Que son les calderes de condensació?
Coneixes els tipus de calderes que ofereix el mercat? Saps quines són les més eficients? En aquest post us fem una descripció de com funcionen les calderes de condensació, quines diferències hi ha respecte de les calderes convencionals i altres dades d'interès que esperem et siguin d'utilitat.
Les calderes de condensació es caracteritzen fonamentalment perquè aprofiten l'energia obtinguda a causa de la condensació de vapor d'aigua, continguda en els fums producte de la combustió, per pre-escalfar l'aigua d'entrada a l'equip.
En les calderes corrents els fums evacuats poden arribar fins i tot 150ºC per evitar condensacions i facilitar el tir. Dit vapor d'aigua expulsat cap a l'exterior conté una calor latent que és malgastat. En canvi si el vapor d'aigua condensa, canvia d'estat gasós a estat líquid cedint calor. En el cas de les calderes de condensació, a l'contrari que les calderes convencionals, aquesta calor residual és aprofitat per pre-escalfar l'aigua, augmentant per tant el rendiment de la mateixa fins a valors superiors a el 100%.
Fases de la transmissió de calor a les calderes de condensació
En les calderes de condensació, la calor es transmet en tres fases diferenciades:
1ª Fase en què la flama de la combustió de gas transmet la calor a l'aigua per radiació.
2ª Fase de conducció-convecció.
3a Fase de condensació-convecció on el canvi d'estat de el vapor d'aigua contingut en els fums és aprofitat per la caldera.
Temperatura de l'aigua a les calderes de condensació
Perquè es produeixi la condensació de vapor d'aigua contingut en els fums, en primer lloc cal garantir que l'aigua de retorn està per sota de la temperatura de rosada. D'altra banda el valor de la temperatura de rosada dels fums dependrà de la quantitat de vapor d'aigua continguda, de l'excés d'aire i del tipus de combustible.
Un cop conegut el valor de la temperatura de rosada, com més freda estigui l'aigua de retorn respecte d'aquesta temperatura més s'aprofitarà el fenomen de la condensació. Per tant com més gran sigui la diferència de temperatura més calor es cedirà. I si hi ha més condensació llavors el rendiment energètic de la caldera de condensació serà més gran.
Un cop els fums han cedit la calor a l'aigua, la temperatura reduïda d'aquests pot oscil·lar entre els 30 ° C i els 100 ° C, de manera que si el tir no és el suficient per a evacuar aquests fums pot ser que sigui necessari la instal·lació d'un ventilador que els extregui. (Veure apartat de precaucions posterior).
Rendiment de les calderes de condensació
Com s'ha comentat abans, el rendiment d'aquestes calderes supera el 100% (sempre respecte a poder calorífic inferior) enfront de les convencionals amb valors entre 70-80%. Això es deu al fet que aprofiten la calor de condensació per escalfar l'aigua de retorn de la caldera. Utilitzen el poder calorífic superior sense posar en perill la caldera. El resultat final és el de rendiments superiors fins i tot en un 30% més que el rendiment màxim obtingut per una caldera convencional.
Precaucions
1. Els combustibles líquids solen tenir sofre en forma d'òxid que si reaccionen amb l'oxigen present en la combustió, produeixen àcid sulfúric. Aquest compost podria corroir els elements metàl·lics de la caldera, de manera que el combustible que s'utilitzi no ha de contenir sofre, com els gasos: Natural i GLP. El PVC és una bona alternativa.
2. Els gasos evacuats després de la combustió, ho fan a una temperatura inferior a la de condensació. Aquesta circumstància redueix el tir tèrmic que haurà de ser compensat utilitzant un ventilador que faciliti l'extracció.
3. Resulta imprescindible reduir les pèrdues de calor:
- Pèrdues de calor per fums a causa de productes incremats durant la combustió i que genera CO, a el contingut de CO2 i la temperatura dels fums. El maluc haurà de controlar la quantitat d'aire de combustió. Els ventiladors de velocitat variable ajuden a controlar l'excés d'aire.
- Pèrdues causa de períodes d'atur de la caldera. Les pèrdues es deuen al fet que l'envoltant de la caldera cedeix calor. És important la relació entre la potència màxima i la mínima, així com l'ús de ventiladors de velocitat variable.
4. Els productes de la condensació han de ser evacuats. A més si la condensació dels fums continua durant la seva evacuació, hauran de disposar-tubs de materials compatibles amb els productes condensats. En instal·lacions de potència superior a 70 kW, caldrà tractar aquests condensats per neutralitzar la seva acidesa.
5. La producció d'ACS requereix temperatures d'impulsió altes, entre 80 i 60ºC, com a mètode de prevenció de la legionel·la. Aquesta circumstància influeix directament en la capacitat d'aprofitament de la condensació, ja que la temperatura de l'aigua de retorn depèn de la temperatura d'impulsió. I no oblidem que la temperatura de l'aigua de retorn haurà de ser igual o inferior a la de rosada perquè es produeixi la condensació. En aquest sentit caldrà aplicar una sèrie d'estratègies de disseny en el circuit de l'ACS.
Conceptes bàsics
En tot procés de combustió es produïx diòxid de carboni i aigua. En el procés de combustió d'una caldera, el combustible - Gas Natural, GLP, gasoil- compost de Carboni i Hidrogen, a l'reaccionar amb l'oxigen de l'aire -combustión- produeix CO2 i H2O en forma de vapor. Si aquest vapor d'aigua passa a estat líquid, és capaç de cedir 2260 kJ a temperatura ambient - superior si la pressió és inferior. En caldera convencionals dit vapor s'expulsa a l'atmosfera.
Poder calorífic superior o PCI
És l'energia alliberada en el procés complet de la combustió quan el vapor d'aigua dels fums ha condensat. Es distingeix de el poder calorífic inferior, que en aquest últim el vapor d'aigua continua en estat gasós. Per tant, la calor o energia alliberada és inferior. Aquest és el calor utilitzat tradicionalment per a les calderes tradicionals i el càlcul del seu rendiment estacional.
Tècnica de la condensació
Consisteix en refredar el gas fins a la seva temperatura de rosada. Això es pot aconseguir variant la pressió i / o la temperatura. El calor cedit causa de el canvi d'estat, de vapor d'aigua a líquid, passa de el calor latent a sensible. D'altra banda, aquesta tècnica redueix la quantitat de fums expulsats producte de la combustió.
Rendiment
El rendiment és el quocient entre la potència útil que s'obté a l'escalfar l'aigua i la desenvolupada pel gas durant la combustió.
El rendiment útil nominal s'aconsegueix amb la caldera en funcionament, mentre que el rendiment estacional depèn dels períodes de parada i funcionament o engegada, és a dir, considera els períodes de arrancada, funcionament i parada de la caldera. Es calculen de manera diferent ja que consideren pèrdues d'calor a causa de motius diferents.