Esquema de ligação da caldeira de combustível sólido

Abaixo está o esquema de ligação de uma caldeira a biomassa com um acumulador de calor, uma válvula de três vias e uma bomba de circulação ao sistema de aquecimento e água quente de uma casa particular.

À primeira vista, o esquema parece muito complicado e saturado de elementos desnecessários, mas a decisão sobre quais elementos instalar e quais não, fica a seu critério. Justificaremos a necessidade de sua aplicação.

Após a leitura dessas recomendações, muitos de vocês perceberão o quão conveniente é o combustível a gás, mas é improvável que vocês tenham interesse no esquema de conexão de uma caldeira a biomassa se ainda tiverem a possibilidade de usar gás como combustível.

Não apresentamos o esquema de ligação da caldeira a biomassa em um sistema de aquecimento com circulação natural, pois a caldeira, nesse esquema, opera com um consumo excessivo de combustível e em modos desfavoráveis. Acreditamos que a utilização de um esquema com circulação natural em sistemas de aquecimento modernos só é adequada na ausência de fornecimento de energia elétrica ao objeto ou quando há restrições orçamentárias severas para a instalação da caldeira.

Esquema de ligação da caldeira de combustível sólido

Antes de planejar o esquema de conexão da caldeira a biomassa, é necessário considerar as seguintes características:

1 A caldeira a biomassa é um pedaço de metal com uma inércia térmica significativa, preenchida com água quente, que não pode ser aquecida ou resfriada instantaneamente, derretida ou apagada. Não permita a interrupção do consumo de calor até que a caldeira esfrie completamente.

2 Em 99% das caldeiras a biomassa oferecidas no mercado, não há qualquer automação de proteção e controle, portanto, se a segurança, a longa vida útil e a combustão eficiente do combustível são relevantes para você, elas devem ser resolvidas ao escolher o esquema de conexão da caldeira.

3 A potência da caldeira pode variar dependendo da fase do processo de combustão, tanto para cima quanto para baixo em relação aos valores nominais. Portanto, é recomendado usar a caldeira a biomassa junto com um acumulador de calor. O acumulador de calor garantirá o modo de operação ideal da caldeira com o máximo de eficiência e também reduzirá o número de carregamentos de combustível.

4 O único modo seguro e eficaz de operação da caldeira é operar na potência máxima, onde a temperatura da água na saída da caldeira é mantida entre 85-90°C, e na entrada entre 65-70°C. Nesse modo, um carregamento de combustível é suficiente para não mais do que 4 horas de operação.

5 A caldeira a biomassa, assim como qualquer outra, deve operar com água técnica preparada livre de sais de dureza, que se depositam na forma de incrustações. Por isso, não é permitido aquecer diretamente a água de abastecimento na caldeira e, ainda, não se recomenda a alimentação da caldeira com água de abastecimento.

6 Deve haver sempre a circulação do fluido térmico com a caldeira funcionando ou aquecida, independentemente de a caldeira estar instalada em um sistema de aquecimento com circulação natural ou com bomba.

Descrição dos elementos do esquema de conexão da caldeira a biomassa

[1] Regulador termostático de tiro - altera automaticamente a entrada de ar na câmara de combustão quando a temperatura da água na saída da caldeira se desvia do valor definido. Estabiliza o processo de combustão e protege a caldeira e o sistema conectado de superaquecimento.

[2] Válvula de segurança do circuito da caldeira - protege a caldeira e o circuito da caldeira contra o excesso de pressão além do valor máximo permitido. Importante! No trecho do tubo desde a saída da caldeira até o local de instalação da válvula de segurança, não deve haver qualquer tipo de válvula de fechamento, reguladores, filtros e válvulas de retorne.

A válvula de segurança deve entrar em ação apenas em modos de emergência.

A descarga de água deve ser feita para um canal de drenagem ou esgoto, que permita a descarga de água quente.

[3] Válvula automática de desgasificação - remove automaticamente o ar durante o enchimento do sistema, assim como o oxigênio dissolvido, que se libera durante o aquecimento da água. A válvula de desgasificação deve ser instalada no ponto mais alto do tubo de saída da água aquecida da caldeira.

[4] Filtro de malha do circuito da caldeira - destinado à coleta de incrustações que se formam na caldeira durante o aquecimento da água. Protege a bomba de circulação e a válvula regulatória.

[5] Válvula de balanceamento manual - destinada ao equilíbrio hidráulico do circuito que passa pela ponte para o tubo [B] da válvula de três vias e do circuito que passa pelo acumulador de calor até o tubo [A] da válvula. As perdas de pressão em ambos os circuitos devem ser iguais; caso contrário, o fluxo de água que passa pela caldeira pode variar bastante.

[6] Válvula termostática de três vias - protege a caldeira de receber água com temperatura inferior a 60°C durante o aquecimento do sistema. Quando a temperatura da água estiver abaixo de 60°C, a válvula de três vias abre o fluxo através dos tubos [B-AB], e a água aquecida na caldeira retorna à caldeira pelo pequeno circuito de circulação através da ponte. Quando a temperatura na saída da caldeira excede 60°C, a válvula começa a abrir gradualmente o tubo [A-AB], nesse momento a água fria do acumulador é misturada com a água quente que sai do tubo [B-AB]. Neste momento, o acumulador começa a ser carregado. Caso não exista a válvula de três vias no esquema, a caldeira pode operar por muito tempo com a temperatura da água na entrada inferior a 60°C, levando à condensação de vapor dos produtos de combustão nas superfícies da câmara de combustão e, como resultado, rápida falha da caldeira.

[7] Bomba de circulação do circuito da caldeira - necessária para manter a circulação pela caldeira a biomassa. A bomba deve funcionar durante todo o período de operação da caldeira, desde a ignição até o resfriamento total. Para evitar o superaquecimento da caldeira, até mesmo a parada temporária da bomba é inaceitável, por isso é recomendável conectar a bomba de circulação do circuito da caldeira através de um bloco de alimentação ininterrupta (BPI) com uma bateria (AB) para garantir a operação da bomba durante o tempo de queima de um único carregamento de combustível, mas não menos que 4 horas.

[8] Tanque de expansão do circuito da caldeira é necessário para compensar a expansão térmica da água que ocorre durante o aquecimento. Ao calcular o tanque de expansão, deve-se considerar todo o volume de água no circuito fechado do sistema de aquecimento, incluindo o volume de água no acumulador de calor. É fundamentalmente errado contar que a expansão da água aumentará a pressão no circuito da caldeira e que a válvula de segurança irá liberar o excesso de água. Nesse caso, o sistema terá que ser reabastecido a cada resfriamento. No circuito do tanque de expansão, devem ser instaladas válvulas de corte e drenagem, necessárias para ajustar a pressão no tanque de expansão. A válvula de esfera instalada no ramal do circuito da caldeira para o tanque de expansão deve ser protegida contra fechamento acidental; é melhor remover o volante dela após ajustar a pressão.

[9] Válvula de drenagem serve para esvaziar o sistema e, na ausência de uma linha de reposição fixa, também para encher e reabastecer. A válvula deve ser instalada no ponto mais baixo do circuito da caldeira.

[10] Bloco de preparação de água - necessário para amolecer a água dura da rede. O agente de aquecimento ideal é a água destilada, livre de sais de dureza que se depositam ao aquecer e formam incrustações. Os depósitos na caldeira reduzem significativamente a transferência de calor através das paredes do trocador de calor e podem levar ao superaquecimento e falha da caldeira.

[11] Bloco de proteção de emergência contra superaquecimento da caldeira - é obrigatório em países europeus.

A essência do bloco é que se o tanque do acumulador estiver cheio de água quente a 90°C e o combustível na câmara não queimou completamente, o consumo de calor realmente para e a caldeira começa a superaquecer a água acima da temperatura máxima permitida, o que pode levar a uma falha e avaria da caldeira. Mesmo o fechamento total do regulador de tiragem não resfriará instantaneamente a câmara e a caldeira.

O bloco de proteção consiste em um trocador de calor de alta velocidade, ao qual está conectado o fornecimento de água fria da rede, e à água de resfriamento - a água de circulação do circuito da caldeira antes da entrada na caldeira. Na entrada da água de resfriamento da rede, é instalada uma válvula de controle de temperatura de ação direta [43], que abrirá a entrada da água de abastecimento somente em caso de ultrapassagem da temperatura da água na saída da caldeira acima do limite máximo permitido de 95°C.

Assim que a temperatura da água na saída da caldeira ultrapassar 100°C, a válvula abrirá a entrada de água fria, que através das paredes do trocador de calor resfriará a água superaquecida na tubulação de retorno, que é fornecida para a caldeira.

Recomenda-se manter a pressão no ponto de conexão da água da rede ao bloco de proteção contra superaquecimento, mesmo na ausência de energia elétrica.

O sistema deve ser ajustado e o trocador de calor projetado de modo a resfriar a água superaquecida de 90 a 65°C (não abaixo, pois não se pode fornecer água muito fria a uma caldeira aquecida).

A água da rede que sai do trocador de calor é descartada em um poço de drenagem ou esgoto que permite a descarga de água quente.

[12] Filtro de malha - necessário para proteger a válvula de três vias e a bomba do circuito da caldeira contra partículas de lodo que podem entrar do acumulador de calor.

[13] Válvula de corte do acumulador de calor - utilizada para desconectar o acumulador de calor do circuito da caldeira e dos circuitos dos sistemas de aquecimento. A presença da válvula de corte permite não drenar a água do acumulador de calor durante os trabalhos de reparo e manutenção dos equipamentos.

[14] Acumulador de calor - usado para coletar, armazenar e distribuir o calor que chega do acumulador de calor. A caldeira opera com máxima eficiência apenas com carga nominal, enquanto a carga do sistema de aquecimento varia dependendo da temperatura do ar externo e a necessidade de calor para o sistema de água quente depende do tempo e da quantidade de consumo de água.

O acumulador de calor cria um modo de operação ideal para a caldeira e armazena calor para uso posterior nos sistemas de extração de calor. Além disso, devido à operação da caldeira com a máxima eficiência no esquema com o acumulador de calor, os custos de combustível são reduzidos em 20-30% e a vida útil da caldeira é aumentada.

Recomenda-se escolher o acumulador de calor de modo que sua capacidade seja suficiente para acumular o calor liberado durante a queima completa de um carregamento de combustível completo. Dessa forma, em um sistema com um acumulador de calor, você poderá aquecer a caldeira à noite e usar o calor no dia seguinte, de manhã ou mesmo durante o dia. Portanto, em sistemas com uma caldeira de aço ou ferro fundido comum e um acumulador de calor, não há necessidade de usar caldeiras caras de pirólise de queima prolongada.

[15] Válvula automática de ventilação do acumulador de calor - instalada na conexão superior do tanque ou no tubo conectado à conexão superior do tanque. Removerá o ar durante o enchimento do tanque e também se bolhas de ar entrarem no tanque com o fluxo do fluido térmico.

[16] Válvula de drenagem do acumulador de calor é necessária para esvaziar o acumulador de calor.

[17] Válvula de três vias do circuito de aquecimento do radiador. Como a água no acumulador de calor pode ser armazenada a 90°C, e para o sistema de aquecimento do radiador essa temperatura da água só pode ser necessária na temperatura mais baixa do ar externo, a válvula de três vias mantém a temperatura da água que chega ao sistema de aquecimento, de acordo com a temperatura necessária para a temperatura real do ar externo. A temperatura necessária é obtida pelo regulador misturando dois fluxos de água, um dos quais é retirado do tanque de acumulação, e o outro do bypass na tubulação de retorno.

A válvula de três vias no circuito de aquecimento do radiador é instalada junto com um controlador de temperatura, um sensor de temperatura do ar externo [19] e um sensor de temperatura do fluido térmico [18].

[20] Pompa de circulação do circuito de aquecimento do radiador. Ao fechar a extração de calor do acumulador, a água no sistema continua a circular através da conexão [B-AB] da válvula de três vias. Se a bomba de circulação estiver equipada com um regulador de frequência de rotação - a válvula de bypass [21] no esquema pode não ser instalada.

[21] Válvula de bypass do circuito de aquecimento do radiador é instalada quando no sistema de aquecimento se prevê a instalação de válvulas termostáticas nos radiadores. Como existe a possibilidade de que as válvulas termostáticas em todos os radiadores possam se fechar - a circulação no sistema também será interrompida, enquanto a bomba estará, na verdade, operando com um fluxo nulo, o que pode levar à sua falha.

Quando as válvulas termostáticas nos radiadores se fecham, a pressão no ponto de conexão da válvula de bypass aumentará e ela abrirá, garantindo a operação da bomba em um pequeno circuito, desviando-se do sistema de aquecimento.

[22] Filtro de malha do circuito de aquecimento do radiador, protege o circuito da caldeira contra lodo que pode entrar do sistema de aquecimento.

[23] Válvulas de corte do aquecimento do radiador são necessárias para desconectar completamente o sistema para inspeção ou outros fins.

[24] Regulador de temperatura de ação direta do circuito de aquecimento de piso - mantém a temperatura definida na entrada do piso aquecido com a ajuda do sensor de temperatura fornecido [25]. Normalmente, a temperatura de fornecimento do piso aquecido é de 30-35°C.

O regulador de temperatura determina a quantidade de água retirada do acumulador de calor e a quantidade de água adicionada da tubulação de retorno. Com o fechamento total da extração do acumulador, toda a água que chega ao sistema de aquecimento do piso será retirada da tubulação de retorno.

[26] Pompa de circulação do circuito de aquecimento do piso mantém a circulação da água através do piso aquecido.

[27] Válvula de retenção do circuito de aquecimento do piso evita o refluxo do fluido térmico do tubo de pressão para o retorno. Quando a bomba está em operação, o fluido térmico se move na direção oposta, ou seja, do tubo de retorno para o tubo de pressão.

[28] Filtro de malha do circuito de aquecimento do piso protege o circuito da caldeira contra sujeira que entra do circuito de aquecimento do piso.

[29] Válvula de corte do circuito de aquecimento semi-soterrado é necessária para desconectar completamente o circuito para reparos ou por outros motivos.

[30] Aquecedor de água acumulador para o sistema de água quente. No aquecedor de água acumulador, a água para o sistema de água quente é aquecida pela água quente que chega do acumulador de calor através de uma serpentina embutida.

Importante! Em casas residenciais, utilize aquecedores de água acumulador com uma serpentina de aquecimento embutida. É categoricamente desaconselhável usar acumuladores de calor com uma serpentina embutida onde a água é aquecida, uma vez que a água no acumulador de calor pode alcançar 90°C, e, consequentemente, aquecerá a água parada para o sistema de água quente (AGW) à mesma temperatura, se não houver extração de água na serpentina.

[31] Pompa de circulação do circuito de carga do aquecedor é ativada pelo sinal do sensor do relé de temperatura [32] instalado no tanque. Assim que a água aquecida no tanque atinge a temperatura definida, o relé desliga a alimentação da bomba e a circulação da água quente é interrompida.

[33] Válvula de retenção evita a circulação do fluido térmico quando a bomba não está alimentada.

[34] Filtro de malha protege a bomba contra lodo que se depositou nas tubulações do aquecedor de água acumulador.

[35] Válvula de corte do circuito de aquecimento do bloco de aquecimento de água para o sistema de água quente é necessária para desconectar completamente o bloco do circuito da caldeira.

[36] Hidropulsor (tanque de expansão) recebe o excesso de água que se forma durante a expansão térmica da água do abastecimento que é aquecida. As exigências para a instalação do hidropulsor são as mesmas que para a instalação do tanque de expansão do circuito da caldeira [8].

[37] Válvula de segurança do aquecedor de água acumulador protege o tanque e o sistema de água quente contra o excesso de pressão além do valor calculado. Neste caso, o excesso de pressão além do valor calculado pode ocorrer quando as torneiras de água de abastecimento estão fechadas e a água é aquecida no circuito fechado do aquecedor de água acumulador.

[38] Válvula de corte do circuito de aquecimento de água quente desconecta o aquecedor de água acumulador do sistema de abastecimento de água.

[39] Válvula automática de desgasificação do aquecedor de água acumulador remove o oxigênio dissolvido que se libera da água de abastecimento durante o aquecimento. A válvula de desgasificação deve ser instalada na conexão superior do aquecedor de água acumulador ou no ponto mais alto do tubo conectado a ele.

[40] Válvula de drenagem do aquecedor de água acumulador é necessária para esvaziar o tanque.

[41] Filtro de malha protege a caldeira contra impurezas mecânicas que entram com o fluxo de água.

* Explicação dos símbolos gráficos condicionais nos diagramas