Caldaie a Condensazione

La continua crescita del costo dei combustibili ha portato l’industria a soddisfare la domanda di prodotti sempre più efficienti e meno inquinanti.
Sono così nate le caldaie “a condensazione”. Questo nome deriva dal fatto che nella caldaia c’è un particolare scambiatore che cattura il calore dei fumi di scarico (che altrimenti andrebbe perso insieme con i fumi), fino a far condensare l’umidità contenuta nei gas di scarico per poter catturare quel calore (calore latente) che è intrappolato nel vapore acqueo; mentre una caldaia tradizionale sfrutta solo il calore “sensibile”. L’aumentato rendimento è dato dalla somma: calore “latente” + calore “sensibile”.

IL RISANAMENTO ENERGETICO IN 3 PASSI
1 - Ridurre le dispersioni	Recuperando parte del calore che altrimenti verrebbe disperso con i fumi.
2 - Migliorare l'efficienza	Facendo funzionare una caldaia a condensazione ad un valore più basso di temperature, se ne aumenta il rendimento. Utilizzare quindi caloriferi o ventilconvettori sovradimensionati. Oppure optare per il riscaldamento a pavimento (funziona a temperature molto basse) magari abbinato a pannelli solari (tempi di ammortamento lunghi).
3 - Ottimizzare la gestione	Utilizzare temperature non troppo diverse da quelle esterne (il minor salto termico giova anche alla salute, oltre a ridurre le dispersioni) e climatizzare solo gli ambienti nei quali si soggiorna. Una soluzione grossolana ma efficace: zona giorno e zona notte. Utilizzare termostati o valvole termostatiche.

Descrizione delle caldaie a condensazione

L’utilizzo di caldaie a condensazione garantisce il miglior risparmio energetico attualmente realizzabile con questo tipo di sistema (da fonte convenzionale: gas metano o GPL).
Esistono anche pompe di calore alimentabili a combustibile, anche a gas, ma è un sistema di tipo diverso e più costoso (in pratica il compressore è alimentato da un motore).
Le caldaie a condensazione di solito si avvalgono di bruciatori speciali a microfiamma che danno una maggiore efficienza e minori emissioni inquinanti.

Per favorire una combustione pressoché perfetta, le quantità di gas e di aria sono immesse sempre in maniera proporziale tramite una ventilatore e una valvola particolare.
Un’ottimizzazione del rendimento delle caldaie a condensazione viene dall’utilizzo di una sonda di temperatura esterna che rilevando le condizioni esterne, diminuisce od aumenta proporzionalmente la temperatura di mandata. Questo comporta anche minori dispersioni e minori moti convettivi (che trasportano aria calda verso il soffitto).
In questo contesto viene ipotizzata l’alimentazione a metano o GPL. Altri combustibili danno benefici inferiori.

Spesso si parla delle caldaie a condensazione pensando più al costo elevato rispetto alle normali caldaie, che al vantaggio di un sistema a condensazione: minore inquinamento e risparmio energetico, che può arrivare, nel caso sostituiscano una caldaia di vecchia generazione, unitamente all’adeguamento di tutto l’impianto, anche al 30% annuo.
Nel caso si vada a sostituire invece una caldaia recente, ad alto rendimento, va considerato che quello che la caldaia a condensazione riesce a dare di più, è mediamente quantificabile in un 10-11% rispetto al massimo teorico del 100% di una caldaia tradizionale. E per arrivare a questo punto necessita di un impianto funzionante a bassa temperatura.

Quindi non sempre un 30% come spesso falsamente affermato. In ambienti molto piccoli, o bene isolati, questo allontana ulteriormente il punto di pareggio della spesa.

Ma come funzionano le caldaie a condensazione? Ciò che una caldaia a condensazione fa in più rispetto ad una normale, é recuperare il calore dei fumi di combustione. Recupera cioé il calore presente nel vapore acqueo dei fumi, quello definito “calore latente” (circa il 7% del calore prodotto). Recupera inoltre anche parte del calore del gas caldo (circa il 3%). Il raffreddamento di questi fumi, che genera condensa, origina il nome per questo genere di caldaia. Nella caldaia a condensazione, i prodotti della combustione, prima di essere espulsi all’esterno, sono costretti ad attraversare uno speciale scambiatore all’interno del quale il vapore acqueo condensa, cedendo parte del calore latente di condensazione all’acqua del circuito.

In sintesi: l’acqua fredda in ingresso viene prima fatta passare “attraverso i fumi di scarico”, che cedono parte del calore “latente” che altrimenti sarebbe andato perso. L’acqua in ingresso si scalda, mentre il vapore acqueo contenuto nei fumi condensa in acqua e deve essere quindi poi smaltito (si tratta di acqua con residui della combustione, non è acqua distillata come credono alcuni).

La caldaia a condensazione, a parità di energia fornita, consuma meno combustibile rispetto ad una di tipo tradizionale.
Di solito i fumi di una caldaia tradizionale vengono espulsi a temperature intorno ai 110°C. La temperatura dei fumi espulsi da una caldaia a condensazione, invece, parte da circa 40° e non supera i 55°C: è evidente come il recupero di calore utile sia notevole. E’ questo calore recuperato che diminuisce il fabbisogno di combustibile che la caldaia deve spendere per riscaldare l’acqua dell’impianto.
Da qui si capisce come mai, con le formule normali per il calcolo del rendimento delle caldaie, i rendimenti di quelle a condensazione risultano superiori al 100% (il che può stupire, se si ignora il procedimento utilizzato per il calcolo).

È stato stimato che l’investimento relativo all’installazione di una caldaia a condensazione possa essere recuperato nel giro di 7-10 anni. Calcolando le detrazioni fiscali, il rientro dell’investimento si può ottenere in tempi più brevi. Ma attenzione! Occorre considerare che quasi sempre è necessario effettuare dei lavori addizionali per l’adeguamento di un impianto preesistente (ad esempio lo scarico in fogna della condensa), il che allontana i tempi di ammortamento. Passare da un vecchio sistema di riscaldamento tradizionale a quello a condensazione può essere comunque vantaggioso.
Le caldaie a condensazione sono attualmente quelle con la tecnologia più avanzata.

Per ottimizzare il rendimento di un impianto basato su caldaia a condensazione, occorre prevedere ampie ed efficienti superfici radianti, in modo da poter mantenere bassa la temperatura dell’acqua (fluido termovettore). Le temperature ideali di progetto per l’impianto, mandata e ritorno, sono pari

a 40/30°C. Nel caso invece di un impianto ad alte temperature con termosifoni tradizionali, la temperatura di progetto sarà più elevata, orientativamente pari a 80/60°C. In queste condizioni i fumi non potrebbero cedere calore al fluido stesso. È per questo motivo che il maggiore vantaggio in termini di risparmio è riscontrabile sugli impianti a pannelli radianti, a sistemi di riscaldamento a pavimento, dove le temperature di lavoro dell’impianto sono basse, mediamente comprese tra i 40/30°C. L’utilizzo della caldaia a condensazione con i classici termosifoni, ad alta temperatura, è praticamente inutile, ed economicamente non profittevole. L’unico caso ove si possa trarre vantaggio nonostante l’utilizzo di termosifoni relativamente piccoli, è quando l’ambiente è ottimamente isolato. In tal caso la compensazione del poco calore disperso può essere ottenuta anche con il limitato apporto dato da caloriferi operanti a bassa temperatura.
Occorre inoltre considerare che, mentre in nuove costruzioni è agevole e non eccessivamente costoso predisporre sistemi di riscaldamento a pavimento, in abitazioni già costruite occorre demolire il pavimento (non solo il rivestimento, ma portare a nudo il solaio), oppure rialzare il preesistente.  In questo caso potrebbe essere più indicato utilizzare dei termoconvettori dimensionati generosamente, in modo da poter mantenere la temperatura dell’acqua in circolo il più bassa possibile, visto che tra i 40 ed i 55 °C si perde tutto il vantaggio intrinseco del sistema.
Altro elemento da considerare: un sistema di climatizzazione a pavimento è molto lento a raggiungere la temperatura e piuttosto inerte nelle variazioni. In caso di impianti sempre accesi potrebbe non essere un problema, in altri casi si. E questa particolarità potrebbe portare ad un notevole aggravio dei costi, contrariamente alle proprie aspettative. Quello, cioé, che in teoria dovrebbe essere un ottimo sistema, potrebbe rivelarsi la scelta meno adatta dal caldaia a condensazione, il solare termico o una pompa di calore.caldaia a condensazione, il solare termico o una pompa di calore.punto di vistaValvola crono termostatica con displayValvola crono termostatica con display economico.

Un caldaia a condensazione, in genere, è un concentrato di alta tecnologia: oltre allo scambiatore costruito con materiali speciali in grado di resistere all’aggressione chimica della condensa, con sezioni ottimizzate e superfici di scambio molto estese per recuperare la maggiore quantità di calore, esistono anche altri accorgimenti tecnologici che concorrono a migliorarne l’efficacia. Tra i più utili il controllo elettronico della combustione e l’impiego di un bruciatore tecnologicamente avanzato (costruito con particolari materiali, premiscelato, modulabile e con una accurata progettazione delle geometrie costruttive della camera di combustione). Questi dispositivi ottimizzando la combustione, consentono di abbattere il livello degli inquinanti emessi.
I condensati prodotti dalla combustione, vengono prevalentemente scaricati in fogna. La norme vigenti prevedono il rispetto della legge in materia di scarichi (legato al loro grado di acidità e alla neutralizzazione mediante miscelazione con gli scarichi domestici o con un neutralizzatore sull’impianto).
I condensati prodotti da un apparecchio a condensazione hanno un forte grado di acidità. Scelta obbligata quindi, per progettisti e installatori, l’impiego di materiali in grado di resistere alla corrosione dei condensati.(materiali plastici come PVC, HPE e ABS, in grado di resistere alla corrosione per tutta la vita dell’impianto).

La sostituzione della vecchia caldaia con una a condensazione

Vediamo ora le differenze tra impianto nuovo e impianto esistente, dove si voglia sostituire la vecchia caldaia con una a condensazione.
Per gli impianti realizzati nelle nuove costruzioni, specie se già progettati per installare generatori a condensazione, si otterranno risultati ottimali. Questi impianti, avranno dei costi supplementari rispetto ai tradizionali, che però verranno ammortizzati durante l’utilizzo.

Negli impianti esistenti, è necessario valutare la fattibilità dell’operazione. Dovranno inoltre essere adottati alcuni accorgimenti per garantire il migliore rendimento dell’impianto e assicurare il risparmio all’utilizzatore.
I sistemi fumari asserviti agli apparecchi a condensazione e affini sono sistemi ad umido. Pertanto devono possedere caratteristiche idonee.
I condotti fumari possono operare in pressione o in depressione. Nella maggior parte dei casi, i condotti fumari delle caldaie a condensazione funzionano in pressione e ad umido.
Per adeguare l’impianto, si dovrà verificare, la compatibilità del camino a ricevere i condensati dei prodotti della combustione. Spesso i camini/canne fumarie esistenti non sono compatibili per il funzionamento ad umido. L’intubamento del sistema, nella maggior parte dei casi, può essere la soluzione più sicura e meno dispendiosa per l’adeguamento.

Quando la sostituzione avviene in unità abitativa indipendente, come una villetta, non vi saranno particolari difficoltà nell’intubamento dello scarico dei fumi. Cosa che non avviene quando si deve sostituire il generatore nell’appartamento di un edificio multipiano. Le soluzioni esistono, ma potrebbero richiedere un maggiore impegno tecnico ed economico. Spesso negli edifici multipiano con vecchi impianti, sono installate caldaie a camera aperta collegate a canne collettive ramificate. Occorrerà valutare attentamente quale soluzione adottare: per esempio, la realizzazione di una nuova canna fumaria esterna all’edificio, oppure lo scarico a parete (quando consentito).

In un impianto esistente, si dovrà predisporre il sistema di scarico delle condense e verificare la compatibilità dei materiali degli scarichi domestici per ricevere i condensati. Se il materiale con cui sono stati realizzati non risultasse idoneo, si potrà sopperire installando un neutralizzatore di condense prima dell’ingresso nel sistema di scarico domestico. Attenzione anche ai condotti fognari, che generalmente sono comunque adeguati a ricevere i condensati.

Si dovrà prevedere anche a un controllo della temperatura ambiente più evoluto rispetto al tradizionale termostato ambiente on/off. Si dovranno installare una sonda esterna e un cronotermostato ambiente, programmabile su due livelli di temperatura e sulle diverse esigenze giornaliere/settimanali. Questi dispositivi consentono di ottimizzare l’efficienza dell’impianto.

La pulizia dell’impianto da incrostazioni, depositi calcarei o fanghi che si possono formare in anni di funzionamento, è indispensabile per mantenere invariate le prestazioni della caldaia.
Installare un generatore a condensazione in un impianto esistente, implica dei costi per il suo adeguamento. Ma con una corretta analisi delle operazioni di adeguamento, piccoli accorgimenti e una corretta taratura, si avranno comunque dei benefici molto prossimi a quello di un impianto nato per la condensazione e comunque maggiori rispetto a un impianto tradizionale.