una válvula de tres vías para evitar que los medios ingresen al segundo circuito. Así, fue posible lograr el suministro de agua caliente desde la caldera al sistema a través de una línea (suministro) y el retorno por otra (retorno). Vale la pena prestar atención al hecho de que la caldera de gas montada en la pared de doble circuito está diseñada de tal manera que el portador se mueve en círculo sin formar una incursión. Pero esto se aplica al primer intercambiador de calor. En el segundo, se toma agua de la tubería. Como muestra la práctica, la calidad de los medios a menudo deja mucho que desear. Por esta sencilla razón, tiene sentido instalar filtros frente al medio que eliminarán los compuestos insolubles. Si el circuito de suministro de agua caliente se avería, la caldera puede funcionar en el modo de calefacción de la habitación. Por lo tanto, no se sentará en un apartamento o casa fría en el invierno.