Com uma escolha limitada de fontes de energia, o aquecimento a lenha pode não ter nenhuma alternativa. É importante adquirir uma caldeira a lenha adequada e compreender as características do seu funcionamento. Vamos falar sobre essas unidades de aquecimento, começando com a escolha de um tipo adequado e terminando com questões de instalação.
Os principais tipos de caldeiras a lenha
O arsenal de equipamentos de aquecimento está sendo constantemente reabastecido com produtos novos e mais avançados; entretanto, nada fundamentalmente novo foi inventado entre as caldeiras de combustível sólido. Na tentativa de aumentar a eficiência, os designers de alguma forma melhoraram o design, razão pela qual várias variedades apareceram com uma série de características características:
1. Firebox em forma de Z complexo ou sua divisão em 2 câmaras de combustão. Essas caldeiras são projetadas para uma combustão de longo prazo e a combustão mais completa dos gases de pirólise emitidos..
Exemplo de construção de caldeira a combustível sólido de longa duração: 1 – automação da caldeira; 2 – porta de carregamento; 3 – suprimento de ar primário; 4 – suprimento de ar secundário; 5 – cinzeiro; 6 – combustão de gases de pirólise; 7 – pirólise de combustível sólido; 8 – trocador de calor; 9 – ventilador-exaustor
2. A presença de grelhas cheias de água e / ou uma camisa. Acredita-se que desta forma o refrigerante absorva até 90% do calor da combustão, mas na prática, boas caldeiras a lenha com eficiência superior a 80% já são uma raridade..
Grelhas cheias de água de uma caldeira de combustível sólido
3. A forma de organização do sopro. Ao reduzir o oxigênio fornecido, a duração da combustão pode ser bastante estendida, mantendo a temperatura da água dentro dos limites especificados. Normalmente é realizado por meio de um amortecedor manual ou controlado, caso a tiragem não seja forte o suficiente, pode ser utilizado um ventilador. O amortecedor é geralmente controlado por automação digital que controla a temperatura da água no tubo de abastecimento.
Ventilador de pressão da caldeira
4. Tipo e dispositivo do trocador de calor. Por um lado, há uma corrida para maximizar a área de superfície para uma dissipação de calor mais eficiente, por outro, por durabilidade e confiabilidade. No primeiro caso, temos trocadores de calor colméia tipo caldeira, altamente eficientes, mas problemáticos na limpeza e reparo / substituição. Por outro lado, bobinas tubulares simples feitas de tubos sem costura trefilados a frio são difíceis de argumentar com os clássicos..
Trocador de calor Honeycomb
5. A presença de isolamento. A necessidade de um invólucro preenchido com minerais é determinada pelo local de instalação. Se não faz sentido desperdiçar calor na rua, para uma garagem ou oficina, uma caldeira sem isolamento pode ser um bom método de aquecimento..
Existem também diferenças no tipo de combustível, disposição horizontal e vertical do poço e o material do forno. As câmaras e bobinas, feitas de aço doce laminado a frio, são simples e despretensiosas, mas sujeitas à formação de incrustações. Bobinas de ferro fundido e jaquetas preenchidas com água são as mais duráveis e não propensas à formação de incrustações, mas requerem tubulação especial devido à sua alta sensibilidade ao choque térmico.
Caldeira a pellets
Potência do equipamento
Em última análise, para a caldeira, não são tanto os detalhes de sua estrutura interna que são importantes, mas os principais indicadores de desempenho que foram alcançados por meio de uma série de inovações de engenharia. O parâmetro mais importante e definidor da caldeira é a sua potência nominal instantânea. A capacidade de calor para diferentes tipos de combustível é diferente, assim como para diferentes tipos de lenha, o fabricante não pode prever com precisão e calcular a potência nominal em um determinado modo de operação.
A determinação da potência ocorre de acordo com dois indicadores. Pelo volume da fornalha, pode-se avaliar o peso do marcador. Em média, acredita-se que para cada quilowatt de potência de uma caldeira a lenha, haja 2,5-3 litros do volume da câmara de combustão. Tendo recebido o valor instantâneo da potência liberada durante a combustão, é possível prever quanto pode ser absorvido pelo trocador de calor em diferentes temperaturas de operação. Normalmente, a absorção é deliberadamente maior do que a liberação de calor calculada em condições de combustão próximas do ideal, mas esta abordagem é repleta de problemas.
Condensado em uma caldeira de combustível sólido
O fato é que todas as caldeiras a lenha sofrem de uma doença comum – a formação de alcatrão devido ao alto teor de umidade da madeira queimada. A condensação ocorre apenas quando a diferença de temperatura é alta o suficiente. Assim, a formação de acúmulos em um economizador ou trocador de calor secundário pode parar quando o transportador de calor é aquecido a 40-45? С. O resultado final é que se você carregar a caldeira pela metade, sua potência não será suficiente para o aquecimento normal das paredes e trocadores de calor, por isso o equipamento simplesmente “fluirá”.
Dispositivo de chaminé
O golpe principal da condensação do vapor d’água da madeira cai no sistema de chaminé. O comprimento do tubo é grande, a diferença de temperatura (especialmente no exterior) é muito elevada. Existem duas abordagens para resolver esse problema..
O primeiro consiste na instalação de torneiras de revisão para drenagem da umidade condensada. Tais curvas devem ser localizadas no ponto mais baixo de cada segmento giratório, partindo da última seção vertical e terminando no ponto de conexão da caldeira. A desvantagem é que os tubos de drenagem de água precisam ser limpos periodicamente e não podem ter um comprimento significativo com um diâmetro pequeno.
Com chaminés de tijolo ou com tubos de cimento-amianto no forro, esses problemas não surgem. As dificuldades de construir tais chaminés são óbvias, mas também podem ser contornadas com o uso de materiais mais caros. Estamos a falar de tubos sanduíche isolados de aço inoxidável com enchimento mineral. Para um dispositivo de chaminé hoje, esta é a melhor opção. Para resumir: o condensado não se forma apenas em chaminés isoladas.
Inércia do sistema
Outra desvantagem de uma caldeira de combustível sólido está oculta na natureza cíclica de sua operação e na incapacidade de reabastecer as reservas de combustível de forma independente. Por causa disso, ou uma alta capacidade de calor da própria estrutura da casa é necessária, ou um isolamento surdo, próximo a uma casa passiva, ou uma forma de armazenar um suprimento de calor para o período de resfriamento do sistema..
Como o volume do próprio trocador de calor na caldeira é pequeno, o deslocamento do sistema pode ser aumentado principalmente pelo aumento do diâmetro dos tubos. Outra alternativa desse tipo é a instalação de um acumulador de calor. Com a abordagem certa, é possível perceber o acúmulo de calor somente após o aquecimento do sistema principal, o que ajudará a acelerar o aquecimento da casa e resolver o problema de condensação.
Acumulador de calor no sistema de aquecimento
Os sistemas de piso radiante têm a sua própria alta inércia, que aumenta com a espessura da betonilha acumuladora. Com um corte térmico sob o piso, isso pode ser uma fonte de calor verdadeiramente de longo prazo. Com uma camada suficientemente espessa, mesmo o uso de água em uma temperatura mais elevada não causará desconforto e uma zebra térmica, mas junto com a inércia do sistema, o tempo que leva para atingir o regime aumenta. Por outro lado, conectar um piso aquecido a uma caldeira a lenha requer uma tubulação bastante complexa, que exclui o superaquecimento da caldeira e dos tubos no piso..
Chão aquecido a água
Automação e tubulação de caldeiras a lenha
Conforme já mencionado, a potência da caldeira pode ser regulada apenas alterando a quantidade de oxigênio fornecido. Este sistema funciona de forma mais eficiente e precisa em caldeiras de pirólise de minas usando madeira ou briquetes..
Unidade de controle de caldeira de combustível sólido
O principal complexo de automação inclui uma unidade de controle eletrônico, um ventilador, um regulador de tiragem acionado eletricamente e um termopar firmemente ligado ao tubo de alimentação. Todos esses componentes são vendidos individualmente e em conjuntos para um modelo específico de caldeira. Em média, toda a automação custa cerca de 4-5 mil rublos. Separadamente, mencionaremos a importância de haver proteção contra queda do amortecedor e ranhuras de vedação nas escotilhas de carregamento e inspeção, chaminé, sistema de estabilização de tiragem.
Regulador de corrente de ar
Para caldeiras de combustível sólido, uma série de dispositivos de proteção de um tipo diferente são fornecidos, instalados na tubulação hidráulica. Dos absolutamente obrigatórios, são bomba de circulação e proteção do forno contra superaquecimento – um grupo de segurança para alívio de sobrepressão. Observe que a saída da válvula de alívio deve estar voltada para a parede ou equipada com uma mangueira, de forma que nenhuma pessoa presente possa se ferir quando acionada. Os requisitos de segurança podem prever a instalação de uma válvula de rebaixo da chaminé para estabilizar a tiragem e a combustão, ela é montada imediatamente na saída da caldeira ou diretamente na frente da seção vertical final.
Esquema de ligação para caldeira a combustível sólido com acumulador de calor: 1 – chaminé; 2 – termostato; 3 – grupo de segurança; 4 – separador de ar; 5 – bomba de circulação; 6 – acumulador de calor; 7 – misturador de três vias; 8 – automação dependente do clima; 9 – radiador de aquecimento; 10 – bomba de circulação; 11 – válvula de retenção; 12 – tanque de expansão; 13 – proteção contra o funcionamento a seco; 14 – válvula de reposição; 15 – sensor de temperatura instalado; 16 – caldeira de combustível sólido
Para caldeiras de ferro fundido, é praticado instalar uma válvula de duas vias que mistura a água da saída quente para evitar que a água fria entre no forno aquecido. Ao instalar um acumulador de calor, é adicionada uma válvula elétrica de três vias, que inicia o fornecimento de calor ao tanque somente após o aquecimento da composição principal. O controle é realizado pela temperatura de retorno, o circuito adicional é ligado 7–10 ° C antes que a temperatura de corte seja atingida. Neste aspecto, as unidades de controle com um controlador PID são as mais preferidas..
Instalação, conexão
A caldeira é instalada sobre um pedestal de concreto, cuja altura é determinada pelo equilíbrio do sistema hidráulico. Idealmente, o meio de aquecimento na caldeira deve estar na pressão mais alta em comparação com o resto da tubulação. A posição da caldeira também é determinada pela direção e ponto de conexão da chaminé. Sua conexão pode ser vertical (topo) ou horizontal (traseira ou lateral).
Recomenda-se a utilização apenas de tubos de aço ou cobre nas tubagens da caldeira, para o plástico existe um risco muito grande de sobreaquecimento. A seção do duto de abastecimento de 3 a 5 metros da caldeira também é tradicionalmente feita de metal. As conexões podem ser soldadas, na ausência do equipamento necessário – rosqueado no reboque e selante anaeróbio.
A caldeira deve ser ajustada levando em consideração a baixa taxa de aquecimento e a alta inércia. A temperatura operacional do refrigerante é mantida, via de regra, na faixa de 50–65? С. Nesse caso, a temperatura da histerese reversa deve ser ligeiramente mais alta do que o máximo no qual o boost para completamente. Isso é necessário para que a ignição comece muito antes de a água no sistema esfriar mais do que o esperado..
Caldeira a lenha para aquecimento de uma casa particular
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Sistemas de engenharia
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Qual é a eficiência energética de uma caldeira a lenha para aquecimento de uma casa particular em comparação com outros sistemas de aquecimento?