Ahorre accesorios, ahorre tiempo de montaje
Calefacción de gasóleo con un sistema hidráulico de calefacción simplificado que se ajusta a la eficiencia
La versión estándar del sistema hidráulico Baunach regula el retorno de un circuito de radiadores al flujo de un sistema de calefacción por suelo radiante de baja temperatura con precisión en términos de grados y litros. La parte de alta temperatura es responsabilidad de la caldera de gasoil o de gas, que funciona con una escala móvil. Sin embargo, el uso de energías renovables está asociado a temperaturas constantes del agua de la caldera en la mayoría de los casos, y por consiguiente a un mezclador adicional para los radiadores. Por ello, un ingeniero de calefacción sugirió una ampliación del esquema "rendeMIX". Baunach puso en práctica la sugerencia. ¿Cómo? El ejemplo del centro de calefacción de Backnang lo explica.
No hay mejor manera de decirlo: "La eficiencia de la caldera por sí sola no es un criterio para una calefacción económica". Las combinaciones caldera/caldera -incluso como los nuevos sistemas de calderas de condensación- son tan antiguas como la propia calefacción central en cuanto a tecnología de sistemas. Por tanto, la responsabilidad reside en mejorar la eficiencia anual de un sistema: esto significa que no sólo hay que tener en cuenta los componentes individuales, sino que hay que evaluar todo el sistema de calefacción, desde el sótano hasta el salón. Una alta eficiencia energética requiere una perfecta armonización del sistema. La planificación y la instalación deberían basarse en esta máxima, extraída de un folleto. Sin embargo, por la razón que sea, la práctica no siempre se atiene a este imperativo. Ésta, la puesta en práctica, suele regalar gran parte del potencial de eficiencia. Por supuesto, la falta de puntos de eficiencia también tiene que ver con el hecho de que, en muchos casos, la vinculación a una unidad optimizada tendría que hacerse manualmente: con accesorios y componentes adicionales que aumentan los costes. Y, sobre todo, con el tiempo que cuesta: pensar, registrar los requisitos, ajustar y comprobar correctamente... eso cuesta dinero, ¿quién lo paga?
Fig. 1: Esquema del circuito del accesorio de dos mezcladores.
Fig. 2: Vista en sección del "centro de calefacción" de almacenamiento intermedio Olymp. Los pasos diagonales de gases de combustión controlan la temperatura del agua de almacenamiento (agua de caldera) en la caldera de condensación de gasóleo. El intercambiador de calor de condensación aguas abajo está oculto en el engrosamiento del conducto de gases de combustión situado detrás de la caldera.
El concepto de sistema
Por eso, algunos fabricantes están resolviendo el reto actual de reducir el consumo de energía primaria ofreciendo sistemas sofisticados desde la fábrica, lo que, por supuesto, requiere comerciantes innovadores que reconozcan las ventajas energéticas y sean capaces de transmitirlas al cliente. El "centro de calefacción" ecológico del Planta Olymp Ltd. representa una alternativa a la construcción convencional de sistemas de calefacción. Por cierto, las frases iniciales citadas proceden del folleto de este generador de calor. En principio, ya explican la esencia del centro multienergético: fuente de calor, generación, almacenamiento y distribución tienen el mismo peso. En el caso del centro Olymp, generación y almacenamiento significa que los conductos de gases de combustión pasan en diagonal por un cilindro tampón, actúan como intercambiador de calor y calientan la cilindrada de 350 litros hasta una temperatura máxima de 75 °C.
El acumulador térmico de dos zonas permite almacenar diferentes temperaturas en función de su nivel y retirarlas según la demanda. "Si el agua caliente de calefacción es suficiente como caudal, hay que sacar primero el agua caliente de calefacción del centro de cada acumulador antes de mezclar de forma destructiva la valiosa agua caliente con el agua fría", dice Hans-Georg Baunach, el segundo de un trío de apologetas de la eficiencia que renovó de forma ejemplar un sistema de calefacción de gasóleo en Backnang (Baden-Wurtemberg). Su empresa ha desarrollado el mezclador multivías "rendeMIX", que realiza de forma independiente la descarga (y carga) de dos zonas a temperatura correcta en la caldera Olymp.
Carga y descarga en dos zonas
Originalmente, el "rendeMIX" sólo quería unir dos circuitos de calefacción con diferentes niveles de temperatura, es decir, conectar un sistema de calefacción por suelo radiante de baja temperatura a continuación de los radiadores de alta temperatura convirtiendo el flujo de retorno de los radiadores en el flujo del sistema de calefacción por suelo radiante. Entre otras cosas, esto requiere que el accesorio iguale automáticamente los diferentes caudales de los radiadores, por un lado, y los serpentines de tuberías de la solera, por otro, mediante un bypass interno. Sin embargo, ahora el "rendeMIX" puede hacer mucho más. Por ejemplo, como se acaba de mencionar, puede cargar y descargar zonas de temperatura escalonadas en un cilindro, integrar calor solar y mucho más. El mezclador tipo "3×4" (tres conexiones al tampón, cuatro a los dos circuitos de calefacción), que está instalado en Backnang y del que daremos más detalles en breve, decide entre las tres zonas caliente (arriba), templada (centro) y fría (abajo) de un depósito. Por supuesto, el acumulador debe tener las conexiones adecuadas. El centro de calefacción Olymp puede proporcionárselas.
El tercer socio innovador de la propiedad de Backnang, Fabian Lutz, Director Gerente de Malu GmbH, de Weissach im Tal, cerca de Stuttgart, combina la tecnología de Olymp y Baunach para formar una sólida unidad. "Para nosotros, el pensamiento y la acción orientados al medio ambiente son una directriz; nos guiamos por el respeto a la naturaleza. Esto significa que utilizamos los recursos de la forma más económica posible. Si nos damos cuenta de que todavía hay una reserva escondida, nos esforzamos por explotarla", dice el ingeniero de calefacción, explicando su sugerencia a Baunach de "mejorar" una variante del mezclador "rendeMIX" para que pueda intercambiarse por los conjuntos convencionales existentes en el "centro de calefacción" Olymp eco sin necesidad de obras de instalación, cuando se trate de conectar un circuito de baja temperatura a otro de alta temperatura según el esquema de Baunach.
Capacidad triplicada en la misma tienda
En concreto, estamos hablando de un aumento de la eficiencia anual de entre el siete y el diez por ciento, un mejor aprovechamiento del volumen de almacenamiento intermedio existente gracias a una carga y descarga inteligente y orientada a la temperatura, de modo que la capacidad de almacenamiento se multiplica por dos y por tres, una reducción del trabajo de los quemadores a 4.000 arranques por cada 2.000 horas de funcionamiento, es decir, tiempos de funcionamiento prolongados de media hora de media en un edificio de viviendas con una superficie calefactada de 270 m2 , con radiadores en la planta superior y calefacción por suelo radiante en la planta baja.
Es cierto que ni la caldera tampón Olymp ni el mezclador multipuerto "rendeMIX" son innovaciones. Lo que hace que la renovación del edificio de viviendas de Backnang sea tan digna de mención son los datos de funcionamiento que se acaban de mencionar como resultado de la conversión de la nueva caldera a la tecnología de mezcladores de Hückelhoven y su adaptación constructiva a las calderas de acumulación tampón para dos circuitos de mezcla: La caldera de condensación de gasóleo con una potencia máxima de 24 kW contiene de serie dos grupos mezcladores completamente normales con dos mezcladores de tres vías para los dos circuitos de alta y baja temperatura alimentados por separado y, por tanto, de forma subóptima. Debido a la temperatura relativamente alta del retorno conjunto de radiador y calefacción de superficie, el rendimiento de condensación también es limitado en la versión de fábrica. La central de calefacción se alimenta mediante el "quemador cohete" de MHG. El volumen de agua de caldera relativamente grande, de 350 litros, permite instalar el quemador de llama azul de MHG, que en principio no es totalmente silencioso. Fabian Lutz justifica esta decisión con sus muchos años de experiencia positiva con este tipo de calderas. "Es cierto que el nivel sonoro es ligeramente superior al de la competencia, pero la cantidad de agua amortigua la resonancia. En cualquier caso, las emisiones sonoras no han aumentado de forma audible, como han confirmado los vecinos."
Intercambiador de calor de condensación externo
La llama azul indica una conversión prácticamente sin pérdidas de la energía químicamente ligada del gasóleo en calor. El quemador se desarrolló hace años en colaboración con el Centro Aeroespacial Alemán (DLR). La tercera generación ya está disponible en el mercado. Además del principio de amortiguación, hay que señalar que la caldera no funciona con un intercambiador de calor integrado, sino con un intercambiador de calor de condensación a continuación. Éste se encuentra en el conducto de gases de combustión, fuera de la camisa, justo antes de que entren en la chimenea. Un desviador correspondiente con bomba presiona un caudal parcial exclusivamente del flujo de retorno frío de la calefacción por suelo radiante hacia este intercambiador de calor y a través de él, con lo que se condensa un alto porcentaje del vapor de agua. El calor liberado en el proceso calienta el flujo parcial y el volumen de agua ahora caliente fluye hacia la zona correspondiente del tampón del armario de calefacción. El condensado ácido se filtra al sistema de alcantarillado a través de una unidad de neutralización.
Información
De la práctica a la práctica
La tecnología de calefacción se enfrenta cada vez más a esta situación en combinación con fuentes de energía renovables como la madera, los pellets, la energía solar - y en el futuro también en combinación con centrales eléctricas virtuales que quieran almacenar energía eléctrica negativa de control en una caldera de agua de calefacción: circuito de alta temperatura más circuito de baja temperatura más temperatura constante del agua de la caldera. Esto ya se ha mencionado en el artículo con el comentario de que estos diseños eliminan la posibilidad de operar directamente el circuito de alta temperatura con una temperatura de caldera deslizante que depende de la temperatura exterior. Por ello, en el pasado los técnicos de calefacción tenían que instalar manualmente un mezclador de tres vías para los radiadores detrás del "rendeMIX". Esto ocupaba espacio y suponía una costosa pérdida de tiempo de instalación. Malu GmbH, que también se enfrenta cada vez más a estas condiciones, estaba decepcionada por este compromiso de instalación forzada. Habló con HG Baunach GmbH & Co. KG de Hückelhoven: ¿No es posible alojar un mezclador de tres vías y el colector "rendeMIX" en un único racor? ¿Y pueden diseñarse las conexiones de este accesorio de forma tan flexible que sus boquillas encajen en las tuberías de ida/retorno de la mayoría de los generadores de calor, así como en el "centro de calefacción" Olymp, de modo que sólo sea necesario desenroscar y enroscar? Por supuesto que es posible, respondió el departamento de tecnología de Baunach. Reconocieron esta laguna en la gama y diseñaron la combinación del "rendeMIX" con un mezclador de tres vías para la primera presentación en la ISH 2015El circuito de baja temperatura en forma de calefacción por suelo radiante se alimenta de las tres zonas caliente, templada y fría según el esquema clásico "rendeMIX", aunque sólo dos compuertas están siempre abiertas a la entrada. Los sensores de temperatura situados a la salida del mezclador deciden de qué zonas extrae el agua el mezclador multipuerto. En este sentido, su posición momentánea respectiva con dos entradas abiertas y una salida no difiere de la de un mezclador de tres vías convencional. Por lo tanto, también reacciona a la señal de tres puntos habitual del control estándar de casi cualquier caldera. En otras palabras, el "rendeMIX" puede hacer frente a cualquier controlador que controle un motor mezclador de tres vías normal. Por supuesto, esto es aún más aplicable al mezclador de alta temperatura de la nueva grifería.
En este circuito, es importante que el volumen del caudal parcial coincida exactamente con la potencia del intercambiador de condensación. El ajuste se realiza primero con ayuda de las matemáticas calculando el caudal a partir de la dispersión deseada entre ida y retorno y los kilovatios del condensador (2,5 kW). A continuación, se realiza el ajuste fino midiendo la temperatura de los gases de combustión:
La preparación de agua caliente en verano es una operación crítica. Esto ocurre cuando no hay agua fría disponible procedente del flujo de retorno de la calefacción por suelo radiante. Para garantizar que una gran parte del calor latente de los gases de combustión siga beneficiando a la preparación de agua caliente sanitaria, el caudal de aire debe desconectarse o conectarse manualmente hasta que la temperatura de los gases de combustión haya alcanzado su punto más bajo, es decir, hasta que no descienda más. La bomba debe regularse en consecuencia. Esto se debe a que si se introduce muy poca agua de refrigeración en el intercambiador, la temperatura de los gases de escape no descenderá al mínimo posible. Por lo tanto, las ganancias de condensación serían limitadas. Aunque el caudal másico volvería al acumulador a una temperatura relativamente alta, sin duda podría haber sido unos litros, es decir, unas calorías, más.
¿Cómo regular la condensación?
Sin embargo, si el caudal de agua de refrigeración que llega al intercambiador de calor externo es demasiado elevado, el calor de condensación liberado no es suficiente para elevar notablemente la temperatura del flujo de retorno a la caldera de inercia y la temperatura de la zona que allí se encuentra. Esto provocaría la mezcla del acumulador, lo que también reduciría las ganancias de poder calorífico. Por lo tanto, los litros deben equilibrarse con precisión mediante la bomba de caudal parcial. La medida para ello es la mencionada variación de la temperatura de los gases de combustión. Cuando ésta empieza a subir, el caudal es correcto. Fabian Lutz resume la explicación: "Basta con observar el sensor de gases de escape situado detrás del intercambiador de calor. El agua fría de refrigeración ya fluye automáticamente al arrancar. Sólo hay que reajustarla al volumen a partir del cual el Celsius quiere subir. O, exactamente a este volumen, sólo hay que detener el reajuste, entonces las condiciones son las adecuadas".
En invierno, a temperaturas bajo cero y posiblemente en funcionamiento continuo, el intercambiador de calor necesitaría un caudal mayor o una temperatura de entrada más baja. Sin embargo, el mezclador multipuerto suministra automáticamente esta temperatura más baja. Ahora envía el flujo de retorno de 30 grados de la calefacción por suelo radiante conectada al condensador. De este modo, el flujo de entrada pasa de 30 °C a unos valiosos 50 °C. El "rendeMIX" utiliza las temperaturas para decidir si la caldera de almacenamiento intermedio recibe este suministro o si fluye directamente a las salas de estar.
Sin problemas de legionela
Su libertad casi infinita en el control de la temperatura se esconde en el nombre "3×4": tres conexiones en el armario de calefacción -superior, central e inferior- y cuatro vías en el mezclador, a saber, los circuitos de alimentación y retorno del radiador y del suelo radiante, respectivamente. Esta arquitectura permite una gran variedad de variantes de mezcla. En primer lugar: la caldera se apaga a una temperatura del agua de inercia de 75 °C y se enciende cuando la temperatura del agua de inercia desciende por debajo de la temperatura de consigna o cuando la temperatura de impulsión desciende por debajo de la temperatura de consigna. La temperatura de consigna del agua de tampón es de 55 °C para garantizar que el intercambiador de calor de agua dulce tenga suficiente capacidad de toma. Olymp suministra de serie el sistema eco con un calentador de agua de flujo continuo de este tipo. Con él, el problema de la legionela no existe, al menos en el lado de la caldera. Debido al agua potable fría, la temperatura en las paredes del intercambiador de calor no supera los 55 °C ni siquiera a 75 °C de temperatura de flujo. Esto significa que las placas de acero inoxidable del lado del agua potable permanecen prácticamente libres de depósitos calcáreos.
De todos modos, no existe ningún riesgo en las superficies en contacto con el agua de calefacción, ya que todo el sistema funciona con agua tratada y totalmente desmineralizada. Sin embargo, esto no tiene nada que ver con una especificación del fabricante Olymp. El ingeniero de calefacción Lutz justifica el tratamiento con las bombas de alto rendimiento instaladas: "Cuando se introdujeron, no nos dimos cuenta de la necesidad. Hubo algunas averías. Hoy, llenamos automáticamente el sistema de agua totalmente desmineralizada con bombas de alto rendimiento y también instalamos un separador magnético de lodos en las tuberías. No se puede permitir que los imanes permanentes de las bombas de alto rendimiento acumulen compuestos de hierro. Al principio, cuando no tomábamos estas precauciones, las bombas a veces fallaban a los pocos meses. A menudo teníamos que desmontar y limpiar los cabezales".
Al esquema del circuito
Las direcciones de flujo del tipo "3×4" se muestran en el diagrama del circuito (véase la Fig. 1). Las conexiones 1, 7 y 2 conectan el "rendeMIX" a la caldera, las conexiones 3, 4, 6 y 5 a los circuitos de calefacción. La conexión 1 envía agua tampón a 70 °C en el ejemplo en dirección a la grifería Baunach con el mezclador de tres vías en la parte superior y el mezclador multivías ("rendeMIX") en el centro de la sección sombreada en gris de la imagen. La conexión 7 carga o descarga el centro Olymp a través del "rendeMIX" y el retorno fluye tanto a la zona fría de la caldera como al intercambiador de calor de condensación a través de 2.
Más sol en la tienda
Para subrayarlo una vez más: La particularidad del diseño "rendeMIX" en esta versión de dos mezcladores es que un único actuador (enchufe) sólo conecta dos de las tres entradas a la salida, como se acaba de describir para el circuito de calefacción por suelo radiante de flujo. El esquema sólo permite mezclar agua caliente con agua fría o agua caliente con agua caliente, pero no agua caliente con agua fría. Por lo tanto, el colector de mezcla utiliza el suministro de agua de calefacción en el acumulador intermedio de forma muy económica y aumenta así su capacidad útil hasta en un 200%, lo que corresponde a una triplicación del volumen efectivo del acumulador intermedio. Esto se debe a que el uso de agua caliente del acumulador intermedio procedente del centro o del retorno del radiador en lugar de agua caliente del acumulador intermedio -si el agua caliente es suficiente- produce estos dos efectos: En primer lugar, el tampón permanece caliente durante más tiempo en la parte superior y, en segundo lugar, como este sistema devuelve el agua fría del suelo radiante al tampón de la parte inferior, aumenta la dispersión entre caliente y frío y, por tanto, el volumen de almacenamiento de agua caliente entre estas dos zonas.
La base de agua fría debido al flujo de retorno frío del circuito de calefacción por suelo radiante aumenta el rendimiento solar además del suministro de agua caliente y las ganancias de calor de condensación en el intercambiador de calor de condensación en el caso de un sistema solar térmico adicional en el tejado de la casa: No sólo el centro Olymp, sino también todos los demás depósitos son capaces de absorber "sólo" 40 grados de agua solar térmica.
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