Reducerea consumului de combustibil al instalatiilor de incalzire, deci a cheltuielilor si a nivelului de emisii poluante reprezinta o prioritate la nivel european si mondial.

Cresterea preturilor gazelor naturale si energiei electrice anuntata pentru 2013 in tara noastra readuce in actualitate sistemele de incalzire performante cu centrale (cazane) in condensatie .centrala

 

 Principiul condensatiei

Orice cazan sau centrala termica foloseste caldura produsa prin arderea unui combustibil (gaz natural, GPL, motorina, combustibil lichid tip M, CLU, lemn, carbune, peleti etc.) sau energia electrica (efect rezistiv-centrale/cazane electrice) pentru incalzirea agentului termic care este recirculat in instalatie (radiatoare, ventiloconvectoare, sistem de incalzire in pardoseala etc). Centralele in condensatie  permit utilizarea mai eficienta a energiei rezultate din arderea combustibilului, valorificand si caldura latenta de condensare a vaporilor de apa continuti in gazele de ardere.

Caldura latenta reprezinta cantitatea de energie termica care este degajata sau absorbita de o substanta (de exemplu apa) pentru a-si modifica faza (starea de agregare). Exemplu: trecerea din stare solida (gheata) in stare lichida prin topire este un fenomen endoterm, care necesita un aport de caldura din exterior, numita caldura latenta de topire si care este egala cu caldura latenta de solidificare (necesara producerii fenomenului invers de inghet). Similar, caldura latenta de condensare (pe care apa o cedeaza mediului sau agentului termic din instalatii) este egala cu cea de vaporizare (pe care apa o absoarbe din mediul in care se gaseste: asa se explica senzatia de racoare pe care o resimtim cand iesim din piscina sau de la dus-apa de pe piele se evapora si absoarbe caldura de pe corpul nostru). In concluzie, fenomenul de condensare (invers vaporizarii) este exoterm - se produce cu cedare de caldura catre mediu.

                                                                                                                           

Puterea calorifica inferioara (PCI) este cantitatea de caldura produsa de 1 unitate de combustibil (kg, litru, mc etc) cand apa continuta in acesta este evacuata in stare de vapori.

 

Puterea calorifica superioara (PCS) este cantitatea de caldura produsa de 1 unitate de combustibil (kg, litru, mc etc) cand apa continuta in acesta este evacuata in stare lichida.

PCI/PCS = 0,9grafic              condensatie          

In cazul gazului natural, căldura latentă recuperabilă este egală cu 11% din PCI, pentru combustibilii lichizi (motorina, combustibil lichid tip M, CLU etc) acest procent este de circa 6% şi pentru GPL 3-4%. De aceea, tehnologia condensării se aplica aproape exclusiv utilizării gazului natural, iar valoarea maxima teoretica a randamentului raportat la PCI ajunge la 111%. Pentru ceilalţi combustibili menţionaţi, chiar dacă este posibilă funcţionarea cu tehnologia condensării, nu se obţin economii importante care sa compenseze costul mai mare al echipamentului in raport cu o centrala termica conventionala.

Optimizarea functionarii centralelor in condensatie

Temperatura de rouă este temperatura sub care incepe condensarea vaporilor de apa dintr-un amestec gazos; pentru gazul natural este in jur de 55oC (depinde de compozitia gazului, de excesul de aer de ardere etc). Cu cat condensează mai mulţi vapori din gazele de ardere, cu atat randamentul centralei va fi mai mare, de aceea un factor de importanţă esenţială in instalaţiile cu centrale in condensatie este temperatura de retur a agentului termic in cazan: cu cat aceasta este mai redusa, cu atat va fi mai mare cantitatea de caldura cedata de gazele de ardere agentului termic.

Din graficul de mai jos reiese ca functionarea centralei este mai eficienta la temperaturi ale returului mai mici de 55oC (punctul de roua) sau sub 50oC; randamentul creste la scaderea acestei temperaturi.

 grafic

Centralele in condensatie  sunt ideale pentru imobilele echipate cu instalatie de incalzire prin pardoseala, deoarece returul are aproape permanent temperatura de 30oC (regimul tur/retur este 40/30oC). In privinta utilizarii centralelor in condensatie pe instalatiile cu radiatoare inca exista prejudecati: ca radiatoarele ar fi total necorespunzatoare utilizarii cu aceste centrale, fie ca ar trebui supradimensionate de circa 4 ori fata de cazul utilizarii in instalatiile cu centrale conventionale (ceea ce ar creste aberant valoarea investitiei in instalatia de incalzire) pentru a obtine aceleasi puteri termice si la regimul 50/30oC, ca o centrala in condensatie in cazul functionarii la temperaturi ridicate ar avea acelasi randament ca una conventionala etc.

Care este adevarul? La regimul 50/30oC puterea unui radiator din otel tip panou este de 4 ori mai mica decat la 90/70oC, dar…sa nu ne grabim cu concluziile.

Majoritatea producatorilor de radiatoare indica puterile acestora la regimul de temperaturi 90/70/20oC, adica tur = 90oC, retur = 70oC, temperatura ambianta in imobil = 20oC. Acesta este un nivel conventional, de referinta, in Europa de peste 15 ani se utilizeaza regimul 80/60/20 sau 75/65/20 pentru sisteme CONVENTIONALE, care asigura o functionare mai economica a centralei prin nivelul mai scazut al temperaturilor datorita:

-         reducerii uzurii componentelor

-         pierderilor de caldura cu gazele evacuate la cos si prin radiatie mai mici (vezi figura de mai jos) .

 condensatie

Pe de alta parte, o centrala se dimensioneaza (alege) pentru un necesar de caldura al imobilului la o temperatura exterioara t.ext conventionala, conform STAS 1907; de exemplu pentru zona 2 (aici se incadreaza cea mai mare parte din sudul tarii) aceasta este t.ext = - 15oC. Dar pe durata unui sezon de incalzire de 6-7 luni, aceasta temperatura se va inregistra un numar mic de zile, in restul perioadei centrala va lucra la sarcini partiale, pentru ca necesarul de caldura al imobilului si puterea care trebuie furnizata de radiatoare scad.

Toate centralele in condensatie pot fi echipate cu sonda exterioara, astfel ca automatizarea acestora “stie” sa regleze temperatura agentului termic in functie de temperatura exteriora, conform curbelor de incalzire disponibile in meniul panoului de comanda. Astfel, centrala NU va functiona CONSTANT la 80/60oC sau 75/65oC (si nici macar la 75/60oC), ci la valori mai mici, cand temperatura de retur va fi mai mica de 50oC . Din grafic se observa ca randamentul unei centrale in condensatie variaza de la un minim de 96-97% pentru retur 60oC (regim 80/60oC sau 75/60oC) – superior valorii de maxim 92-93% pentru o centrala conventionala performanta – pana la un maxim de 107-108 % pentru retur de 30oC (regim 50/30oC sau 40/30).

Intrucât orice centrală functionează pe parcursul unui an preponderent la sarcini de 30-70% din puterea maximă, putem evidentia inca un aspect referitor la diferenta de randament fata de o centrala conventionala. Ventilatorul modulant cu turatie variabila care echipeaza standard o centrala in condensatie mentine randamentul la valori superioare neafectate de scaderea sarcinii termice, datorita reglarii precise a debitului de aer în functie de puterea necesară, in timp ce la o centrala clasica cu ventilator on/off randamentul scade cu 6-7% la sarcini termice partiale (pana la circa 86%, de la un maxim teoretic de 92-93%). Mai mult chiar, la sarcini partiale randamentul centralelor in condensatie creste daca se reduce temperatura agentului termic, ceea ce se intampla frecvent.

Concluzii si recomandari

 1)     Centralele in condensatie se pot utiliza atat pe sisteme cu incalzire in pardoseala, cat si cu ventiloconvectorventiloconvectoare   sau radiatoare.radiator

Pentru sistemele cu centrale IN CONDENSATIE, radiatoarele din otel se pot alege pentru regimul de temperaturi 75/60/20, care implica o supradimensionare cu circa 27% fata de valorile de referinta 90/70/20oC din fisa producatorului si cu numai 6% fata de dimensionarea la 80/60/20 C ; regimul 80/60/20oC sau 75/65/20oC trebuie sa devina o practica uzuala in dimensionarea sistemelor cu centrale CONVENTIONALE, intrucat cel cu 90/70/20 este mai putin eficient in functionare, asa cum am precizat mai sus. De asemenea, dimensionarea radiatoarelor la regimul 50/30/20 pentru CONDENSATIE este inutila.

2)     Centralele in condensatie se pot utiliza si pentru imobilele vechi, care sunt dotate de regula cu radiatoare din fonta sau otel. Conditia este ca temperatura de retur să fie mentinuta cat mai mult timp la valori sub 50oC. Această conditie se realizeaza prin izolarea termica corespunzatoare a imobilului, dimensionarea corecta a centralei termice si reducerea temperaturii agentului termic sonda(sonda de exterior).

 3)     Centralele in condensatie reprezinta varful tehnologic in incalzire, contin automatizari, componente si materiale performante, de ultima generatie.

Aceste centrale asigura economii de 25-40% fata de cele conventionale, procentul respectiv depinzand de :

a)      tipul instalatiei : incalzire in pardoseala, ventiloconvectoare sau radiatoare (si modul in care au fost dimensionate acestea)

b)      performantele tehnice ale centralei conventionale cu care se face comparatia :

-  vechimea in exploatare in cazul inlocuirii unei centrale existente;

- caracteristicile (in special randamentul) din fisa tehnica si dotarile: existenta sondei exterioare, termostat de ambient modulant   termostat sau on/off sau inexistent, ventilator on/off sau modulant, arzator monotreapta sau 2 trepte sau modulant in cazul cazanelor etc.

Pentru reducerea cheltuielilor cu incalzirea va invitam sa aplicati si recomandarile din articolul nostru publicat anterior 

4)     Durata de recuperare a investitiei intr-o instalatie cu centrala in condensatie depinde de factorii de la punctul 3) de mai sus, de preturile celor doua centrale si de puterea termica instalata a imobilului. Astfel, daca la un apartament de mici dimensiuni (30-50 mp) investitia intr-o centrala in condensatie se recupereaza intr-un timp mai indelungat, la un apartament mai mare, la o casa sau un imobil de mari dimensiuni (bloc, cladire de birouri etc) aceasta se poate recupera in 2-5 ani (mai exact investitia SUPLIMENTARA fata de o centrala clasica). Durata medie de viata a unei centrale in condensatie este 12-15 ani.

 Precizare: toate valorile randamentelor mentionate in acest articol sunt in raport cu puterea calorifica inferioara (PCI) a combustibilului, asa cum sunt date si in fisele tehnice ale producatorilor de centrale in condensatie.

Ramaneti in continuare pe www.calore.ro, saptamana viitoare vorbim despre centrale in condensatie de mica si medie putere.