O princípio de operação de uma caldeira de aquecimento indireto e um exemplo de sua fabricação pelas próprias mãos

Dispositivo de caldeira de aquecimento indireto

A estrutura do projeto da caldeira inclui os seguintes elementos principais:

1. Capacidade;
2. Bobina ou tanque embutido;
3. Camada de isolamento térmico;
4. invólucro exterior;
5. Conexões (tubos) para conexão;
6. ânodo de magnésio;
7. DEZ (nem sempre);
8. Sensor térmico;
9. Sistema de controle de temperatura;

Os tanques para caldeiras são geralmente cilíndricos, menos frequentemente retangulares. Eles são feitos de aço carbono (comum) ou de alta liga (inox).No caso de usar aços convencionais, a superfície interna do recipiente é coberta com uma camada de esmalte especial ou vitrocerâmica, em todos os casos é instalado um ânodo de magnésio (ou titânio).

O ânodo de magnésio é um item consumível, pois é usado, precisa ser substituído regularmente. A taxa de corrosão do material do tanque principal devido ao ânodo é reduzida várias vezes.

A principal modificação do BKN é um recipiente com uma bobina espiral embutida; para grandes volumes, o dispositivo pode ser equipado com várias bobinas e podem ser conectadas a várias fontes geradoras de calor - uma caldeira, uma bomba de calor, uma fonte solar colecionador.

Trocador de calor espiral de caldeira de aço inoxidável

O material da bobina geralmente é cobre, com menos frequência - aço comum ou inoxidável. As extremidades da bobina são equipadas com roscas para conectar válvulas e tubulações.

Segunda variedade caldeiras KN - unidades com built-in capacidade. O tanque também possui camadas de revestimento protetor ou é feito de aço inoxidável, equipado com bicos que se estendem além do tanque principal.

Para reduzir as perdas de calor, o recipiente é isolado com alta qualidade - poliuretano e outros materiais de isolamento térmico são usados ​​para isso. O recipiente isolado é fechado em um invólucro decorativo e protetor - é feito de aço ou plástico de alta resistência.

Muitos modelos BKN estão equipados com elementos de aquecimento removíveis. Eles são projetados para aumentar o desempenho da caldeira ou atuar como elemento de aquecimento principal (na estação quente, na ausência de aquecimento).

Os tanques são equipados com escotilhas para inspeção interna e limpeza de equipamentos.As unidades com tanques embutidos são equipadas com sistemas de autolimpeza e geralmente não possuem escotilhas.

A capacidade BKN varia de 50 a 1500 litros. De acordo com o método de colocação, o dispositivo é dividido em 2 tipos:

1. Montado na parede - até 200 litros;
2. Piso.

Um tipo separado de BKN está embutido. Eles são colocados diretamente no mesmo prédio da caldeira, controlados pelo seu sistema de automação. Aquecedores embutidos têm limitações de volume - isso se deve à presença de características gerais comuns à caldeira.

Deve-se notar que a colocação da parede implica a presença de uma parede principal ou a construção de estruturas de reforço. De acordo com a orientação do tanque, as caldeiras são divididas em verticais e horizontais.

O principal elemento de controle do BKN é um sensor de temperatura, instalado na zona intermediária do tanque em uma manga especial. O sistema de controle define o temperatura da água quente, sensor ao mudar (aquecimento ou resfriamento) fornece a temperatura da água comandos apropriados para desligar os atuadores - uma bomba ou uma válvula de três vias.

Na parte superior da caldeira existe um tubo de derivação para ligar um purgador de ar ou um grupo de segurança. Na maioria das vezes, um grupo de segurança é instalado aqui, enquanto a pressão de resposta da válvula de segurança é de 6,0 kgf / cm2. Além do GB, uma válvula de expansão é necessariamente integrada à tubulação BKN. tanque tipo membrana - seu volume é selecionado à taxa de 10% da capacidade da caldeira.

Na parte inferior do BKN há uma conexão rosqueada para drenar a água do dispositivo. A água fria é fornecida na parte inferior do dispositivo, a água quente é retirada da parte superior.A maioria dos modelos BKN está equipada com um tubo de derivação para organizar um circuito de recirculação, localizado na parte central do dispositivo.

Desenvolvimento de projeto

A caldeira BKN é executada de acordo com o projeto, que é baseado nos desenhos executivos. Eles são feitos de forma independente, obtidos na Internet de acordo com o volume necessário do tanque e a temperatura do líquido refrigerante, ou emprestados de usuários que instalaram e operaram com sucesso o volume necessário de BKN. O projeto realiza cálculos térmicos e hidráulicos e determina a especificação dos equipamentos necessários.

Principais parâmetros de projeto do BKN:

• volume horário de consumo de água AQS, m3;
• localização da bobina;
• configuração da bobina;
• área de aquecimento da bobina.

Além disso, está sendo preparada uma seção “automação”, que prevê o desligamento de emergência do BKN e manutenção automática da temperatura de operação AQS na caldeira.

Ao escolher os parâmetros do tanque e da bobina, você não deve se deixar levar pelas grandes dimensões da estrutura, pois isso levará a uma diminuição da eficiência geral da instalação devido ao aumento das perdas de calor.

Cálculo do volume da caldeira fabricada

No caso de a caldeira já estar instalada em casa particular e ser projetada para aquecimento, o volume do tanque deve ser calculado com base no funcionamento máximo da caldeira para aquecimento e na reserva de energia restante para o serviço de DHW. Se este equilíbrio for violado, o sistema funcionará com subarrefecimento tanto no sistema de aquecimento como na AQS.

Por exemplo, uma caldeira de aquecimento indireto Thermex 80, com um volume de 80 litros, exigirá uma reserva de energia da caldeira de 14,6 kW a uma temperatura da água da caldeira de pelo menos 80 C.

A carga no abastecimento de água quente é determinada pelo volume de uso de água, a relação prática entre o volume do tanque NBR e carga de calor ligada AQS:

• 100 l - 16 kW;
• 140 l - 23 kW;
• 200 l - 33 kW.

Para realizar cálculos mais precisos, é usada uma fórmula baseada no balanço de calor:

Vbkn \u003d P x.v (tk - tx.v): (tbkn - tx.v).

Onde:

• Vbkn é a capacidade estimada do tanque de aquecimento indireto;
• P h.v - consumo horário de água quente;
• tk é a temperatura da água de aquecimento da caldeira da fonte externa primária de aquecimento, geralmente 90 C;
• th.v. - temperatura da água fria na tubulação, 10 C no verão, 5 C no inverno;
• t bkn - a temperatura da água aquecida pelo BKN é definida pelo usuário de 55 a 65 C.

De que material é feito o recipiente?

O tanque BKN geralmente é selecionado a partir de materiais disponíveis, geralmente é feito independentemente de chapa de aço, tubos de grande porte ou cilindros de gás liquefeito usados ​​são usados.

Chapa de aço

Neste caso, os mestres não têm muita escolha. Ao escolher um material para um tanque, deve-se partir de sua durabilidade e resistência, pois funciona em um ambiente altamente corrosivo e sob pressão.

No mundo, as melhores caldeiras de aquecimento indireto, apresentadas por fabricantes europeus, são dispositivos com revestimento vitrocerâmico. Tanques de aço inoxidável, embora mais duráveis, são menos populares devido ao seu alto custo. Além disso, existem BKN orçamentários com uma camada protetora de esmalte, mas têm o menor período de operação.

Cálculo do dimensionamento da bobina

O cálculo da área de aquecimento é o básico para criar um BNC com a potência térmica necessária. É determinado pelo comprimento do tubo de acordo com a fórmula:

l \u003d P / n * d * DT

Nesta fórmula:

• P é a potência do trocador de calor, tomada à taxa de 1,5 kW para cada 10 litros de volume do tanque;
• d é o diâmetro da bobina, geralmente 0,01 m;
• n é o número de pi;
• l é o comprimento estimado do tubo da bobina, m;
• DT é a diferença de temperatura na entrada 10 C e na saída 65 C. Como regra, é considerado 55 C.

De que material é feito o trocador de calor?

Para fazer um aquecedor de água BKN na forma de uma bobina, pegue um tubo de cobre / latão D de 10 a 20 mm. Ele é torcido em espiral e uma lacuna entre espiras de 2-5 mm é deixada. A folga é realizada para compensar a expansão térmica do tubo.

Com esta versão da espiral, é formado um bom contato do refrigerante com a superfície do tubo de aquecimento. Na rede de distribuição, você encontra espirais de cobre prontas, que podem ser liberadas inicialmente para equipamentos de processo

Isso não é tão importante se as dimensões da bobina corresponderem aos cálculos necessários.

Diagrama de fiação

Conexão da caldeira aquecimento indireto para uma caldeira de circuito único de qualquer tipo é realizado de acordo com os mesmos esquemas: com ou sem prioridade. No primeiro caso, o refrigerante, se necessário, muda a direção do movimento e para de aquecer a casa, e toda a energia da caldeira é direcionada ao aquecimento. Este método permite aquecer rapidamente um grande volume de água.

Ao mesmo tempo, o aquecimento da casa é suspenso. Mas a caldeira, ao contrário de banho-maria, aquece a água por pouco tempo e os quartos não têm tempo para arrefecer.

As características da conexão de uma caldeira de aquecimento indireto dependem do material dos tubos:

• polipropileno;
• metal-plástico;
• aço.

A maneira mais fácil é conectar o equipamento a comunicações de polipropileno que não sejam costuradas nas paredes.Neste caso, o mestre terá que cortar o tubo, instalar tês, usar acoplamentos para conectar os tubos que vão para a caldeira.

Para conectar-se a comunicações ocultas de polipropileno, é necessário instalar adicionalmente tubos de derivação que levam a tubos nas paredes.

Não há tecnologia para instalação oculta de um sistema de abastecimento de água de metal-plástico, portanto a conexão será idêntica à conexão de comunicações abertas de polipropileno.

Caldeira de aquecimento indireto instalada corretamente

Conectando a caldeira no vídeo:

Ao instalar um aquecedor de água, é necessário antes de tudo escolher o local certo de acordo com os requisitos:

• Acesso rápido aos elos de conexão do abastecimento de água para reparos rápidos.
• Proximidade das comunicações.
• A presença de uma parede de suporte de carga sólida para montagem de modelos de parede. Nesse caso, a distância dos fixadores ao teto deve ser de 15 a 20 cm.

Opções de colocação do aquecedor de água

Quando um local para o equipamento é encontrado, é necessário selecionar um esquema de tubulação da caldeira. A conexão com uma válvula de três vias é muito popular. O esquema permite conectar várias fontes de calor em paralelo a um aquecedor de água.

Com esta ligação, é fácil regular a temperatura da água na caldeira. Para isso, são instalados sensores. Quando o líquido no tanque esfria, eles dão um sinal para a válvula de três vias, que desliga o fornecimento de refrigerante ao sistema de aquecimento e o direciona para a caldeira. Após o aquecimento da água, a válvula volta a funcionar, retomando o aquecimento da casa.

Ao conectar distante pontos de entrada de água precisa ser reciclado. Isso ajudará a manter a temperatura do líquido nos tubos alta.Quando as torneiras são abertas, as pessoas recebem imediatamente água quente.

Conectando uma caldeira com recirculação

Conectando com recirculação neste vídeo:

Possíveis erros

Ao conectar uma caldeira de aquecimento indireto, as pessoas cometem vários erros comuns:

• O principal erro é a colocação incorreta do aquecedor de água na casa. Instalado longe de uma fonte de calor, o dispositivo requer a colocação de tubos nele. Isso leva a um aumento nos custos. Ao mesmo tempo, o refrigerante que vai para a caldeira esfria na tubulação.
• A ligação incorreta da saída de água fria reduz a eficiência do aparelho. É ideal colocar a entrada de refrigerante na parte superior do dispositivo e a saída na parte inferior.

Para aumentar a vida útil do sistema, é necessário conectar corretamente e, em seguida, realizar a manutenção periódica do equipamento.

É importante limpar a bomba e mantê-la em bom estado de funcionamento Opção para colocação e ligação adequada do termoacumulador

Opção para a correta colocação e conexão do aquecedor de água

Brevemente sobre os principais

Uma caldeira de aquecimento indireto é uma maneira econômica de organizar um sistema de água quente em casa. O equipamento usa a energia da caldeira de aquecimento para aquecimento, isso não leva a despesas adicionais.

O termoacumulador é um equipamento duradouro, pelo que deve optar por uma instalação de qualidade. O melhor de tudo, tanques de aço inoxidável com bobina de latão se mostraram. Eles aquecem rapidamente a água e não têm medo de corrosão.

Ligar a caldeira a uma caldeira a gás

Para o correto funcionamento de uma caldeira com caldeira a gás, contém um sensor de temperatura. Para que eles trabalhem juntos, uma válvula de três vias é conectada. A válvula regula o fluxo entre o circuito principal e o circuito de DHW.

Para uma única caldeira a gás

Para tal conexão, é usado um chicote com duas bombas. É ela quem pode substituir o circuito por um sensor de três vias. O principal é separar os fluxos de refrigerante. Neste caso, seria mais correto dizer sobre o funcionamento síncrono dos dois circuitos.

Para uma caldeira a gás de circuito duplo

Principal neste o diagrama de conexão se tornará dois magnéticos válvula. A linha inferior é que a caldeira é usada como um buffer. A água fria entra da rede de abastecimento de água. A válvula de entrada DHW está fechada. Se você abri-lo, primeiro a água fluirá do buffer, que é a caldeira. O buffer contém água aquecida, cujo consumo é regulado pela capacidade da caldeira e pela temperatura definida.

Vantagens e desvantagens, a escolha do BKN

As caldeiras de aquecimento indireto têm várias das seguintes vantagens:

1. Disponibilidade de abastecimento de água quente;
2. Não requer permissão para instalar (ao contrário de uma caldeira a gás);
3. Simplicidade de dispositivo e operação;
4. Capacidade de usar diferentes fontes de calor;
5. Possibilidade de auto-fabricação (se tiver os equipamentos e competências);
6. Fornecimento de água quente de alta qualidade em qualquer ponto de entrada de água (no caso de um circuito de recirculação).

O equipamento tem algumas desvantagens, mas ainda são:

1. Grandes dimensões gerais e peso de modelos espaçosos;
2. Dependência da disponibilidade de energia elétrica;
3. O aquecimento inicial da água leva um certo tempo, enquanto a energia fornecida ao sistema de aquecimento é significativamente reduzida.

No caso de possuir caldeira própria, a BKN é claramente considerada a melhor solução para responder às necessidades de abastecimento de água quente. Não é necessário adquirir aquecedores de água que tenham um design mais complexo, exigindo as condições de instalação, a disponibilidade de outros recursos energéticos - gás ou eletricidade. Em comparação com a maioria dos equipamentos de aquecimento de água, as caldeiras de aquecimento indireto são consideradas as melhores em termos de nível e qualidade de fornecimento de água quente.

A escolha do modelo BKN depende dos seguintes fatores:

1. Intensidade do consumo de água quente;
2. Materiais de fabricação;
3. Possibilidade de integração com geradores de calor;
4. reputação do fabricante;
5. Preço.

O principal critério de seleção é volume e frequência do consumo de água. O volume do tanque BKN geralmente é determinado por indicadores médios consumo de água quente:

Um indicador técnico importante é a potência do trocador de calor. Depende da taxa de aquecimento da água. O valor recomendado é de pelo menos 70 - 80% da potência nominal do gerador de calor. Em valores mais baixos, a duração do aquecimento inicial aumenta, isso afeta negativamente a operação do sistema de aquecimento.

A vida útil do equipamento depende diretamente da qualidade dos materiais de fabricação. Recomenda-se a aquisição de caldeiras feitas de materiais pouco suscetíveis à corrosão ou com proteção máxima contra ela. A corrosão é o principal processo negativo que afeta a integridade do equipamento.

Deve-se atentar também para a possibilidade de integração (funcionamento mútuo) de uma caldeira e uma caldeira de diferentes fabricantes. Essa oportunidade nem sempre está disponível - para trabalho conjunto, pode ser necessário adquirir automação adicional e complicar o circuito. Um fator importante é a reputação do fabricante e o custo do dispositivo.

A questão do preço depende das capacidades financeiras do comprador. Quanto ao fabricante, recomenda-se a compra de unidades de marcas conceituadas. BKN tem um custo decente - então seria irracional comprar um produto de baixa qualidade

Um fator importante é a reputação do fabricante e o custo do dispositivo. A questão do preço depende das capacidades financeiras do comprador. Quanto ao fabricante, recomenda-se a compra de unidades de marcas conceituadas. BKN tem um custo decente - então seria irracional comprar um produto de baixa qualidade.

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Modo de operação ideal da caldeira elétrica

Definir a temperatura para o mínimo permitido é altamente desencorajado pelas seguintes razões:

• Reduzir a eficiência dos equipamentos de aquecimento de água;
• A temperatura do líquido é de 30 a 40⁰ C - um ambiente ideal para a formação, reprodução de bactérias, fungos de mofo, que certamente cairão na água;
• A taxa de formação de incrustações aumenta.

Esses aparelhos são frequentemente equipados com uma opção de modo econômico, indicada pela letra E.Este modo de operação significa aquecer o líquido dentro do tanque capacitivo a uma temperatura de +55⁰ C, o que permite prolongar o período de uso antes da manutenção. Ou seja, neste regime de temperatura, a escala é formada a mais lenta de todas, respectivamente, é menos necessário limpar o elemento de aquecimento. Isso não se aplica à economia de energia.

Aquecedores de água de armazenamento

Pelo princípio de operação e estrutura, eles se assemelham a tipos elétricos de aquecedores de água. A caixa de metal externa, o tanque interno também possui um revestimento protetor, apenas um queimador de gás atua como fonte de energia. Tal equipamento prevê a operação em liquefeitos ou gás principal, inclusive em fluxo fraco, não requer conexão à rede elétrica.

Vale ressaltar que esse tipo é menos popular que seu concorrente elétrico. Isso se deve ao alto preço, às grandes dimensões e à possibilidade de instalação não em todas as casas. Mas, segundo especialistas, o alto preço desse equipamento será compensado durante sua operação, já que o gás, como fonte de energia, é muito mais econômico que a eletricidade.

Dependendo das características da estrutura, esse equipamento é dividido em dois tipos:

• com câmara de combustão fechada;
• com câmara de combustão aberta.

Além das caldeiras elétricas, elas podem ser:

• montado na parede - de 10 a 100 litros (por exemplo, modelos da série Ariston SGA);
• de piso - de 120 litros ou mais (como os modelos Ariston da série NHRE).

O projeto do gás também fornece um sistema de controle com opção de temperatura, equipado com um termostato para manter a temperatura necessária, mostra a quantidade de água quente que resta no tanque. Esses equipamentos devem estar equipados com um sistema de segurança.

Mas é aqui que as limitações de largura de banda entram em jogo. Já para um aquecedor de água com potência de 8 kW, a seção transversal do fio de cobre deve ser de 4 mm, e para o alumínio, com a mesma seção transversal, a carga máxima é de 6 kW.

Ao mesmo tempo, nas grandes cidades a tensão da rede é quase sempre 220V. Em aldeias, pequenas cidades ou casas de veraneio, muitas vezes cai muito mais baixo. É aí que entra o aquecedor de água.

Fazemos uma caldeira com nossas próprias mãos

Aquecedores de água com aquecimento indireto pode ter uma grande variedade de designs e configurações. Mais importante, eles devem ser feitos exatamente de acordo com os cálculos, usando materiais de alta qualidade e de acordo com a tecnologia de processamento estabelecida, a fim de obter um produto capaz de operar em condições de altas temperaturas e pressões. O processo de produção é dividido em várias etapas importantes.

Preparação do tanque de caldeira

Ao escolher um design de tanque, você precisa prestar atenção em como a bobina será enrolada no corpo. Se houver uma tampa de montagem na carcaça, não haverá problemas para o mestre em amarrar o trocador de calor

NO quando o recipiente é integral, você precisará fazer a tampa, cortando a parte superior e fixando-a aparafusado por toda parte circunferência com junta de borracha pré-instalada.A opção mais conveniente para instalação é um design que possui duas tampas - superior e inferior.

Em seguida, dois furos são perfurados no corpo para as seções finais da bobina. O diâmetro dos furos deve ser consistente com o diâmetro da rosca das conexões mais 1-2 mm. As conexões são passadas em furos tecnológicos, com pré-instalação de anéis de vedação.

Além disso, na parte externa do corpo, gire as conexões opostas e aperte-as fortemente. Essa conexão confere estabilidade à estrutura da bobina, que é reforçada com suportes dentro da carcaça para evitar vibrações e ruídos durante a circulação do trocador de calor.

Os tubos de derivação para a entrada/saída do meio aquecido e as linhas de drenagem são pressionados no corpo do recipiente, no qual são instaladas válvulas de fechamento e segurança. No caso, é determinada a localização da inserção do termômetro de ponteiro.

Fabricação e processamento da bobina

Não é difícil para um artesão experiente fazer uma bobina de troca de calor por conta própria. Neste método, a principal condição é produzir enrolamentos de alta qualidade.

É desejável realizá-lo a partir de tubos com boa transferência de calor e propriedades anticorrosivas: cobre e aço inoxidável. Embora a última opção seja difícil de dobrar e dar a forma desejada.

Bobina acabada

Preferencial para esses fins é um tubo de cobre, que se dobra sem pré-aquecer o queimador. Para enrolar, é usado um tambor do material desejado com um diâmetro menor da capacidade de trabalho do aquecedor de água em 8-12%. Depois de enrolar, bobinas de tubos são separadas entre até 5mm.

Produção e encadernação de BKN

Em primeiro lugar, uma caldeira de aquecimento indireto de fabricação própria é conectada a uma fonte externa de aquecimento: tubos de aquecimento central ou a um circuito independente de uma unidade autônoma de caldeira de aquecimento.

A espiral fabricada é colocada dentro da carcaça e amarrada com o refrigerante de alimentação. Antes de fechar a caixa com tampa, pressurize o circuito de aquecimento. Para isso, inicie a circulação do refrigerante abrindo a válvula de alimentação e retorno e inspecione cuidadosamente a bobina para vazamentos.

Esquema de tubulação BKN

Além disso, de acordo com o esquema, a estrutura é ligada à linha de água quente sanitária através das válvulas de corte e controle. De acordo com o esquema, o tanque está conectado com abastecimento de água fria, Saída de água quente sanitária com canalização interna de água quente para misturadores e condutas de drenagem, para escoamento da água durante reparações e manutenções. Um termômetro e um manômetro são montados na saída do BNS para que os parâmetros da água aquecida possam ser controlados.

Se o tanque tiver um sistema automático de controle e proteção, instale sensores de temperatura e pressão para proteger o BKN de altos parâmetros de aquecimento.

isolamento térmico

Para reduzir as perdas de calor do BKN e fornecer propriedades térmicas acumulativas, é realizado o isolamento térmico externo da estrutura.

O isolador de calor é fixado com cola de montagem, braçadeiras de arame ou de outra forma. É de grande importância que a caixa esteja completamente protegida, pois a eficiência do sistema dependerá da qualidade do isolamento térmico e de quanto tempo o tanque pode armazenar água quente.

Muitas vezes, na prática, o isolamento térmico é realizado usando um segundo tanque de diâmetro maior, no qual um recipiente de trabalho é inserido e o espaço entre eles é preenchido com isolamento.