CALDERES DE CONDENSACIÓ I DE BAIXA TEMPERATURA.

Calderes de condensació: són, ara per ara, una de les millors alternatives per obtenir calefacció i / o aigua calenta sanitària amb la màxima eficiència, obtenint un gran estalvi energètic pel que fa a les calderes convencionals. En aquest article, explicarem com funcionen les calderes de condensació, i els avantatges que aporta. Així mateix, indicarem les condicions òptimes de funcionament, per treure-li el major rendiment possible. Una altra opció, són les calderes de baixa temperatura, més econòmiques, però igualment amb molt bons rendiments. Veurem també, en què consisteix el seu funcionament.

Com Funciona 1 Caldera Convencional?

Per entendre el funcionament de les calderes de condensació (baixa temperatura), cal prèviament explicar de forma breu, com funciona una caldera convencional (també anomenada estàndard).

Tots sabem que, per aconseguir escalfar un fluid (aigua), necessitem generar calor a partir de la combustió d’un combustible (gasoil, gas, biomassa, gasos liquats del petroli). Per a això s’utilitza un cremador, on la calor generada s’aprofita per escalfar el fluid que realitza un recorregut a través d’un sistema de distribució a l’interior del cos de la caldera, elevant la seva temperatura. Finalment, el fluid es distribueix a través d’una xarxa de canonades (anada i tornada) als elements emissors (radiadors, terra radiant, fan-coils, bateries de climatitzadors, sistema de acs …)

En aquesta infografia veurem diferents formes d’escalfar un ambient. Es visualitzen diversos sistemes, entre ells, caldera mural amb radiadors / terra radiant, bomba de calor, radiadors elèctrics, etc. Fer clic en els números i fletxes de la part inferior per anar avançant en l’animació.

Les calderes convencionals treballen a una temperatura mitjana entre l’anada i la tornada propera als 70ºC per evitar que en el seu interior s’arribi a la temperatura de rosada dels fums que provoca condensació de compostos en forma d’àcids.

Els materials d’aquestes calderes no estan preparats per a aquesta condensació, de manera que, a les instal·lacions centralitzades sempre es disposa d’una bomba o vàlvula anticondensació per a, precisament, evitar la corrosió del cos de la caldera quan la temperatura de la tornada sigui baixa (inferiors a 50ºC).

En l’esquema, es representa una caldera amb una bomba anticondensació (número 6). Aquesta configuració, sol donar-se en instal·lacions centralitzades amb antiguitats mitjanes / altes, que disposen de calderes convencionals.

El principal inconvenient d’aquestes calderes, és la seva gran consum de combustible, ja que sempre impulsaran l’aigua a altes temperatures. Un altre dels inconvenients és la possibilitat d’aparició de corrosió en el cos de la caldera produïda per una deficient regulació del termòstat o funcionament defectuós de la bomba anticondensació. La temperatura de fums, en una caldera d’aquest tipus, és molt elevada.

Generalment, aquestes calderes s’instal·laven fa anys en instal·lacions centralitzades i amb cossos de xapa d’acer, així com en calderes individuals, de manera que us les trobareu a un altíssim percentatge d’instal·lacions.

Com Funciona 1 Caldera de Baixa Temperatura?

Alts rendiments (95%)
Poden generar estalvis superiors al 25% respecte a una caldera convencional
Regulen la temperatura en funció de la demanda energètica
No es necessiten sistemes anticondensació
No es produeixen corrosions
És una solució intermèdia entre les calderes convencionals i les de condensació.

A tenir en compte

Es desaprofita l’energia continguda en els gasos de la combustió
El seu cost és més elevat que una caldera convencional (aquestes ja no es comercialitzen)

Com Funcionen les Calderes de Condensació?

Abans de descriure el funcionament de les calderes de condensació, cal comprendre els conceptes de condensació i de calor latent.

S’anomena condensació al procés físic que implica un canvi de fase de la matèria que es troba en forma gasosa (generalment vapors) i passa a forma líquida. En aquest canvi d’estat, s’allibera una certa quantitat d’energia anomenada. Així l’estat líquid és més favorable des del punt de vista energètic. Les calderes de condensació es basen en aquests principis físics.

En la combustió d’una caldera, els components combustibles del gas natural o gasoil (carboni i hidrogen) reaccionen amb l’oxigen de l’aire, formant diòxid de carboni, vapor d’aigua i calor

CH4 + 2O2—–>2 H2O + CO2 + calor

Si aconseguim que els gasos de la combustió condensin, aprofitarem la calor latent del canvi d’estat del vapor d’aigua (gas) a líquid, per convertir-lo així, en calor sensible (aquell que aplicat a una substància eleva la seva temperatura sense canvi d’estat) . És a dir, aquesta calor ho aprofitarem per elevar la temperatura de l’aigua que circula per l’interior de la caldera.

En la gràfica, s’obté la temperatura de rosada en funció del percentatge d’aire (% O2) per a diferents combustibles (gasoil C, gas natural i propà). En ella, observem que, per a un percentatge d’oxigen de 3,5%, per exemple, la temperatura de rosada seria de 55,3 ºC per a gas natural. A partir d’aquesta temperatura, el vapor d’aigua condensaria cedint la calor latent.

Però: Com podem baixar la temperatura dels fums ?.

– Amb una gran superfície d’intercanvi a l’interior del cos de la caldera
– Possibilitant que la temperatura de retorn d’aigua sigui el més baixa possible

Exemple Corba Rendiment-T ª Retorn

A menor temperatura de retorn d’aigua, major és el rendiment de la caldera.

A major condensació de fums, major rendiment energètic

El rendiment òptim, s’obtindria amb una temperatura d’impulsió de 40ºC i una

temperatura de retorn de 30ºC. L’aplicació de les calderes de condensació a instal·lacions de terra radiant, les temperatures de disseny i funcionament corresponen amb aquests valors, són ideals de cara a l’obtenció del millor rendiment tèrmic estacional de la instal·lació.

Amb una instal·lació de radiadors convencional, també s’obtenen molt bons resultats, ja que si es tracta d’instal·lacions centralitzades, el més habitual és adequar la temperatura d’impulsió a les condicions exteriors, de manera que proporciona temperatures de retorn més baixes en un ampli nombre de hores, aprofitant d’aquesta manera, el fenomen de la condensació.

Avantatges de les calderes de condensació

Rendiments de fins al 109% respecte del poder calorífic inferior del combustible
Poden generar estalvis de fins al 30% d’energia respecte a una caldera convencional
Regulen la temperatura en funció de la demanda energètica
Les seves emissions de NOx són molt baixes
Es poden utilitzar amb sistemes de baixa temperatura, i sistemes convencionals de radiadors
És el tipus de caldera més eficient actualment
Molt baixes temperatures d’evacuació de fums
Gran superfície d’intercanvi

A Tenir en compte en les calderes de condensació

Inversió inicial lleugerament més elevada pel que fa a un altre tipus de calderes
2. Es necessita un sistema d’evacuació de condensats (àcids)
3. Es necessiten materials especials d’evacuació de fums per resistir l’acció dels condensats

Una Recomanació per a Ser Eficients en una Instal·lació de calefacció?

Com hem vist, el sistema més eficient per a una caldera de condensació, és el de calefacció per terra radiant. No obstant això, si volem aconseguir estalvis energètics en una instal·lació convencional, us comento que hi ha diferents fabricants de radiadors que treballen a baixa temperatura. A continuació hi ha els estalvis aconseguits, incorporant aquest tipus d’emissors i vàlvules termostàtiques.

Font: Fernercon

Quina Seria la Conclusió?

En aquest article, hem vist els principis bàsics de funcionament de la tecnologia de les tres calderes més habituals, amb la qual cosa, disposem de la base tècnica per conèixer les seves avantatges i inconvenients, i la possibilitat d’incloure una o altra en els mètodes de millora en realitzar una auditoria o certificació energètica. Per descomptat, les mill