Il principio di funzionamento delle caldaie a condensazione
Le caldaie a condensazione sfruttano la tecnica della condensazione per raggiungere un rendimento di conversione energetica superiore rispetto alle caldaie tradizionali.
Per ottenere questo risultato vengono impiegati dei dispositivi che permetto un miglior recupero del calore dal processo di combustione e dai gas esausti.
Per poter comprendere a pieno il principio di funzionamento delle caldaie a condensazione è necessario prima capire come funzionano le caldaie tradizionali.
Il principio di funzionamento delle caldaie tradizionali per il riscaldamento
Le caldaie sono apparecchi che permetto di sfruttare il calore sprigionato dalla conversione energetica di un combustibile (solido, liquido o gassoso).
Il calore prodotto viene impiegato per riscaldare un vettore energetico (in genere acqua), che viene distribuito ai terminali di utilizzazione.
Nella pratica i gas caldi derivanti dal processo di combustione passano attraverso uno scambiatore di calore, dispositivo che sottrae il calore dai fumi per cederlo all’acqua dell’impianto di riscaldamento.
Quindi, tanto più calore è possibile recuperare dai gas esausti, tanto più il processo di conversione energetica è efficiente.
Maggior informazioni sugli impianti termici sono disponibili all’approfondimento:
L’impianto termico: cosa è e a quali obblighi legislativi è sottoposto
Il processo di combustione, il potere calorifico e la teoria della condensazione
Il processo di combustione consiste in una reazione chimica in cui il combustibile reagisce con un comburente (l’ossigeno presente nell’aria) liberando energia sotto forma di calore.
Perché la combustione abbia luogo è necessario che il combustibile e il comburente siano in proporzioni adeguate e che ci sia un innesco che faccia partire la reazione.
Per approfondire quali sono le principali tipologie di combustibile con cui si riscaldano gli italiani scarica l’infografica
Come si riscaldano gli italiani
E’ importante però sapere che rispetto ad un combustibile (sia esso solido, liquido o gassoso) è possibile far riferimento al:
- Potere Calorifico Superiore (di seguito PCS), che esprime la quantità di calore che si rende disponibile per effetto della combustione completa della massa unitaria del combustibile (comprensivo del calore latente di evaporazione)
- Potere Calorifico Inferiore (di seguito PCI), che rappresenta il PCS diminuito del calore di condensazione del vapore d’acqua durante la combustione.
Nella pratica, nelle caldaie tradizionali è possibile sfruttare solo il PCI, mentre nelle caldaie a condensazione viene sfruttato anche il calore latente di evaporazione.
Questo processo avviene facendo scendere i fumi di combustione sino alla temperatura di condensazione del vapore.
Il motivo per cui le caldaie a condensazione superano il 100% di rendimento
Il calore latente di evaporazione varia in funzione della tipologia di combustibile, per il gas naturale il PCS è circa l’11% maggiore rispetto al PCI.
Questo potenziale recupero di calore non è però un valore assoluto in quanto dipende da numerosi fattori.
Le variabili che incidono sul processo sono molteplici: tipologia di combustibile, modello di caldaia, temperatura richiesta dal circuito di distribuzione e molti altri ancora.
Nello schema in figura viene riportato un esempio indicativo del potenziale recupero che può avvenire nelle caldaie a gas naturale a condensazione rispetto alle tradizionali.
Come detto, nel caso illustrato in figura risulta che il PCS: 100%+11%, cioè calore sensibile+calore latente di evaporazione.
In linea di principio, più calore si riesce a recuperare dai fumi, maggiore sarà il rendimento di conversione energetica e minore la temperatura dei fumi in uscita.
Il progresso della tecnologia è stato tale che oggi, alle condizioni impiantistiche ottimali, è possibile sfruttare gran parte del sia del calore sensibile che del calore latente presente nei combustibili.
Quanto sono convenienti le caldaie a condensazione e perché installarle?
Oggi le direttive europee guidano il mercato verso la scelta di tale tipologia di installazione per migliorare l’efficienza energetica di generazione del calore.
Dal punto di vista economico l’aumento di rendimento comporta un minor consumo di combustibile e di conseguenza un maggior risparmio.
Se vengono abbinate anche misure di sostegno come le detrazioni fiscali, o il Conto Termico (solo per pubbliche amministrazioni), il rientro dell’investimento risulta molto vicino.
Maggiori informazioni sugli incentivi previsti dal conto termico per le caldaie a condensazione sono disponibili al seguente link:
Gli incentivi previsti dal Conto Termico 2.0 per i generatori a condensazione
Però per quantificare nel dettaglio quanto sia possibile risparmia con una caldaia a condensazione richiede un’analisi approfondita caso per caso.
Uno dei fattori che incide maggiormente sulla resa delle caldaie a condensazione è la temperatura di lavoro dell’impianto.
Più è bassa la temperatura di lavoro e più le caldaie a condensazione riescono a recuperare il calore non sfruttato.
Per questo le condizione di miglior funzionamento sono installazioni a basse temperature ( ad esempio lavorando a 40/45° con riscaldamento a pavimento).
Non in tutte le situazioni è possibile lavorare alle condizioni ottimali, come spesso accade nel caso di riqualificazioni di impianti esistenti, soprattutto in impianti che lavorano con alte temperature (oltre 80°C) che non permettono lo sfruttamento del calore latente di evaporazione per gran parte del funzionamento annuo.
In particolare è fondamentale valutare con professionisti competenti le migliori misure da adottare per ottimizzarne il funzionamento rispetto alle condizioni dell’intervento, o in alternativa individuare se sia opportuno riqualificare l’impianto, o installare altre tipologie di generatori.
I casi peggiori sono rappresentati dagli immobili che presentano un cattivo isolamento termico e dotati di vecchi impianti a radiatori che lavorano ad alte temperature.
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