Principio di funzionamento di una caldaia a gas a doppio circuito + schema del vaso di espansione

Affinché le case siano calde e confortevoli durante l'inverno, le caldaie a gas sono necessarie. Le caldaie a gas a doppio circuito sono uniche nel loro genere, perché possono riscaldare l'ambiente e produrre acqua calda allo stesso tempo. Questo doppio scopo è reso possibile da un design intelligente che divide l'acqua utilizzata per le docce e i rubinetti da quella utilizzata per riscaldare i radiatori.

Una caldaia a gas a doppio circuito funziona sulla base di due circuiti indipendenti, uno per l'acqua calda e uno per il riscaldamento. Il gas viene bruciato in una camera di combustione per riscaldare l'acqua nel circuito di riscaldamento. Il calore viene poi diffuso negli ambienti grazie alla circolazione dell'acqua riscaldata attraverso le tubature dei radiatori o degli impianti di riscaldamento a pavimento. L'acqua fredda proveniente dalla rete elettrica entra nel frattempo in uno scambiatore di calore separato nel circuito dell'acqua calda. In questo caso, aumenta la temperatura dell'acqua del circuito primario della caldaia per uso domestico assorbendone il calore.

Il vaso di espansione è una parte fondamentale del sistema della caldaia a gas a doppio circuito. Questo serbatoio è essenziale per mantenere stabili il volume e la pressione dell'acqua del sistema di caldaia. L'acqua si espande quando si scalda. In assenza di un serbatoio di espansione, l'espansione potrebbe causare pressioni pericolose nella caldaia. Poiché il vaso di espansione funge da tampone, l'acqua può espandersi in modo sicuro al suo interno senza abbassare la pressione complessiva dell'impianto.

Chiarire la funzione del vaso di espansione può aiutare a sottolinearne l'importanza. Consideriamo un sistema chiuso in cui il riscaldamento provoca l'espansione dell'acqua. Solitamente situato vicino alla caldaia, il serbatoio di espansione contiene un cuscino di gas o aria diviso da un diaframma. L'acqua si espande e si sposta in questa camera, evitando un aumento di pressione. Questo meccanismo semplice ma affidabile assicura che la caldaia a gas a doppio circuito funzioni in modo sicuro ed efficace, fornendo acqua calda e calore a tutta la casa.

Caratteristiche di una caldaia a gas a doppio circuito, qual è la differenza rispetto a una a singolo circuito

Il progetto di un'unità a circuito singolo è stato modificato per creare una caldaia a gas a doppio circuito. Lo scopo principale di entrambe le tipologie è quello di riscaldare il refrigerante utilizzato nel sistema di riscaldamento.

Il refrigerante caldo (HW) rende possibile la fornitura di acqua calda sanitaria e il secondo circuito è un'aggiunta strutturale all'insieme principale di parti e componenti.

Uno scambiatore di calore secondario, posizionato tra la valvola a tre vie e l'uscita dell'unità primaria, svolge questa funzione.

Una valvola a tre vie miscela una quantità specifica di acqua di ritorno più fredda per controllare l'eccesso di energia termica che il refrigerante riceve dopo essere passato attraverso lo scambiatore di calore primario (principale).

Poiché questa energia viene sprecata, l'aggiunta di uno scambiatore di calore secondario non interferisce con la capacità della caldaia di funzionare nel suo complesso.

L'unica modifica consiste nel cambiare la modalità di funzionamento della valvola a tre vie. Il refrigerante caldo sacrifica l'energia in eccesso per preparare l'alimentazione dell'acqua calda.

Alcune caldaie a doppio circuito sono dotate di uno scambiatore di calore combinato (o bitermico) che riscalda contemporaneamente l'acqua calda e il refrigerante.

In questo articolo esaminiamo il funzionamento di una caldaia a gas a doppio circuito per il riscaldamento. Queste caldaie sono necessarie per la produzione di acqua calda e per il riscaldamento domestico. L'idea è semplice: un circuito riscalda l'acqua per i rubinetti e l'altro riscalda l'acqua per i radiatori. Uno scambiatore di calore all'interno della caldaia trasferisce il calore dai gas combusti all'acqua. Per evitare l'accumulo di pressione che potrebbe danneggiare la caldaia o le tubature, un serbatoio di espansione è essenziale per questo sistema. Assorbe l'espansione dell'acqua mentre si riscalda. Guardate il nostro diagramma per vedere come il vaso di espansione si inserisce in questa disposizione e come utilizzarlo per mantenere il vostro sistema di riscaldamento in funzione in modo sicuro e senza intoppi.

Dispositivo

Le parti di una caldaia a doppio circuito sono le seguenti:

• Bruciatore di gas. Svolge la funzione principale: è una fonte di calore.
• Scambiatore di calore primario. Si tratta di una spirale di rame o acciaio lungo la quale si muove il refrigerante, riscaldato dalla fiamma del bruciatore.
• Scambiatore di calore secondario. Nella maggior parte dei casi è a piastre, in acciaio inox. Produce il riscaldamento dell'acqua calda di alimentazione in modalità di flusso.
• Apparecchiatura a gas. È un'unità importante che provvede all'alimentazione, alla regolazione e ad altre azioni con il gas. Qui c'è anche una valvola del gas responsabile di bloccare l'alimentazione quando necessario.
• Pompa di circolazione. È responsabile della movimentazione del refrigerante attraverso il sistema alla stessa velocità. Esistono caldaie indipendenti dal punto di vista energetico progettate per la circolazione naturale del liquido nell'impianto, ma la maggior parte degli utenti preferisce installare unità di circolazione esterne per attivare il lavoro.
• Ventilatore del turbocompressore. È necessario per fornire aria alla camera di combustione. Svolge due funzioni contemporaneamente: assicura la presenza di ossigeno per la normale combustione del gas e crea una sovrapressione che allontana i fumi e gli altri gas che si formano durante la combustione del combustibile. Un turboventilatore sostituisce il tiraggio naturale, utilizzato nelle caldaie atmosferiche. È instabile, non può essere regolato e dipende da una serie di fattori esterni.
• Valvola a tre vie. È un'unità di progettazione puramente meccanica che assicura la miscelazione del flusso di ritorno freddo nel refrigerante caldo. Si utilizza in tutti i tipi e le tipologie di caldaie, a singolo e doppio circuito, volatili e indipendenti.
• Scheda di controllo. È il "cervello" della caldaia a gas, che svolge funzioni di regolazione, controllo e altre funzioni di comando. Un elemento importante della scheda è il sistema di autodiagnosi, una rete di sensori posizionati su tutti i nodi principali che svolgono funzioni di watchdog. In caso di problemi, i sensori inviano un segnale alla scheda di controllo che, a seconda della natura del problema, notifica al proprietario l'insorgere dei problemi mediante un codice alfanumerico sul display, oppure blocca immediatamente il funzionamento della caldaia per evitare incidenti.

In quali modalità può funzionare??

Le due principali modalità di funzionamento di una caldaia a gas a doppio circuito sono le seguenti:

• Modalità invernale. Questo è il funzionamento completo di tutti i sistemi dell'unità: riscaldamento del refrigerante, preparazione dell'acqua calda con i parametri specificati.
• Modalità estiva. Durante la stagione calda, il circuito di riscaldamento viene spento e rimane attivo solo il riscaldamento dell'acqua calda sanitaria.

L'utente esegue da solo il processo di passaggio da una modalità all'altra; si tratta di una pratica comune che non richiede l'assistenza di un esperto. Quando il riscaldamento deve essere acceso e quando può essere spento dipende dal proprietario.

Il circuito dell'acqua calda sanitaria è costantemente in funzione, poiché la fornitura di acqua calda è richiesta tutto l'anno, anche se il riscaldamento dell'acqua può essere spento se non viene utilizzato.

La caldaia a gas può funzionare anche in modalità protettiva. Il suo scopo è quello di evitare il congelamento del refrigerante nell'impianto quando la temperatura scende al di sotto di un livello predeterminato.

Quando la pompa di circolazione inizia a spingere l'agente riscaldante attraverso il sistema più rapidamente per evitare che si congeli, viene avviata una circolazione potenziata.

Questa funzione è molto utile in condizioni russe e consente di evitare problemi importanti.

Principio di funzionamento

Il funzionamento dello scambiatore di calore primario funge da base per la procedura di lavoro. Una volta all'interno, il refrigerante viene riscaldato a una temperatura specifica dalla fiamma del bruciatore. La sua posizione più bassa e l'integrazione strutturale con lo scambiatore di calore primario garantiscono un'efficienza di riscaldamento ottimale.

L'OV esce dallo scambiatore di calore primario ed entra subito in quello secondario. La perdita di calore durante il trasporto dell'OV è minore e l'efficienza della caldaia aumenta con percorsi più brevi tra gli apparecchi.

Dopo aver ceduto parte del suo calore, l'OV entra in una valvola a tre vie per regolare definitivamente la sua temperatura prima di essere immesso nel circuito di riscaldamento.

La ventola di sovralimentazione assicura il processo di combustione ed elimina i fumi, mentre la pompa di circolazione mantiene costante l'alimentazione del refrigerante.

In alcune caldaie a condensazione, il refrigerante viene riscaldato in modo incrementale. Inizialmente riceve energia dalla condensa depositata dai fumi e successivamente viene riscaldato normalmente. Si tratta di una tecnologia relativamente nuova che prolunga la vita dei componenti della caldaia e consente di risparmiare combustibile. Tuttavia, è inefficace in condizioni russe e funziona solo in sistemi a bassa temperatura.

Come funziona una caldaia a doppio circuito con scambiatore di calore biotermico?

La serpentina formata da tubi coassiali è lo scambiatore di calore bitermico. In parole povere, si tratta di due condutture inserite l'una nell'altra.

L'acqua per il circuito dell'acqua calda viaggia attraverso il volume interno, mentre il refrigerante viaggia attraverso il volume esterno. Aumentando l'efficienza e producendo più acqua calda, questo metodo di riscaldamento migliora le prestazioni della caldaia e consente di soddisfare le esigenze di una famiglia numerosa.

Uno dei principali svantaggi di uno scambiatore di calore bithermico è che il lavaggio è molto più difficile a causa dell'intricata disposizione dello spazio interno del tubo.

Il rapido accumulo di depositi di calcare sulla superficie interna del tubo rende necessaria la loro rimozione periodica per evitare che la sezione trasversale dello scambiatore di calore si blocchi completamente.

Inoltre, l'efficienza di riscaldamento diminuisce con l'aumentare dello spessore dello strato di calcare, che funge invece da isolante termico. Per cambiare la modalità di funzionamento della caldaia, l'utente deve aumentare l'alimentazione di gas.

In seguito a un forte riscaldamento esterno e a un significativo accumulo di calcare all'interno, lo scambiatore di calore si guasta rapidamente.

Alcuni scambiatori di calore non possono essere lavati da tutti i centri di assistenza e alcune caldaie sono costruite in modo da rendere la loro sostituzione più semplice dello smontaggio e del rimontaggio dell'intera unità.

L'unico inconveniente operativo degli scambiatori di calore bitermici è il loro svantaggio. Questo design è molto efficace in termini di efficienza perché consente di aumentare la quantità di acqua calda che può essere erogata simultaneamente senza causare una caduta di temperatura nel circuito di acqua calda sanitaria o di riscaldamento.

Principio di funzionamento di una caldaia con riscaldatore a flusso continuo

In questo caso, anche se il design bitermico è a flusso continuo, si intende uno scambiatore di calore a piastre. La produttività dello scambiatore di calore a piastre è relativamente bassa, nonostante la sua elevata efficienza.

Il suo metodo di funzionamento di base prevede il passaggio di due flussi perpendicolari attraverso una serie di piastre metalliche unite tra loro in modo che i flussi non si mescolino. Grazie all'ampia superficie delle piastre e all'eccellente efficienza di trasferimento del calore, l'acqua calda può essere preparata in modalità "flow" o "on the run".

Solo un dispositivo altamente efficiente può portare la temperatura dell'acqua fredda a 50° e oltre con le sue dimensioni ridotte.

Lo scambiatore di calore secondario riceve il refrigerante caldo all'uscita dallo scambiatore di calore primario. Contemporaneamente viene attraversato da un flusso d'acqua che viene riscaldato a una temperatura specifica e immesso nei rubinetti.

L'impossibilità di scegliere la modalità di riscaldamento, che dipende dalla velocità di passaggio dell'acqua, e la necessità di pulire regolarmente i depositi di calcare sono gli unici inconvenienti di questi dispositivi.

Lavorare con una caldaia ad accumulo

Una serpentina di refrigerante caldo attraversa un contenitore chiamato boiler di accumulo. Il volume e la modalità di riscaldamento sono diversi da quelli di uno scambiatore di calore standard; in questo caso, il liquido è statico e riceve energia termica in modo continuo.

L'acqua viene riscaldata e reintegrata man mano che viene prelevata. Rispetto ai modelli che utilizzano scambiatori di calore a piastre, la fornitura di acqua calda ha una temperatura molto più costante e un volume molto più grande di acqua calda con parametri stabili.

Anche se in genere si utilizzano unità esterne, sono disponibili anche unità a doppio circuito con capacità integrate. Sono di lunga durata, altamente capaci ed efficienti.

Professionisti e utenti comuni concordano sul fatto che questi modelli sono le scelte migliori.

Video utile

Il principio di funzionamento di una caldaia a gas a doppio circuito è spiegato in questo video:

Efficienza e adattabilità sono i principi di funzionamento fondamentali di una caldaia a gas a doppio circuito. Questo tipo di caldaia ha due circuiti indipendenti: uno per riscaldare l'acqua per uso domestico e un altro per riscaldare l'acqua per il riscaldamento centrale. Muovendo l'acqua attraverso il sistema di riscaldamento a pavimento o i termosifoni, il circuito di riscaldamento centrale riscalda in modo efficiente gli spazi abitativi. Nel frattempo, il circuito dell'acqua calda assicura che sia sempre disponibile acqua calda per docce, rubinetti ed elettrodomestici come lavastoviglie e lavatrici.

Il gas viene bruciato dalla caldaia per riscaldare l'acqua in entrambi i circuiti. Il calore viene diffuso negli ambienti attraverso l'acqua riscaldata del circuito di riscaldamento centrale che scorre nei tubi fino ai radiatori o al riscaldamento a pavimento. Contemporaneamente, il circuito dell'acqua calda riscalda l'acqua destinata all'uso residenziale, mantenendo una temperatura costante per il fabbisogno giornaliero. Ottimizzando l'uso dell'energia, questa disposizione a doppio circuito assicura che la caldaia soddisfi efficacemente le richieste di acqua calda e riscaldamento per tutto l'anno.

Il vaso di espansione è una parte essenziale dell'impianto della caldaia e di solito è collegato al circuito del riscaldamento centrale. La sua funzione è quella di mantenere la pressione ideale. La sua funzione è quella di assorbire la pressione extra dell'acqua che si accumula con l'aumento della temperatura dell'acqua del sistema. Questo evita che i tubi e le altre parti della caldaia si danneggino, garantendo un funzionamento sicuro ed efficace a lungo termine.

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