G.B.M.ELETTROTECNICA

La caldaia è il cuore dell'impianto di riscaldamento. E' al suo interno che il combustibile viene bruciato per scaldare un fluido termovettore (acqua o aria), che tramite l'impianto permette di trasferire il calore all'ambiente abitativo.

Generalmente la caldaia è costituita da:

un bruciatore, che miscela l'aria con il combustibile e alimenta una camera di combustione

una camera di combustione, nella quale vengono prodotti i gas caldi che, passando attraverso una serie di tubi, riscaldano l'acqua dell'impianto

un involucro di materiale isolante protetto da una lamiera

L'energia contenuta nel combustibile viene in parte:

trasferita al fluido termovettore

dispersa con i gas di scarico attraverso il camino

dispersa dal corpo stesso della caldaia

Una caldaia ad alta efficienza è una caldaia in cui la quasi totalità  (oltre il 90%) dell'energia contenuta nel combustibile viene trasferita al fluido termovettore.

L'efficienza di una caldaia viene quantificata con il rendimento di combustione, che rappresenta la percentuale dell'energia derivante dalla combustione trasferita al fluido termovettore.

Ad esempio, in una caldaia che ha un rendimento dell'85%, il 15% dell'energia contenuta nel combustibile va perso. In altri termini, maggiore è il rendimento della caldaia, maggiore è il risparmio di combustibile, il che si traduce in un risparmio energetico ed economico.

Le caldaie tradizionali sono dotate di un bruciatore in cui l'aria comburente viene convogliata con un flusso costante. Hanno un rendimento medio che si aggira intorno all'85%-86%: nei periodi meno freddi, quando non viene erogata tutta la potenza disponibile, l'efficienza decade in maniera significativa perchè - non avendo un controllo significativo dell'aria comburente - la combustione non avviene nelle condizioni ottimali. E, di conseguenza, il consumo di combustibile aumenta in modo proporzionale.

Le caldaie possono essere classificate secondo la loro efficienza energetica. Tale distinzione è definita nel D.P.R. 660/96, regolamento di attuazione della direttiva 92/42/CEE. Il regolamento definisce, in base alla potenza nominale, 4 classi di rendimento delle caldaie:

• a 1 stella

• a 2 stella

• a 3 stella

• a 4 stella

Le caldaie a 4 stelle hanno i più alti rendimenti di combustione, sia alla potenza termica massima (potenza nominale) sia al 30% della potenza nominale. In altri termini, permettono il più elevato risparmio energetico realizzabile, con conseguente:

e caldaie ad alto rendimento oggi disponibili sul mercato sono delle seguenti tipologie:

• Caldaie a premiscelazione

• Caldaie a condensazione

L'installazione di una caldaia ad alto rendimento richiede un maggior investimento iniziale, ma il maggior risparmio nel medio-lungo termine consente di ammortizzare l'investimento iniziale.

Caldaie a premiscelazione

Le caldaie a premiscelazione sono dotate di un particolare bruciatore in cui la combustione avviene sempre in condizioni ottimali, grazie al perfetto bilanciamento fra gas metano (combustibile) ed aria comburente.

In questo modo, il rendimento si mantiene costante al di sopra del 90% a qualsiasi potenza (quindi anche nei periodi non particolarmente freddi, quando cioè la potenza necessaria è minore di quella nominale).

La tecnologia a premiscelazione, garantendo rendimenti elevati su tutto il campo di modulazione (e quindi un utilizzo ottimale del gas) assicura un consumo inferiore del 10% rispetto a una caldaia tradizionale, con conseguente risparmio economico e basse emissioni di sostanze inquinanti.

Caldaie a condensazione

Le caldaie a condensazione sono attualmente quelle con la tecnologia più avanzata: in pratica, quanto di più efficiente possa fornire il mercato. La tecnologia utilizzata permette di recuperare parte del calore contenuto nei gas di scarico sotto forma di vapore acqueo, consentendo un migliore sfruttamento del combustibile e quindi il raggiungimento di rendimenti più alti.

Nelle caldaie tradizionali i gas combusti vengono normalmente espulsi ad una temperatura di circa 110°C e sono in parte costituiti da vapore acqueo. 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 primario. In tal modo, i gas di scarico fuoriescono ad una temperatura di circa 40°C.

La caldaia a condensazione, a parità  di energia fornita, consuma meno combustibile rispetto ad una di tipo tradizionale. Infatti, la quota di energia recuperabile tramite la condensazione del vapore acqueo contenuto nei gas di scarico è dell'ordine del 16-17%.

Le caldaie a condensazione esprimono il massimo delle prestazioni quando vengono utilizzate con impianti che funzionano a bassa temperatura (30-50°C), come ad esempio con impianti a pannelli radianti.

La tecnologia del solare termico consente di trasformare direttamente l'energia associata alla radiazione solare in energia termica.

Essa sfrutta i principi basilari della termodinamica, ed in particolar modo la trasmissione del calore da un corpo "caldo" ad uno "freddo":

il corpo caldo è il sole che irraggia energia nello spazio circostante

il corpo freddo è il fluido che scorre all'interno del pannello

si ha quindi un sistema che funziona senza l'uso di alcun combustibile.

La radiazione solare incidente viene utilizzata per riscaldare un fluido (acqua, aria o soluzioni di vario calore specifico) che può circolare in scambiatori di calore o direttamente in tubazioni e corpi radianti posti nei locali da riscaldare o per far evaporare le sostanze volatili che vengono utilizzate nei cicli di refrigerazione.

Per le applicazioni su piccola scala (quelle residenziali), per economicità  e semplicità  di gestione, l'energia solare viene raccolta direttamente su pannelli fissi, opportunamente orientati. In queste applicazioni, si tende ad usare l'acqua come fluido termovettore.

Il rendimento dei pannelli solari è aumentato di un buon 30% nell'ultimo decennio, rendendo varie applicazioni nell'edilizia, nel terziario e nell'agricoltura commercialmente competitive.

L'applicazione più comune è il collettore solare termico, utilizzato per scaldare acqua sanitaria. In un giorno, un metro quadrato di collettore solare può scaldare a 45- 60 °C una quantità di acqua fra i 40 ed i 300 litri, a seconda dell'efficienza che può variare - tra il 30 % e 80% - a seconda delle condizioni climatiche e della tipologia di collettore.

Gli impianti possono essere classificati in base alla temperatura di esercizio del fluido termovettore: sistemi a bassa temperatura (BT), a media temperatura (MT) ed alta temperatura (AT). In base a questa classificazione, si ottengono tipologie di impianti che funzionano in maniera molto diversa tra loro.

Le tecnologie a bassa temperatura comprendono i sistemi che usano un collettore solare (pannello solare) per riscaldare un liquido o l'aria. Lo scopo è quello di captare e trasferire energia solare per produrre acqua calda o riscaldare gli edifici. Con la denominazione "bassa temperatura", ci si riferisce a fluidi scaldati al di sotto dei 100 °C (raramente si può arrivare a 120 °C).

Gli impianti solari termici a bassa temperatura sono impiegati per:

 la produzione di acqua calda sanitaria per abitazioni, strutture ricettive e sportive, uffici

 l'integrazione degli impianti di riscaldamento degli ambienti

 il riscaldamento di piscine scoperte e coperte