Control de quemador de dos etapas. Quemadores monofásicos, bifásicos y modulantes para calderas de calefacción. Revisar. Según el método de preparación de la mezcla gas-aire.

Quemadores monofásicos, bifásicos y modulantes para calderas de calefacción. Revisar.

A la hora de elegir quemadores, los consumidores se enfrentan a una tarea difícil– qué quemador elegir . Esta elección les permite hacer una pequeña comparación de quemadores de diferentes fabricantes por tipo de regulación y nivel de automatización del dispositivo quemador.

Lo invitamos a familiarizarse con la opinión de los especialistas de nuestra empresa, basada en la experiencia en el uso de quemadores combinados de combustible líquido y gas de Weishaupt, Elco, Cib Unigas y Baltur.

Determinemos los requisitos básicos para los quemadores, según la aplicación. Dependiendo del área de aplicación, los quemadores se pueden dividir en grupos.

Grupo 1. Quemadores para sistemas de calefacción individuales. (en este grupo incluimos quemadores con una potencia de hasta 500 - 600 kW, que se instalan en salas de calderas de casas particulares, pequeños edificios industriales, comerciales y administrativos).

Al elegir quemadores para este grupo de consumidores, es necesario tener en cuenta los deseos del comprador en cuanto al nivel de automatización de una sala de calderas individual:

· si no presenta aumento requerimientos técnicos al equipo instalado y desea tener una sala de calderas confiable que no requiera grandes inversiones financieras iniciales, entonces puede optar por quemadores con Modos de funcionamiento de una y dos etapas.;

· si como resultado desea construir un sistema de calefacción con un alto nivel de automatización, regulación dependiente del clima, así como un bajo consumo de combustible y energía, entonces es mejor que lo utilice quemadores modulantes o Quemadores con regulación suave en dos etapas., lo que brindará la capacidad de programar la potencia y un amplio rango operativo de control del quemador.

Grupo 2. Quemadores para sistemas de calefacción de grandes complejos residenciales. (en este grupo incluimos quemadores con una capacidad de más de 600 kW para las necesidades de vivienda y servicios comunales, calefacción central, así como para el suministro de calor de grandes edificios industriales, comerciales y administrativos).

· Para este grupo son ideales los quemadores suaves de dos etapas o modulantes. Esto se debe a: la alta potencia de las salas de calderas, el deseo del cliente de construir una sala de calderas con un alto nivel de automatización, el deseo de garantizar el menor consumo posible de combustible y electricidad (use el control de frecuencia de la potencia del ventilador), así como el uso Equipos para el control automático del oxígeno residual en los gases de combustión (control de oxígeno).

Grupo 3. Quemadores para uso en Equipo tecnológico (Este grupo puede incluir quemadores de cualquier potencia, dependiendo de la potencia del equipo de proceso).

· Preferido para este grupo quemadores modulantes. La elección de estos quemadores está determinada no tanto por los deseos del cliente como por los requisitos tecnológicos de producción. Por ejemplo: en algunos procesos de producción es necesario mantener un programa de temperatura estrictamente definido y evitar cambios de temperatura, de lo contrario esto puede provocar una infracción. proceso tecnológico, daños al producto y, como resultado, pérdidas económicas importantes. Los quemadores con control por pasos también se pueden utilizar en instalaciones tecnológicas, pero solo en los casos en que las pequeñas fluctuaciones de temperatura sean aceptables y no conlleven consecuencias negativas.

Breve descripción del principio de funcionamiento de los quemadores con diferentes tipos regulación.

Quemadores de una etapa Funcionan solo en un rango de potencia, funcionan en un modo difícil para la caldera. Cuando funcionan los quemadores de una etapa, se produce un encendido y apagado frecuente del quemador, que está controlado por el control automático de la unidad de caldera.

Quemadores de dos etapas , como su nombre indica, tienen dos niveles de potencia. La primera etapa suele proporcionar el 40% de la potencia y la segunda el 100%. La transición de la primera etapa a la segunda se produce dependiendo del parámetro controlado de la caldera (temperatura del refrigerante o presión del vapor), los modos de encendido/apagado dependen de la automatización de la caldera.

Quemadores suaves de dos etapas. permitir una transición fluida de la primera etapa a la segunda. Este es un cruce entre un quemador modulante y de dos etapas.

Quemadores modulantes Calentar la caldera de forma continua, aumentando o disminuyendo la potencia según sea necesario. El rango de cambios del modo de combustión es del 10 al 100% de la potencia nominal.

Los quemadores modulantes se dividen en tres tipos según el principio de funcionamiento de los dispositivos moduladores:

1. quemadores con sistema de modulación mecánica;

2. quemadores con sistema de modulación neumática;

3. quemadores con modulación electrónica.

A diferencia de los quemadores con modulación mecánica y neumática, los quemadores con modulación electrónica permiten la mayor precisión de control posible, ya que se eliminan los errores mecánicos en el funcionamiento de los dispositivos del quemador.

Ventajas y desventajas del precio.

Por supuesto, los quemadores modulantes son más caros que los modelos escalonados, pero tienen una serie de ventajas sobre ellos. El mecanismo de control suave de la potencia permite reducir al mínimo el ciclo de encendido y apagado de la caldera, lo que reduce significativamente la tensión mecánica en las paredes y componentes de la caldera y, por lo tanto, prolonga su "vida". El ahorro de combustible es de al menos un 5% y, con el ajuste adecuado, se puede lograr un 15% o más.. Y, por último, instalar quemadores modulantes no requiere sustituir costosas calderas si funcionan correctamente, al tiempo que aumenta la eficiencia de la caldera.

En el contexto de las desventajas de los quemadores escalonados, las ventajas de los quemadores modulantes son obvias. El único factor que obliga a los gerentes a elegir modelos escalonados es su precio más bajo. Pero este tipo de ahorros es engañoso: ¿no sería mejor gastar una gran suma cada vez en quemadores más avanzados, económicos y respetuosos con el medio ambiente? Además, ¡los costes se amortizarán en los próximos años!

Muchos compradores comprenden los beneficios de utilizar quemadores modulantes y ahora solo les queda elegir los modelos necesarios. ¿Con qué fabricantes es mejor contactar? Incluso con un estudio superficial de los precios de los quemadores importados y nacionales, está claro que la diferencia es bastante significativa. Algunos modelos de fabricantes extranjeros cuestan más del doble que los productos de fabricación rusa.

Un análisis detallado del mercado de fabricantes de quemadores muestra que los equipos rusos son significativamente inferiores a sus homólogos importados en términos de nivel de automatización. Con el fin de lograr nivel alto Automatización de quemadores de fabricación rusa, es necesario invertir bastante. Dinero para la compra de los sistemas de automatización necesarios y la instalación y puesta en marcha de equipos. Según los resultados de todo el trabajo, resulta que el costo de los quemadores modernizados de fabricación rusa se acerca al costo de los quemadores importados. Pero al mismo tiempo, no tendrá una garantía del 100% de que un quemador ruso totalmente equipado le proporcionará el resultado deseado.

Conclusión de nuestros expertos.

Elegir el quemador adecuado - etapa importante durante la construcción o modernización de una sala de calderas. El funcionamiento posterior del equipo de calefacción depende de la responsabilidad con la que se aborde este problema. El funcionamiento estable del quemador, el cumplimiento de las normas medioambientales, la mayor vida útil de las calderas y la capacidad de automatizar completamente el funcionamiento de una central térmica indican ventajas significativas del uso de quemadores modulantes en las salas de calderas. Y si el beneficio de su funcionamiento es obvio, no aprovecharlo simplemente no es razonable.

Quemadores Weishaupt / Alemania El co/ Alemania , Cib Unigas / Italia, Baltur / Italia ha demostrado ser un equipo fiable y de alta calidad. ¡Al elegir estos quemadores, obtiene confianza y ganancias! A su vez, estamos dispuestos a ofrecerle precios razonables y el menor plazo de entrega de los equipos.

Para elegir la caldera de gas óptima, es necesario comprender sus características.

El más utilizado en la vida cotidiana. calderas de agua caliente baja potencia.

Estas unidades son económicas y fáciles de usar, y además tienen muchas configuraciones y modelos, cada uno de los cuales tiene sus propias ventajas.

Uno de los elementos principales Caldera de gas es su quemador. Se trata de un equipo especial que prepara el combustible para la combustión y lo suministra a la cámara de combustión, donde se enciende una corriente de mezcla de gas y aire y libera calor. La elección correcta del quemador garantizará la máxima eficiencia de combustión del combustible, aumentará la eficiencia general (coeficiente acción útil) caldera y reducir los costos financieros de combustible.

Clasificación de quemadores de gas.

Existen diferentes tipos de quemadores de gas. Para elegir correctamente el quemador, es necesario tener en cuenta el tipo de gas quemado, su contenido calórico, presión, finalidad y diseño de la caldera.

Por exceso de presión de gas

  • Alta presión: más de 30 kPa. (kilo Pascal);
  • Presión media – de 5 a 30 kPa;
  • Baja presión – hasta 5 kPa.

Por tipo de combustible quemado

Las calderas de gas para agua caliente doméstica e industrial suelen funcionar con dos tipos de combustible:

  • mezcla licuada de propano-butano;
  • Gas natural (metano) en estado gaseoso.

Las características físicas de estos gases difieren entre sí, por lo que los dispositivos quemadores para quemarlos tienen sus propias diferencias. Pero el tipo de combustible quemado no limita la elección de la unidad. Cualquier caldera de gas natural se puede convertir para quemar propano y viceversa.

En una nota.
Desarrollado quemadores universales, que puede quemar estos dos tipos de combustible gaseoso sin ningún ajuste.

Según el método de preparación de la mezcla gas-aire.

Para garantizar una combustión completa y eficiente del combustible, primero se debe mezclar con aire, que contiene el oxígeno necesario para la combustión. Hay varias formas de preparar una mezcla de gas y aire.

Los quemadores atmosféricos tienen un diseño sencillo en forma de tubo con orificios. El gas se suministra a la tubería y sale por los orificios hacia la cámara de combustión, donde se mezcla con aire. Para garantizar un flujo de aire constante, se utilizan cámaras de combustión abiertas.

Ventajas de los quemadores atmosféricos:

  • Simplicidad de diseño.
  • Se puede convertir fácilmente para quemar otro tipo de combustible.
  • Larga vida útil.
  • Indicadores de alta eficiencia.
  • Independencia energética.

Desventajas de los quemadores atmosféricos:

  • Quema de oxígeno en la habitación y posibilidad de que se filtren productos de combustión a la habitación.
  • Es necesario disponer de una chimenea de escape, lo que no siempre es posible.
  • Potencia limitada de la caldera asociada con el mayor peligro de una cámara de combustión abierta.

Los quemadores de explosión (ventilador) tienen un diseño más complejo, incluido un ventilador. Produce una inyección forzada de aire en las cantidades requeridas y lo mezcla con gas. La mezcla puede ocurrir completamente antes de la mezcla, parcialmente antes de la mezcla y durante la combustión.

El uso de quemadores de aire forzado implica el uso de calderas con cámara de combustión cerrada y se requiere un ventilador adicional para aspirar los productos de combustión. Las calderas de gas con tiro forzado no requieren un conducto de humos voluminoso. Los gases se pueden eliminar mediante una chimenea de pequeño diámetro.

Ventajas de los quemadores de aire forzado:

  • Posibilidad de operación eficiente a presión reducida en el gasoducto.
  • Seguridad operativa gracias a una cámara de combustión cerrada.
  • Cuando se utiliza una caldera con quemador de aire forzado, no se necesita chimenea.
  • Posibilidad de sustitución por otro tipo de quemador.
  • Sistema de seguridad más eficaz.

Desventajas de los quemadores de aire forzado:

  • Precio alto.
  • Alto nivel de ruido.
  • Dependencia energética.
  • Consumo adicional de gas.

Quemadores de gas cinético difuso. El aire se introduce parcialmente en la cámara de combustión y el resto se suministra directamente a la llama. Estos quemadores rara vez se utilizan en calderas de gas calefacción.

Según el método de regulación de la intensidad de la combustión.

Para garantizar un mantenimiento constante de la temperatura en la habitación, se utilizan. sistemas automáticos. La automatización de calderas de calefacción de gas es un requisito previo, porque una persona no siempre puede controlar el funcionamiento de la caldera. La automatización realiza las siguientes funciones: regular la temperatura del aire en la habitación y proteger la caldera de accidentes. Existen varios tipos de quemadores según el tipo de control de temperatura.

  • De una sola etapa: después de calentar el refrigerante a la temperatura deseada, según una señal del reóstato, la válvula de gas se cierra automáticamente y el quemador se apaga por completo. Tan pronto como la temperatura del refrigerante alcance el límite de temperatura inferior válvula de gas se abre automáticamente y el quemador se enciende a máxima potencia.
  • Los quemadores de dos etapas tienen 2 modos de funcionamiento: 100% y 40% de la potencia total. Después de alcanzar un cierto valor de temperatura del refrigerante, la válvula de gas se cierra y el quemador funciona al 40% de su potencia máxima. El proceso de transición de un modo de funcionamiento a otro se realiza mediante un sistema automático.
  • Los quemadores de dos etapas de ajuste continuo también tienen 2 modos de funcionamiento, pero la transición de un modo a otro se produce más suavemente, lo que garantiza un control eficaz de la temperatura.
  • Los quemadores de gas modulantes pueden funcionar en modos con un amplio rango de potencia, del 10 al 100%. El proceso de regulación está totalmente automatizado y garantiza el mantenimiento más eficiente y constante de las condiciones de temperatura.

El líder indiscutible en eficiencia operativa son los quemadores de gas modulantes, ya que proporcionan:

  • Mantener constantemente la temperatura establecida con mínimas desviaciones.
  • Ahorro de combustible quemado.
  • Reducir la carga de temperatura en el intercambiador de calor de la caldera, lo que prolonga significativamente su vida útil.
En una nota.
Los quemadores modulantes pueden ser quemadores de gas atmosféricos o accionados por ventilador, y también pueden funcionar con diferentes tipos de combustible.

Después de familiarizarse con varios tipos quemadores de gas, puede tomar con confianza la decisión de elegir exactamente el quemador adecuado para sus propósitos.

Los fabricantes de calderas modernas, mejorando constantemente sus productos, les dotan de nuevas funciones y al mismo tiempo complican la selección de la caldera adecuada y su ajuste. No es de extrañar, porque el sistema de calefacción de un moderno casa de Campo No sólo consta de una caldera, tuberías y radiadores debajo de las ventanas, sino que también incluye muchos circuitos de calefacción, cuya gestión debe confiarse a los controladores automáticos.

De lo contrario, los propietarios tendrán que ajustar constantemente los elementos individuales manualmente para garantizar un nivel adecuado de confort. Sin embargo, un sistema de control más complejo siempre implica un precio más alto. "¿Necesito esto?" — el comprador hace una pregunta retórica.

En este breve artículo intentaremos transmitir a los lectores la física de los procesos en un sistema de calefacción en funcionamiento, que es inherente a todos los sistemas de calefacción, incluidos los complejos. Tener una idea de lo que tienes o piensas comprar es muy importante a la hora de elegir un sistema de calefacción, su funcionamiento o modificación. a la estructura sistemas modernos El sistema de calefacción ya tiene funciones que requieren su modificación y mejora.

Así, a la automatización de calderas se le asignan dos funciones importantes: un sistema de seguridad y confort térmico. Por supuesto, garantizar la seguridad tiene la máxima prioridad entre otras tareas. Por ejemplo, el límite superior para la regulación del agua de la caldera se establece de tal manera que, debido a un exceso de temperatura, nunca supera el nivel límite. La magnitud del posible aumento de temperatura depende del diseño y material de la caldera y el fabricante de la automatización la tiene en cuenta al establecer el límite superior para el control de temperatura en la caldera.

En nuestro artículo nos centramos en el funcionamiento de la automatización para garantizar una temperatura confortable en habitaciones con calefacción.

La sensación de confort térmico es en gran medida subjetiva. En este sentido, expertos en la materia sistemas climáticos operan con el concepto de índice de confort según Fagner. Proporciona siete posiciones correspondientes a sensaciones subjetivas.

  • -3 “frío”
  • -3 "genial"
  • -1 “ligero frescor”
  • 0 "neutro"
  • 1 "calor ligero"
  • 2 "calidez"
  • 3 "caliente"

Se establece una temperatura particular en la habitación cuando se alcanza un equilibrio entre las pérdidas de calor y la transferencia de calor de los dispositivos. Al mismo tiempo, para mantener el valor de temperatura establecido, cualquier cambio en la pérdida de calor causado por los cambios climáticos debe compensarse mediante la corrección adecuada de la temperatura del refrigerante o su flujo volumétrico a través de los dispositivos de calefacción.

Consideremos primero el segundo caso, es decir, la regulación de la temperatura ambiente cambiando el caudal volumétrico a través de dispositivos de calefacción.

Este problema se resuelve fácilmente usando válvulas termostáticas instalado en radiadores o convectores. En este caso, la tarea de la automatización de la caldera es mantener la temperatura del refrigerante en un nivel determinado (simplemente gire el mando del potenciómetro en el mando a distancia de la caldera y ajuste la temperatura deseada). En la mayoría de calderas esto es lo que ocurre y no implica nada más. El algoritmo de funcionamiento de la caldera difiere según el quemador: modulante, de una o dos etapas.

Al trabajar con quemador de una sola etapa El controlador de temperatura funciona como un interruptor de umbral que enciende y apaga el quemador cuando la temperatura de suministro alcanza los valores umbral. Existe una cierta diferencia entre los umbrales de encendido y apagado: "en histéresis". Por regla general, los umbrales de encendido y apagado están situados simétricamente con respecto a la temperatura de suministro ajustada, de modo que el valor de temperatura promedio durante un largo período coincide con el ajustado.

Problema Esto ocurre cuando el volumen de refrigerante es pequeño y el consumo de calor es significativamente menor que la potencia del quemador, la temperatura del quemador aumentará demasiado rápido. Ocurre peligro de encender el quemador con demasiada frecuencia, lo que puede afectar sus recursos. El problema se está superando. diferentes caminos. Por ejemplo, utilizando un valor de histéresis variable en el tiempo.

En caso de cargas térmicas bajas y, en consecuencia, periodos de calentamiento de la caldera cortos, se aplica un valor de histéresis elevado. Si no se alcanza el umbral de desconexión dentro del tiempo de histéresis especificado, el valor de histéresis se reduce automáticamente y de forma lineal hasta los 5 g estándar. Celsius. Buderus utiliza un algoritmo diferente llamado "conmutación dinámica", cuando la temperatura de suministro, aumentando o disminuyendo, se compara con la temperatura establecida y el sistema comienza a calcular la integral de la función de cambiar el desajuste a lo largo del tiempo.

El quemador se enciende y apaga cuando la integral alcanza el valor configurado, de modo que cuando la caldera se calienta rápidamente, la temperatura de conmutación es mayor que cuando la caldera se calienta lentamente. De este modo, el umbral de conmutación se ajusta automáticamente a las características del sistema de calefacción y a la cantidad de consumo de calor.

Para quemador de dos etapas el proceso no es fundamentalmente diferente de lo que se discutió anteriormente, solo que hay el doble de umbrales de conmutación.

Quemador modulante permite controlar constantemente proporcionalmente la temperatura de suministro, cuando el valor de potencia del quemador depende linealmente del valor de desajuste de temperatura. Sin embargo, esta regulación no siempre es posible, ya que en muchos quemadores modulantes la potencia cambia suavemente no de cero, sino del 30-40%. valor máximo. Si el consumo de calor en el circuito de calefacción está por debajo de este límite, nos encontramos nuevamente ante una regulación por umbral. Hasta ahora, hemos considerado procesos en los que la temperatura nominal de la caldera se ajustaba manualmente mediante un potenciómetro en el control remoto de la caldera, y la tarea de la automatización de la caldera era mantener esta temperatura.

Mantener una temperatura ambiente confortable regulando la temperatura del agua de la caldera. Esto sucede introduciendo un termostato de ambiente en el sistema de automatización.

Tenga en cuenta que el termostato de ambiente normalmente no está incluido en el equipamiento estándar de la caldera. El control del funcionamiento de la caldera para mantener la temperatura ambiente establecida se puede realizar mediante uno de dos tipos de regulación: de dos posiciones (encendido/apagado) o continua. En el primer caso, el algoritmo de control es el mismo que para una caldera con quemador monoetapa. Sin embargo, en comparación con la temperatura del agua de la caldera, la temperatura ambiente cambia mucho más lentamente y esto puede provocar grandes sobrepasos de los valores umbral. Por lo tanto, normalmente no se recomienda el control de encendido y apagado para sistemas de calefacción con calderas de más de 25-30 kW.

Con regulación continua La acción de control es la temperatura de suministro, que cambia según la desviación de temperatura en la habitación. El sensor de temperatura debe estar ubicado en una habitación específica (llamémosla habitación de referencia) y la temperatura en otras habitaciones se establece en relación con la temperatura de esta habitación de referencia. Las temperaturas confortables varían de una habitación a otra. En el dormitorio, por ejemplo, es más baja. Durante el día, los locales suelen estar vacíos y mantener una temperatura agradable no tiene sentido, es una pérdida de dinero.

Naturalmente, se sugiere la función de establecer y ejecutar un programa diario de temperatura en el local. La programación diaria de la temperatura suele ser posible para diferentes días de la semana (entre semana, festivos, fiestas, vacaciones). Un gran problema con este método de control es la regulación de la temperatura en las habitaciones con respecto a la de referencia, conectándola en un solo circuito.

Además, al aumentar el confort en la sala de referencia, corremos el riesgo de reducirlo en otras salas conectadas al mismo circuito de control. Además, los termostatos no se pueden utilizar en la habitación de referencia. dispositivos de calefacción, ya que son sistemas de control independientes con los mismos parámetros de entrada que la automatización de calderas.

Para controlar una caldera que calienta agua para varios circuitos de calefacción con diferentes características a la vez, se requiere un determinado parámetro de entrada común a estos circuitos. Se ha encontrado una solución sencilla y eficaz.

Usar la temperatura del aire fuera del edificio como parámetro de entrada.

De hecho, la temperatura de suministro de cualquier circuito de calefacción necesaria para compensar la pérdida de calor en las habitaciones está relacionada con la temperatura del aire exterior mediante relaciones bien conocidas, que en representación gráfica suelen denominarse gráficos de calefacción o curvas de calefacción. Sólo queda incluir estas relaciones para cada circuito específico en el algoritmo de funcionamiento del sistema de control de la sala de calderas. En la automatización de la mayoría de fabricantes, para ello es necesario seleccionar una de las curvas propuestas. Hay otras soluciones a este problema, por ejemplo, basta con que un ajustador de caldera Buderus establezca dos puntos a partir de los cuales la propia automatización construirá toda la curva. Tenga en cuenta que es extremadamente importante colocar el sensor de temperatura en el lado norte de la casa, lejos de fuentes de calor como ventanas y chimeneas. En este caso, la automatización con compensación climática funciona lo más correctamente posible.

¿Qué pasa si abres la ventana? El sistema que controla la caldera y circuitos de calefacción Por temperatura exterior, puede responder a cambios inesperados balance de calor en habitaciones con calefacción. En la mayoría de los casos, esta posibilidad se proporciona en forma de ajuste automático (generalmente transferencia paralela) de la curva de calefacción del circuito correspondiente en función de las lecturas. sensor de habitación temperatura.

Además, muchos fabricantes ofrecen, además de la automatización con compensación climática, un termostato de ambiente. Cuando se utilizan sensores externos y ambientales juntos, el régimen térmico se puede ajustar teniendo en cuenta las fuentes de calor adicionales en la habitación. En pocas palabras, si la estufa está encendida en la cocina y debido a esto hace más calor allí, el controlador "tendrá en cuenta" este hecho y ajustará los indicadores de los sensores externos, o la habitación está en el lado soleado y requiere calefacción sólo cuando el sol “se va”.

A medida que la automatización se vuelve más costosa, sus capacidades se ven mejoradas por la capacidad de controlar quemadores más complejos (con control por pasos, progresivo y por modulación), unidades de cocción agua caliente, uno o más (el número de circuitos de radiadores está creciendo), circuitos de baja temperatura (suelo cálido), implementar varios otros programas (conexión de calentadores de agua solares), etc.

Resumamos: ¿por qué todas estas dificultades con el control dependiente del clima? ¿Cómo es mejor que el simple esquema de “caldera permanente” más termostatos en todas las baterías?


Defensores de la gestión sensible al clima
dicen que en la parte principal temporada de calefacción la demanda de calor es mucho menor que la calculada, por lo que calentar constantemente el refrigerante a la temperatura máxima es una pérdida de dinero. Funciona de forma especialmente eficaz durante los periodos de heladas y deshielos, consiguiendo así la temperatura ambiente más confortable y un importante ahorro de recursos, ya que se reduce la inercia del sistema y la caldera no tiene que realizar un trabajo extra quemando combustible. Además, en el caso de trabajar con una temperatura del refrigerante constante, y casi siempre es alta, aumenta la pérdida de calor, que es mayor cuanto mayor es la temperatura del refrigerante. En general, la eficiencia de la caldera disminuye al aumentar la temperatura promedio del agua de la caldera.

La mayoría de los fabricantes occidentales ( « buderus» , Viessmann) apostar enproducción de calderas de baja temperatura.

Quienes se oponen al control independiente del clima argumentan que el precio de dicha automatización es demasiado alto. Y el precio del combustible hasta ahora compensa plenamente los costes.

Pasemos a los especialistas. En el foro, el sitio dice claramente que la automatización resistente a la intemperie ahorra dinero, sin contar la comodidad que aporta a la casa y garantiza un funcionamiento sin problemas durante más tiempo.

La empresa Time ofrece un controlador programable como automatización con compensación climática calorMATIC 430 Oeste . De hecho, funciona como un mando a distancia de la caldera. El propietario no tiene que correr a la sala de calderas para calentarla o enfriarla si instala el panel de visualización en un lugar conveniente.

Los fabricantes de calderas de calefacción doméstica, mejorando constantemente sus productos y dotándolos de nuevas funciones, al mismo tiempo dificultan la selección y la configuración de la caldera adecuada. Esto se aplica sobre todo a la automatización de calderas, y ahora calderas de pared, que antes se controlaban con un solo potenciómetro, ahora suelen suministrarse con automatización de compensación climática incorporada. Sin embargo, un sistema de control más complejo siempre implica un precio más alto. Surge una pregunta razonable: "¿Es esto necesario?" Para ayudar a los consumidores a responder esta pregunta, intentaremos comprender las funciones principales de la automatización de calderas.

El objetivo de los sistemas de control de calderas domésticas es garantizar la seguridad, funcionamiento correcto equipamiento y comodidad para quienes viven en una casa o apartamento. El confort en nuestro caso es una temperatura agradable y la ausencia de la necesidad de realizar cualquier acción para asegurarla (por ejemplo, ir a la sala de calderas, encender el regulador, etc.).
La situación con la seguridad es muy sencilla y clara: tanto si el sistema de control está integrado en la caldera como si se suministra por separado, siempre dispone de un limitador de temperatura de seguridad. Este dispositivo es un relé térmico, cuya apertura de contactos provoca el cese del suministro de combustible a la caldera cuando se excede la temperatura segura del agua de la caldera. La activación del limitador de temperatura de seguridad es una situación de emergencia grave y su eliminación, es decir, La sustitución o reinstalación del dispositivo de seguridad y el arranque de la caldera requieren la intervención de un especialista en mantenimiento.
Por supuesto, la seguridad tiene la máxima prioridad entre otras tareas, por lo que el límite superior para el control de la temperatura del agua de la caldera se establece de modo que la temperatura nunca supere el nivel límite debido al funcionamiento continuo. ¿De qué aumento de temperatura estamos hablando?
Imagínese la situación de un corte repentino de energía: el quemador se apagó, bomba de circulación el circuito de la caldera se ha parado. La caldera se convierte en un sistema aislado. Durante la instalación en este sistema de equilibrio térmico, la temperatura del metal disminuye y la temperatura del agua aumenta varios grados. Si antes de este aumento estaba cerca del máximo permitido, entonces se garantiza una falla de la caldera durante un corte de energía. La magnitud del posible aumento de temperatura depende del diseño y material de la caldera y el fabricante de la automatización la tiene en cuenta al establecer el límite superior para regular la temperatura del agua en la caldera.
Pasemos al objetivo principal de la automatización de calderas: garantizar una temperatura confortable en las habitaciones con calefacción. Como es sabido, una determinada temperatura en una habitación se establece cuando se alcanza un equilibrio entre las pérdidas de calor y la transferencia de calor desde los dispositivos de calefacción. Al mismo tiempo, para mantener un valor de temperatura determinado, cualquier cambio en la pérdida de calor causado por un cambio climático debe compensarse con una corrección adecuada de la temperatura del refrigerante o de su flujo volumétrico a través de los dispositivos de calefacción. Este problema se resuelve más fácilmente con la ayuda de válvulas termostáticas instaladas en radiadores o convectores, mientras la temperatura del refrigerante permanece constante. En este caso, la función de la automatización de la caldera se reduce a mantener la temperatura de suministro establecida.
Hay que decir que la mayoría de calderas domésticas tienen una centralita de control incorporada y no necesitan nada más: la temperatura de impulsión se ajusta manualmente, aunque se mantiene de forma automática. El algoritmo de control difiere según el quemador con el que esté equipada la caldera: modulante, de una o dos etapas. En calderas con quemador de una etapa, el controlador de temperatura actúa como un interruptor de umbral que enciende y apaga el quemador cuando la temperatura de suministro alcanza los valores umbral. Entre umbrales de conmutación y
Al apagar, se especifica una cierta diferencia: histéresis de conmutación (Fig. 1). Por regla general, los umbrales de encendido y apagado están situados simétricamente con respecto a la temperatura de suministro θ ajustada, de modo que el valor de temperatura promedio durante un largo período coincide con el ajustado.
Si el volumen de refrigerante en el sistema de calefacción es pequeño y el consumo de calor es significativamente menor que la potencia del quemador, la temperatura después de encender el quemador aumentará demasiado rápido. En consecuencia, existe el peligro de encender el quemador con demasiada frecuencia, lo que también puede afectar a su vida útil. Este problema se supera de varias maneras. Por ejemplo, utilizando un valor de histéresis variable en el tiempo (Ariston): durante el primer minuto después del encendido es 8, durante el segundo minuto - 6 y a partir del tercer minuto - 4 K.
El algoritmo para cambiar el valor de histéresis según la situación está integrado en la automatización de Kromschröder: en el nivel de servicio de la configuración del sistema de control, puede establecer una histéresis aumentada (hasta 20 K) y su duración (hasta 30 minutos). En caso de cargas térmicas bajas y, en consecuencia, periodos de calentamiento de la caldera cortos, se aplica un valor de histéresis elevado. Si no se alcanza el umbral de desconexión dentro del tiempo de histéresis especificado, el valor de histéresis se reduce automáticamente y de forma lineal hasta los 5 K estándar.

En la automatización de calderas Buderus se utiliza un enfoque fundamentalmente diferente, que utiliza un algoritmo llamado por los desarrolladores "conmutación dinámica". Cuando la temperatura de suministro, aumentando o disminuyendo, se compara con la temperatura establecida θset, el sistema comienza a calcular la integral de la función de cambiar el desajuste a lo largo del tiempo (área sombreada en la Fig. 2). El quemador se enciende o apaga cuando la integral alcanza el valor configurado. Obviamente, con un calentamiento rápido de la caldera, la temperatura de conmutación es mayor que con un calentamiento lento. De este modo, el umbral de conmutación se ajusta automáticamente a las características del sistema de calefacción y a la cantidad de calor consumido.
El algoritmo de control para una caldera con un quemador de dos etapas no es fundamentalmente diferente de lo que se discutió anteriormente: solo los umbrales de conmutación son, en consecuencia, el doble (Fig. 3).

Finalmente, el quemador modulante permite un control proporcional constante de la temperatura de suministro, donde la potencia del quemador depende linealmente del desajuste de temperatura. Sin embargo, esta regulación no siempre es posible, ya que en muchos quemadores modulantes la potencia cambia suavemente no de cero, sino del 30 al 40% del valor máximo. Si el consumo de calor en el circuito de calefacción está por debajo de este límite, nos encontramos nuevamente ante una regulación por umbral.
Hasta ahora hemos querido decir que la temperatura de impulsión se ajusta manualmente mediante un potenciómetro en el panel de control de la caldera y se mantiene automáticamente mediante su sistema de control. Sin embargo, el objetivo del sistema de calefacción es mantener una temperatura confortable en la habitación, y sería lógico que esta temperatura en particular fuera una variable controlada. El dispositivo que mantiene la temperatura establecida en la habitación (un termostato de ambiente) suele estar vinculado a la habitación y no está incluido en el paquete principal de entrega de la caldera. Sin embargo, dado que la regulación se produce mediante el control del funcionamiento de la caldera, consideraremos el termostato ambiente también como un elemento de automatización de la caldera.
El control del funcionamiento de la caldera para mantener la temperatura establecida en la habitación se puede realizar mediante uno de dos tipos de control: de dos posiciones (on-off) o continuo. En el primer caso, el algoritmo de control es el mismo que para una caldera con quemador monoetapa. Sin embargo, en comparación con la temperatura del agua de la caldera, la temperatura ambiente cambia mucho más lentamente al encender y apagar la caldera, lo que puede provocar grandes desviaciones más allá de los valores umbral. Por lo tanto, normalmente no se recomienda el control de encendido y apagado para sistemas de calefacción con calderas de alta potencia (más de 25-30 kW). Para evitar tales ejecuciones en la automatización Kromschröder, por ejemplo, en el nivel de servicio se puede establecer un intervalo de tiempo de retardo para encender la segunda etapa (Fig. 3) y, por lo tanto, la segunda etapa no se enciende inmediatamente después de alcanzar el umbral θon. 2, pero después de un tiempo específico. Esto da oportunidad adicional ajustes del controlador de temperatura para las características de un sistema de calefacción específico.

Con regulación continua, la acción de control es la temperatura de suministro, que cambia dependiendo de la desviación de la temperatura ambiente del valor establecido (Fig. 4). El punto de ajuste de la temperatura ambiente es una temperatura que resulta cómoda para el usuario y no siempre es la misma; por ejemplo, una temperatura cómoda para dormir debajo de una manta es varios grados más baja que la de la mañana o la tarde, y durante el día la la habitación puede estar vacía y mantenerla alta temperatura tampoco tiene sentido. Naturalmente, se sugiere la función de establecer y ejecutar un programa diario de temperatura en la habitación. La programación diaria de la temperatura suele ser posible para diferentes días de la semana o fines de semana, así como para ocasiones especiales como una fiesta o vacaciones.
El valor de temperatura real se mide mediante un sensor ubicado en una de las habitaciones de la casa, que sirve de referencia y determina el modo de calefacción en todas las demás habitaciones de la casa. Sin embargo, cuanto mayor sea el número de otras habitaciones, menos factible será la tarea de lograr una calefacción confortable uniéndolas en un único circuito de calefacción controlado por la temperatura de la habitación de referencia. Para controlar una caldera que calienta agua para varios circuitos de calefacción con diferentes características a la vez, se requiere un determinado parámetro de entrada común a estos circuitos. Podría calcularse en base a lecturas de temperatura en las salas de referencia de todos los circuitos. Sin embargo, más simple y solución efectiva: Utilice la temperatura del aire fuera del edificio como este parámetro.

Y de hecho: la temperatura de suministro de cualquier circuito de calefacción, necesaria para compensar la pérdida de calor en el local, está relacionada con la temperatura del aire exterior mediante relaciones bien conocidas, que en representación gráfica suelen denominarse gráficos de calefacción o curvas de calefacción (Fig. 5). ). Sólo queda incluir estas relaciones para cada circuito específico en el algoritmo de funcionamiento del sistema de control de la sala de calderas. En la automatización de la mayoría de los fabricantes, para ello es necesario seleccionar una de las curvas de calefacción que se ofrecen para elegir, pero existen otros enfoques: por ejemplo, el regulador del sistema de control Buderus solo necesita especificar dos puntos a partir de los cuales la automatización calcula el total. curva.
¿Puede un sistema que controla la caldera y los circuitos de calefacción en función de la temperatura exterior responder a cambios inesperados en el equilibrio térmico en habitaciones con calefacción, por ejemplo debido a una ventana abierta o una chimenea encendida? En la mayoría de los casos, esta posibilidad se proporciona en forma de ajuste automático (la mayoría de las veces transferencia paralela) de la curva de calefacción del circuito correspondiente en función de las lecturas del sensor de temperatura ambiente. Además, satisfacer las demandas de usuarios meticulosos que desean aceptar más Participación activa Para controlar el clima en casa, muchos fabricantes ofrecen, además de la automatización en función del clima, un termostato ambiente. Sólo tengamos en cuenta que en este caso siempre existe un riesgo, mientras que se aumenta el confort en la habitación de referencia, reduciéndolo en otras habitaciones conectadas al mismo circuito de calefacción. Además, en la sala de servicio no se pueden utilizar termostatos en los dispositivos de calefacción, ya que son sistemas de control independientes con los mismos parámetros de entrada y salida que la automatización de la caldera.
¿Por qué toda esta complejidad? ¿Cómo es que el control dependiente del clima es mejor que el esquema elemental que consideramos al principio: una caldera "permanente" más termostatos en todos los dispositivos de calefacción?

Los partidarios de la automatización dependiente del clima suelen referirse al hecho de que durante la mayor parte de la temporada de calefacción, la demanda de calor es mucho menor que la calculada, por lo que calentar constantemente el refrigerante a la temperatura máxima es una pérdida de dinero. Pero no es la temperatura lo que cuesta dinero, sino el calor producido, y si en dos casos se consume la misma cantidad de calor, ¿quizás se produzca la misma cantidad de calor? Lamentablemente no, porque además del consumo de calor, siempre hay pérdidas de calor, que son mayores cuanto mayor es la temperatura del refrigerante (Fig. 6). Además, la eficiencia de la caldera disminuye al aumentar la temperatura promedio del agua de la caldera. Son estos porcentajes los que constituyen el argumento económico a favor de la automatización sensible al clima. Sin embargo, dados los precios internos de la energía, este argumento es fácilmente derrotado por el argumento del precio significativamente más alto de la propia automatización.
Consideremos también algunas funciones de la automatización de calderas, cuyo propósito no es crear comodidad, sino garantizar el funcionamiento sin problemas del equipo durante el mayor tiempo posible. Además de los métodos ya descritos para evitar encendidos demasiado frecuentes del quemador, este grupo de funciones incluye el mantenimiento de una temperatura mínima del agua de la caldera. El más simple, pero sin embargo. método efectivo La implementación de esta función es la llamada lógica de bomba, según la cual, cuando el quemador está encendido, la bomba de circulación del circuito de la caldera se detiene cuando la temperatura del agua en la caldera está por debajo del umbral permitido y no se pone en marcha hasta este umbral. se supera.
Pero la automatización de calderas no sólo puede ocuparse de la caldera. Por lo tanto, algunos sistemas de control están equipados con una función para evitar el bloqueo de bombas y válvulas de tres vías: una vez al día (por ejemplo, calderas Vaillant) o una semana (Buderus), todas las bombas del sistema se encienden por un corto tiempo, y Todas las válvulas de tres vías también se abren completamente durante un breve período de tiempo, después del cual se regresa al estado anterior a este procedimiento.
Al leer la documentación de los fabricantes, uno tiene la impresión de que los desarrolladores de sistemas de control de calderas actúan según el principio: "¡más funciones, buenas y diferentes!" Es cierto que a menudo resulta que las mismas funciones están ocultas bajo diferentes nombres, las diferencias están sólo en los detalles.

S. Zotov, Ph.D.
Revista "Aqua-Term" No. 2 (54), 2010