El elemento estructural más importante de las calderas de calefacción son los intercambiadores de calor. Las características económicas y medioambientales de los generadores de calor están determinadas en gran medida por los parámetros geométricos y el material del que están hechos los intercambiadores de calor.
Uno de los tipos de intercambiadores de calor está hecho de cobre. Sus cualidades positivas son: bajo peso, resistencia a la corrosión, compacidad. Hay una serie de modelos con intercambiadores de calor de cobre en el mercado para generadores de calor.
Frisquet (Francia) - equipos de calefacción fiables y duraderos
El alto rendimiento térmico de las unidades Frisquet se debe en gran medida al uso de un intercambiador de calor pirotubular de cobre. Este material noble tiene el mayor coeficiente de conductividad térmica y transferencia de calor, así como excelentes características anticorrosivas.
Los equipos de calefacción Frisquet están equipados con un intercambiador de calor tubular fabricado con tecnología que se utiliza en generadores de calor industriales. El uso de esta tecnología asegura un alto rendimiento, facilidad de operación y durabilidad de los intercambiadores de calor y de las propias unidades. Se logra un aumento en la superficie de intercambio de calor mediante la presencia de tubos de fuego incorporados. El gas de combustión se transfiere a través de cada tubo y la superficie exterior de los tubos está en contacto con el agua.
Este diseño permite el funcionamiento a bajas temperaturas del agua. Cada tubo contiene un turbulador fabricado en acero inoxidable aleado con titanio. El turbulador proporciona distribución y enfriamiento de los gases de escape.
Las unidades de esta empresa tienen una vida útil que es aproximadamente dos veces superior a la vida útil de las calderas con aletas. Este efecto se logra utilizando una tecnología de fabricación de intercambiadores de calor simple y confiable y el uso de cobre.
El costo aproximado de las unidades de calefacción Frisquet con una capacidad de 23 kW es de casi tres mil dólares.
Modelos de unidades de calefacción con intercambiadores de calor de cobre.
Los intercambiadores de calor de cobre de alta eficiencia se utilizan en las unidades de calefacción de gas BAXI COPPER y en los modelos italianos de Hermann Habitat.
Los "STG-Classic" y "STG-premier" modulares de fabricación rusa están equipados con modernos intercambiadores de calor bimetálicos de cobre y hierro fundido. El intercambiador de calor es una estructura con tubos aleteados de cobre conectados por dos colectores anulares de hierro fundido. Tal dispositivo intercambiador de calor proporciona una buena transferencia de calor desde la combustión del combustible hasta el agua que circula por las tuberías.
Este equipo es una opción ideal para cuartos de calderas que se encuentran en el techo de la construcción de viviendas.
Un intercambiador de calor es uno de los elementos de los dispositivos donde tienen lugar procesos térmicos para transferir energía de un cuerpo calentado a uno frío. Todos los motores térmicos modernos, desde un sistema de calefacción doméstico hasta un reactor nuclear, que, de hecho, es la misma caldera, están equipados con tales piezas de transferencia de calor. Solo que están hechos de diferentes materiales y cuentan con complejos sistemas de control y seguridad.
Propósito, tipos de intercambiadores de calor metálicos.
El diseño y el rendimiento de los dispositivos de calefacción dependen del propósito, el principio de funcionamiento y el material del intercambiador de calor. Por ejemplo, es imposible crear un producto compacto de hierro fundido para un parapeto o calentador de pared. Dado que el acero al carbono o el hierro fundido tienen una densidad importante y, por lo tanto, la masa. Las antiguas calderas de hierro fundido son cosa del pasado. Hoy en día, son populares las estructuras de calefacción de tamaño pequeño con piezas ligeras y un mayor nivel de transferencia de energía. Estos incluyen calderas de gas montadas en la pared con un intercambiador de calor de cobre.
En la producción de una estructura termodinámica, materiales como:
cobre;
acero de diferentes grados;
hierro fundido;
aluminio;
silumina.
En las calderas de calefacción domésticas modernas, la mayor parte de su superficie está ocupada por una unidad de intercambio de calor. Los parámetros económicos y ambientales de la caldera dependen del diseño y tipo de material.
Dependiendo del propósito, por tipos tales como calefacción, refrigeración, condensación, evaporación. Según el principio de funcionamiento, los bloques son regenerativos, recuperativos y de mezcla. Los dos primeros tipos tienen el nombre común de "aparato de superficie térmica". Un ejemplo de tales unidades son los radiadores de los automóviles. Su propósito es participar en la operación del sistema de enfriamiento del motor. El agua calentada está en contacto con el aire a través de las paredes de los intercambiadores de calor de cobre y aluminio.
En las máquinas mezcladoras (de contacto), se mezclan dos corrientes de trabajo (caliente y fría). Un proceso similar se observa en los condensadores de chorro, donde el líquido atomizado utiliza la energía de condensación. Son más fáciles de fabricar y se caracterizan por una mayor capacidad calorífica. Pero el alcance es limitado.
¿Qué intercambiadores de calor son mejores, cobre o aluminio?
En los equipos de calefacción, se utiliza cada vez más el material del futuro: una aleación de aluminio y silicio. Una estructura eutéctica similar hizo posible combinar dos sustancias diferentes: un metal y un mineral. El resultado es un material con excelentes propiedades de fundición. Los intercambiadores de calor sin soldaduras y formas complejas aumentan la superficie de intercambio de energía. La tarea de crear tales estructuras es optimizar la transferencia de calor con las dimensiones mínimas de la unidad de transferencia de calor.
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El intercambiador de calor de aleación de aluminio y silicio tiene una buena resistencia a la corrosión. La ausencia de soldaduras, pliegues le da al producto una alta resistencia. Otra ventaja es la óptima resistencia mecánica al flujo inverso a baja temperatura del refrigerante. Ahora, el gran gradiente de temperatura de los circuitos de suministro y retorno no es peligroso para el metal.
Dispositivos térmicos de acero y aleaciones de cobre.
Dado que la producción en masa de electrodomésticos se centra en la fabricación de intercambiadores de calor de metales ferrosos, las calderas de gas con intercambiador de calor de cobre se consideran un producto de prestigio. El cobre tiene características de alta transferencia de calor. Por lo tanto, se pueden usar calderas pequeñas con una pequeña cantidad de refrigerante para calentar una casa grande. Como resultado, los dispositivos son muy compactos.
¡Importante! A menudo, los compradores están interesados en qué intercambiador de calor elegir: acero o cobre. Es necesario partir de las propiedades fisicoquímicas de los metales ferrosos y no ferrosos. La capacidad calorífica específica del cobre es menor que la del acero.
Es decir, para calentar la misma cantidad de una sustancia, el cobre necesita transferir menos calor que el acero. En consecuencia, la inercia del sistema de calefacción, donde se encuentra la unidad de transferencia de calor de acero, es mayor. La automatización de la caldera, que funciona con una unidad de transferencia de calor de cobre, reacciona más rápido al aumento de la temperatura del refrigerante. Como resultado, esto conduce a un ahorro de combustible. Una reacción aún mayor del sistema de calefacción a la calefacción ocurre cuando la bomba está funcionando. Además, proporciona una circulación mejorada incluso con pendientes de tuberías rotas y evita que el agua hierva.
Comparando los intercambiadores de calor de cobre para calderas con los de acero, podemos decir que estos últimos son más plásticos. Este factor es importante porque hay un proceso constante de interacción con el fuego abierto. Como resultado, se desarrollan tensiones térmicas del metal y aparecen grietas. El acero es más duradero en este sentido y puede soportar una gran cantidad de ciclos: calentamiento - enfriamiento.
¡La nota! Las desventajas del acero, además de la inercia, el aumento del calor específico, incluyen:
susceptibilidad a la corrosión;
aumento de la superficie del calentador;
una gran cantidad de refrigerante;
una cantidad significativa de dispositivos de calefacción.
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Las calderas de gas de acero por peso oscilan entre 70 kg y más. Cuanta más potencia, mayores son las dimensiones. Un parámetro muy importante de la caldera es el espesor de la pared metálica.
La fabricación de intercambiadores de calor de cobre en comparación con los intercambiadores de calor de acero es ventajosa incluso desde el punto de vista de su mantenimiento. El coeficiente de rugosidad del cobre es 130 veces menor que el del acero. Debido a esto, la resistencia hidrodinámica de los productos de cobre durante el movimiento del líquido a través de ellos reduce el grado de contaminación y formación de incrustaciones.
¡Importante! Hoy en día, los fabricantes ahorran en metal y reducen el espesor al límite. Esto aumenta la probabilidad de un agotamiento rápido. Por lo tanto, al comprar, es necesario centrarse en el grosor de la pared del calentador de al menos 3 mm.
Géiser con intercambiador de calor de cobre
El géiser incorpora un intercambiador de calor, cuyo agua se calienta mediante un quemador. El cobre con un alto coeficiente de transferencia de calor transfiere rápidamente el calor al agua del baño. Los productos de cobre funcionan mejor, menos impurezas diferentes en la aleación. En su presencia, las paredes del recipiente se calientan de manera desigual, lo que hace que se quemen rápidamente. A veces, para abaratar el precio de un intercambiador de calor de cobre, reducen el espesor de pared y el diámetro de los tubos. La masa del aparato vacío es de hasta 3,5 kg.
El bloque de intercambio de calor está hecho en forma de tubo. En la parte inferior tiene forma de serpiente con costillas. Se instala una lámina de metal a su alrededor y se instala una tubería en espiral encima. Además del cobre, se utilizan acero galvanizado e inoxidable. Qué intercambiador de calor es mejor, cobre o acero inoxidable, dice el hecho mismo del costo del dispositivo. El cobre es 20 veces más caro que la aleación de acero. Pero transfiere mejor el calor y su funcionamiento es más económico. El acero inoxidable es más duradero.
¡Importante! Antes de comprar un calentador de agua a gas con un intercambiador de cuerpo de cobre, debe estudiar sus parámetros técnicos. Algo bueno no será barato. El cobre se oxida cuando entra en contacto con el agua. Este proceso se observa especialmente en el punto de suministro de agua fría. Hay condensación. La alta humedad corroe la pared del tubo y aparecen fístulas. En paredes delgadas, se forman rápidamente. Los productos de buena calidad durarán toda la vida.
Limpieza del intercambiador de calor de cobre
Como resultado de muchos años de trabajo para calentar el refrigerante, se forman capas en la superficie. Degradan el rendimiento de la caldera. Si se ignoran durante mucho tiempo, la unidad puede fallar. Para eliminar el calcio y otras sustancias inorgánicas, los intercambiadores de calor de cobre se lavan con productos químicos especiales o se suministra aire a la cavidad a alta presión.
El intercambiador de calor de gas es la unidad principal de la caldera de gas, pero la mayoría de las veces es él quien falla primero debido a las constantes cargas agresivas a las que está sujeto durante el funcionamiento. Como elemento clave de la caldera, el intercambiador de calor asegura la transferencia de calor de la sustancia de calentamiento al medio calentado. Cuán agresivas son las cargas que surgen en él, evalúe por sí mismo:
- En el exterior, el serpentín se calienta a altas temperaturas como resultado de la combustión del gas. A menudo, los equipos de intercambio de calor fallan precisamente por "quemarse".
- Desde el interior, en sus paredes actúa agua caliente, cuya temperatura asciende hasta los 90 °C. Como resultado, se depositan incrustaciones en ellos, el diámetro de las tuberías se estrecha y el rendimiento de la caldera se deteriora.
- Las caídas bruscas de temperatura tampoco pasan sin dejar rastro, lo que a menudo conduce a la aparición de grietas en el metal.
Dado esto, debe elegir una caldera, cuyo intercambiador de calor de gas pueda soportar tales cargas durante mucho tiempo sin destrucción. El mercado de equipos de gas ofrece varias calderas de una amplia gama de precios, pero no es así cuando el precio bajo o el diseño espectacular deben ser los factores que determinen la elección. Es mucho más importante, por ejemplo, prestar atención al peso de la caldera. Las calderas pesadas duran mucho más que los modelos más ligeros. Todo es muy simple: el peso principal de la unidad de calefacción, más del 90%, cae sobre el recuperador, y cuanto más pesada sea la caldera, más gruesas serán las paredes del serpentín y más tiempo funcionará en el sistema de calefacción sin reparación. Tampoco debe elegir los modelos más económicos; es probable que pronto requieran una limpieza de tuberías para eliminar los depósitos de cal de las paredes, así como el reemplazo de componentes individuales.
Las calderas de gas con intercambiador de calor tienen muchas ventajas: son económicas, eficientes y cómodas de usar. Pero al mismo tiempo, el uso de gas como combustible conlleva ciertos riesgos, y para minimizarlos, es necesario seleccionar correctamente todos los elementos del sistema de calefacción y realizar su instalación con calidad.
Tipos de intercambiadores de calor para la caldera.
Los fabricantes ofrecen varios equipos de intercambio de calor, que se dividen en tres tipos según el método de transferencia de calor:
Si desea que la caldera comprada funcione durante mucho tiempo y de manera eficiente, es recomendable realizar un análisis químico del agua que utilizará en el sistema de calefacción del hogar antes de comprarla y elegir un modelo en función de sus resultados.
Según el material de fabricación, los recuperadores de gases son de acero, hierro fundido o cobre.
Intercambiador de calor de acero
Opción generalizada debido a la facilidad de fabricación y precio asequible. Los intercambiadores de calor hechos de aleaciones de acero son de plástico, lo suficientemente fuertes y resistentes a la tensión mecánica. Al mismo tiempo, su vida útil es corta debido a los frecuentes procesos de corrosión y la operación requiere un mayor consumo de combustible para calentar el refrigerante y mantener el régimen de temperatura estándar.
Intercambiador de calor de hierro fundido
No sujeto a la corrosión, por lo tanto, más duradero que el acero. Requiere atención especial a las condiciones de operación. El punto más vulnerable es el límite entre las partes caliente y tibia del intercambiador de calor. Los errores operativos aumentan el riesgo de grietas en el metal en esta zona. Para evitar esto, debe enjuagar regularmente el intercambiador de calor de gas. La instalación de una válvula mezcladora de tres vías en la línea de retorno cerca de la unidad de intercambio de calor, que premezcla agua caliente y ya enfriada y suministra líquido de temperatura moderada a la cavidad, también ayudará a minimizar los riesgos. Cabe recordar que las calderas de fabricantes extranjeros con recuperadores de hierro fundido no están adaptadas a las condiciones de funcionamiento rusas, por lo que son muy vulnerables.
Intercambiador de calor de cobre
Sus ventajas incluyen baja gravedad específica y pequeña capacidad del dispositivo, compacidad, resistencia a la corrosión, bajo consumo de combustible para calentar a la temperatura de funcionamiento. Las principales desventajas de tales equipos de intercambio de calor son el alto costo y la confiabilidad insuficiente.
Enjuagar el intercambiador de calor extenderá la vida útil de la caldera.
Incluso una caldera correctamente seleccionada puede durar mucho tiempo o no mucho, dependiendo de cuáles sean las condiciones de funcionamiento. Hoy no hay necesidad de hablar sobre la alta calidad de los portadores de calor utilizados en los sistemas de calefacción, por lo que su limpieza oportuna y regular ayudará a prolongar la vida útil de la caldera y el intercambiador de calor de gas.
El lavado de la caldera se puede realizar de forma manual, hidráulica y química. En el primer caso, los depósitos se eliminan con raspadores después de abrir la caldera. El lavado hidráulico se realiza mediante una bomba que suministra agua del grifo a presión a la unidad de calefacción, que exfolia los depósitos y se descarga al sistema de alcantarillado mediante una manguera. En la tercera opción, el lavado se realiza con productos químicos que suavizan y descomponen el sedimento en las superficies del intercambiador de calor de placas.
intercambiador de calor- uno de los elementos más importantes del equipo moderno de calderas de gas. Y si desea que la caldera que está comprando funcione con la mayor eficiencia posible, primero debe ver de qué material está hecho, así como qué tan alta es la calidad de este material.
Realmente, material del intercambiador de calor puede ser cualquier cosa, pero en las condiciones modernas el más extendido cobre, acero y hierro fundido intercambiadores de calor. Cada uno de estos materiales tiene sus propias ventajas y desventajas, así como el grado de eficiencia, del cual dependerá el rendimiento del equipo de caldera comprado. Le sugerimos que comience a considerar de inmediato cada uno de estos tipos de intercambiadores de calor.
Intercambiador de calor de cobre
Comencemos con la variedad más impopular. Cobre, por supuesto, en un momento era bastante común. Pero solo en vista del hecho de que otros materiales eran demasiado caros o simplemente no estaban disponibles por razones técnicas. Por lo tanto, con la llegada del acero y el hierro fundido, el cobre comenzó a desvanecerse gradualmente hacia un segundo plano. Y, sin embargo, si de repente se encuentra con un intercambiador de calor de cobre, sepa que tiene dos inconvenientes críticos.
- El primero es un precio bastante alto.
- El segundo es un agotamiento rápido, que conduce a una falla rápida de todo el intercambiador de calor.
Intercambiador de calor de hierro fundido
Hierro fundido a menudo llamado material "eterno", cuya durabilidad alcanza los 50 años o más. Para un elemento como un intercambiador de calor, esto es muy . La razón de una durabilidad tan alta es la resistencia del material de hierro fundido al quemado, que es un verdadero flagelo para el cobre. Además, el hierro fundido, por su naturaleza, está perfectamente protegido de los procesos corrosivos (herrumbre), sin necesidad de ningún recubrimiento anticorrosivo adicional.
Sin embargo, el intercambiador de calor de hierro fundido no puede llamarse ideal. Debes saber que tiene dos inconvenientes importantes.
- Primero, el hierro fundido es un material extremadamente pesado. Si alguna vez ha movido una bañera de hierro fundido de un lugar a otro, entonces sabe de lo que estamos hablando.
- En segundo lugar, el intercambiador de calor de hierro fundido es muy frágil. Incluso los cambios de temperatura pueden dañarlo, sin mencionar el daño puramente físico. Un solo golpe fuerte puede hacer que aparezca una grieta. Y ya no es posible utilizar un intercambiador de calor agrietado. Por cierto, el hierro fundido no es el material más barato, lo que también debe tenerse en cuenta.
Intercambiador de calor de acero
Intercambiadores de calor de acero hoy en día son los más comunes por la razón es simple. El acero es el más barato de los materiales anteriores. Y en cuanto a sus características técnicas, no se queda atrás del hierro fundido. Por supuesto, la durabilidad aquí no será de 50 años, sino de, digamos, 15 años, no más.
Si se usa acero de baja calidad, deberá cambiar dicho intercambiador de calor después de 5 años. La razón de esto es la combustión bastante rápida del material bajo la influencia de altas temperaturas. Bueno, el hecho de que el acero le teme al óxido (procesos corrosivos) es conocido incluso por los niños pequeños. Este hecho también afecta a la durabilidad del material.
Esta pregunta surge necesariamente entre quienes primero eligen una caldera para calefacción.
Si el espacio lo permite, a primera vista, es preferible un intercambiador de calor de hierro fundido. Pero esto es sólo a primera vista. Echemos un vistazo a algunos de los conceptos erróneos que llevan a las personas a optar por una caldera de hierro fundido montada en el piso voluminosa, costosa y pesada, mientras que ignoran las ligeras montadas en la pared, que también son más baratas. Al mismo tiempo, no nos centraremos en la psicología de tal elección.
- Los principales argumentos de los defensores del hierro fundido:
- Fácil de instalar y poner en marcha.
- El consumo de gas de una caldera de fundición es el mismo que el de una mural, ya que el rendimiento de las calderas es el mismo.
- Dichas calderas son más económicas de operar (no es necesario enjuagar periódicamente el intercambiador de calor).
- El termopermutador de hierro fundido no está sujeto a la corrosión.
- La caldera durará 50 años o más.
Punto uno.
Sobre el primer punto. El hierro fundido es muy sensible a los cambios de temperatura. Por lo tanto, es muy importante diseñar correctamente la conexión de dicha caldera. Por ejemplo, la instalación del sistema de calefacción no debe realizarse en ningún caso antes de la caldera. La diferencia entre la ida y el retorno no debe superar los 20°C, para garantizar este parámetro es necesario prever un sistema de mezcla automática del agua de ida a la de retorno. La elección de la bomba de circulación juega un papel importante. Debe cumplir completamente con la caldera, de lo contrario, la caldera se sobrecalentará o se encenderá y apagará con frecuencia. Ambos son inaceptables.
La caldera de pared no teme a los cambios de temperatura. La válvula de reposición para muchos modelos montados en la pared ya está incluida en el diseño de la caldera, así como la bomba de circulación, que se selecciona al diseñar la caldera y cumple completamente con los parámetros calculados.
Punto dos.
El hecho es que el pasaporte muestra los valores de la eficiencia de la caldera cuando está funcionando en condiciones ideales. Aquellas. la temperatura del agua en la caldera es de 60°C, no hay depósitos en el intercambiador de calor, ni hollín ni incrustaciones. Con un aumento o disminución de la temperatura del agua de calefacción, la eficiencia disminuirá, ya que en el primer caso, con una disminución en la diferencia de temperatura, la transferencia de calor disminuirá, en el segundo caso, los gases de combustión serán más fríos, lo que conducirá a una disminución en el empuje y la subcombustión de gas.
Para combatir este fenómeno se han diseñado quemadores modulantes (con caudal de gas variable). En calderas con intercambiador de calor de hierro fundido, hay quemadores con ajuste de potencia del 70 al 100%, y en calderas con intercambiador de calor de cobre, del 30 al 100%. Como resultado, la eficiencia de una caldera mural en condiciones reales es mayor que la de una de hierro fundido.
Además, la gran masa de la caldera y el gran volumen de agua que contiene conducen a una gran inercia térmica del sistema en su conjunto. Tal sistema se calienta durante mucho tiempo y se enfría durante mucho tiempo; cuando se cambia el modo de calefacción, la caldera permanece inactiva durante mucho tiempo o funciona con una eficiencia reducida. Cabe señalar que el tiempo de inactividad de la caldera, paradójicamente, aumenta el consumo de gas en general. Esto sucede porque el aire en la cámara de combustión se calienta desde el intercambiador de calor, se crea una corriente de aire a través de la chimenea y el aire caliente se precipita hacia la atmósfera, mientras se lleva el calor del sistema de calefacción.
Punto tres.
Aquí tienen razón. No tiene sentido lavar un intercambiador de calor de hierro fundido con dimensiones de conexión de 2 "en el campo. Aún quedarán incrustaciones en las paredes. Pero debe recordarse que la deposición de sedimentos de 1 mm en las paredes del intercambiador de calor reduce el rendimiento de la caldera en un 5%, aunque no notará nada, solo se puede instalar una disminución en la eficiencia con la ayuda de dispositivos.En un intercambiador de calor de cobre, el caudal disminuirá con el crecimiento de dicha capa de depósitos, que señalará la necesidad de mantenimiento. Al gastar 1 - 2 mil rublos, restaurará completamente el funcionamiento de la caldera.
Punto cuatro.
Esto también es correcto. Aunque si no enjuaga la caldera, los depósitos dentro del intercambiador de calor provocarán un enfriamiento desigual del agua de las paredes, lo que a su vez provocará una deformación térmica del hierro fundido, lo que puede provocar la formación de grietas.
Punto cinco.
Sí. Una caldera de hierro fundido puede funcionar durante 50 años, y una montada en la pared solo 15. Solo la tecnología y la legislación no se detienen. ¿Quién sabe si dentro de 10 años se prohibirán todas las calderas excepto las de condensación?
