Caldaia a gas a doppio circuito: dispositivo e principio di funzionamento

Com'è una caldaia che serve due circuiti contemporaneamente

La principale differenza tra una caldaia a doppio circuito e una simile con un circuito è la capacità di fornire contemporaneamente all'ambiente riscaldamento e acqua calda. Lo scambiatore di calore primario, grazie alla sua posizione, riscalda il liquido di raffreddamento in modo che il sistema di riscaldamento dell'intera stanza possa funzionare completamente. Quello secondario è responsabile della fornitura di acqua calda ai locali nel volume richiesto.

La stabilità del funzionamento del principio di funzionamento di una caldaia a doppio circuito può essere garantita solo dalla completa funzionalità e dal coordinamento del funzionamento di ciascun componente.

Strutturalmente, qualsiasi caldaia a doppio circuito include elementi come:

• scambiatori di calore nella quantità di due;
• camera di combustione, alla quale è obbligatorio il blocco bruciatore;
• equipaggiamento di protezione;
• sistema di controllo.

Per capire esattamente come è organizzata una caldaia a gas di tipo a doppio circuito e il suo principio di funzionamento, ogni componente significativo di tale progetto dovrebbe essere considerato in modo più dettagliato separatamente.

Schema tipico di una caldaia per riscaldamento a gas a doppio circuito

Si consideri un tipico schema di caldaia utilizzando l'esempio di una caldaia per riscaldamento a gas a doppio circuito Saunier Duval Themaclassic F 30:

Caldaia Saunier Duval Themaclassic F 30 (diagramma)

1. Ventilatore. 2. Sensore di trazione - pressostato. 3. Scambiatore di calore primario. 4. Sensore di temperatura (emergenza). 5. Camera di combustione del gas. 6. Vaso di espansione. 7. Elettrodo per controllo presenza fiamma. 8. Bruciatore. 9. Elettrodo di accensione. 10. Pompa di circolazione. 11. Sensore di temperatura del liquido di raffreddamento. 12. Unità di accensione. 13. Bypass. 14. Unità a gas. 15. Sensore di pressione dell'acqua nell'impianto di riscaldamento. 16. Scambiatore di calore ACS. 17. Valvola a tre vie. 18. Sensore di flusso ACS. 19. Filtro ACS. 20. Dispositivo per il reintegro dell'acqua per l'impianto di riscaldamento. 21. Valvola di sicurezza dell'impianto di riscaldamento. 22. Rubinetto di scarico dell'acqua. 23. Filtro riscaldamento.

A - Ingresso acqua dall'impianto di riscaldamento. B - Acqua fredda. C - Uscita acqua all'impianto di riscaldamento. D - Uscita ACS. E-Gas.

Il principio di funzionamento di una caldaia a doppio circuito con due scambiatori di calore

Quando una caldaia per riscaldamento a gas a doppio circuito funziona in modalità "riscaldamento", tali processi si verificano in essa.

• Il bruciatore a gas riscalda lo scambiatore di calore primario,
• Lo scambiatore di calore trasferisce l'energia termica al refrigerante circolante (a causa della pompa) al suo interno
• La valvola a tre vie è in una posizione che impedisce l'ingresso del mezzo di riscaldamento nello scambiatore di calore secondario.
• Tutto il liquido di raffreddamento "entra" nell'impianto di riscaldamento, fornisce energia ai radiatori e ritorna alla caldaia attraverso la linea di ritorno.

Schemi di funzionamento della caldaia in modalità riscaldamento e acqua calda
Il funzionamento di una caldaia a gas a doppio circuito nel sistema ACS (fornitura di acqua calda)

• Bruciatore a gas, riscalda lo scambiatore di calore primario,
• Lo scambiatore di calore trasferisce l'energia termica al refrigerante circolante (a causa della pompa) al suo interno
• La valvola a tre vie è in una posizione che impedisce al portatore di calore di entrare nel circuito esterno dell'impianto di riscaldamento.
• Il liquido di raffreddamento circola attraverso lo scambiatore di calore secondario, riscaldandolo.
• L'acqua fredda del rubinetto, passando attraverso lo scambiatore di calore secondario, si riscalda e "va" nella linea di alimentazione dell'acqua calda.

Vantaggi delle caldaie per riscaldamento con scambiatori di calore separati:

• Lo scambiatore di calore primario è meno suscettibile alla corrosione e alla formazione di depositi (incrostazioni) su di esso, poiché il refrigerante circola a circuito chiuso e non cambia costantemente e in modo significativo la sua composizione chimica.
• Lo scambiatore di calore secondario è più suscettibile agli attacchi di acqua di rubinetto aggressiva. I sali nella sua composizione lo intasano nel tempo e lo scambiatore di calore si guasta.

È importante! In caso di guasto dello scambiatore secondario è possibile far funzionare la caldaia in modalità riscaldamento. Quindi senza acqua calda, ma calda.

• Lo scambiatore di calore secondario è più economico da sostituire rispetto a quello bitermico.

Svantaggi delle caldaie per riscaldamento con diversi scambiatori di calore: costo maggiore rispetto a quelle bitermiche.

Il principio di funzionamento di una caldaia a gas a doppio circuito con scambiatore di calore bitermico

Schema di una caldaia a doppio circuito con scambiatore di calore bitermico
Quando la caldaia funziona in modalità di fornitura di acqua calda, il bruciatore a gas riscalda il liquido di raffreddamento nel circuito esterno. E già da esso l'acqua del rubinetto corrente, che si trova nel tubo interno dello scambiatore di calore, si riscalda.

Nota! Quando la caldaia fornisce acqua calda sanitaria, il mezzo di riscaldamento non circola nell'impianto di riscaldamento! Il mezzo di riscaldamento è chiuso nel circuito della caldaia. Non deve avvenire la circolazione simultanea del fluido in entrambi i circuiti!

Vantaggi delle caldaie con scambiatori di calore bitermici: costo inferiore rispetto alle caldaie con scambiatori di calore separati.

Svantaggi: aumento del "carico" termico sullo scambiatore di calore (riscaldamento del vettore di calore e acqua calda).

Bruciatori a gas come parte di una caldaia a doppio circuito

Il bruciatore di una caldaia a gas è responsabile dell'ottenimento della quantità di calore richiesta, che può garantire il corretto funzionamento dell'impianto di riscaldamento in ogni stanza dell'oggetto riscaldato. Inoltre, l'acqua viene riscaldata alla temperatura richiesta e viene fornita calda nel volume appropriato. L'energia termica può essere ottenuta bruciando volumi appropriati di carburante. Per questo il bruciatore viene posto nella camera di combustione, dove, oltre al gas, viene iniettata anche aria, che aiuta a mantenere la fiamma.

A seconda della modalità selezionata, i bruciatori possono essere suddivisi condizionatamente in livello singolo, multilivello e simulato. Nella prima versione, l'apparecchiatura funziona solo in due modalità: "avvio" e "arresto", è altamente efficiente, poco costosa e ha un design semplice. I bruciatori a due piani possono funzionare a piena o parziale potenza. I suoi vantaggi possono essere pienamente apprezzati, a partire dalla primavera, quando non è necessario il riscaldamento, e quindi non ha senso far funzionare il dispositivo a piena potenza. Un bruciatore modulante è considerato il più costoso, con il suo aiuto è possibile regolare e regolare la potenza della caldaia. Quest'ultimo è economico e dura a lungo.

Strutturalmente, i bruciatori sono aperti e chiusi. Nel primo caso, l'aria, senza la quale è impossibile la piena combustione del combustibile, viene fornita dal locale in cui si trova la caldaia. Un tale sistema è dotato di un camino, con il suo aiuto viene fornito un tiraggio naturale.

Le caldaie per il riscaldamento atmosferico sono dotate di un tubo metallico convenzionale, mentre i modelli turbocompressi sono dotati di un camino coassiale. Possono essere installati verticalmente, ma spesso si trovano ad angolo: questa opzione è collegata a un albero comune, attraverso il quale il fumo ei prodotti della combustione vengono completamente rimossi.

Particolare attenzione dovrebbe essere prestata ai modelli turbocompressi di caldaie a gas, in cui sono installate camere di combustione di tipo chiuso. L'ossigeno li penetra forzatamente e quindi sono considerati più affidabili e non rappresentano alcun pericolo nel processo di lavoro, il che li rende richiesti nei locali residenziali. Oltre al camino, hanno bisogno di un canale speciale: è attraverso di esso che l'ossigeno verrà fornito alla camera.

Per le caldaie turbo sono necessari tubi coassiali per rimuovere il fumo e aspirare aria fresca dalla strada. In alcuni modelli, ci sono due di questi elementi, inoltre sono dotati di un tubo per l'alimentazione dell'aria.

Tutti questi modelli sono necessariamente dotati di ventilatori che favoriscono il fumo, nonché automazione e un sistema di protezione multilivello.

Collegamento di una caldaia a doppio circuito

La caldaia a doppio circuito può essere realizzata in versione a basamento o murale. L'installazione di un'unità a parete è in qualche modo più semplice: non è necessario attrezzare appositamente un posto per questo e tutti i collegamenti vengono effettuati allo stesso modo.

Prima di installare una caldaia a gas a doppio circuito, è necessario ordinare lo sviluppo del progetto e coordinarlo con i rappresentanti dei servizi di supervisione. Dopo l'approvazione del progetto, il lavoro viene eseguito nella seguente sequenza:

1. Posizionamento della caldaia... L'installazione di un dispositivo a doppia accensione a parete deve essere eseguita utilizzando dispositivi di fissaggio speciali, tenendo conto del peso dell'unità e del materiale della parete. Per evitare incidenti, è necessario garantire il fissaggio più affidabile sul muro. L'installazione di una caldaia a basamento viene eseguita su una base precedentemente preparata e rinforzata;
2. Installazione del circuito di riscaldamento... Per collegare la rete di riscaldamento è necessario utilizzare gli ingressi e le uscite corrispondenti della caldaia.
   

   Si consiglia di installare un filtro all'ingresso della caldaia (ritorno) per evitare l'ingresso di sporcizia.

3. Collegamento del gas... Il collegamento alla rete di una caldaia a gas a doppio circuito deve essere eseguito da uno specialista con le necessarie approvazioni. Lo schema di collegamento comprende una valvola del gas, un contatore e una valvola di intercettazione termica.
4. Installazione del sistema di scarico... Una caldaia a doppio circuito ha solitamente una camera di combustione chiusa, quindi i gas vengono rimossi attraverso un tubo coassiale. Viene messo sulla presa e portato in strada attraverso un buco nel muro più vicino. Lo schema di installazione di un tale camino ei requisiti di base per la sua manutenzione sono riportati nelle istruzioni per la caldaia;
5. Cavi elettrici... Si consiglia vivamente di collegare la parte elettrica alla presa tramite uno stabilizzatore di tensione;
6. Riempiendo d'acqua. L'acqua o un liquido di raffreddamento speciale viene versato nella linea di riscaldamento di una caldaia a doppio circuito. Se viene utilizzata acqua, è necessario pulirla accuratamente. L'uso di acqua eccessivamente dura può portare a un guasto prematuro del gruppo idraulico. È necessario collegare l'acqua sanitaria al circuito sanitario in pressione creata da apposite apparecchiature, ad esempio un accumulatore idraulico;
7. Primo avvio... Un'unità a gas a doppio circuito è un dispositivo tecnicamente complesso, quindi solo un ingegnere appositamente addestrato può configurarlo correttamente. Molti produttori forniscono garanzie per i loro prodotti solo se l'installazione e la messa in servizio sono state eseguite da installatori autorizzati.

La caldaia è la parte più importante di un impianto di riscaldamento autonomo. Pertanto, è necessario prestare particolare attenzione alla sua installazione. Il corretto collegamento di una caldaia a gas a doppio circuito è la chiave per il suo funzionamento affidabile e senza problemi per tutta la sua durata.

Quali sono gli scambiatori di calore delle caldaie a gas

Uno scambiatore di calore in una caldaia a gas è responsabile della ricezione del calore per trasferirlo successivamente all'acqua. Se stiamo parlando di una caldaia a doppio circuito e del suo principio di funzionamento, allora c'è uno scambiatore di calore primario e secondario. Il primo si trova sopra il bruciatore ed è rappresentato da un tubo con nervature, un serpente ricurvo. L'acqua riscaldata alla temperatura richiesta nello scambiatore di calore si sposta nella valvola a tre vie, dopodiché entra nell'impianto di riscaldamento. Lo scambiatore di calore secondario è rappresentato da un intero sistema di piastre curvate da onde, tutte combinate in un unico blocco, su cui si trovano anche 4 fori.Attraverso 2 di essi, viene effettuato il flusso dell'acqua, altri 2 sono responsabili del movimento del liquido di raffreddamento, che viene fornito al circuito di riscaldamento.

Il sistema di due scambiatori di calore è chiamato doppio. Esistono sul mercato dispositivi di riscaldamento che utilizzano uno scambiatore di calore bitermico. È caratterizzato da una configurazione complicata. Per la sua fabbricazione viene utilizzato il rame, l'elemento stesso è rappresentato da tubi situati l'uno nell'altro: il portatore di calore si muove lungo quello esterno, quello interno serve per il movimento dell'acqua, con l'aiuto del quale viene fornita la fornitura di acqua calda assicurato.

Le caldaie a gas dotate di tali scambiatori di calore sono difficili da far funzionare, essendo queste ultime difficili da decalcificare. Tuttavia, tali dispositivi di riscaldamento sono richiesti, poiché sono di piccole dimensioni e riscaldano l'acqua molto rapidamente.

Come funziona la caldaia in diverse modalità

Il dispositivo ha caratteristiche importanti. Per capirli, il principio di funzionamento di una caldaia per riscaldamento a gas a doppio circuito dovrebbe essere considerato separatamente in diverse modalità.

Per il riscaldamento

La valvola a tre vie viene portata in una posizione speciale. Ciò significa che il mezzo di lavoro dallo scambiatore di calore primario entra nel circuito di riscaldamento.

La modalità è la seguente:

1. La temperatura del liquido di raffreddamento è monitorata da un sensore. Quando si raffredda di 1 °, il sensore invia un segnale al controller: l'alimentazione del gas si apre e una fiamma si accende sul bruciatore principale.
2. Dopo aver riscaldato il liquido di raffreddamento ad una temperatura di 5 ° C superiore al valore impostato dall'utente, la caldaia si spegne.
3. Dopo il raffreddamento, vengono ripetuti i passaggi 1 e 2.

Se è presente un termostato remoto, la caldaia tiene conto anche della temperatura dell'aria in casa. I modelli più avanzati sono dotati di sensori dipendenti dal clima che determinano la temperatura esterna. Quando viene cambiato, il riscaldatore ha il tempo di correggere la potenza termica in modo tempestivo.

Quando si riscalda l'acqua

Quando l'utente apre il rubinetto, il liquido nella linea ACS inizia a muoversi e il sensore di flusso invia un segnale al controller. Questo commuta la valvola a tre vie e la sostanza circolante nel circuito di riscaldamento viene inviata dallo scambiatore di calore primario al secondario. Questo processo è mostrato nel video.

Una caldaia funzionante in questa modalità ignora l'impianto di riscaldamento. Pertanto, con un grande flusso di acqua calda, sarà freddo nella stanza. In tal caso, è meglio acquistare una caldaia a circuito singolo separata e uno scaldabagno a gas.

La quantità di acqua calda preparata per unità di tempo dipende dalla potenza del riscaldatore. Questo parametro è indicato nelle specifiche tecniche (ad esempio, 11 l / min). È necessario chiarire quale differenza di temperatura tra ingresso e uscita è implicita (dt). Per alcuni produttori è di 35 ° C, per altri è solo di 25 ° C.

Con una potenza della caldaia inferiore a 20 kW, la prestazione dell'acqua calda è bassa. In tali condizioni, un modello con caldaia incorporata è più conveniente.

I suoi vantaggi:

1. Il riscaldamento del liquido viene effettuato nei periodi in cui l'impianto di riscaldamento non necessita di calore.
2. Anche con la potenza più piccola, le prestazioni sono sufficienti per diversi punti di analisi.
3. L'acqua calda esce immediatamente dal rubinetto.

Ci sono anche degli svantaggi:

• grandi dimensioni;
• prestazione dell'acqua calda limitata nel tempo (dipende dal volume della caldaia).

È inoltre necessario tenere conto dell'aumento del consumo di gas, dovuto alla perdita di calore nel serbatoio di stoccaggio.

Estate

Quando si passa a questa modalità, la caldaia esegue le seguenti azioni:

1. La valvola a tre vie viene spostata nella posizione "Allo scambiatore di calore secondario".
2. Il bruciatore principale si accende al comando del sensore di flusso.
3. Dopo aver riscaldato il liquido di raffreddamento alla temperatura impostata, la caldaia si spegne, quindi, quando la sostanza si raffredda, si riaccende.

Pertanto, in modalità estiva, il dispositivo funziona solo come scaldabagno.

Come viene controllata la caldaia

Per garantire il funzionamento stabile e sicuro di tali apparecchiature di riscaldamento, è meglio scegliere l'automazione. Controlla la temperatura dell'acqua nei singoli componenti, mantiene la temperatura del liquido di raffreddamento al livello corretto ed è responsabile del principio di funzionamento competente della caldaia a doppio circuito. In caso di situazioni potenzialmente pericolose, la caldaia si spegne automaticamente - una manifestazione simile viene mostrata se:

• diminuzione della pressione nel sistema del gas;
• riscaldamento massimo del liquido di raffreddamento;
• mancanza di trazione.

Nelle caldaie a gas oggi in commercio viene utilizzato prevalentemente un controllo "intelligente", il cui software permette di selezionare una delle modalità di funzionamento disponibili.

Le specifiche del funzionamento delle caldaie con due circuiti

Chi pensa che entrambi i circuiti in un sistema del genere si riscaldino immediatamente nello stesso momento si sbaglia, infatti, tutto funziona in modo completamente diverso. Durante il normale funzionamento, tale apparecchiatura funziona su base continuativa solo per riscaldare il refrigerante che circola nel sistema. La frequenza con cui si accenderà e l'intensità della fiamma durante il funzionamento dipendono dal sensore di temperatura che monitora questi processi. Insieme al bruciatore, la pompa si avvia, ma solo se la circolazione del liquido di raffreddamento non ha naturalmente alcun effetto sul funzionamento dell'impianto di riscaldamento. Dopo che la temperatura di quest'ultimo raggiunge il livello desiderato, viene inviato dal sensore un segnale che indica che l'attività del bruciatore deve essere ridotta. Dopodiché, la caldaia funziona solo in modalità passiva fino a quando l'indicatore di temperatura non raggiunge il livello programmato. Successivamente, il sensore invia un segnale all'automazione, che a sua volta avvia la valvola, che è responsabile della fornitura di carburante.

È sufficiente prima familiarizzare con alcune sottigliezze del funzionamento delle caldaie a gas dotate di due circuiti per capire quali vantaggi si possono ottenere dal loro funzionamento. Inoltre, l'acquisto di tali sistemi di riscaldamento consente di non acquistare apparecchiature aggiuntive, che potrebbero essere necessarie in qualsiasi altro caso per fornire acqua calda alla casa. Anche se un circuito si guasta, il secondo può essere azionato ulteriormente, la sostituzione di un circuito sarà comunque molto più economica rispetto alla riparazione di un intero impianto di riscaldamento.

Una caldaia a doppio circuito può benissimo funzionare nel periodo estivo, quando non è necessario il riscaldamento ed è richiesto solo il riscaldamento dell'acqua destinata al fabbisogno domestico. In questo modo puoi davvero risparmiare, poiché acquistare due unità contemporaneamente, ognuna delle quali funziona in modo autonomo, costerà molto di più.

Un po 'di più sulle caratteristiche del lavoro

Una valvola a tre vie viene utilizzata per impedire ai fluidi di entrare nel secondo circuito. Pertanto, è stato possibile ottenere la fornitura di acqua riscaldata dalla caldaia al sistema attraverso una linea (alimentazione) e il ritorno attraverso un'altra (ritorno). Vale la pena prestare attenzione al fatto che la caldaia a gas a doppio circuito a parete è progettata in modo tale che il vettore si muova in cerchio senza formare un raid. Ma questo vale per il primo scambiatore di calore. Nel secondo, l'acqua viene prelevata dalla tubazione. Come dimostra la pratica, la qualità del mezzo spesso lascia molto a desiderare. Per questo semplice motivo, ha senso posizionare i filtri davanti al mezzo per rimuovere i composti insolubili. Se il circuito di alimentazione dell'acqua calda si interrompe, la caldaia può funzionare in modalità di riscaldamento ambiente. Pertanto, non ti siederai in un appartamento o in una casa fredda in inverno.