Costruzione di una caldaia a combustibile solido

Creare un microclima caldo e accogliente in una casa di campagna durante la stagione fredda diventa possibile grazie alla presenza di apparecchiature di riscaldamento ben scelte. L'uso di caldaie a combustibile solido sta diventando sempre più popolare ogni anno. Ciò è dovuto all’aumento dei prezzi delle risorse utilizzate per il funzionamento degli impianti di riscaldamento. La disponibilità di carbone e legna da ardere sta sostituendo fonti energetiche più costose come elettricità, gas e combustibili liquidi.

Come funziona una caldaia a combustibile solido?

Il corpo degli apparecchi per la combustione di legna e carbone è in acciaio. Ha forma rettangolare e le dimensioni dipendono dalla potenza termica. Come ogni attrezzatura del forno, all'interno del telaio dal basso verso l'alto si trovano: un cassetto cenere, una camera di combustione, una camicia d'acqua e nella parte superiore è presente un tubo per la rimozione dei prodotti della combustione.

Attraverso la porta inferiore dell'unità viene rimossa la cenere, regola anche il tiraggio e, di conseguenza, la potenza termica della caldaia. Il focolare è separato dal cassetto cenere tramite griglie realizzate in ghisa. Grazie all'utilizzo di tale materiale, la durata delle griglie aumenta. La camera di combustione è dotata di una porta separata attraverso la quale viene caricata la legna da ardere nell'unità.

L'uso di materiali diversi nella produzione di camicie d'acqua divide le apparecchiature a combustibile solido in modelli:

• con scambiatore di calore in ghisa;
• con una camicia d'acciaio.

La complessità della progettazione degli scambiatori di calore dipende dalle funzioni assegnate alla caldaia, dalla potenza e dallo scopo. Le unità che presentano un gran numero di passaggi multidirezionali dei prodotti della combustione nella cavità interna delle camicie sono dotate di speciali serrande. L'apertura o la chiusura di queste serrande regola il flusso d'aria delle masse calde durante la combustione del carburante.

Alcuni produttori di apparecchiature di riscaldamento installano bruciatori in ghisa sulla superficie superiore del corpo, che vengono utilizzati nella vita di tutti i giorni per cucinare. Tali unità sono chiamate caldaie a stufa.

Il tubo di uscita del camino è dotato di uno speciale serranda, che viene utilizzato per regolare il flusso dei flussi d'aria calda durante la combustione diretti nel canale dei gas di scarico.

RIFERIMENTO! Esistono modelli progettati per riscaldare i bagni. La superficie superiore di tali stufe per sauna è progettata per posizionare le pietre che riscaldano l'aria e uno scambiatore di calore riscalda l'acqua corrente per l'uso.

Come funziona una caldaia a combustibile solido?

Il principio di funzionamento delle caldaie a legna è che, dopo aver caricato il combustibile nella camera, si accende e il focolare viene chiuso. Per la combustione viene utilizzata l'aria che fuoriesce dalla griglia. Sotto l'influenza del tiraggio naturale, i flussi caldi dei gas di scarico passano dal basso verso l'alto, lungo le cavità della camicia d'acqua. A causa dell'elevata temperatura dei prodotti della combustione, lo scambiatore di calore si riscalda e il fumo viene rimosso attraverso il tubo di uscita nel camino.

L'utilizzo di serrande di cui è dotata l'unità consente di regolare il processo di combustione. Quando la caldaia viene accesa, tutte le serrande vengono aperte, consentendo così l'accesso e l'espulsione di una grande quantità di aria necessaria per il funzionamento della caldaia.Quando la legna o il carbone bruciano, chiudere prima la serranda del cassetto cenere e, dopo aver stabilizzato la combustione, chiudere lo scambiatore di calore, garantendo il movimento richiesto delle masse d'aria calda attraverso la cavità interna dell'apparecchiatura. La serranda della canna fumaria viene coperta solo quando la serranda del cassetto cenere chiuso non riesce a contenere l'aumento della temperatura del liquido di raffreddamento.

ATTENZIONE! Non sempre i produttori di apparecchi a combustibile solido dotano il tubo di scarico fumi di una serranda! In questo caso la serranda è installata sul camino.

Per mantenere una temperatura di combustione costante, vengono utilizzati termostati che, a seconda delle variazioni dei parametri del liquido di raffreddamento, controllano la serranda inferiore della caldaia. Installare il regolatore nella parte superiore della camicia d'acqua. Grazie al collegamento rigido, con l'aiuto di una leva e di una catena, la posizione della porta cambia quando si gira la testina termica, che reagisce alle fluttuazioni della temperatura del liquido di raffreddamento.

La progettazione della maggior parte delle unità a combustibile solido prevede il caricamento manuale di legna da ardere o carbone. I produttori di attrezzature moderne offrono ai consumatori modelli con rifornimento automatico di carburante. Questa tecnica è popolare quando si utilizzano bricchette granulate, realizzate appositamente per la combustione durante la preparazione del liquido di raffreddamento.

Tipologie di caldaie per principio di funzionamento

La combustione di legna o carbone nella camera di combustione può avvenire con diverse modalità. L'uso di un metodo o dell'altro divide le apparecchiature a combustibile solido in diverse categorie.

Classico

Il nome stesso parla del metodo di combustione del combustibile familiare alle apparecchiature della fornace. Il focolare viene caricato con la legna, acceso, la porta viene chiusa e l'apporto d'aria viene regolato manualmente tramite un ventilatore o con un termostato.L'aria calda, risalendo, riscalda la camicia d'acqua della caldaia ed esce attraverso il camino. La potenza dell'unità classica è regolata dalla serranda dell'aria del cassetto cenere. Ma anche con la porta completamente chiusa, il processo di combustione continuerà, solo con minore intensità.

Questo metodo è popolare nella produzione di caldaie domestiche a bassa potenza. A causa della semplicità del design, gli artigiani che producono autonomamente un'unità di riscaldamento ricorrono spesso all'utilizzo di questa tecnica. Le superfici lisce delle cavità interne facilitano la manutenzione e la pulizia della superficie interna da cenere e fuliggine.

Bruciore a lungo

Lo svantaggio principale dell'utilizzo di una caldaia a combustibile solido è la necessità di aggiungere frequentemente legna da ardere al focolare. Per aumentare l'intervallo di tempo tra i download, sono state sviluppate varie tecnologie. Uno di questi metodi è chiamato combustione prolungata.

Una caratteristica di questo metodo è la combustione graduale strato per strato di una grande quantità di carburante immagazzinato. Il rallentamento del processo di combustione si ottiene modificando la direzione del flusso delle masse d'aria calda nella parte interna dello scambiatore di calore. A seconda del numero di flussi in arrivo, le unità a combustione lunga sono:

• bidirezionale;
• a tre vie;
• multipassaggio.

Gli scambiatori di calore con un gran numero di corse vengono utilizzati nelle caldaie industriali ad alta potenza a partire da 100 kW. Le apparecchiature domestiche a combustione lunga sono realizzate con una camicia d'acqua a due o tre passaggi.

Le unità di tipo miniera a combustibile solido hanno trovato ampia applicazione nella vita di tutti i giorni. La cui caratteristica progettuale è che il ventilatore si trova nella parte superiore e il camino ha origine nella parte inferiore. Tali caldaie hanno una corsa dello scambiatore di calore dall'alto verso il basso.La combustione avviene in una direzione insolita per le leggi della fisica, a causa della direzione opposta della spinta. Il grande svantaggio di tali apparecchiature è la costante necessità di pulire il tubo di scarico dei fumi situato nella parte inferiore dell'alloggiamento. A causa della direzione insolita del processo di lavoro, la combustione del legno avviene molto lentamente.

Oltre alle caldaie a combustione lunga che utilizzano il tiraggio naturale in modalità lenta per aumentare gli intervalli di tempo tra i caricamenti di carburante, esistono unità con regolazione forzata dei flussi d'aria mediante ventilatori. La complessità della selezione delle apparecchiature e del successivo controllo del movimento dei flussi di aria calda rende le caldaie con movimento forzato dei gas di scarico poco apprezzate.

Pirolisi

Un tipo di combustione a lungo termine è la divisione del processo di trasferimento del calore nella combustione del combustibile solido e nella postcombustione del gas di pirolisi. Il focolare di queste caldaie è diviso in due camere: nella prima la legna brucia lentamente in mancanza di ossigeno, per questo si liberano gas secondari (idrocarburi, azoto, monossido di carbonio...) che bruciano nella seconda parte della camera di combustione.

Per rallentare la combustione nelle unità di pirolisi, viene spesso utilizzato il tiraggio inverso, simile a quello creato in un'unità ad albero. Oppure utilizzano appositi aspiratori di fumo che regolano il movimento dei prodotti della combustione all'interno dello scambiatore di calore. L'aria viene fornita alla seconda camera di combustione per la combustione del gas secondario. La cavità interna di tali apparecchiature ha un'elevata resistenza aerodinamica, che consente al carburante di non divampare nella prima camera.Il processo di lavoro nel secondo compartimento brucia tutti i gas nocivi, la cui formazione è tipica della normale combustione.

IMPORTANTE! Il funzionamento delle caldaie a pirolisi non consente l'uso di combustibile con un contenuto di umidità superiore al 30%! L'umidità in eccesso interferirà con il processo di rilascio dei gas secondari!

Il doppio processo di combustione aumenta l'efficienza dell'unità a combustibile solido. L'utilizzo di meno legna o carbone rispetto alle caldaie tradizionali fa riflettere il consumatore sulla possibilità di utilizzare tale tecnologia per riscaldare la propria casa.

Sul pellet

Le apparecchiature costose includono apparecchiature a combustione prolungata che utilizzano combustibile granulare come risorsa. La complessità del progetto è dovuta alla presenza di una tramoggia per il caricamento e di un meccanismo per l'alimentazione del pellet nel focolare. Il tempo (fino a 7 giorni) di funzionamento autonomo dell'unità dipende dalla dimensione del contenitore di carico; esso ha forma di tronco di cono, dove è presente un foro per il collegamento ad una vite o altro tipo di meccanismo che porziona le bricchette nel focolare, secondo necessità.

Il funzionamento di tutti i componenti e meccanismi di tale unità è controllato automaticamente. I modelli moderni sono persino dotati di un meccanismo per pulire il cassetto cenere dalla cenere. L'unica cosa che il consumatore deve fare è caricare il bunker e accendere i pellet. Disegni simili vengono utilizzati quando si utilizzano trucioli di legno, bricchette di carbone e altri tipi di combustibile sfuso.

IMPORTANTE! Il serbatoio di caricamento e il meccanismo di alimentazione progettati per un tipo di combustibile non possono essere utilizzati per la cottura con altre materie prime non fornite dal produttore dell'apparecchiatura! Tale violazione danneggerà la caldaia!

L'uso di diversi metodi di combustione e caricamento priva le caldaie a combustibile solido della necessità di caricamenti frequenti, aumentando significativamente i costi. Un'ampia selezione di apparecchiature di riscaldamento consente al consumatore di valutare correttamente le proprie esigenze e di fare una scelta informata.