Parámetros básicos de calderas y estufas de combustible sólido.
El suministro de calor con combustible sólido se caracteriza por costos iniciales relativamente bajos. Hay calderas de calefacción doméstica de combustible sólido asequibles en el mercado. Sin embargo, el proceso de instalación de equipos y todo el sistema en su conjunto debe llevarse a cabo de acuerdo con ciertas reglas.
Caldera de combustible sólido en el sistema de calefacción.
Casi todas las estufas y calderas de combustible sólido para calentamiento de agua tienen las mismas características. Su conocimiento y capacidad para usar la información correctamente lo ayudarán a elegir el equipo adecuado para calentar su hogar. Al elegir, debe prestar atención no solo a los aspectos técnicos, sino también a la mano de obra. Las calderas de calefacción doméstica para combustibles sólidos deben estar hechas de grados especiales de acero. La caja tiene al menos 2 mm de grosor. Para la cámara de combustión, se utiliza acero resistente al calor con un espesor de 3 mm o más.
La ventaja será una garantía del fabricante y vendedor de equipos de calefacción. También debe prestar atención a la presencia de una red de centros de servicio para mantenimiento y reparación. Para que las revisiones de las calderas de calefacción de combustible sólido sean solo positivas, al elegir el equipo, debe estudiar los siguientes parámetros:
- Potencia nominal. Se determina mediante cálculos preliminares de suministro de calor. Para formar un pequeño stock, calentar una casa particular con combustible sólido debe tener una capacidad de 15-20% más que la calculada;
- Material del intercambiador de calor... Las más confiables son las calderas de calefacción de combustible sólido de hierro fundido. Su desventaja es un gran indicador de inercia y posible destrucción bajo una fuerte tensión mecánica. La alternativa son modelos más ligeros y económicos con intercambiador de calor de acero;
- Tipo de caldera. Además del equipo clásico de combustión directa, puede elegir pirólisis o calderas de combustión prolongada.
A menudo se fabrican calderas de calefacción de combustible sólido de bricolaje. Pero para hacer este trabajo, debe elegir el esquema de fabricación y los materiales adecuados. La ventaja de tales diseños es la capacidad de adaptarse de acuerdo con los parámetros anteriores a un sistema de calefacción específico.
Todas las estufas de calentamiento de aire de combustible sólido están diseñadas para usar carbón, madera, briquetas de combustible o turba. Las excepciones son las calderas de pellets, que difieren en el diseño y están destinadas solo para pellets.
Elegir una caldera: propósito, características, pros y contras.
Calderas automáticas
La caldera automática funciona con combustible sólido granulado. La característica principal y la principal ventaja de su instalación en una casa privada es la máxima automatización del funcionamiento de dicho sistema de calefacción.
Tanto el combustible se suministra como la ceniza se retira automáticamente. La desventaja es la necesidad de una habitación especial.
Calderas de pirólisis
Una caldera de pirólisis de combustible sólido genera calor quemando gas generado por descomposición bajo la influencia de la alta temperatura del combustible sólido.
La principal ventaja es la eficiencia que alcanza el 90% y la durabilidad de una carga (hasta 10 horas). Pero la instalación de un sistema de calefacción de combustible sólido con una caldera de pirólisis también costará más.
Calderas de combustión prolongada
Las calderas de combustión prolongada más famosas son la estufa tipo Buleryan y el sistema de combustible sólido Stropuva. Sus diseños difieren entre sí, pero en general son similares: una pestaña de combustible es suficiente para al menos 30 horas de combustión.
La principal desventaja es el enfriamiento rápido del aire si una casa de campo se calienta con una transferencia de calor desigual desde las instalaciones.
Calderas clásicas
Una caldera clásica es similar en principio a una estufa de casa. Se suministra una corriente de aire de combustión a través de la rejilla. Las ventajas incluyen la independencia de otras fuentes de energía y la posibilidad de utilizar diferentes tipos de combustible. La desventaja es la necesidad de un llenado regular de combustible y la presencia de una sala de calderas.
Esquemas de calentamiento de combustible sólido
La instalación de equipos de calefacción está precedida por la elección de un esquema. El conjunto completo de suministro de calor, los parámetros de funcionamiento del sistema y el tipo de refrigerante dependen de ello. En algunos casos, se recomienda un esquema de calentamiento de vapor de combustible sólido. Pero la mayoría de las veces eligen calentar agua en casa.
Esquema de calentamiento de agua de la casa
La elección está determinada por las características de la casa: su área, pérdidas de calor y el modo de calefacción de temperatura requerido. Para una distribución uniforme del calor, se recomienda un esquema para instalar una caldera de calefacción de combustible sólido en un circuito de agua. Si el área de la casa es pequeña, se puede usar calefacción por aire. En casos raros, se utilizan calderas de vapor caseras para calentar combustible sólido.
En la primera etapa de elegir un esquema para instalar una caldera de calefacción de combustible sólido, es difícil determinar el tipo de suministro de calor. Actualmente, los tipos más comunes son los siguientes:
- Agua con circulación natural... Aplicable para pequeñas casas particulares y casas de veraneo. Esto se debe a la longitud máxima posible de la línea hasta 30 M. Incluso con una potente caldera de calefacción para una casa con combustible sólido, la velocidad de circulación del agua será pequeña;
- Agua de circulación forzada... Para este tipo de suministro de calor, puede considerar hacer una caldera de calefacción de combustible sólido con una bomba incorporada. Gracias a este diseño, el área de calentamiento aumenta significativamente;
- Aire... Se puede realizar con la ayuda de calderas especiales de calentamiento de combustible sólido de bricolaje, que tienen canales para la circulación de aire caliente en el diseño. Una alternativa es instalar un intercambiador de calor de aire y un sistema de conductos para distribuir el aire caliente a las habitaciones de la casa;
- Vapor... Se usa muy raramente en calefacción autónoma debido al alto costo del equipo y la necesidad de un control constante del estado del refrigerante. La mayoría de los sistemas de calefacción a vapor de combustible sólido están diseñados para calentar grandes edificios.
La mejor opción para instalar una caldera de calefacción de combustible sólido para el hogar es el suministro de agua caliente con circulación forzada. Tiene un buen rendimiento y su mantenimiento es económico. También puede observar una gran cantidad de esquemas, según los cuales puede calcular de forma independiente una caldera de calefacción de combustible sólido.
En cualquier sistema de calefacción, independientemente del esquema elegido, deben estar presentes elementos de seguridad. Para las calderas de combustible sólido para calentamiento de agua caliente, se trata de salidas de aire, válvulas de drenaje y de retención.
Video
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Calderas de fuego directo
El dispositivo de caldera de calentamiento de combustible sólido más simple tiene modelos clásicos. Constan de cámara de combustión, cenicero, intercambiador de calor y chimenea. La transferencia de energía térmica al agua se produce debido a la combustión de combustible en el horno.
Diseño de caldera de combustión directa
La ventaja de tales modelos es la confiabilidad y simplicidad de diseño. Para la fabricación independiente de una caldera de calefacción de combustible sólido de este tipo, se necesitará un mínimo de herramientas y materiales.
Pero junto con las cualidades positivas, estas calderas tienen una serie de desventajas. El principal es el alto consumo de combustible. En las revisiones de las calderas de calentamiento de combustible sólido de combustión directa, indican la necesidad de la adición constante de leña o carbón. Si no se hace esto, la temperatura del agua en las tuberías disminuirá inevitablemente.
También debe tenerse en cuenta las características de calentar una casa privada con combustible sólido utilizando calderas de este tipo:
- Gran indicador de inercia... El tiempo para calentar el agua en las tuberías a la temperatura requerida puede ser de 10 a 30 minutos, según el tipo de sistema y sus características;
- Problemas de regulación de potencia... Al igual que en las estufas de calentamiento de aire de combustible sólido, esto solo se puede hacer restringiendo el flujo de aire a través del cenicero. Por lo tanto, al diseñar un sistema de suministro de calor, es necesario prever la instalación de dispositivos de seguridad;
- Tasa de eficiencia baja... Por lo general, ronda el 60-65%. Esto se debe al hecho de que parte de la energía térmica sale con monóxido de carbono a través de la chimenea;
- Equipo... La composición de las calderas de acero y hierro fundido para calefacción de combustible sólido no incluye una bomba de circulación, un grupo de seguridad.
También cabe destacar la ausencia de un segundo circuito para el suministro de agua caliente. Alternativamente, puede considerar la posibilidad de conectar un tanque de calentamiento directo o indirecto, si así lo prevé el diseño. En este caso, al calcular una caldera de calefacción de combustible sólido, se debe tener en cuenta la instalación de equipos adicionales.
En la mayoría de los casos, en el dispositivo de una caldera de calentamiento de combustible sólido, el tiempo de funcionamiento de un lote de leña o carbón es de 4 a 6 horas. Cuanto mayor sea la intensidad de la combustión, menor será el tiempo de un ciclo.
Calderas de pirólisis de combustible sólido
Para optimizar el consumo de combustible y aumentar la eficiencia, se han desarrollado calderas de pirólisis para calefacción doméstica para combustible sólido. A pesar de la similitud de los procesos que tienen lugar dentro de la estructura, su principio de funcionamiento difiere de los modelos descritos de combustión directa.
Diseño de caldera de pirólisis
Estas calderas de combustible sólido para el suministro de agua caliente también se denominan calderas de gas. Su principio de funcionamiento no se basa en la combustión directa de leña, sino en la formación de una mezcla volátil. Con un efecto de temperatura relativamente pequeño en la madera y con un flujo mínimo de oxígeno, se produce el proceso de su combustión. Como resultado, se forma el llamado gas de madera.Ascendiendo a través de canales especiales, ingresa a la cámara de combustión, donde se mezcla con el flujo de aire y se enciende.
La ventaja de operar calderas de calefacción de gas para una casa con combustibles sólidos es el consumo económico de combustible. En promedio, un lote de leña es suficiente para 12-18 horas de trabajo. Además, las calderas de pirólisis de hierro fundido para suministro de calor de combustible sólido se caracterizan por las siguientes cualidades:
- Conexión eléctrica... Para un funcionamiento eficiente, la caldera debe estar equipada con un ventilador o turbina (poco común);
- Calidad del combustible... Antes de la carga, la madera debe pasar por una etapa de secado. La humedad óptima para calentar una cabaña privada con combustible sólido debe ser del 8 al 10%;
- Volumen mínimo de monóxido de carbono... La mayoría de ellos se queman en la cámara secundaria. Debido a esto, al calcular una caldera de combustible sólido, es posible prever una chimenea con un diámetro más pequeño. Pero debe estar aislado, ya que existe una alta probabilidad de condensación en su superficie;
- Tipos de combustible... El dispositivo de una caldera de pirólisis de combustible sólido está hecho de tal manera que se pueden usar troncos, aserrín y desechos de madera. Es importante que tengan el nivel adecuado de humedad y no contengan impurezas extrañas.
Para regular la potencia de las calderas de calefacción de combustible sólido de bricolaje, puede conectar un ventilador a la unidad de control. Ajustará la potencia del dispositivo en función de la temperatura interior y exterior. De esta forma, puede reducir el consumo de combustible y optimizar el rendimiento de la calefacción.
Es posible mejorar las características de una caldera de calefacción de combustible sólido de generación de gas hecha en casa revistiendo su superficie exterior. Esto reducirá la pérdida de calor de la estructura.
Caldera de combustible sólido para combustión prolongada
Una de las alternativas a una caldera de calentamiento por pirólisis son los modelos de combustión prolongada. Se trata de una estructura de calefacción relativamente nueva, que se caracteriza por un bajo consumo de combustible y un largo período de combustión.
Caldera de larga duración
El esquema clásico para instalar una caldera de suministro de calor de combustible sólido proporciona un calentamiento significativo del agua en un intercambiador de calor. Actualmente, los sistemas de baja temperatura están ganando gran popularidad. Es para tales esquemas que una caldera de combustión prolongada será óptima. Se diferencia de los modelos clásicos en la ausencia de un cenicero y en la forma de suministro de aire para mantener el proceso de combustión del combustible. Las revisiones de calderas de combustión prolongada para calentamiento de combustible sólido indican su alta eficiencia y confiabilidad de operación.
Estructuralmente, consta de una gran cámara de combustión que ocupa aproximadamente el 90% del volumen total de la caldera. El aire se suministra a través del tubo superior, que desciende por gravedad a medida que se quema el combustible. De hecho, se produce un proceso de combustión lenta, debido a que la temperatura del refrigerante no supera los + 70 ° C.
Será útil para el consumidor conocer las siguientes propiedades de una caldera de combustión prolongada:
- La presencia de un regulador de tiro automático.... Este es un dispositivo mecánico que tiene un termoelemento en su diseño. Cuando se calienta, el flujo de aire disminuye. El proceso inverso provoca una disminución de la temperatura de exposición al termoelemento;
- No es necesario conectarse a la red;
- La eliminación de cenizas se realiza una vez cada 3-4 días de trabajo.... Sin embargo, con una gran cantidad de productos de combustión, se produce un fuerte deterioro en el funcionamiento de la caldera;
- La quema ocurre solo en la parte superior... Esto da como resultado una reducción significativa en el consumo de combustible.
Una de las desventajas de las calderas de combustión prolongada es su alto costo. Sin embargo, con el diseño correcto del sistema de calefacción, la compensación de los costos primarios se producirá después de 4-5 temporadas de calefacción.También es necesario proteger la estructura de la humedad.
Es necesario controlar la velocidad de circulación del refrigerante. Su intenso enfriamiento puede provocar la pérdida de humedad en la superficie del intercambiador de calor..
¿Cómo funciona tal unidad?
Los dispositivos de combustible sólido utilizan varios tipos de combustibles sólidos para su trabajo. Se trata de leña, carbón, pizarra bituminosa, turba, etc. El ciclo de funcionamiento de la caldera se puede dividir condicionalmente en tres fases. Consideremos cada uno de ellos con más detalle.
Etapa # 1: encender la caldera
El ciclo comienza con la ignición, que se caracteriza por un fuerte aumento de la temperatura de un promedio de 40 ° C a 600 ° C en 5-10 minutos. Los valores de temperatura del intercambiador de calor de combustión comienzan a subir, que dependen de los parámetros del sistema y pueden variar de 40 ° C a 70 ° C. Como mínimo, es posible que se produzca un golpe de calor en el sistema de calefacción en su conjunto y en el propio intercambiador de calor. Este último, especialmente hecho de hierro fundido, no podrá soportar tales condiciones durante mucho tiempo y estallará. Si la velocidad de circulación del refrigerante es baja y el calentamiento se produce rápidamente, el líquido puede hervir, lo que provocará un choque térmico e hidráulico en el sistema de calefacción. Los más vulnerables son los tubos de plástico. En esta etapa, las tuberías comienzan a calentarse, pero el aire de la habitación aún está frío.
El carbón, leña, pellets, turba, etc. se pueden utilizar como combustible para calderas de combustible sólido.
Etapa # 2 - calentar el refrigerante
La temperatura en el horno sigue aumentando y alcanza los 1300 ° C para las calderas de carbón y aproximadamente los 1000 ° C para las calderas de leña. El refrigerante continúa calentándose. En esta etapa, el control es importante, de lo contrario puede calentarse hasta la temperatura máxima de la caldera, que deja 95 ° C, y esto ya es peligroso.
La regulación se realiza mediante una compuerta que controla el suministro de aire. La temperatura óptima debe mantenerse hasta la completa combustión del combustible. En esta etapa, las tuberías de la habitación se calientan, el aire se calienta.
Etapa # 3 - quema de combustible
Al final del ciclo de la caldera, el combustible se quema por completo y se forman carbones incandescentes. La temperatura desciende a 600 ° C-400 ° C, que se consideran los más cómodos para el sistema. El refrigerante se enfría lentamente, el aire de la habitación también comienza a enfriarse un poco. Una vez que se han formado las brasas, el proceso de enfriamiento del aire y el refrigerante se acelera inmediatamente.
Habiendo considerado todas las fases del funcionamiento de la caldera de combustible sólido, puede ver claramente su característica principal: la ciclicidad de temperatura. Se debe a la necesidad de agregar una nueva porción de combustible de vez en cuando para minimizar las fluctuaciones en la temperatura del refrigerante. En mayor medida, este problema se resuelve en las calderas automáticas, donde hay un suministro de combustible automatizado y soplado del ventilador del quemador. El resto necesita un control humano constante y una reposición oportuna del suministro de combustible.
Las calderas de combustible sólido son ligeramente inferiores en eficiencia a las unidades que funcionan con combustible líquido. Lea más sobre este equipo de calefacción en nuestro material :.
