In un precedente articolo ho spiegato come funziona un impianto di riscaldamento tradizionale. Ho dato per scontato che la caldaia fosse di tipo tradizionale, non a condensazione. E con una caldaia tradizionale l’impianto funziona più o meno così:
L’acqua riscaldata dalla caldaia (70-75°) viene spinta dalla pompa di circolazione verso i radiatori (tubazioni di colore rosso). La superficie dei radiatori raggiunge nel tempo la stessa temperatura dell’acqua e in questa maniera comincia a riscaldare l’aria degli ambienti. Questa cessione di calore si traduce in un raffreddamento dell’acqua all’uscita dei radiatori (solitamente 10° in meno). Ciò significa che la temperatura dell’acqua tecnica in uscita dalla caldaia è di circa 70-75° (tubazioni di colore rosso), mentre al ritorno dai radiatori è di circa 60-65° (tubazioni di colore blu). La circolazione dell’acqua e il funzionamento della caldaia continuano fino al raggiungimento della temperatura ambiente impostata con il termostato.
E se al posto della caldaia tradizionale ci fosse una caldaia a condensazione? Che differenza c’è tra le 2 tipologie di caldaie?
CALDAIA TRADIZIONALE:
Nella caldaia tradizionale il bruciatore a gas, sottostante allo scambiatore principale (per capire cos’è uno scambiatore vedi precedente articolo), sviluppa una fiamma che riscalda l’acqua e produce inevitabilmente dei fumi. Questi fumi hanno generalmente una temperatura di circa 120-150°. Se noi andassimo sul tetto dell’abitazione a toccare l’estremità finale del condotto di evacuazione fumi… ci scotteremmo la mano! Questo significa che, per far funzionare il nostro impianto di riscaldamento, stiamo bruciando del gas e stiamo emettendo in atmosfera dei fumi molto caldi, che contengono ancora una discreta percentuale di energia termica!
E allora la domanda sorge spontanea: non si può costruire una caldaia che riesca a trattenere anche quella porzione di energia contenuta nei fumi, per trasmetterla all’acqua dell’impianto ed emettere fumi ad una temperatura più bassa?
Detto fatto! Questo è proprio quello che fa la caldaia a condensazione.
CALDAIA A CONDENSAZIONE:
Nella caldaia a condensazione, l’acqua di ritorno dall’impianto viene fatta passare attraverso uno scambiatore secondario (si chiama così perché il primario è quello lambito dalla fiamma del bruciatore a gas) lambito proprio dai fumi in uscita dalla caldaia. Di conseguenza i fumi vengono raffreddati da 120-150° fino ad una temperatura di circa 50-70° e l’energia termica viene recuperata e trasferita all’acqua dell’impianto di riscaldamento. In poche parole l’acqua di ritorno dall’impianto viene preriscaldata nello scambiatore secondario lambito dai fumi, per poi essere ulteriormente riscaldata nello scambiatore primario lambito dalla fiamma del bruciatore a gas. Di conseguenza il bruciatore a gas consumerà un minor quantitativo di metano, proprio perché deve riscaldare un’acqua che ha già subito un aumento di temperatura grazie ai fumi stessi della combustione. E questo è il motivo per cui, con la caldaia a condensazione, si riesce a consumare meno gas rispetto ad una caldaia tradizionale e ad ottenere un taglio della bolletta!
Ma in che modo vengono raffreddati i fumi? Perché la caldaia si chiama “a condensazione”?
I fumi vengono raffreddati facendo condensare il vapore acqueo in essi contenuto. “Non riesco a capire”… mi direbbe mio figlio di 10 anni (si fa per dire… non ho figli!). Cerchiamo di spiegarlo con parole più semplici e meno tecniche.
Vi è sicuramente capitato di mettere una pentola d’acqua sul fuoco. Ebbene, quando l’acqua bolle, i fumi della fiamma e il vapore in uscita dalla pentola salgono verso l’alto per essere aspirati dalla cappa. Che cosa succede sulle piastrelle della parete adiacente al piano cottura (oppure sui vetri della finestra adiacente)? Cominciano a formarsi delle goccioline di condensa! Esatto…. proprio condensa (adesso forse il termine “condensazione” comincia ad essere più familiare!). Perché avviene la condensazione di queste goccioline? Perché i fumi, carichi di vapore acqueo, vanno a lambire una superficie fredda, quella delle piastrelle (o del vetro), e il loro repentino raffreddamento comporta la condensazione di alcune particelle di vapore acqueo. Queste ultime, nel passare dallo stato gassoso a quello liquido delle goccioline cedono proprio il calore contenuto al loro interno (calore di vaporizzazione). E a chi lo cedono questo calore? Beh… naturalmente alla superficie ricoperta di piastrelle! Ed ecco che si forma sulle piastrelle una specie di rugiada che poi comincia a colare.
La condensazione avviene alla stessa maniera anche nella nostra caldaia a condensazione. I fumi ricchi di vapore acqueo (nella combustione del metano, per reazione chimica, si genera sempre una percentuale di vapore acqueo) vanno a lambire la superficie dello scambiatore secondario, dove circola l’acqua “fredda” di ritorno dall’impianto di riscaldamento. Ecco che sulla superficie dello scambiatore comincia a formarsi una rugiada di condensazione! E a chi viene ceduto il calore che queste goccioline contenevano al loro interno? Esattamente alla superficie dello scambiatore e da questa all’acqua che circola al suo interno! Attraverso la condensazione del vapore acqueo contenuto nei fumi si riesce così a “preriscaldare” l’acqua dell’impianto e ad emettere dei fumi più “freddi” (50-70°).
Chiaramente, la quantità di vapore acqueo che si riesce a far condensare, e di conseguenza la quantità di calore che si riesce a “recuperare” dai fumi per restituirla all’acqua dell’impianto, dipende dalla temperatura della superficie dello scambiatore secondario e di conseguenza dalla temperatura dell’acqua di ritorno dall’impianto.
Ma qual è la temperatura dell’acqua di ritorno dall’impianto che ci consente di ottimizzare al massimo il fenomeno della condensazione?
Diciamo che la condizione ottimale sarebbe quella di avere l’acqua di ritorno dall’impianto ad una temperatura compresa tra 35° e 45°. Oltre i 45° si riesce ancora a far condensare il vapore acqueo presente nei fumi… ma in percentuale sempre più bassa. Superati i 60° non si ha nessuna condensazione. Ma la cosa è abbastanza logica: lo scambiatore secondario deve avere una superficie abbastanza “fredda” per far condensare il vapore acqueo dei fumi!
E qui la domanda sorge spontanea…
Con un impianto tradizionale a radiatori si può associare una caldaia a condensazione e riuscire a sfruttare il principio della condensazione?
Vi ricordate cosa abbiamo detto dell’impianto a radiatori all’inizio dell’articolo? L’acqua di mandata ha una temperatura di circa 70-75° e una temperatura di ritorno di circa 60-65°. Con questi valori di temperatura, adottando una caldaia a condensazione, non riusciremo quasi mai a far lavorare la caldaia in condensazione e quindi il risparmio energetico sarà quasi nullo. Tanto vale tenersi la vecchia caldaia tradizionale? No… non è proprio così! Anche con un impianto a radiatori, con alcuni semplici accorgimenti, si può adottare la caldaia a condensazione ed ottenere un risparmio vantaggioso. Quali sono gli accorgimenti da adottare con un impianto a radiatori?
1) Intanto si può verificare se al momento della realizzazione dell’impianto i radiatori sono stati sovradimensionati, e questo lo si riscontra nella maggioranza dei casi. Con i radiatori sovradimensionati si può impostare la temperatura di funzionamento dell’impianto ad un valore più basso: ad esempio 60-65° per la mandata e 50-55° per il ritorno. Così facendo, la temperatura di ritorno è già in grado di attivare un minimo di condensazione (anche se la percentuale è minima). Come si fa a verificare se è possibile adottare questa soluzione? Si impostano i nuovi valori di temperatura nei mesi più freddi della stagione invernale (gennaio e febbraio) e si verifica che i radiatori riescano a scaldare comunque tutti gli ambienti della casa fino al raggiungimento del valore di comfort impostato sul termostato (solitamente 20°). Questa verifica va fatta continuando ad abbassare il valore della temperatura di mandata fino al minimo possibile!
2) Il secondo accorgimento, quello più importante, è quello di associare la centralina climatica della caldaia a condensazione (e tutti i modelli in commercio ne sono provvisti!) ad una sonda esterna. Che cos’è una sonda esterna? E’ un sensore di temperatura che viene posizionato all’esterno dell’abitazione e che “dialoga” con la scheda elettronica della caldaia (centralina climatica). In pratica, in base alla temperatura misurata all’esterno dell’abitazione (rigidità o meno del clima), la caldaia riesce a modulare la potenza del bruciatore e a variare la temperatura dell’acqua di mandata.
Facciamo un esempio. La sonda esterna rileva una temperatura fuori dell’abitazione pari a -5° (gennaio): la caldaia adotterà automaticamente la massima temperatura di mandata (ad esempio 65° - bruciatore del gas al massimo). La sonda esterna rileva una temperatura pari a 10° (fine febbraio): la temperatura di mandata sarà regolata ad un valore più basso (ad esempio 55° - bruciatore del gas a potenza ridotta). Questo significa che nei mesi più miti della stagione invernale (settembre, ottobre, novembre… e marzo, aprile) la caldaia lavorerà ad una temperatura più adatta a sfruttare il principio della condensazione. Di conseguenza, l’accorgimento della centralina climatica asservita a sonda esterna ci permette di conseguire un buon risparmio (in termini di gas consumato) anche associando la caldaia a condensazione ad un impianto a radiatori!
Se l’impianto a radiatori non è proprio quello più indicato per ottenere il massimo risparmio energetico dalla nostra caldaia a condensazione… qual è allora la soluzione impiantistica più adatta?
Per sfruttare al meglio il principio della condensazione e ottenere le migliori prestazioni da una caldaia a condensazione, dobbiamo ricorrere ad un impianto che funzioni proprio con una temperatura di ritorno molto vicina al valore di 30-35°. Ed esiste un impianto del genere? Naturalmente si! Si tratta dell’impianto radiante, nelle sue tre possibili soluzioni: a pavimento, a parete o a soffitto. Questo impianto, a differenza dei radiatori, sfrutta superfici molto ampie per riscaldare gli ambienti (pavimento, pareti e soffitto) e pertanto è sufficiente far circolare acqua a bassa temperatura (40-45° di mandata e 30-35° di ritorno) per coprire il fabbisogno della nostra abitazione. Con un impianto del genere, la caldaia lavorerà sempre in condensazione, riducendo al minimo il consumo di gas e garantendoci il massimo taglio della bolletta!
Spero di avervi dato delle informazioni utili per ottimizzare il funzionamento del vostro impianto, sia che si tratti di un impianto a radiatori od un impianto radiante. Se seguirete i miei consigli... vi sarà possibile effettuare un primo taglio della bolletta del gas!!
Rimane ancora da chiarire un ultimo quesito che riguarda la caldaia a condensazione: la questione del rendimento di combustione. Perché è superiore al 100%?
Affronteremo l’argomento nella seconda parte di questo articolo!
N.B. Fonte di alcune immagini: web