7. MICROCENTRALE TERMICE I CAZANE

7.1 Definiie

Microcentrala este un echipament termic care conine toate ansamblurile necesare n scopul realizrii a dou funcii:

nclzirea ambientului prepararea A.C.M (ap cald menajer)

Puterea maxim a microcentralelor comercializate n prezent pe pia este cuprins ntre 23...40 kW. Toate microcentralele funcioneaz pe principiul prioritate pentru a.c.m.". Explicaia este dat de faptul c puterea termic instalat este redus. Dac vom calcula debitul de A.C.M. furnizat de cea mai mare dintre microcentrale, acesta va fi:

P [kW] = G [kg/s] x cp [kJ/kg K] x t [K]

Unde: P - puterea termic G - debitul de A.C.M., cp - cldura specific a apei; cp = 4185 J/kg K t - diferena de temperatur ntre apa rece de alimentare i apa cald furnizat de

microcentrala. n urmtorul exemplu vom lua ca date de intrare urmtoarele valori:

Pt = 23 kW, t = 30C, adic tr = 10C, tACM = 40C; cp= 4,185 J/kg K. nlocuind n formul vom obine:

kg/s1832,030185,4

23=

=

=

tc

PGp

t

echivalentul a 11 l/min. Dup cum se vede, valoarea obinut reprezint debitul unui robinet DN 15 (conf. STAS 1478). Dac, prin absurd ar fi active simultan att funcia de nclzire ct i cea de preparare a ACM, practic temperatura apei calde furnizate de microcentral ar fi insuficient, deoarece o parte din puterea termic ar fi consumat pentru satisfacerea funciei de nclzire.

7.2 Clasificare

Dei se pot identifica foarte multe criterii, ne vom opri n continuare la urmtoarele:

7.2.1. D.p.d.v. al montajului a) cu montaj pe perete; b) cu montaj pe pardoseal.

7.2.2. D.p.d.v. al combustibilului folosit pentru ardere a) combustibil gazos (gaz metan, GPL); b) combustibil lichid (tip M, MC, motorina).

7.2.3 D.p.d.v. al tipului schimbtorului primar de cldur a) serpentina de cupru - monotermic - gaze de ardere/ap; b) elemeni de font - monotermic - gaze de ardere/ap; c) colector/distribuitor de cupru - bitermic - gaze de ardere / apa / apa; d) colector/distribuitor oel inox - monotermic gaze de ardere/ap.

7.2.4 D.p.d.v. al tipului camerei de ardere i al evacurii gazelor arse a) camera deschis de ardere/tiraj natural; b) camera deschis de ardere /tiraj forat; c) camera nchis de ardere/tiraj forat.

7.2.5 D.p.d.v. al aprinderii arztorului i al supravegherii flcrii a) aprinderea piezoelectric arztor pilot/supraveghere flacr de veghe cu termocuplu; b) aprindere electronic arztor principal/supraveghere flacr cu electrod de ionizare; c) aprindere electronic arztor principal/supraveghere flacr cu fotorezisten (numai pentru combustibil lichid).

7.2.6 D.p.d.v. al modului de reglaj al puterii arztorului a) o treapt de putere (0/100%). Strile de funcionare ale microcentralei sunt: oprit/pornit la putere maxim; b) dou trepte de putere (0/50% / 100%). Strile de funcionare ale microcentralei sunt: oprit/pornit la putere maxim/pornit la putere minim, n funcie de temperatura raportat" de termostate; c) modulant. n acest caz, arztorul microcentralei i adapteaz continuu puterea ntre un nivel minim i unul maxim, n funcie de valorile de temperatur msurat de sondele de temperatur.

7.2.7. D.p.d.v. al modului de preparare al a.c.m. a) fr preparare A.C.M. Microcentrala are n componen subansamblele electrice i hidraulice-care fac posibil racordarea acesteia la un boiler exterior special conceput pentru fiecare tip de microcentrala, care nu intr n preul microcentralei;

b) cu preparare instantanee de a.c.m. ntr-un schimbtor de cldur pentru a.c.m.: - cu plci; - cu serpentin; - bitermic;

c) cu preparare i acumulare de A.C.M. ntr-un boiler ncorporat cu capacitate de 60/80/100 l.

7.2.8. Din punct de vedere al modului de efectuare a schimbului de cldur ntre gazele de ardere si schimbtorul de cldur primar a) standard - fr recuperarea cldurii latente a vaporilor de ap coninui de gazele de ardere; b) n condensaie - cu recuperarea cldurii latente a vaporilor de ap coninui de gazele de ardere.

7.3 Parametri tehnici

Principalii parametri tehnici ai unei microcentrale sunt:

7.3.l. Puterea termic (kW)

Toate microcentralele modulante funcioneaz ntr-un domeniu de putere delimitat de dou valori: Pmin i Pmax; n general, Pmin este aproximativ 40 % din Pmax. De asemenea, la toate

microcentralele modulante puterea termic se poate limita pentru funcia de nclzire, pn la valoarea de 40 % din Pmax. n acest fel se poate adapta puterea microcentralei la necesarul de cldur solicitat de instalaia de nclzire, rezultnd o funcionare corect, economic i de durat a echipamentului. Limitarea la 40% a puterii este valabil doar pentru funcia de nclzire. n momentul n care este activat funcia de preparare a.c.m., automat, microcentrala va trece la funcionarea la puterea maxim.

7.3.2. Randamentul (%)

Precizm urmtoarele: a) Randamentul dat de productori n manualele tehnice se refer la puterea caloric inferioar a combustibilului, , respectiv fr recuperarea cldurii latente de condensare din gazele de ardere. b) Randamentul prezentat se refer la schimbul de cldur dintre gazele de ardere i agentul termic care circul prin schimbtorul de cldur. Nu se face confuzie cu randamentul arderii, adic raportul dintre cantitatea de cldur rezultat n urma arderii i cantitatea teoretic de cldur ce ar putea fi obinut prin arderea unei cantiti date de combustibil. c) Randamentele supraunitare (>100%) ntlnite la microcentralele cu funcionare n condensaie nu sunt reale. Practic, se face voit un calcul care s induc ideea de superperforman. Acest calcul este realizat n modul urmtor: la valoarea randamentului, calculat n cazul unei microcentrale standard (fr condensaie), de aproximativ 91-93%, se adaug aproximativ 12-14%, cldur recuperat datorit funcionrii n regim de condensaie. Rezult valori ale randamentului de 103-107%. Aceast valoare reprezint de fapt gradul de utilizare a energiei primare.

7.3.3. Consumul de combustibil [m3N/h], [kg/h], [l/h]

a) Consumul orar Pentru a calcula consumul orar de combustibil se folosete formula:

ii

tfQP

B =

unde Ptf = Puterea termic la focar a microcentralei, exprimat n kW;

iiQ = puterea caloric inferioar a combustibilului, exprimat n kJ/m3N, sau kJ/kg.

Puterile calorice ale combustibililor sunt: - metan = 34.350 35.600 kJ/m3N sau 9,5 - 9,9 kWh/m3N; - propan = 46.000 kJ/kg sau 12,8 kWh/kg; - motorin = 42.700 kJ/kg sau 11,9 kWh/kg;

Exemplu: o microcentral cu puterea termic util de 23,1 kW, randament de 92% i funcionare pe gaz metan. Va rezulta:

Pt focar = Pt util/i = 23,1 kW/0,92 = 25,1 kW

B = 25,1 kW/9,5 kW/m3N = 2,65 m3N/h

b) Consumul zilnic Acest parametru depinde de foarte multe variabile. Dintre acestea menionm:

- temperatura exterioar; - temperatura interioar; - materialul i grosimea pereilor;

- suprafaa i tipul ferestrelor; - consumul de a.c.m.; - modul de automatizare a funcionrii (termostate/cronotermostate de ambian, sonde exterioare de temperatur); - randamentul de funcionare al microcentralei; - tipul instalaiei (cu radiatoare, n pardoseal); - necesarul de cldur solicitat de instalaie, raportat la puterea maxim a microcentralei.

Datorit celor menionate anterior, consumul zilnic de combustibil este destul de greu de apreciat. Astfel, ntr-o lun de iarn cu temperatura medie exterioar de aproximativ - 5C, o microcentral de 23 kW, montat ntr-un apartament de bloc de 3 camere, suprafaa de 65 m2, locuit de 5 persoane, avnd un necesar de cldur pentru nclzire n jur de 7 kW (la o temperatur medie interioar de aproximativ + 20C), fr termostat/cronotermostat de ambian, a consumat n medie 8 m3N/24 ore.

7.3.4. Presiunea de alimentare cu combustibil [mbar], [bar]

a) Combustibil gazos (gaz natural G20) n manualele tehnice ale microcentralelor, presiunea de alimentare are valoarea de 20 mbar. Aceast valoare trebuie msurat pe tuul de msur aflat la intrarea electrovalvei de combustibil, reprezentnd presiunea static a combustibilului, dar msurat (asigurat) cu arztorul n funciune, adic n regim dinamic. Valoarea de 20 mbar trebuie meninut constant. De asemenea, n funcie de tipul electrovalvei, nu trebuie s se depeasc o valoare de siguran de 50/60 mbar. Pentru aceste motive este absolut obligatoriu montarea filtrului regulator-stabilizator de gaz. Este interzis alimentarea microcentralelor cu combustibil tip butan (G 30), comercializat n butelii de 12 kg (26 l). n cazul alimentrii microcentralelor cu combustibil tip propan (G31), comercializat n rezervoare de 1.000, 3.000 i 5.000 litri, trebuie asigurat o presiune static (n regim dinamic) de 37 mbar.

b) Combustibil lichid tip M, MC sau motorin n acest caz, la racordul de alimentare al pompei de combustibil, presiunea combustibilului trebuie s se ncadreze ntre valorile 0,3bar.

7.3.5. Presiunea min/max agent termic [bar]

La microcentralele dotate cu presostat de minim presiune agent termic, dac valoarea acesteia este sub 0,4...0,5 bar microcentrala se blocheaz. Trebuie intervenit manual, la majoritatea microcentralelor, pentru efectuarea operaiunii de completare cu ap a circuitului primar, prin deschiderea robinetului manual de ncrcare, pn la atingerea valorii de 1,2...1,5 bar.

7.3.6. Presiunea min/max apa rece [bar]

n situaia n care presiunea de alimentare cu ap rece este mai mic de 0,4...0,5 bar, fluxostatul de pe circuitul secundar nu va da comanda pentru prepararea A.C.M. De asemenea, la valori de 0,6...0,7 bar, debitul de A.C.M. va fi mic. n cazul n care presiunea apei reci depete valoarea de 6 bar (10 bar la Viessman), se va monta obligatoriu un reductor de presiune.

7.3.7. Temperatura min/max agent termic

Majoritatea microcentralelor au un singur domeniu de temperatur: 30...80 (85)C. Microcentralele Eura i Super Micra au dou domenii: unul normal 30...80C, pentru instalaii de nclzire cu corpuri statice (radiatoare) i altul redus 20...45C, pentru instalaii de nclzire n pardoseal.

7.3.8. Temperatura min/max a.c.m. Majoritatea microcentralelor au ca domeniu de reglaj a temperaturii valorile ntre 30...60 (55)C. La microcentrala Super Micra, domeniul de reglaj este de 30...70C.

7.3.9. Ali parametri ai microcentralelor

Electrici: - tensiunea - 230V - frecvena - 50 Hz - putere - 100-180 w la microcentralele cu arztor cu aer aspirat/combustibil gazos; - putere - 250-300 W la microcentralele de pardoseal cu arztor cu aer insuflat/combustibil lichid.

Dimensionali: - lungime/lime/adncime /mas

7.4 Schema de principiu

n fig. 7.1 este prezentat schema de principiu a unei microcentrale murale de nclzire i preparare instantanee de A.C.M., cu funcionare pe combustibil gazos, precum i o legend cu principalele subansamble componente. Precizm de la nceput c majoritatea microcentralelor funcioneaz n sistem Prioritate pentru A.C.M.", adic atunci cnd se solicit ap cald, funcia de nclzire este ntrerupt, urmnd s redevin activ atunci cnd se nchide consumatorul de A.C.M.. Toate microcentralele au dou regimuri de funcionare: Regim IARN": sunt active ambele funcii ale microcentralei - prepararea de A.C.M. i furnizarea de agent termic pentru radiatoare, cu observaia de la paragraful precedent. Regim .VARA": este activ numai funcia de preparare A.C.M. Funcionarea are loc dup urmtoarea logic: arunci cnd se deschide robinetul, echipamentul intr n funciune, iar n momentul n care consumul de ap cald nceteaz, microcentrala se oprete, rmnnd n ateptare pn la urmtoarea solicitare. n ceea ce privete funciile subansamblelor componente, voi face o prezentare innd seama de diferitele circuite ale microcentralei.

1. Schimbtor de cldur primar; 2.- Vana deviatoare cu 3 ci; 3 Schimbtor de cldur secundar; 4.- By-pass automat; 5- Robinet de umplere instalaie; 6 - Robinet de golire microcentral;7. - Vas de expansiune; 8- Supapa siguran circuit de nclzire; 9-Pompa de circulaie; 10-Arztor;11- Colector gaze arse; 12- Presostat gaze arse (P.D.); 13 - Ventilator (exhaustor); 14-Dezaerator;15 - Electro-vana pentru circuitul de gaze; 16- Robinet cu cap termostat; 17-Radiator; 18- Dozator de polifosfai; 19. Filtru fin; CIA - Camera nchis de ardere; G.A.- Gaze arse; F.M. - Fluxostat magnetic pentru prioritate A.C.M.; E.I. - Electrod de ionizare; EA.- Electrod de aprindere; RS. - Robinet siguran gaz; R - Robinet gaz; FS R - Filtru regulator stabilizator; F-Filtru tip Y"

Fig. 7.1. Schema de principiu a microcentralei

O vizualizare mai aproape de realitate a microcentralei este prezentat n figura 7.2.

Figura 7.2. Vedere a microcentralei pentru nclzire i ACM

7.5 Circuitul hidraulic

7.5.1 Circuitul primar

Este compus din urmtoarele subansamble: - Schimbtorul de cldur primar (1) Este confecionat dintr-o serpentin de cupru. n interiorul creia se afl montate lamele profilate, din acelai material cu al serpentinei, cu dublu rol: optimizarea procesului de transfer de cldur dintre metalul schimbtorului i agentul termic, prin realizarea unei circulaii turbionare, precum i creterea randamentului prin mrirea suprafeei de schimb de cldur. Pe exteriorul serpentinei se afl montate aripioare" din cupru care realizeaz aceleai funcii ca i lamele din interior, cu observaia c de data aceasta ne referim la transferul de cldur dintre gazele de ardere i materialul schimbtorului. Pentru a rezista la temperatura nalt a flcrii arztorului, schimbtorul primar de cldur este acoperit cu un strat de zinc. La ieirea din schimbtorul primar de cldur este montat un termostat de siguran (T.S.), tip

bimetal, care are rolul de a opri alimentarea cu combustibil a arztorului, n cazul n care temperatura agentului termic depete valori situate n jurul a 90...95C. Intervenia T.S. provoac blocarea (avaria) microcentralei. Pentru monitorizarea continu a agentului termic, pe conducta de tur a schimbtorului primar se afl montat o sond de temperatur (ST1). Aceasta este, de fapt, un termostat n cazul microcentralelor cu funcionare n una sau dou trepte de putere, sau un termistor, care i variaz rezistena intern n funcie de evoluia temperaturii agentului termic - cazul microcentralelor cu funcionare modulat. De fapt, modularea puterii arztorului nseamn raportarea continu a acestuia la necesarul momentan de cldur din instalaie, care are ca rezultat importante economii de combustibil (aproximativ 10...15%), cu consecina scderii costurilor de exploatare. Dup sonda de temperatur este montat un termometru (T), cu rolul de a indica temperatura de plecare a agentului termic din schimbtor. Pentru realizarea celor 2 funcii - nclzire i preparare A.C.M. - microcentrala este dotat cu o van deviatoare cu 3 ci (2), rolul ei fiind de a direciona agentul termic n instalaia de nclzire sau n schimbtorul de cldur secundar. Comanda vanei poate fi de tip presostatic", cu un dispozitiv care sesizeaz dou praguri de presiuni diferite n momentul n care se deschide robinetul de A.C.M. Al doilea tip de van deviatoare este acionat cu ajutorul unui servomotor axial sau rotativ. Comanda vanei deviatoare este realizat prin intermediul tabloului de automatizare, care primete semnal de la un fluxostat (ex. magnetic -F.M. - presostatic). Pentru realizarea funciei de preparare A.C.M., circuitul primar are n componen un schimbtor de cldur instantaneu (poz. 3). Aceasta poate fi de tipul n plci", confecionat din oel inox, sau cu serpentin, din cupru i corpul din oel. Primul tip de schimbtor are ca principiu de funcionare efectuarea schimbului de cldur dintre fluidul primar (agent termic) i fluidul secundar (apa menajer) prin intermediul plcilor din OL inox. Schimbtorul este astfel proiectat (configuraia plcilor, a cilor de circulaie etc.) nct pe o parte a plcii circul fluidul primar, iar pe cealalt fluidul secundar, cele dou fluide rieavnd posibilitatea s se amestece (vezi fig. 7.3).

Fig. 7.3 Schema circulaiei fluidelor

1. - Placa de capt cu racorduri;2 - Placa intermediar tip 1; 3- Placa intermediar tip 2 4 Tirani; - Placa de capt

Cel de-al doilea este practic inversul boilerului, adic prin interiorul serpentinei circul ap menajer, iar agentul termic prin interiorul corpului schimbtorului (vezi fig. 7.4).

Figura 7.4 Schema schimbtorului

ntr-o microcentral poate fi ntlnit i un alt principiu de realizare a funciilor (nclzire i preparare A.C.M.), principiu care are la baz folosirea unui schimbtor de cldur bitermic. De fapt acest tip de subansamblu (vezi fig. 7.5) este conceput n ideea ca att agentul termic ct i apa cald s fie preparate n interiorul aceluiai corp, bineneles pe ci de circulaie distincte. Avantajele acestui sistem simt date de faptul c randamentul crete (pierderi de cldur printr-un singur corp) cu aproximativ 3%, consumul de energie electric scade (pompa de circulaie nu funcioneaz atunci cnd se prepar A.C.M., ea realizeaz doar o post-circulaie de aproximativ o secund), fiabilitatea crete datorit existenei unui numr mai mic de subansamble (nu se mai regsesc n componena microcentralei vana deviatoare cu 3 ci i schimbtorul de cldur secundar - ca element distinct).

Fig. 7.5 Schimbtor de cldur bitermic

Tot pe circuitul primar se mai afl montate urmtoarele subansamble: -Vasul de expansiune nchis (poz. 7), care are urmtoarele roluri funcionale: a) preluarea dilatrilor agentului termic, datorit creterii temperaturii; b) meninerea presiunii agentului termic ntre limitele de lucru (Pi - presiunea de ncrcare a instalaiei, pf - presiunea de refulare a supapei de siguran); c) compensarea unor pierderi mici de agent termic din instalaie.

- Supapa de siguran (poz. 8) cu rol de descrcare n cazul n care presiunea agentului depete valoarea de 3 bar. - By-pass automat (poz. 4), cu rol de a proteja pompa de circulaie i schimbtorul de cldur primar, n cazul n care din diverse motive (montare robinei cu cap termostatat pe radiatoare, obturri de conducte), agentul termic se afl n imposibilitatea de a circula n instalaie. Funcionarea acestui by-pass este conceput astfel: n cazul n care din motivele

enumerate mai sus apar probleme de circulaie, by-passul se deschide (datorit diferenelor de presiune dintre tur i retur), iar agentul termic va trece prin acesta i va fi recirculat de pomp n interiorul microcentralei. Se previne astfel cavitaia la nivelul rotorului pompei, supranclzirea motorului electric i distrugerea lagrelor pompei. Deasemenea, se previne supranclzirea i deteriorarea schimbtorului de cldur primar. - Presostatul de minim presiune a agentului termic. , cu rol de a preveni apariia defeciunilor n principal la-nivelul schimbtorului primar de cldur i al pompei de circulaie, atunci cnd presiunea scade sub valoarea de 0,5 bar. O soluie alternativ, care realizeaz aceeai funcie de protecie, o reprezint montarea unui fluxostat pe racordul de refulare al pompei de circulaie. - Aerisitor automat (poz. 14), montat n imediata apropiere a schimbtorului de cldur primar, sau alternativ pe pompa de circulaie, cu rol de a scoate automat aerul din microcentral. - Robinetul de umplere/completare (poz. 5) cu ap a circuitului primar. - Robinetul de golire (poz. 6) care d posibilitatea efecturii unei intervenii hidraulice n microcentral fr a fi nevoii s golim i instalaia. Bineneles c pentru a crea aceast posibilitate este necesar s se monteze un robinet de izolare i pe racordul de retur. - Manometru (M), cu rol de a indica valoarea presiunii agentului termic.

7.5.2. Circuitul secundar Are n componen urmtoarele subansamble:

- Fluxostatul (F.M.). cu rol de a sesiza solicitarea de A.C.M.la consumator i de a transmite aceast informaie la tabloul de automatizare al microcentralei, n scopul comutrii funcionrii pe preparare A.C.M.". - Schimbtorul de cldur secundar (poz. 3), cu rol de a efectua transferul de cldur dintre agentul termic i apa menajer. - Sonda de temperatur (ST2) A.C.M., cu rol de a monitoriza continuu temperatura de preparare. Aceast sond poate fi un termostat - n cazul microcentralelor cu funcionare n una sau dou trepte de putere - sau un termistor care i variaz rezistena intern n funcie de evoluia temperaturii A.C.M. - cazul microcentralelor modulante; funcie de evoluia temperaturii (bineneles, acest parametru se coreleaz n permanen cu debitul solicitat de consumator), puterea arztorului este adaptat continuu la necesarul real de cldur, cu urmtoarele consecine: economie de combustibil, costuri mai reduse de exploatare, confort.

7.6 Circuitul de alimentare cu combustibil. Arztorul. Sistemul de aprindere i supraveghere a flcrii

n componena acestuia intr urmtoarele subansambluri:

7.6.1 Electrovana de alimentare cu combustibil (poz. 15)

n funcie de tipul microcentralei, aceasta poate funciona n urmtoarele moduri (principial): - 1 treapt de putere. Atunci cnd exist solicitare de funcionare, electrovana se va deschide lent i n cteva secunde arztorul va fi alimentat cu debitul de gaz corespunztor puterii maxime. Cnd comanda de funcionare dat de termostat (pentru funcia de nclzire) sau de ctre fluxostat (pentru funcia de preparare A.C.M.) nceteaz, microcentrala se oprete

- 2 trepte de putere. Atunci cnd exist solicitare de funcionare, electrovana se va deschide lent i n cteva secunde arztorul va fi alimentat cu debitul de combustibil corespunztor pragului de temperatur solicitat (treapta 1 sau treapta 2). Dac s-a solicitat, de exemplu, funcionarea la putere maxim, microcentrala va funciona pn se realizeaz condiia impus, dup care termostatul va ntrerupe alimentarea cu tensiune electric a bobinei electrovanei pentru treapta a II-a. Microcentrala va rmne n stare de funcionare pe treapta I-a, la putere minim, ncercnd s menin pragul de temperatur corespunztor treptei a II-a. - Modulare continu. Conceptual, prin acest mod de funcionare nelegem adaptarea continu a puterii arztorului la necesarul de cldur instantaneu solicitat de instalaie. Acest tip de reglare a funcionrii este realizat prin folosirea urmtoarelor componente: a) sonde de temperatur, care citesc" continuu evoluia temperaturii agentului termic sau a apei calde menajere. Variaia de temperatur este tradus n semnal electric (variaie de rezisten) i apoi transmis tabloului de automatizare a funcionrii. b) tablou de automatizare, care analizeaz informaiile transmise de sondele de temperatur i alimenteaz cu tensiune electric variabil (10-24 V) bobina electrovanei de modulare a debitului de combustibil. c) electrovan modular de combustibil. Acest subansamblu este compus din 3 electrovane (de siguran, principal, de modulare). Bobina de modulaie fiind alimentat cu tensiune care variaz continuu, calea principal de combustibil va fi deschis, n orice moment, proporional cu nivelul de temperatur citit de sonde. Se reuete n acest fel variaia continu a debitului de combustibil i adaptarea puterii arztorului la necesarul instantaneu de cldur din instalaie

Consecinele sunt evidente: economie de combustibil; prelungirea duratei de via a microcentralei; confort; scderea costurilor de exploatare

7.6.2 Arztorul (poz. 10)

Este confecionat din oel inox i funcioneaz n baza efectului Venturi. n faa arztorului este montat un distribuitor de combustibil pe care se afl montate duze (10...15). n faa fiecrei duze se afl cte un tub cu seciune variabil (fig. 7.6). Atunci cnd gazul circul prin interiorul tuburilor, datorit scderii presiunii statice pe pereii tuburilor, provocat de variaia de seciune, este aspirat i aerul necesar pentru ardere. n acest fel se realizeaz amestecul corect de aer i gaz necesar pentru ardere, iar arztorul se numete cu aer aspirat".

Fig. 7.6 Schema unui arztor

1- Distribuitor gaz; 2 - Garnitur de etanare; 3- eava de legtur ntre electrovan i distribuitor; 4-Duza 5 -Tub Venturi; 6. Diafragma; 7- Arztor; 8- Front flacr

7.6.3 Sistemul de aprindere si supraveghere al flcrii

Elementele componente sunt urmtoarele: - Transformator ridictor de tensiune, care aduce valoarea acestui parametru la aproximativ 15 kV i alimenteaz un electrod de aprindere; - Electrod de aprindere (E.A.). Este poziionat, n general, pe mijlocul arztorului la o distan de aproximativ 3...5 mm fa de acesta. Cnd microcentrala se afl n faza de aprindere, datorit diferenei mari de potenial (15 kV) dintre electrod i arztor (legat la nulul de protecie), se produce descrcarea electric care aprinde amestecul combustibil /aer. - Electrod de ionizare (E.I.). Este poziionat, n general, la extremitatea arztorului. Rolul funcional al acestuia este de siguran. Atunci cnd exist probleme pe circuitul de alimentare cu combustibil sau cnd flacra arztorului nu se formeaz corect, microcentrala este pus n stare de avarie (blocare). Fenomenul de ionizare nseamn, de fapt, crearea posibilitii conduciei electronilor liberi care apar n urma procesului de ardere (atomii substanelor din camera de ardere se sparg" n ioni i electroni liberi). Conducia electronilor i apariia unui curent cu intensitate de 5-10 A devine posibil datorit existenei unei diferene de potenial (220 V) ntre electrodul de ionizare i arztor (conectat la nulul de protecie).

7.7 Circuitul de evacuare gaze de ardere i de aspiraie aer Componentele acestui circuit sunt:

7.7.1 Colectorul de gaze arse (poz. 11) Are ca rol funcional concentrarea ntr-o anumit zon a gazelor care rezult n urma arderii.

7.7.2 Exhaustorul (poz. 13) Are ca rol funcional evacuarea forat a gazelor arse. Datorit acestui subansamblu, microcentrala nu mai trebuie racordat la co, ci este suficient montarea unui kit coaxial sau a unui ansamblu compus din dou tuburi separate, unul pentru evacuarea gazelor arse i unul pentru aspiraia aerului pentru ntreinerea arderii.

7.7.3 Kit-ul coaxial Este compus dintr-un cot coaxial la 90, tubulatur concentric, terminaii, garnituri (vezi fig. 7.7). Dup cum se observ n schi, prin tubulatura interioar sunt refulate gazele arse, iar prin spaiul dintre tubul interior i cel exterior este aspirat aerul necesar pentru ardere.

Fig. 7.7Schema de evacuare a gazelor arse 1- Colector de gaze arse; 2 - Camera nchis de ardere; 3 - Cot coaxial la 90; 4 - Tubulatur

concentric; 5- Garnituri; A.A. - Aer pentru ardere G.A. - Gaze arse

7.7.4. Camera nchis de aspiraie aer pentru ardere (C.I.A.) Este astfel configurat nct s asigure o distribuie uniform a aerului la nivelul fiecrui tub Venturi. Aerul necesar pentru ardere este aspirat din exterior datorit depresurizrii camerei atunci cnd funcioneaz exhaustorul, care este montat pe circuitul de evacuare a gazelor arse.

7.7.5 Presostatul diferenial (RD.) Este elementul care controleaz funcionarea corect a ntregului circuit. Presostatul este dotat cu dou prize de msur - una pentru depresiune pe partea de aspiraie a exhaustorului, i una de suprapresiune pe partea de aspiraie a aerului necesar pentru ardere. mpreun, cele dou valori realizeaz comutarea contactului presostatului de pe poziia normal nchis, pe poziia normal deschis, confirmnd funcionarea corect a tuturor subansamblurilor din acest circuit. Dac, dimpotriv, nu se realizeaz comutarea, microcentrala intr n avarie" (se blocheaz). Se realizeaz n acest fel sigurana, att n ceea ce privete evacuarea gazelor arse, ct i n ceea ce privete asigurarea aerului necesar pentru ardere.

7.8 Circuitul electric

Este reprezentat de conductorii de legtur dintre tabloul de automatizare i subansamblurile electrice ale microcentralei: elemente de execuie (pomp de circulaie, ventilator, bobine, servomotoare), comand termostate, sonde de temperatur, contact fluxostat etc), siguran (termostat, presostat diferenial, presostat/ fluxostat -circuit hidraulic, electrod ionizare, bobin electrovan de siguran), indicatori ai strii de funcionare (afiaj cu cristale lichide, leduri), taste si butoane de comand a funcionrii. Opional, la microcentrale se mai pot conecta termostate/cronotermostate de ambient, sonde exterioare de temperatur.

7.9 Tabloul de automatizare

Acesta are. dou roluri principale: . - comanda funcionrii; - sigurana funcionrii Tabloul de automatizare primete informaii de la elementele de comand, control i siguran, activnd funcionarea elementelor de execuie dup anumite secvene de lucru. Ca i secvene dup care se realizeaz funcionare unei microcentrale murale, cu funcionare pe combustibil gazos, cu camera nchis de ardere i tiraj forat, cu aprindere electronic i supraveghere a flcrii cu electrod de ionizare, cu modulare continu a puterii arztorului i cu preparare instantanee a A.C.M., acestea ar fi urmtoarele: 1 Solicitare de funcionare - De la sonda de temperatur agent termic, sau termostat / cronotermostat de ambient, sau sonda exterioar de temperatur; - De la fluxostatul pentru comanda prioritar de preparare A.C.M. i de la sonda de temperatur pentru prepararea A.C.M. 2 Confirmare a funcionrii de ctre termostatul de siguran pentru supratemperatura agentului termic i de ctre presostatul de minim presiune agent termic n instalaie/microcentral. 3 Verificarea poziiei contactului presostatului diferenial (N.I.) 4 Pornire ventilator i verificarea comutrii contactului presostatului diferenial pe poziia N.D. (normal deschis). 5 Iniierea scnteii ntre electrodul de aprindere i arztor. (Exist i microcentrale la care scnteia este dat ntre doi electrozi de aprindere). 6 Deschiderea electrovanei de combustibil i aprinderea flcrii arztorului. 7 Supravegherea flcrii de ctre electrodul de ionizare.

7.10. Accesorii

Vom analiza accesorizarea microcentralei d.p.d.v. al circuitelor tehnologice la care se racordeaz. De asemenea, vom mpri accesoriile n dou categorii: obligatorii i opionale.

Figura 7.8. Accesoriile microcentralei

7.10.1. Circuitul hidraulic

a) Racord tur - un robinet de izolare (opional) b) Racord retur - un filtru Y (opional) - doi robinei de izolare (opional) c) Racord ap rece - n cazul n care apa conine particule solide n cantitate mare sau are o duritate mai marede 20F, se impune montarea urmtoarelor accesorii:

- un filtru Y; - un filtru mecanic cu cartu lavabil de 5" i cu dimensiunea reelei de filtrare de 60 sau 90 um;

- un kit Anticalcar (dozator de polifosfai); - doi robinei de izolare.

d) Racord ap cald - un robinet de izolare (opional)

7.10.2. Circuitul de alimentare cu combustibil

a) Combustibil gaz natural - un filtru stabilizator regulator (obligatoriu);

- doi robinei gaz (obligatoriu). Unul dintre cei doi robinei trebuie s fie robinet cu sfer, deoarece etanarea ntre electrovalva de gaz i circuitul de alimentare cu combustibil trebuierealizat numai cu garnitura (nu cu cnep sau teflon). - un racord flexibil pentru gaz (opional). ATENIE! Se pot folosi numai racorduri speciale pentru gaz (dininox) i numai n condiiile n care acestea sunt omologate.

b) Combustibil tip GPL - un Kit cu duze GPL (obligatoriu); - un filtru GPL (obligatoriu); - doi robinei gaz (obligatoriu). Se va tine cont i de observaia fcut la subpunctul anterior n ceea ce privete robinetul cu sfer.

c) Combustibil tip M, Motorina, MC n general n dotar standard a microcentralei se afl i filtrul pentru combustibil lichid. n cazul n care acesta nu exist, accesoriile vor fi urmtoarele: - un filtru de combustibil lichid (obligatoriu); - doi robinei .pentru combustibil lichid tip M (obligatoriu);

7.10.3. Circuitul de alimentare cu aer necesar pentru ardere si cel de evacuare a gazelor de ardere

a) Microcentrale cu camera deschis de ardere Pentru aspiraia aerului se va practica ntr-un perete exterior o priz de aspiraie care va avea suprafaa de:

S [cm2] = 6 x Pt [kW]

Se recomand ca priza de aer proaspt s fie poziionat sub microcentral, la o nlime maxim de 10 cm fa de pardoseal. Pentru traseul de legtur dintre microcentral i coul de evacuare a gazelor de ardere se vor folosi: - tuburi flexibile de aluminiu (obligatoriu) pentru microcentrale cu arztor cu aer aspirat i combustibil gazos; - tuburi flexibile din oel inox (obligatoriu) pentru microcentrale cu arztor cu aer insuflat i combustibil lichid. Diametrul tubului flexibil trebuie s fie cel puin egal cu racordul microcentralei. b) Microcentrale cu camera nchis de ardere Racordarea microcentralei se poate efectua n dou moduri: - Kit coaxial (obligatoriu). n cazul n care distana este mai mare de 1 m, se vor folosi prelungitoare i coturi originale special concepute de productori, pentru a asigura o separare corect a traseelor de aer proaspt i gaze de ardere. - Dou conducte separate (obligatorii). Se utilizeaz n situaia n care distana dintre microcentral i un perete exterior este mai mare de 3 m (pe orizontal), sau 4 m (pe vertical).

7.10.4. Circuitul electric a) n cazul microcentralelor montate n camere de baie, se vor monta obligatoriu un ntreruptor bipolar cu distana dintre contacte de 3 mm. De asemenea, este absolut obligatoriu s se monteze un ntreruptor diferenial, cu un curent diferenial Id = max. 30 mA i care s reziste la un curent Imax. = 16 A. Atenie! Ambele aparate electrice se vor monta n interiorul camerei de baie. b) Alimentarea electric a oricrui tip de microcentral se efectueaz obligatoriu prin intermediul unui ntreruptor bipolar cu distana dintre contacte de 3 mm. c) Accesoriile cu caracter opional sunt: - termostat/cronotermostat de ambian - la orice microcentral; - sonda exterioar de temperatur - la microcentralele care sunt concepute s funcioneze n acest mod i cu condiia ca sonda s fie compatibil cu microcentral; - regulatoare electrice de comand de la distan. Fiecare regulator electronic este dedicat unui anumit tip de microcentral.

7.11. Microcentrale i cazane n condensaie

7.11.1. Introducere

n urma proceselor de ardere a combustibililor rezult, ca produi principali de reacie, ap i bioxid de carbon. Ca oricare alt lichid, apa are o temperatur caracteristic de fierbere la presiunea atmosferic (100C). Odat cu atingerea temperaturii de fierbere, din masa lichidului ncep s se degajeze vaporii de substan pn la vaporizarea complet. n tot acest interval temperatura lichidului rmne constant i egal cu punctul de fierbere dar este absorbit o cantitate apreciabil de cldur pe tot parcursul vaporizrii. Aceast cantitate de cldur absorbit se numete cldur latent de vaporizare. Cnd vaporii obinui prin consumul cldurii latente de vaporizare sunt supui condensrii, aceasta se produce cu eliberarea unei cantiti echivalente de cldur denumit cldura latent de condensare. n concluzie, dac apa provenit din reaciile de ardere din focar prsete incinta sub form de vapori, cedarea cldurii latente de condensare are loc n atmosfer sau pe coul de fum. Dac ns aceast condensare se produce n interiorul centralei, o parte important a acestei cantiti de cldur poate fi recuperat. Condensarea apei din gazele de ardere are loc atunci cnd fluxul de gaze ntlnete o zon avnd temperatura de 54...55C (punctul de rou). Dac prin construcie, centrala poate asigura condensarea total a vaporilor de ap provenii din ardere randamentul acesteia crete cu peste 10%.

7.11.2. Principii constructive Comparativ cu centralele clasice, construcia centralelor cu condensaie impune urmtoarele modificri: - n zonele n care urmeaz s aib loc condensarea apei din gazele de ardere, suprafeele metalice vor fi fabricate din oeluri inoxidabile rezistente la coroziune. - existena unui ventilator de alimentare cu debit variabil n funcie de comanda de reglare. - reglarea pneumatic a presiunii vanei de gaz. - colectarea i evacuarea condensului ctre reeaua de canalizare printr-un sifon cu sens unic. Schimbtorul primar este construit dintr-un cilindru ai crui perei sunt de fapt, o spiral din eava din inox cu seciunea dreptunghiular. Cilindrul este separat printr-un perete median, n dou camere: camera de ardere situat frontal i camera de condensare. Gazele de ardere cedeaz cldura agentului termic la trecerea lor printre spirele camerei de ardere. O dat trecute de peretele camerei de ardere, gazele sunt obligate s ptrund, din exterior ctre interior, n

camera de condensare. Aici sunt create condiiile necesare condensrii vaporilor de ap din gazele de ardere cu cedare ctre pereii serpentinei, a cldurii latente de condensare care, altfel, ar ajunge pe pereii coului i n atmosfer. Condiia de baz a unei funcionri corecte este asigurarea temperaturii de maxim 50C n camera de condensare. Aceasta presupune ca agentul termic s se ntoarc n central cu o temperatur situat sub aceast valoare. Respectarea acestei condiii nu este simpl dac inem cont de temperaturile minime ce se ating, iarna, n Romnia i dac dorim ca suprafeele de schimb de cldur oferite de radiatoarele obinuite s fie cele uzuale. Astfel, pentru a asigura o nclzire corespunztoare utiliznd un agent termic cu o temperatur sub 50C, suprafaa de schimb de cldur trebuie s creasc considerabil. Se pot realiza ns i instalaii cu radiatoare cu bune rezultate, fr o supradimensionare excesiv a acestora. O soluie ar fi nclzirea prin pardoseal unde temperatura agentului termic trebuie s fie de 43C. O automatizare corespunztoare a centralei, utiliznd permanent datele furnizate de o sond de temperatur montat afar, poate asigura o funcionare mulumitoare a acesteia Procentul de condensare devine, ns, variabil.

Figura 7.9. Seciune printr-o central n condesaie

7.12. Grupuri termice

Grupurile termice sunt uniti de producere a cldurii prin arderea combustibililor avnd puteri considerabil mai mari dect microcentralele (200 kW i peste). Utilajul se livreaz avnd n componen urmtoarele:

- schimbtor de cldur compus din elemeni de font asamblai cu nipluri din oel. - arztor de tip atmosferic, cu sau fr preamestecare,. - electrovalva de gaz; aceasta include dou bobine -una de siguran i una de lucru - n cazul arztoarelor cu o treapt sau trei bobine n cazul arztoarelor n dou trepte. - camera de colectare a gazelor arse, este incinta de dinaintea racordului la co, n care se adun gazele arse. Conine un compensator de tiraj i racordul ctre co. - racorduri: tur, retur, sonde de presiune i temperatur, scurgere.

- panou de comand cu manometre, termostate, butoane de comand i protecie.

Fig. 7.10. Grup termic cu arztor ntr-o treapt

Fig. 7.11 Grupuri termice cu arztor n dou trepte

Grupurile termice pot fi prevzute cu arztor ntr-o treapt avnd o singur van de gaz sau cu arztor n dou trepte, cu dou vane paralele avnd fiecare dou trepte de putere. Acestea sunt comandate simultan. Trebuie spus c, pentru realizarea unei instalaii de nclzire folosind un grup termic mai sunt necesare o serie ntreag de accesorii, necuprinse n furnitur: vase de expansiune, pompe, supape, manometre, termometre, boilere pentru A.C.M. etc.

7.13. Cazane

Puterea unui cazan poate depi 2000 kW i sunt folosite pentru nclzirea unor suprafee mari cum ar fi un ansamblu de locuine. Pe lng cazan, o instalaie de nclzire complet mai are nevoie i de alte echipamente:

- arztor (pe gaz sau lichid) - boiler pentru A.C.M. - pompe - vase de expansiune - supape de siguran - tablou A.C.M.

Din punct de vedere constructiv cazanele pot fi: - cu trei drumuri de fum distincte, - cu 2 + 1 drumuri de fum, - cazane cu dou drumuri de fum.

Figura 7.12 Cazan cu trei drumuri de fum

Figura 7.12 Cazan cu flacr ntoars (2 + 1 drumuri de fum)

Figura 7.13 Cazan cu dou drumuri de fum

Din punct de vedere al materialelor folosite pentru fabricarea registrelor cazanelor acestea pot fi fonta sau oelul. n cazul oelului, exista riscul condensrii apei din gazele de ardere n special pe drumul trei de fum i posibilitatea corodrii. Pentru evitarea acestui pericol, se vor lua masurile tehnice necesare pentru ca returul agentului termic s nu scad sub 55C.

Diagrama dimensionrii coului de fum (Schiedel) Se recomand ca la punerea n funciune a unui cazan s se verifice dac coul corespunde din punct de vedere constructiv. Amplasarea i dimensiunile coului trebuie s mai in cont i de legislaia n vigoare

Figura 7.14. Diagrama de alegere a coului de fum