Il principio di funzionamento di una caldaia a vapore per il riscaldamento domestico

Installazione di caldaie a vapore a combustibile solido

Il design delle caldaie a vapore a combustibile solido è una scatola orizzontale a fuoco singolo, composta da due settori cilindrici di diverso diametro. Questi cilindri sono inseriti l'uno nell'altro e collegati da flange e da un collettore di vapore. Pertanto, un focolare si trova davanti al tubo del fuoco e un fascio di tubi nella parte posteriore. Il principio di funzionamento delle caldaie a vapore a combustibile solido si basa sullo scambio termico di liquido e gas. Durante la combustione del combustibile si formano fumi ad alta temperatura nella parte combustibile della caldaia. Passando attraverso i condotti del gas, flussi di fumo caldo si riversano attorno ai fasci tubieri, nei quali circola l'acqua. Pertanto, i gas trasferiscono energia termica all'acqua e loro stessi vengono raffreddati dal contatto con tubi freddi. Di conseguenza, l'acqua riscaldata nei tubi rilascia vapore, che si accumula nel tamburo superiore della caldaia.

La caldaia è controllata da strumentazione e automazione caldaia. I dispositivi ausiliari monitorano le variazioni di temperatura e pressione dell'acqua e l'automazione del locale caldaia garantisce il funzionamento sicuro dei dispositivi grazie ai sensori integrati.

Tecnologia di produzione di caldaie a vapore

Cosa è necessario per realizzare un tale sistema?

• Lamiera di acciaio inossidabile da 1 mm.
• Tubi di vari diametri in acciaio inossidabile - 100–120 mm, 10–30 mm.
• Valvola di sicurezza.
• Amianto sotto forma di fogli.

Prima di tutto, devi ottenere i progetti per la caldaia a vapore. Questo non è un problema oggi, poiché sono disponibili gratuitamente su Internet. Il secondo compito è determinare la potenza del dispositivo. Tutto dipenderà dal sistema di riscaldamento a vapore, dalle dimensioni di una casa privata, dal numero di radiatori al suo interno e così via. Altri articoli sul nostro sito web ti aiuteranno ad affrontare questo problema. Terzo, devi scegliere la forma dell'unità. Può essere rotondo, quadrato o rettangolare.

Caldaia a vapore ad alta pressione

Per facilità di fabbricazione, puoi prendere un tubo lungo 100-110 cm, che sarà il corpo dell'unità. Si noti che lo spessore della parete deve essere di almeno 2,5 mm. Un punto molto importante è la costruzione del focolare e la fornitura di tubi di fiamma e fumo ad esso.

La camera di combustione è realizzata al meglio con lamiere di acciaio inossidabile, in cui vengono praticati i fori per i tubi descritti. Le loro estremità sono necessariamente arrotolate per creare un appoggio stretto alle superfici. Per una migliore sigillatura e aumentare la resistenza della connessione, i tubi devono essere saldati utilizzando la saldatura ad argon. Se non possiedi queste capacità, puoi saldarle con elettrodi permanenti.

Successivamente, è necessario saldare il collettore del tubo e installare la valvola di sicurezza. L'unità è coibentata con lastre di amianto. Su questo, si può considerare che il lavoro è finito. Quindi il sistema di riscaldamento a vapore e la caldaia sono collegati.

Tipi di caldaie

Tutte le caldaie a vapore a combustibile solido possono essere suddivise in due piccoli gruppi: caldaie a vapore a carbone (lignite e carbon fossile) e caldaie a vapore a legna. A seconda del combustibile consumato, le caldaie hanno le proprie varianti di forni. Possono essere forni meccanici con griglia mobile, con griglia a nastro di avanzamento, con griglia a spinta, con griglia inclinata o con griglia fissa e barra frusciante.

Tipi di moderne caldaie a combustibile solido

In base alla struttura e al tipo di combustibile, le moderne caldaie a combustibile solido possono essere classificate nei seguenti tipi principali:

• caldaie con combustione inferiore del combustibile;
• unità di combustione sopraelevate;
• caldaie a gas;
• generatori di calore a pellet;
• unità a vapore.

Caldaie a combustione di fondo

Caldaia a combustione inferiore
La caldaia a combustione inferiore è l'unità a combustibile solido più comune, funzionante principalmente a legna e carbone. Il design del generatore di calore comprende i seguenti elementi principali racchiusi nel corpo: un focolare o una camera di combustione, uno scambiatore di calore, tubi di alimentazione e di ritorno del circuito del sistema di riscaldamento, una griglia, una porta per il caricamento del combustibile, una porta per l'accensione e pulizia dalla cenere, un camino.

Il corpo delle moderne caldaie è realizzato in acciaio e lo scambiatore di calore può essere in acciaio o ghisa. Ogni tipo di scambiatore di calore ha i suoi vantaggi e svantaggi. Le unità con uno scambiatore di calore in ghisa hanno una maggiore resistenza alla corrosione rispetto a quelle in acciaio. Questo è un punto importante, poiché quando i generatori di calore a combustibile solido vengono accesi fino a quando la temperatura supera il punto di rugiada, nel forno si forma della condensa che, mescolata ai prodotti della combustione, è molto aggressiva per i metalli. Uno scambiatore di calore in ghisa è anche più resistente al fuoco di uno in acciaio, quindi ha una vita utile più lunga. Gli svantaggi degli scambiatori di calore in ghisa sono fragilità, peso elevato, bassa resistenza alle variazioni di temperatura nel vettore di calore nell'impianto di riscaldamento, non devono superare i 20 ° C.

Di solito, i generatori di calore in ghisa sono divisi in sezioni separate, il che facilita le difficoltà di trasporto, installazione e, in caso di guasto di una delle sezioni, è facile sostituirla. Le unità con uno scambiatore di calore in acciaio sono realizzate in un unico pezzo.

Nel dispositivo di una caldaia con combustione inferiore, possono essere previste due o tre camere di combustione, il che consente di bruciare nuovamente le particelle di carburante. Allo stesso tempo, l'emissione di prodotti di combustione nocivi nell'atmosfera diminuisce, il consumo di carburante diminuisce e l'efficienza della caldaia aumenta. Le moderne caldaie per riscaldamento a combustibile solido consentono di controllare il processo di combustione, per il quale viene utilizzato un sistema di controllo con una ventola per l'iniezione d'aria.

Caldaie a combustione superiore

Caldaia a combustione superiore
In un'unità con combustione superiore, il processo di combustione del combustibile - carbone, legna da ardere, bricchette di torba o segatura - a differenza di una caldaia con combustione inferiore, non avviene dal basso verso l'alto, ma dall'alto verso il basso. Ciò è diventato possibile dopo l'invenzione fatta e brevettata dall'ingegnere lituano E. Strupaitis nel 2000 e utilizzata per la prima volta nelle caldaie. La combustione in un tale generatore di calore è supportata solo nello strato superiore del combustibile immagazzinato, di circa 15 cm di spessore, dove l'aria calda viene fornita dall'alto attraverso uno speciale tubo telescopico da una camera speciale. Man mano che il segnalibro si brucia, il tubo si espande e scende gradualmente sotto il proprio peso, in modo che il distributore d'aria all'estremità del tubo sia costantemente al centro della fiamma.

Una caldaia a combustibile solido a legna con combustione superiore consente di creare un segnalibro ogni 30 ore e un'unità a carbone - un segnalibro ogni 5 giorni. La modalità di funzionamento del generatore di calore è da una scheda all'altra. Cioè, dopo la completa combustione del carburante caricato, è necessario rimuovere la cenere formata e creare un nuovo segnalibro.

Le unità di combustione superiori hanno un'altezza considerevole, ma occupano poco spazio in termini di superficie.

Caldaie a gas (pirolisi)

Caldaia del generatore di gas - schema di lavoro
Le caldaie a gas a combustibile solido sono dotate di 2 camere di combustione. Il principio del loro lavoro si basa sul fatto che il legno sotto l'influenza di alte temperature e in condizioni di mancanza di ossigeno si trasforma in carbone con il rilascio di gas combustibile di pirolisi. In una camera, il normale processo di combustione avviene dapprima con la normale alimentazione d'aria attraverso una finestra speciale.Dopo che la legna si è accesa normalmente, l'alimentazione d'aria viene ridotta con l'aiuto del regolatore automatico e la caldaia entra nella modalità di formazione del gas di pirolisi. Il legno brucia lentamente e il gas rilasciato sale nella seconda camera, dove avviene il processo di postcombustione.

L'efficienza di un'unità generatrice di gas raggiunge l'85-90%, le emissioni nocive dei prodotti della combustione nell'atmosfera sono ridotte al minimo, il carburante per una tale caldaia richiede molte volte meno rispetto a un generatore di calore a combustione diretta. Oltre alla legna da ardere, come combustibile possono essere utilizzati scarti della lavorazione del legno con un livello di umidità non superiore al 20%.

Caldaie a pellet

Caldaia a pellet con tramoggia combustibile
Le caldaie a pellet funzionano con biocarburanti da torba, segatura, prodotti di scarto agricolo, compressi in granuli cilindrici chiamati pellet. I granuli sono di piccole dimensioni e venduti in una comoda confezione per un facile trasporto e stoccaggio.

Le caldaie a pellet sono dotate di un sistema di controllo automatico, compresa l'alimentazione di pellet di combustibile alla camera di combustione, che ha dimensioni ridotte. A tal proposito, l'automazione regola con grande precisione il volume del combustibile erogato, mentre la combustione più completa e la produzione di gas combustibili alla massima temperatura si ottengono grazie all'iniezione forzata di aria nella zona di combustione con l'ausilio di un fan.

I pellet vengono caricati nel bunker del carburante, da dove vengono immessi nella camera di combustione utilizzando il sistema di alimentazione. Il bunker può essere indipendente o integrato nella struttura della caldaia, la capacità del bunker per una caldaia da 20-40 kW, di regola, non è superiore a 200-250 kg, il che è sufficiente per una settimana di funzionamento continuo. Il sistema di alimentazione è un trasportatore a coclea azionato da un motore elettrico. Se è necessario trasportare pellet su lunghe distanze, è possibile utilizzare un sistema di alimentazione pneumatico.

L'automazione dei generatori di calore a pellet comprende sistemi meccanici di rimozione della cenere e autopulenti, la possibilità di controllare la temperatura nelle condotte di riscaldamento a seconda delle condizioni meteorologiche e altri dispositivi che facilitano il funzionamento delle unità di riscaldamento a pellet.

Caldaie a combustibile solido a vapore

Caldaia a combustibile solido a vapore
Le caldaie a vapore per combustibili solidi, per la loro grande potenza e dimensioni, sono utilizzate principalmente nell'industria per fornire vapore per processi tecnologici e sistemi di riscaldamento. L'uso di generatori di calore a combustibile solido a vapore è particolarmente efficace nelle imprese con una grande quantità di rifiuti adatti alla combustione come combustibile quando è impossibile utilizzare altre fonti di energia. Le piccole unità di potenza possono essere utilizzate anche per il riscaldamento di case e altri locali per vari scopi.

Secondo il principio di funzionamento, le caldaie a vapore sono divise in 2 tipi principali: tubo di fuoco e tubo di vapore.

In un'unità a tubi di fumo, i prodotti della combustione riscaldati ad alta temperatura durante la combustione del carburante circolano attraverso il sistema di tubi e trasferiscono energia termica all'acqua che circonda questi tubi. In questo caso, l'acqua si trasforma in vapore e quindi entra nel sistema di riscaldamento o attraverso le condutture del vapore ai consumatori industriali. Poiché il vapore generato ha un'alta pressione, le pareti di tale caldaia sono molto spesse. Pertanto, per motivi di sicurezza, le caldaie a tubi di fumo hanno limitazioni di potenza.

Nelle caldaie a tubi d'acqua, il principio di funzionamento è l'opposto: l'acqua scorre attraverso il sistema di tubi all'interno del corpo, i prodotti della combustione riscaldati circolano intorno a loro, di conseguenza, l'acqua nei tubi si trasforma in vapore e quindi va ai consumatori. Le unità a tubi d'acqua sono più sicure, non richiedono un grande spessore delle pareti del corpo, il che può aumentare significativamente la loro produttività.

Le caldaie a vapore sono dotate di sistemi di automazione, inclusi dispositivi per l'accensione del combustibile e l'arresto della combustione, la regolazione dell'acqua e il consumo di carburante. Il gruppo di sicurezza di una caldaia a combustibile solido è di grande importanza, che comprende indicatori di temperatura, termostati di sicurezza, manometri, pressostati di sicurezza e valvole di pressione del vapore, altri dispositivi e dispositivi che garantiscono un funzionamento senza problemi.

Riscaldamento a vapore e cos'è?

Quando l'acqua bolle, viene rilasciato vapore acqueo, che ha una grande quantità di energia termica. Il trasferimento di energia all'ambiente avviene al momento della condensazione, in altre parole, durante il passaggio dell'acqua da uno stato di vapore a uno stato liquido.

Nel riscaldamento a vapore si applica lo stesso principio. L'acqua che bolle nella caldaia viene alimentata attraverso i tubi ai dispositivi di riscaldamento, si condensa in essi ed emette calore. Successivamente, il refrigerante, che è passato allo stato liquido, viene alimentato attraverso i tubi a uno speciale dispositivo di stoccaggio. Da lì, il liquido scorre per gravità o forzatamente nella caldaia.

Pro e contro del riscaldamento a vapore

Il riscaldamento a vapore in una casa privata offre i seguenti vantaggi:

1. Basso costo del dispositivo. Economico nel processo di utilizzo. Il sistema può essere realizzato da un forno convenzionale, che è particolarmente importante per gli insediamenti senza gassificazione.
2. Poiché il liquido di raffreddamento non si congela, il sistema può essere utilizzato in edifici residenziali stagionali.
3. L'efficienza del riscaldamento degli ambienti è aumentata dall'irraggiamento di energia termica e convezione.
4. Per assemblare il sistema, è possibile utilizzare piccoli radiatori e piccoli tubi, il che consente di risparmiare sui materiali.
5. Il vapore entra rapidamente in ogni punto dell'impianto di riscaldamento, indipendentemente dalla sua complessità e dalle dimensioni della casa.
6. Il rapido riscaldamento dei locali è un ulteriore vantaggio.
7. Il coefficiente di scambio termico è molto alto, quindi le perdite di calore sono ridotte a zero.
8. Tali sistemi possono essere utilizzati in combinazione con pavimenti caldi.

Prima di eseguire il riscaldamento a vapore, è necessario studiarne gli svantaggi. Gli svantaggi del riscaldamento a vapore sono i seguenti:

• quando circola lungo il contorno, il vapore crea rumore (per ridurre il livello di rumore, i tubi di rame vengono posati all'interno delle pareti e la caldaia viene posizionata in una stanza separata);
• dispositivi di riscaldamento e tubi possono riscaldarsi fino a temperature superiori a 100 ° C, il che aumenta la probabilità di ustioni quando si toccano le batterie (a questo proposito, si consiglia di coprire radiatori e tubi con schermi protettivi);
• in caso di sfondamento, si verifica una pericolosa situazione di emergenza, poiché il liquido di raffreddamento ha una temperatura molto elevata;
• per assemblare il circuito, avrai bisogno di costosi tubi in rame o zincati (questo deve essere preso in considerazione quando si calcola quanto costa effettuare il riscaldamento a vapore);
• il sistema è soggetto a corrosione, quindi la sua durata è breve;
• è difficile regolare la temperatura nei locali (per questo è necessario ventilare le stanze o ridurre la quantità di carburante, il che è abbastanza difficile).

Caratteristiche e schema del dispositivo

Possono esserci pressioni diverse all'interno di un sistema di riscaldamento a vapore. A seconda di ciò, può essere dei seguenti tipi:

Impianto di riscaldamento ad aria in abitazione privata e locali industriali

1. Con alta pressione superiore a 0,07 MPa.
2. Con bassa pressione inferiore a 0,07 MPa.
3. Il sistema vapore-vuoto ha una pressione di almeno 0,1 MPa.

Il circuito di riscaldamento a vapore può essere con un circuito chiuso e aperto. I circuiti aperti a bassa pressione interagiscono con l'aria ambiente. I sistemi chiusi sigillati sono più durevoli.

Molto spesso, in una casa privata, vengono realizzati sistemi chiusi con il ritorno del liquido di raffreddamento per gravità alla caldaia. Di solito vengono utilizzate tubazioni superiori. Se viene utilizzato un circuito con un cablaggio inferiore, i tubi vengono posati con una pendenza nella direzione del flusso di vapore per ridurre il rumore.Nel punto di drenaggio della condensa, viene realizzata una tenuta idraulica sotto forma di un anello per proteggere dal vapore che entra nella linea di condensa.

Importante! Nei sistemi a vapore, la velocità del vapore è mantenuta entro 0,14 m / s, ma non superiore a questo valore. In caso contrario, il vapore intrappolerà le particelle di condensa, producendo un forte rumore e aumentando la probabilità di colpi d'ariete.

Meno comunemente, il cablaggio combinato viene utilizzato con la posa di tubazioni sotto il pavimento del piano intermedio o dell'ultimo piano. In questo caso il lume della linea di ritorno è completamente chiuso dalla condensa.

A pressioni di rete superiori a 0,02 MPa, vengono utilizzati solo circuiti aperti. In essi, l'aria viene rimossa attraverso un serbatoio di condensa. Per proteggere da perdite di vapore, sono installati blocchi d'acqua o scaricatori di condensa. Una pompa viene utilizzata per trasferire il liquido per il riscaldamento a vapore dal serbatoio di accumulo allo scambiatore di calore. Ciò consente di installare il serbatoio di accumulo sotto lo scambiatore di calore.

In una nota! I sistemi a vapore, come i sistemi ad acqua, sono monotubo e bitubo. La prima opzione è adatta per case a un piano con una superficie non superiore a 80 m². La seconda opzione può essere utilizzata nelle case a due piani.

Dispositivo

Il dispositivo di una caldaia a vapore è piuttosto complicato. Pertanto, assemblare una caldaia a vapore con le proprie mani non è un compito facile. Ogni singolo modello ha le proprie caratteristiche di assieme. Ma sono tutti dotati dei principali componenti:

• Focolare. Qui è dove si trova il carburante;
• Cassetto cenere. Serve a raccogliere i prodotti della combustione del carburante;
• Bruciatore. I suoi compiti sono abbastanza chiari;
• Economizzatore. Questo è uno scaldabagno, di cui parleremo in modo più dettagliato;
• Tamburo. Necessario per l'installazione di strumenti di misura, tubazioni, fusibili;
• Manometro. Per il funzionamento sicuro dell'unità vapore, il circuito deve includere un manometro per monitorare la pressione del vapore.

Le regole di installazione per tutte le caldaie a vapore richiedono che siano posizionate più in basso del livello della tubazione e dei dispositivi di riscaldamento. In questo modo il vapore può circolare normalmente e restituire la condensa dall'impianto.

Come funziona il sistema

Non confondere l'acqua e il riscaldamento a vapore a casa. Hanno molte differenze funzionali, nonostante le loro somiglianze superficiali.

Entrambi questi tipi hanno componenti:

• caldaia;
• radiatori;
• tubi.

Il riscaldamento a vapore è considerato efficace, puoi cavartela con un piccolo numero di batterie
Steam è un vettore di calore per il riscaldamento a vapore di una casa privata. Puoi realizzare un tale sistema con le tue mani, seguendo le istruzioni per l'assemblaggio e l'installazione dei componenti. Per un sistema idrico, l'acqua svolge il ruolo di vettore. La caldaia fa evaporare l'acqua e non la riscalda. I vapori del liquido di raffreddamento si muovono attraverso i tubi e diventano una fonte di una temperatura confortevole in casa. Il vapore si raffredda all'interno, dopodiché si condensa. In questo caso, 1 kg di vapore viene convertito in 2000 kilojoule di calore. Per confronto, il raffreddamento ad acqua a 50 ° C fornisce solo 120 kJ.

Il trasferimento di calore del vapore è molte volte superiore, il che spiega l'elevata efficienza di questo tipo di riscaldamento. La condensa che si forma all'interno del radiatore passa nella parte inferiore e si sposta in modo indipendente verso la caldaia. Esistono diversi tipi di sistemi di riscaldamento. In questo caso, la specifica viene eseguita secondo il metodo di restituzione del liquido di raffreddamento che è stato trasformato in condensa.

1. Chiuso. Non ci sono contorni in questo caso. Di conseguenza, la condensa si muove attraverso i tubi, che si trovano ad una certa angolazione. Va direttamente nella caldaia per un ulteriore riscaldamento.
2. Ha aperto. C'è un serbatoio di stoccaggio qui. La condensa entra dai radiatori, la pompa partecipa alla sua reiniezione nella caldaia.

Come scegliere la caldaia giusta

Per scegliere la giusta caldaia per riscaldamento a combustibile solido, è necessario tenere conto dei seguenti fattori:

• tipo di unità - con combustione superiore o inferiore, generazione di gas, pellet o vapore, più adatto alle condizioni operative date;
• potenza caldaia necessaria per riscaldamento e preparazione acqua calda;
• il tipo di combustibile solido da utilizzare;
• il volume della camera di combustione, da cui dipenderà la frequenza del caricamento del carburante;
• materiale dello scambiatore di calore - acciaio o ghisa, tenendo conto dei pregi e delle caratteristiche negative di ciascun materiale;
• la necessità di collegarsi alle reti elettriche, poiché alcuni modelli di caldaie hanno dispositivi che funzionano a energia elettrica - elementi riscaldanti per mantenere la temperatura durante il periodo di spegnimento della caldaia, aspiratori di fumo, ventilatori per la pressurizzazione dell'aria;
• dotato di controllo automatico, unità di sicurezza, poiché le caldaie a combustibile solido per la casa devono essere completamente dotate di tutti i dispositivi e dispositivi per un funzionamento senza problemi;
• la possibilità di trasferire ad altri tipi di carburante o utilizzare diversi tipi.