La caldera de condensación es una caldera que tiene la particularidad de aprovechar el calor latente del vapor de agua contenido en los gases de escape, condensando estos vapores antes de rechazar el agua en forma líquida. Así, la eficiencia (relación de la energía suministrada al circuito de agua caliente por la caldera sobre el calor emitido durante la combustión) puede aumentar teóricamente en un 11% del poder calorífico inferior (VCN) para una caldera de gas y en un 6% PCI de un aceite. -caldera a fuego.
En una caldera convencional, incluso a alta eficiencia, las pérdidas térmicas de la caldera se deben principalmente a los gases de combustión: en primer lugar, por la temperatura de los gases de combustión, que es superior a la del aire de combustión, y la otra parte por el vapor de agua. contenida en estos humos. El agua contenida en los gases de combustión proviene de la reacción química de combustión que, si la caldera está debidamente regulada, solo produce vapor de agua y dióxido de carbono si el combustible contiene solo carbono y dióxido de carbono, hidrógeno, y si el aire de combustión no contiene contaminantes que participan en la combustión.
Cuando el vapor de agua se enfría, el cambio del estado gaseoso al estado líquido libera energía, llamada calor latente de licuefacción , que se perdería si el vapor de agua escapara a la atmósfera. Por tanto, la función de la caldera de condensación es recuperar parte de esta energía, condensando el vapor de agua de los gases de escape, y transferir esta energía al agua del circuito de calefacción .
Se utiliza un intercambiador de condensador en el que circula el agua de retorno de la calefacción a baja temperatura. Al condensarse, el vapor de agua libera energía (el calor latente de condensación ) que es recuperada por el intercambiador de la caldera y transmitida al agua de retorno, a punto de pasar al cuerpo de la caldera. alimentar el circuito de calefacción.
La condensación del vapor de agua de los gases de combustión de una caldera comienza alrededor de 55 ° C para una caldera de gas y 47,5 ° C para una caldera de gasoil. Es a partir de la temperatura de condensación que la eficiencia comienza a aumentar con más fuerza, alcanzando un máximo teórico del 110,9% del VCN para el gas y del 106,9% para el fueloil. Sin embargo, esta ganancia máxima teórica del 11% del PCI para el gas y del 6% del PCI para el fueloil sólo se alcanza con una temperatura de los gases de combustión de 0 ° C , lo que nunca ocurre. La ganancia real en la eficiencia estacional del gas se sitúa entre el 6 y el 9% del VCN. La temperatura de los gases de combustión depende de la temperatura de retorno del agua de calefacción, que a su vez depende de la temperatura de impulsión; esto es más alto cuando la temperatura exterior es más baja. Los radiadores también deben tener el tamaño suficiente para permitir una baja temperatura de flujo / retorno.
En determinadas condiciones (tipo de caldera, estado general), es posible incorporar un recuperador-condensador a la caldera existente, para “transformarla” en caldera de condensación, pero luego se debe realizar un estudio de viabilidad y rentabilidad. realizado por un especialista.
La caldera de condensación es especialmente adecuada para calentar a "baja temperatura" o "calor suave".
La eficiencia PCI ( menor poder calorífico ) de la caldera es la relación entre la energía liberada por la caldera (en forma de calor ) y la aportada por la combustión (en forma química por los combustibles ). No tiene en cuenta el calor latente de licuefacción del vapor de agua emitido por la caldera, es decir la energía que liberaría la condensación de este vapor de agua al volver a su forma líquida (al entrar en la caldera). . Por el contrario, esta energía de vaporización se incorpora al cálculo del rendimiento según el mayor poder calorífico (VHS), que es más común en algunos países como Estados Unidos. Hasta la década de los noventa , sobre todo en Francia, se daba poca preocupación al calor recuperable en el vapor de agua de los gases de combustión, por lo que se utilizó la eficiencia PCI, que permite visualizar cifras superiores a las del cálculo PCS. El rendimiento de PCI sigue siendo el más comúnmente expresado en la actualidad.
Dado que el calor latente de condensación añadido se suma a la cantidad de energía térmica , la eficiencia PCI de una caldera de condensación puede superar el 100%. De hecho, los modelos actuales logran eficiencias de alrededor del 102-109%. Este tipo de caldera es, por tanto, más eficiente que una caldera “tradicional” (sin condensación), sin embargo, si se tiene en cuenta todo el ciclo energético, dependiendo de la eficiencia del PCS, la eficiencia de una caldera de condensación es de alrededor del 90%.
Las calderas de condensación inyectan parte de la energía de los gases de combustión en el circuito de calefacción, mientras que otros tipos de calderas evacuan a la chimenea, en pura pérdida, los gases de combustión, cuya temperatura a veces alcanza los 300 ° C , luego enfriándolos mediante un condensador. , se recupera parte de la energía que transportan, lo que tiene el efecto de:
En teoría, esto reduce el consumo en un 6% de una caldera de condensación alimentada con fuel oil y en un 11% cuando el combustible es gas (relación PCS / PCI). En realidad, estas reducciones rondan, respectivamente, el 4% y el 8% porque la eficiencia de una caldera de condensación es mayor cuando la temperatura del refrigerante que regresa a la caldera es baja, es decir entre 40 y 50 ° C , por lo que la temperatura del gas se acerca al punto de rocío , la eficiencia de siendo entonces el condensador máximo.
Desde el 26 de septiembre de 2015, En aplicación de los reglamentos delegados de la Comisión Europea n o 813/2013 de2 de agosto de 2013 y 811/2013 de 18 de febrero de 2013, resultante de la directiva marco europea sobre diseño ecológico, más comúnmente conocida como directiva sobre diseño ecológico, así como la directiva sobre etiquetado energético que se aplica a los equipos de producción de agua caliente sanitaria y calefacción, definen nuevos umbrales de rendimiento en el logro y características de las nuevas etiquetas energéticas .
En este contexto, la asociación Coénove comparó las nuevas etiquetas energéticas de las principales soluciones de calefacción y agua caliente sanitaria. Se desprende que tecnologías como la condensación y el acoplamiento “Gas + Energía Renovable” constituirán soluciones muy atractivas para el usuario final, tanto en términos de rendimiento energético como de coste.
Más allá de la condensación clasificada en A, la aparición del acoplamiento de este producto con la solar térmica para producir agua caliente sanitaria, o determinadas normativas eficientes, las calderas “híbridas” que acoplan dos tecnologías (condensación y bomba de calor) permiten alcanzar niveles de rendimiento A +. La bomba de calor de absorción de gas, o bomba de calor de gas, la tecnología que utiliza energías renovables o la cogeneración se beneficiarán respectivamente de una etiqueta A ++ y una etiqueta A +. Por lo tanto, las soluciones de gas de alto rendimiento (mejor relación costo / rendimiento) están disponibles de inmediato clasificadas en A, A + y A ++, es decir, entre las calificaciones más altas.
El diagrama adjunto muestra una estimación de la clasificación de los principales equipos de calefacción según la etiqueta energética elaborada por Coénove.
Pronto , La Comisión Europea planea revisar la Directiva de Etiquetado 2010/30 / EU para modificarla en un reglamento que introduciría un etiquetado simplificado de A a G al eliminar las clases A +, A ++ y A +++ .
Esta simplificación se basa en la experiencia de los productos blancos para los que se ha aplicado el etiquetado desde 1992 para un gran número de productos y donde los productos se concentran en las clases más altas, lo que desalienta a los fabricantes de perseguir la innovación y ya no constituye un incentivo para los consumidores. .
Para obtener un rendimiento óptimo, la instalación debe realizarse respetando las siguientes condiciones:
El principio de la caldera de condensación es tener el retorno más frío posible, el circuito de calefacción, por tanto, debe ser adaptado o compatible con esta idea porque el retorno debe ser inferior a 55 ° C y si es posible del orden de 30 ° C . Por tanto, una caldera de condensación se optimiza cuando mantiene la temperatura del edificio gracias al agua tibia de 35 a 40 ° C y mucho menos cuando tiene que elevar la temperatura del edificio. La eficiencia de una caldera también es menor cuanto mayor es la temperatura del agua de calefacción, por lo que la caldera de condensación se usa idealmente como una caldera de baja temperatura incluso si se puede usar como una caldera convencional. La caldera de condensación ofrece su mejor eficiencia cuando se usa continuamente de acuerdo con una ley del agua bien ajustada, con autoequilibrios aún más eficientes cuando no hay un cambio demasiado repentino de temperatura. Por lo tanto, este sistema responde mal a las expectativas de los consumidores que desearían tener períodos de calefacción solo por la mañana y por la noche durante sus horas de presencia. Lo mismo ocurre con la producción de agua caliente, la producción de agua caliente instantánea no permite que se produzca condensación mientras que la producción con tanque de agua caliente lo permite. La microacumulación es un compromiso que permite evitar el sobredimensionamiento de una caldera de condensación solo si se evita la necesidad de producción instantánea de agua caliente.
Ganancias observadas:
Dado que el encendido es electrónico, hay una ganancia en comparación con los sistemas que comprenden un quemador piloto que puede consumir más de 100 m 3 por año en calderas viejas.
La tecnología de calderas de condensación también se utiliza en algunas calderas de pellets . Al igual que otras calderas de condensación, la mejora de la eficiencia de la caldera reduce el consumo de combustible. Este menor consumo de combustible conduce automáticamente a una reducción de las emisiones contaminantes en comparación con las calderas de pellets tradicionales. El intercambiador de condensador también actúa como un " filtro de partículas " original: el vapor de agua licuado forma gotitas alrededor de las partículas presentes en los humos de combustión; las gotitas con sus partículas así atrapadas forman condensados que son evacuados al agua residual, por lo que, según el diseñador de este tipo de caldera, una reducción adicional en la descarga de partículas a la atmósfera.
| Producir | Polvo | |
|---|---|---|
| Pequeñas calderas de pellet (pellets). | 85% | 30 m g / M J |
| Caldera automática con filtro | 80% | 5 mg / MJ |
| Caldera de pellet de condensación | sin especificar | 2 mg / MJ |
Para Francia , la Agencia de Gestión del Medio Ambiente y la Energía (ADEME) publicó el 4 de diciembre de 2014 un dictamen sobre el rendimiento de los distintos sistemas de calefacción. Este documento revisa el desempeño energético, ambiental y económico de varios sistemas de calefacción existentes. Según esta fuente, la caldera de condensación es uno de los métodos de calefacción más interesantes económicamente, con un coste global anualizado de 2.495 euros durante quince años de calefacción de una casa de 120 m 2 construida entre 1975 y 1981 en la zona climática H1.
La asociación Coénove realizó un estudio de los costes de las principales soluciones de calefacción en viviendas existentes. Entre las mejores soluciones de calefacción + agua caliente sanitaria, el gas se posiciona como la energía más competitiva y la caldera de alto rendimiento es la solución que presenta el óptimo económico en coste global anualizado durante quince años.
Además, la caldera de condensación se puede acoplar fácilmente a energías renovables con, por ejemplo, energía solar térmica . Este tipo de generador permite cumplir con los requisitos de la normativa térmica (RT 2012) orientada a reducir el consumo energético y las emisiones de gases de efecto invernadero y favorecer el desarrollo de nuevas tecnologías.
El sector de la construcción tiene un potencial real para reducir los gases de efecto invernadero. De hecho, el stock residencial en Francia representa 60 millones de toneladas de CO 2(alrededor del 16% de las emisiones totales). Un estudio realizado por la asociación Coénove muestra que se puede lograr una reducción significativa de las emisiones de las viviendas renovando el sistema de calefacción en el parque residencial promoviendo el uso de la caldera de condensación. Reemplazar toda la flota con esta tecnología económica y fácilmente disponible reduciría las emisiones de CO 2 de 17 a 18 millones de toneladas. vivienda al 2030, lo que representa el 80% de la meta a alcanzar.
Según el estudio de la Agencia de Gestión de Medio Ambiente y Energía (ADEME) de 2014 ya citado, las calderas de condensación son los sistemas que más dióxido de carbono emiten, con una relación de 8 a 1 si comparamos con las calderas de leña o las bombas de calor suelo / agua.
El buen rendimiento energético de las calderas de condensación ha llevado a los gobiernos francés y belga a adoptar incentivos fiscales, cuyos criterios de aplicación varían a lo largo de los años. En Valonia, se trata de primas o reducciones de la renta imponible. En Francia, existe una combinación de créditos fiscales y medidas de asistencia financiera a través de certificados de ahorro de energía introducidos por la ley de Programación de las Directrices de Política Energética (POPE).