Cosa occorre sapere per far rendere al meglio una caldaia a condensazione?

Una caldaia a condensazione è una caldaia che può condensare, non una caldaia che condensa😵

Di seguito spiegheremo il funzionamento di una caldaia a condensazione e gli accorgimenti da adottare per farla rendere al meglio.

La caldaia a condensazione rende di più:

  • perché i fumi escono a temperatura inferiore: 30-70 °C al posto di 120-160 °C delle migliori caldaie tradizionali= + 3-6% sul rendimento di combustione
  • perché condensa parte dell’acqua contenuta nei fumi: fino a circa il 10%
  • perché le perdite a vuoto sono modeste

Condizione necessaria per funzionare in condensazione è che la temperatura di ritorno reale in caldaia sia sufficientemente bassa da far raffreddare i fumi sotto il punto di rugiada (circa 57 °C). In pratica la condensazione inizia verso i 50 °C al ritorno in caldaia

Le condizioni che favoriscono la condensazione sono:

  • Bassa temperatura dell’acqua di ritorno in caldaia (< 50 °C)
  • Funzionamento della caldaia a bassa potenza
  • Basso eccesso d’aria (l’eccesso d’aria abbassa il punto di rugiada)

Per questo occorre un impianto con:

  • Generatore in grado di funzionare a bassa potenza (elevata modulazione) e, in presenza di radiatori o circuiti miscelati, in grado di mantenere salti termici elevati.
  • Generatore con regolazione accurata e stabile dell’eccesso d’aria, in particolare alle basse potenze
  • In presenza di radiatori, uso di valvole termostatiche, per abbassare la temperatura di ritorno dalla rete di distribuzione, sfruttando la preregolazione per garantire il corretto funzionamento anche nei transitori
  • Schema idraulico e regolazioni adeguate
  • Funzionamento continuo, senza intermittenza

Secondo l’opinione corrente…

  • Ci vuole l’impianto a pannelli radianti per condensare
  • Non si può condensare con i radiatori

Domande interessanti:

  • Come si può far condensare una caldaia collegata ad un impianto a radiatori?
  • Come può NON condensare una caldaia collegata ad un impianto a pannelli radianti?
  • Perché utilizzare la termoregolazione?

Cercheremo di rispondere a queste domande utilizzando esempi e schemi esemplificativi…..

Il dimensionamento di un impianto riguarda le condizioni di progetto, cioè quelle di massima potenza richiesta, situazioni che non si verificheranno quasi mai …

Occorre quindi far erogare all’impianto la potenza necessaria istante per istante ed a tal fine occorrono:

  • circuiti idraulici adeguati
  • un sistema di regolazione dell’emissione del calore

Ma quali sono i vari tipi di circuiti idraulici possibili?

Cosa occorre fare per regolare l’emissione del calore?

Circuiti di distribuzione principalmente utilizzati

Sono da preferire i primi due per la condensazione in quanto la temperatura di ritorno al collettore/generatore è uguale a quella di ritorno dagli emettitori.
Nel 2° caso, quando si interpone una valvola miscelatrice sull’alimentazione di un pannello radiante, come carico per il generatore non c’è più alcuna differenza rispetto ad un radiatore. Anzi il delta T è sicuramente elevato. Caso tipico: utenze miste a bassa ed alta temperatura (pannelli + scaldasalviette in bagno o acqua calda sanitaria).

Regolazione dell’emissione del calore

Per modulare la potenza all’emissione di un corpo scaldante si può agire su …

  1. Temperatura di mandata
  • In funzione della temperatura esterna o della temperatura interna (raro)
  • Con valvole miscelatrici o generatori a temperatura scorrevole
  1. Portata
  • In funzione della temperatura interna (o del set-point aria)
  • Con continuità, con valvole termostatiche e valvole a by-pass
  • ON-OFF con valvole di zona (a 2 o 3 vie)
  1. Scambio termico
  • In funzione della temperatura interna (o del set-point aria)
  • Con attivazione di un ventilatore (ventilconvettori ed aerotermi)

… o una loro combinazione …

Come condensare negli impianti a radiatori …….

Abbiamo visto che ci sono diversi modi di regolare la potenza termica erogata dai corpi scaldanti. Ci concentreremo nell’analisi dei circuiti che impiegano valvole termostatiche, la soluzione più moderna ed efficace per il controllo di impianti di riscaldamento a radiatori.

La regolazione a portata variabile prevede che la potenza emessa sia controllata agendo sulla portata circolante nell’impianto. In pratica questo tipo di regolazione si attua installando su ciascun corpo scaldante una valvola termostatica.

Si tratta di un ottimo sistema di termoregolazione in quanto:

  • Le portate sono estremamente ridotte (consumi elettrici minimi e basso costo della pompa)
  • Il bilanciamento dell’impianto è automaticamente garantito (se non si innescano fenomeni di instabilità)
  • la temperatura di ritorno è ridotta, favorendo lo sfruttamento di caldaie a condensazione.

Supponendo di partire dalla condizione di locale freddo, inizialmente la valvola sarà completamente aperta e la portata nel radiatore sarà quella massima, detta anche “di progetto”. Poiché l’acqua attraversa rapidamente il radiatore, in queste condizioni esce ancora calda e tutto il radiatore è caldo: la potenza erogata è quella massima di progetto e la temperatura della stanza aumenta.

A mano a mano che si riduce la differenza fra temperatura impostata sulla ghiera e temperatura ambiente (che aumenta) viene ridotta:

  • L’apertura della valvola; aumenta la perdita di carico a cavallo dell’otturatore
  • La portata di acqua circolante nel corpo scaldante
  • La temperatura di ritorno del corpo scaldante
  • La temperatura media del corpo scaldante (poiché la temperatura di mandata è costante)
  • La potenza emessa dal corpo scaldante.

Per piccole differenze di temperatura, l’apertura della valvola è modesta e la piccola portata di acqua circolante fa in tempo a raffreddarsi quasi completamente nell’attraversare il corpo scaldante. La bassa temperatura di ritorno che si ottiene (che tende ad avvicinarsi alla temperatura del locale, cioè circa 20°C) determina una bassa temperatura media del corpo scaldante, quindi una bassa potenza emessa dal corpo scaldante, anche se la sua superficie e la temperatura di ingresso rimangono costanti.

Al limite, se la potenza richiesta dal locale è veramente modesta (per esempio nelle mezze stagioni), la pochissima acqua immessa nel radiatore si raffredderà completamente prima ancora di raggiungere la parte inferiore del radiatore, ove la temperatura dell’acqua si stabilizza vicino alla temperatura ambiente. In queste condizioni, la parte superiore del radiatore è calda (alla temperatura di mandata) mentre la parte inferiore è fredda (a temperatura ambiente). E’ come se il radiatore “rimpicciolisse” progressivamente.

La valvola termostatica è un regolatore della temperatura ambiente di tipo proporzionale. Essa agisce sulla portata d’acqua circolante sul radiatore, in modo tale da ridurne la temperatura media e la potenza erogata. La conseguenza del funzionamento corretto delle valvole termostatiche è una drastica riduzione delle portate d’acqua circolanti all’interno dell’impianto e l’abbassamento della temperatura media del radiatore.

Questo sistema risulta ad oggi il migliore per garantire il massimo livello di condensazione con le moderne cadaie a gas in impianti a radiatori!

Come NON condensare negli impianti a pannelli radianti …….

A volte ci troviamo nella situazione in cui l’impianto prevede un compensatore idraulico utile a mantenere indipendenti le portate del circuito primario da quelle del secondario.

Quando la portata del primario è superiore a quella del secondario, a parità di temperatura di mandata e di potenza si genera un delta T basso sul primario con conseguente innalzamento della temperatura di ritorno, sfavorendo o annullando quindi la condensazione della caldaia.

Dagli esempi e dagli schemi sopra esposti possiamo quindi concludere affermando che, per ottimizzare la condensazione delle caldaie a gas, occorre e progettare e realizzare l’impianto facendolo funzionare con la minima temperatura di ritorno in caldaia possibile.

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