Caldeira a gás de duplo circuito: dispositivo e princípio de funcionamento

Como é uma caldeira que atende dois circuitos ao mesmo tempo

A principal diferença entre uma caldeira de circuito duplo e uma semelhante com um circuito é a capacidade de fornecer simultaneamente aquecimento e água quente à divisão. O trocador de calor primário, devido à sua localização, aquece o refrigerante para que o sistema de aquecimento de toda a sala possa funcionar plenamente. O secundário é responsável por abastecer as instalações com água quente no volume necessário.

A estabilidade do funcionamento do princípio de funcionamento de uma caldeira de duplo circuito só pode ser garantida pela plena operacionalidade e coordenação do funcionamento de cada componente.

Estruturalmente, qualquer caldeira de circuito duplo inclui elementos como:

• trocadores de calor no valor de dois;
• câmara de combustão, para a qual o bloco do queimador é obrigatório;
• Equipamento de proteção;
• Sistema de controle.

Para entender exatamente como uma caldeira a gás de circuito duplo é organizada e seu princípio de operação, cada componente significativo de tal projeto deve ser considerado em mais detalhes.

Diagrama típico de uma caldeira de aquecimento a gás de circuito duplo

Considere um diagrama de caldeira típico usando o exemplo de uma caldeira de aquecimento a gás de circuito duplo Saunier Duval Themaclassic F 30:

Caldeira Saunier Duval Themaclassic F 30 (diagrama)

1. Ventilador. 2. Sensor de tração - manostato. 3. Trocador de calor primário. 4. Sensor de temperatura (emergência). 5. Câmara de combustão de gás. 6. Tanque de expansão. 7. Eletrodo para controle de presença de chama. 8. Queimador. 9. Eletrodo de ignição. 10. Bomba de circulação. 11. Sensor de temperatura do líquido refrigerante. 12. Unidade de ignição. 13. Ignorar. 14. Unidade de gás. 15. Sensor de pressão da água no sistema de aquecimento. 16. Permutador de calor DHW. 17. Válvula de três vias. 18. Sensor de fluxo DHW. 19. Filtro DHW. 20. Dispositivo de reposição de água para o sistema de aquecimento. 21. Válvula de segurança do sistema de aquecimento. 22. Torneira de drenagem de água. 23. Filtro de aquecimento.

A - Entrada de água do sistema de aquecimento. B - Água fria. C - Saída de água para o sistema de aquecimento. D - Saída de AQS. E- Gas.

O princípio de operação de uma caldeira de aquecimento de circuito duplo com dois trocadores de calor

Quando uma caldeira de aquecimento a gás de circuito duplo funciona no modo de "aquecimento", tais processos ocorrem nela.

• O queimador de gás aquece o trocador de calor primário,
• O trocador de calor transfere energia térmica para o refrigerante que circula (devido à bomba) nele
• A válvula de três vias está em uma posição que impede a entrada do meio de aquecimento no trocador de calor secundário.
• Todo o líquido refrigerante "vai" para o sistema de aquecimento, dá energia aos radiadores existentes e regressa à caldeira através da linha de retorno.

Esquemas de operação da caldeira no modo de aquecimento e água quente
O funcionamento de uma caldeira a gás de circuito duplo no sistema AQS (abastecimento de água quente)

• Queimador de gás, aquece o trocador de calor primário,
• O trocador de calor transfere energia térmica para o refrigerante que circula (devido à bomba) nele
• A válvula de três vias está em uma posição que evita que o transportador de calor entre no circuito externo do sistema de aquecimento.
• O refrigerante circula pelo trocador de calor secundário, aquecendo-o.
• A água fria da torneira, passando pelo trocador de calor secundário, aquece e "vai" para a linha de abastecimento de água quente.

Vantagens de caldeiras de aquecimento com trocadores de calor separados:

• O trocador de calor primário é menos suscetível à corrosão e à formação de depósitos (incrustações) sobre ele, uma vez que o refrigerante circula em malha fechada e não altera constante e significativamente sua composição química.
• O trocador de calor secundário é mais suscetível ao "ataque" por água da torneira "agressiva". Os sais que o compõem, com o tempo, o entopem e o trocador de calor falha.

É importante! Se o trocador de calor secundário falhar, é possível operar a caldeira em modo de aquecimento. Portanto, sem água quente - mas quente.

• O trocador de calor secundário é mais barato para substituir do que o bitérmico.

Desvantagens de aquecer caldeiras com diferentes trocadores de calor: maior custo em comparação com os bitérmicos.

O princípio de operação de uma caldeira de aquecimento a gás de circuito duplo com um trocador de calor bitérmico

Diagrama de uma caldeira de circuito duplo com um trocador de calor bitérmico
Quando a caldeira está a funcionar em regime de abastecimento de água quente, o queimador a gás aquece o refrigerante do circuito externo. E já a partir dele a água corrente da torneira, que está no tubo interno do trocador de calor, esquenta.

Observação! Quando a caldeira fornece água quente sanitária, a circulação do transportador de calor no sistema de aquecimento não ocorre! O meio de aquecimento é fechado no circuito da caldeira. A circulação simultânea de líquido em ambos os circuitos não deve ocorrer!

Vantagens das caldeiras com trocadores bitérmicos: menor custo do que as caldeiras com trocadores separados.

Desvantagens: aumento da "carga" térmica no trocador de calor (aquecimento do portador de calor e água quente).

Queimadores de gás como parte de uma caldeira de circuito duplo

O queimador de uma caldeira a gás é responsável por obter a quantidade de calor necessária, o que pode garantir o correto funcionamento do sistema de aquecimento em cada divisão do objeto aquecido. Além disso, a água é aquecida até a temperatura exigida e já quente é fornecida no volume adequado. A energia térmica pode ser obtida queimando volumes adequados de combustível. Para isso, o queimador é colocado na câmara de combustão, onde, além do gás, também é injetado ar, o que ajuda a manter a chama.

Dependendo do modo selecionado, os queimadores podem ser condicionalmente divididos em um nível, vários níveis e simulados. Na primeira versão, o equipamento opera apenas em dois modos - “liga” e “pára”, é altamente eficiente, barato e possui um design simples. Os queimadores de dois andares podem operar com potência total ou parcial. Suas vantagens podem ser totalmente apreciadas, a partir da primavera, quando não há necessidade de aquecimento e, portanto, não faz sentido operar o dispositivo com força total. Um queimador modulante é considerado o mais caro, com a sua ajuda é possível regular e regular a potência da caldeira. Este último é econômico e dura muito tempo.

Estruturalmente, os queimadores são abertos e fechados. No primeiro caso, o ar, sem o qual a combustão total do combustível é impossível, é fornecido a partir da sala onde se encontra a caldeira. Tal sistema está equipado com uma chaminé, com a sua ajuda é fornecida tiragem natural.

As caldeiras de aquecimento atmosférico são equipadas com um tubo de metal convencional, enquanto os modelos turboalimentados são equipados com uma chaminé coaxial. Eles podem ser instalados verticalmente, mas geralmente estão localizados em um ângulo - esta opção é conectada a um eixo comum, através do qual a fumaça e os produtos da combustão são totalmente removidos.

Atenção especial deve ser dada aos modelos turboalimentados de caldeiras a gás, nos quais são instaladas câmaras de combustão do tipo fechado. O oxigênio entra com força, portanto são considerados mais confiáveis ​​e não representam nenhum perigo no processo de trabalho, o que os torna muito procurados em instalações residenciais. Além da chaminé, eles precisam de um canal especial - é por meio dele que o oxigênio será fornecido à câmara.

Para turbo-caldeiras, são necessários tubos coaxiais para remover a fumaça e aspirar o ar fresco da rua. Em alguns modelos, existem dois desses elementos, além de serem equipados com um tubo de alimentação de ar.

Todos esses modelos são necessariamente equipados com ventiladores que promovem a fumaça, além de automação e sistema de proteção multinível.

Conectando uma caldeira de circuito duplo

A caldeira de duplo circuito pode ser fabricada em versão de chão ou de parede. A instalação de uma unidade de parede é um pouco mais simples: para isso não é necessário equipar um local especialmente, e todas as ligações são feitas da mesma forma.

Antes de instalar uma caldeira a gás de duplo circuito, é necessário ordenar o desenvolvimento do projeto e coordená-lo com representantes dos serviços de fiscalização. Após a aprovação do projeto, o trabalho é executado na seguinte sequência:

1. Colocação da caldeira... A instalação de um dispositivo de duplo circuito de parede deve ser realizada com fixadores especiais, levando em consideração o peso da unidade e o material da parede. Para evitar acidentes, é necessário garantir a fixação mais confiável na parede. A instalação de uma caldeira de chão é efectuada sobre uma base previamente preparada e reforçada;
2. Instalação do circuito de aquecimento... Para ligar a rede de aquecimento, é necessário utilizar as entradas e saídas correspondentes da caldeira.
   

   Recomenda-se a instalação de filtro na entrada (retorno) da caldeira para evitar a entrada de sujeira.

3. Conexão de gás... A ligação de uma caldeira a gás de duplo circuito à rede deve ser efectuada por um especialista com as tolerâncias necessárias. O diagrama de conexão inclui uma válvula de gás, um medidor e uma válvula de corte térmico.
4. Instalação do sistema de exaustão... Uma caldeira de circuito duplo geralmente possui uma câmara de combustão fechada, de modo que os gases são removidos por meio de um tubo coaxial. É colocado na saída e levado para a rua por um buraco na parede mais próxima. O esquema de instalação de uma tal chaminé e os requisitos básicos para a sua manutenção são fornecidos nas instruções da caldeira;
5. Fiação elétrica... É altamente recomendável conectar a parte elétrica na tomada através de um estabilizador de tensão;
6. Enchendo com água. Água ou um refrigerante especial é despejado na linha de aquecimento de uma caldeira de circuito duplo. Se for usada água, ela deve ser bem limpa. O uso de água excessivamente dura pode levar à falha prematura do grupo hidráulico. Para o circuito de AQS, é necessário conectar água sanitária sob pressão criada por equipamentos apropriados, por exemplo, um acumulador hidráulico;
7. Primeira partida... Uma unidade de gás de circuito duplo é um dispositivo tecnicamente complexo, portanto, apenas um engenheiro especialmente treinado pode configurá-lo corretamente. Muitos fabricantes só fornecem garantias para seus produtos se a instalação e o comissionamento forem realizados por instaladores autorizados.

A caldeira é a parte mais importante de um sistema de aquecimento autônomo. Portanto, atenção especial deve ser dada à sua instalação. A conexão correta de uma caldeira a gás de circuito duplo é a chave para sua operação confiável e sem problemas durante toda a sua vida útil.

Quais são os trocadores de calor das caldeiras a gás

Um trocador de calor em uma caldeira a gás é responsável por receber o calor para posteriormente transferi-lo para a água. Se estamos a falar de uma caldeira de circuito duplo e do seu princípio de funcionamento, então existe um permutador de calor primário e um secundário. O primeiro está localizado acima do queimador e é representado por um tubo com costelas, uma cobra curva. A água aquecida à temperatura necessária no trocador de calor passa para a válvula de três vias, após a qual entra no sistema de aquecimento. O trocador de calor secundário é representado por todo um sistema de placas curvas por ondas, todas elas combinadas em um único bloco, no qual também estão localizados 4 furos.Por meio de 2 delas é realizado o escoamento da água, outras 2 são responsáveis ​​pela movimentação do refrigerante, que é fornecido ao circuito de aquecimento.

O sistema de dois trocadores de calor é denominado duplo. Existem no mercado aparelhos de aquecimento que utilizam trocador de calor bitérmico. É caracterizado por uma configuração complicada. Para sua fabricação utiliza-se cobre, o próprio elemento é representado por tubos localizados uns nos outros: o portador de calor se move ao longo do externo, o interno serve para a movimentação da água, com a ajuda da qual o abastecimento de água quente é assegurado.

As caldeiras a gás equipadas com tais trocadores de calor são difíceis de operar, sendo as últimas difíceis de descalcificar. No entanto, esses dispositivos de aquecimento são necessários, uma vez que são pequenos e aquecem água muito rapidamente.

Como funciona a caldeira em diferentes modos

O dispositivo possui recursos importantes. Para compreendê-los, o princípio de operação de uma caldeira de aquecimento a gás de circuito duplo deve ser considerado em diferentes modos separadamente.

Para aquecimento

A válvula de três vias é colocada em uma posição especial. Isso significa que o meio de trabalho do trocador de calor primário entra no circuito de aquecimento.

O modo é o seguinte:

1. A temperatura do refrigerante é monitorada por um sensor. Quando ele esfria em 1 °, o sensor envia um sinal ao controlador - o suprimento de gás é aberto e uma chama irrompe no queimador principal.
2. Após aquecer o refrigerante a uma temperatura 5 ° C superior ao valor definido pelo usuário, a caldeira é desligada.
3. Após o resfriamento, as etapas 1 e 2 são repetidas.

Se houver um termostato remoto, a caldeira também leva em consideração a temperatura do ar na casa. Os modelos mais avançados são equipados com sensores dependentes do clima que determinam a temperatura externa. Quando é trocado, o aquecedor tem tempo para corrigir a produção de calor em tempo hábil.

Ao aquecer água

Quando o usuário abre a torneira, o líquido na linha AQS começa a se mover e o sensor de fluxo envia um sinal ao controlador. Isso muda a válvula de três vias e a substância que circula no circuito de aquecimento é enviada do trocador de calor primário para o secundário. Este processo é mostrado no vídeo.

Uma caldeira operando neste modo ignora o sistema de aquecimento. Portanto, com um grande fluxo de água quente, fará frio na sala. Nesse caso, é melhor comprar uma caldeira de circuito único separada e um aquecedor de água a gás.

A quantidade de água quente preparada por unidade de tempo depende da potência do aquecedor. Este parâmetro é indicado nas especificações técnicas (por exemplo, 11 l / min). É necessário esclarecer qual diferença de temperatura entre a entrada e a saída está implícita (dt). Para alguns fabricantes é de 35 ° C, para outros é de apenas 25 ° C.

Com uma potência de caldeira inferior a 20 kW, o desempenho da água quente é baixo. Nessas condições, um modelo com caldeira embutida é mais conveniente.

Suas vantagens:

1. O aquecimento do líquido é realizado durante os períodos em que o sistema de aquecimento não necessita de aquecimento.
2. Mesmo com a menor potência, o desempenho é suficiente para vários pontos de análise.
3. A água quente sai imediatamente da torneira.

Também existem desvantagens:

• grandes dimensões;
• capacidade de água quente limitada no tempo (depende do volume da caldeira).

Também é necessário levar em consideração o aumento do consumo de gás, que se deve à perda de calor no tanque de armazenamento.

Horário de verão

Ao mudar para este modo, a caldeira realiza as seguintes ações:

1. A válvula de três vias é movida para a posição "Para o trocador de calor secundário".
2. O queimador principal acende ao comando do sensor de fluxo.
3. Após aquecer o refrigerante à temperatura definida, a caldeira desliga-se e, quando a substância arrefece, volta a ligar.

Assim, no modo verão, o aparelho funciona apenas como aquecedor de água.

Como a caldeira é controlada

Para garantir a operação estável e segura de tais equipamentos de aquecimento, é melhor escolher a automação. Ele controla a temperatura da água em componentes individuais, mantém a temperatura do refrigerante no nível adequado e é responsável pelo competente princípio de funcionamento da caldeira de circuito duplo. Em caso de situações potencialmente perigosas, a caldeira desliga-se automaticamente - uma manifestação semelhante é mostrada se:

• diminuição da pressão no sistema de gás;
• aquecimento máximo do refrigerante;
• falta de tração.

Nas caldeiras a gás que existem hoje no mercado, utiliza-se principalmente o controle "inteligente", cujo software permite selecionar um dos modos de operação disponíveis.

As especificidades do funcionamento de caldeiras com dois circuitos

Engana-se quem pensa que os dois circuitos de tal sistema esquentam imediatamente ao mesmo tempo. Na verdade, tudo funciona de maneira completamente diferente. Em operação normal, esse equipamento opera continuamente apenas para aquecer o refrigerante que circula no sistema. A frequência com que ele acenderá e a intensidade da chama parece durante o processo depende do sensor de temperatura que monitora esses processos. Junto com o queimador, a bomba arranca, mas apenas se a circulação do refrigerante naturalmente não tiver qualquer efeito no funcionamento do sistema de aquecimento. Após a temperatura deste atingir o nível desejado, um sinal é enviado do sensor para que a atividade do queimador seja reduzida. Depois disso, a caldeira trabalha apenas no modo passivo até que o indicador de temperatura atinja o nível programado. Em seguida, o sensor envia um sinal para a automação, que, por sua vez, aciona a válvula, responsável pelo abastecimento do combustível.

Basta primeiro familiarizar-se com certas subtilezas do funcionamento das caldeiras a gás equipadas com dois circuitos para perceber quais as vantagens que se podem obter do seu funcionamento. Além disso, a compra de tais sistemas de aquecimento permite que você não compre equipamentos adicionais, que podem ser necessários em qualquer outro caso para fornecer água quente à casa. Mesmo se um circuito falhar, o segundo pode continuar a funcionar, substituir um circuito ainda será muito mais barato do que reparar uma instalação de aquecimento inteira.

Uma caldeira de duplo circuito pode funcionar no verão, quando não há necessidade de aquecimento e apenas é necessário fornecer aquecimento de água destinada às necessidades domésticas. Desta forma, você pode realmente economizar dinheiro, pois comprar duas unidades ao mesmo tempo, cada uma com funcionamento autônomo, custará muito mais.

Um pouco mais sobre as características do trabalho

Uma válvula de três vias é usada para evitar que o meio entre no segundo circuito. Assim, foi possível realizar o abastecimento de água aquecida da caldeira ao sistema por uma linha (abastecimento) e retorno por outra (retorno). Vale a pena prestar atenção ao fato de que a caldeira a gás de parede de circuito duplo é projetada de forma que o portador se mova em um círculo sem formar um ataque. Mas isso se aplica ao primeiro trocador de calor. No segundo, a água é retirada da tubulação. Como mostra a prática, a qualidade da mídia muitas vezes deixa muito a desejar. Por esse motivo simples, faz sentido instalar filtros na frente da mídia que removerão os compostos insolúveis. Se o circuito de abastecimento de água quente quebrar, a caldeira pode funcionar no modo de aquecimento ambiente. Assim, você não ficará sentado em uma casa ou apartamento frio durante o inverno.