E’ ora di mettersi a dieta, riducendo i consumi.
Perché scegliere una caldaia a condensazione?
L’attenzione verso l’ambiente si realizza con un comportamento il più possibile ecocompatibile, rispettoso e coerente con quanto ci circonda. Nell’ambito del riscaldamento, ove non risulti possibile l’utilizzo delle fonti rinnovabili, vanno ricercate soluzioni efficienti che garantiscano non solo un uso più razionale dell’energia ma anche un basso impatto ambientale. Queste motivazioni conducono ad una sola scelta: la tecnologia della condensazione che, unita alla combustione premiscelata, rappresenta l’ultimo ed il più evoluto progresso tecnologico per lo sfruttamento degli idrocarburi nell’ambito del riscaldamento degli ambienti. Aspetto interessante e non certamente secondario riguarda l’economia di esercizio che la tecnica a condensazione favorisce; grazie infatti ad un ottimo sfruttamento energetico si possono ottenere elevati rendimenti di produzione e notevoli risparmi di combustibile che, nel caso di generatori correttamente dimensionati, consentono l’ottenimento di valori mediamente superiori del 30% rispetto alle soluzioni più tradizionali.
La sola tecnologia a condensazione è sufficiente ad ottenere ottimi benefici energetici?
Abbiamo in precedenza affermato che il processo di condensazione rappresenta la più evoluta soluzione per il riscaldamento degli ambienti in quanto massimizza il rendimento di produzione del calore riducendo le dispersioni che si manifestano durante la conversione energetica del combustibile. Il recupero energetico derivante dall’impiego del generatore a condensazione, specie nelle riqualificazioni, può disattendere però le attese e far conseguire risparmi del 10÷15% e che, seppur importanti, possono in molti casi far sorgere il dubbio sull’effettiva convenienza economica della tecnica a condensazione. Poiché nella scelta di un componente di impianto come il generatore, il rapporto costi benefici assume un peso rilevante risulta essenziale elevarne il più possibile le prestazioni. Numerose analisi funzionali hanno dimostrato che per far questo la sola tecnologia a condensazione non basta, ma deve essere abbinata ad un controllo affinato della potenza: la modulazione lineare.
Perché deve essere introdotta la modulazione lineare di potenza?
Un generatore di calore deve rispondere ad un preciso scopo: fornire quanto richiesto dagli ambienti per mantenerne all’interno le condizioni termiche di comfort; ciò significa apportare attraverso i corpi scaldanti il calore che l’edificio, istante per istante, sta disperdendo senza elevati eccessi e soprattutto senza soluzione di continuità. Questo è permesso solo da un sistema capace di dosare la potenza prodotta alla potenza effettivamente dissipata, un sistema cioè capace di adeguarsi “modulando” il calore erogato in relazione alle esigenze. Nella pratica impiantistica la consuetudine di sovradimensionare i generatori di calore favorisce nella quasi totalità dei casi un eccesso di potenza che, unitamente alla mancata o scarsa capacità di modulazione delle comuni caldaie, comporta funzionamenti discontinui tipici dei regimi on/off e quindi sprechi del combustibile. E’ certamente noto come tutti i processi discontinui generino perdite energetiche (si pensi alla dispersione di calore causata dal prelavaggio della camera di combustione di una caldaia a gas dopo ogni fase di spegnimento anche solamente momentaneo, oppure più semplicemente rifacendosi alla vita quotidiana, agli incrementi di consumo dell’automobile causati dalle continue fermate e ripartenze in un ciclo urbano rispetto al consumo in un ciclo extraurbano).Anche i generatori a condensazione possono risentire della penalizzazione dovuta all’intermittenza, quindi se non correttamente dimensionati ai reali fabbisogni energetici degli impianti e se dotati di uno scarso campo di modulazione, comportano inefficienze funzionali che li rendono economicamente meno vantaggiosi
Quali sono in realtà gli effetti della modulazione lineare di potenza? Tutti i processi in natura evolvono secondo funzioni continue, proprio perché nella logica naturale solo passando per continui stati di equilibrio si riesce ad ottimizzare il rapporto tra i diversi stati energetici minimizzando gli sprechi. E’ noto dagli studi sulla fisica come ogni processo che non avvenga secondo un procedimento continuo generi perdite energetiche tanto maggiori quanto maggiore è la sua discontinuità. Poichè la funzione di un generatore di calore è quella di fornire calore commisurandolo all’effettivo carico richiesto, ampiamente variabile perché legato a parametri climatici, l’unico modo per limitarne i cicli di intermittenza è quello di adottare un sistema di regolazione capace di adeguare continuamente la potenza erogata ai fabbisogni dell’edificio. Anche la modulazione lineare può però risultare inefficace se il minimo valore di potenza erogabile in continuo dal generatore risulta esuberante rispetto a quanto richiesto dall’edificio, perché ancora in questo caso si avranno fenomeni intermittenti quindi dispersivi. Risulta quindi estremamente importante il corretto campo di modulazione, ovvero l’intero range operativo che va dalla massima alla minima potenza erogata: quanto minore sarà il valore di quest’ultima, tanto minore sarà la probabilità che il generatore abbia funzionamenti discontinui. Gli effetti di una mancata modulazione sono dannosi non solo per la drastica riduzione del rendimento stagionale, ma anche per le sollecitazioni meccaniche sui componenti che un sistema intermittente comporta. Si pensi che una caldaia con funzionamento on/off genera in una stagione di riscaldamento circa 40.000 cicli di acceso spento, contro i 3.000 di una caldaia di pari potenza a modulazione.
Qual è la differenza tra un generatore a condensazione ed uno tradizionale? Il principio di funzionamento di una caldaia è quello di trasferire l’energia chimica del combustibile all’acqua di impianto mediante uno scambiatore di calore. La principale differenza tra una caldaia tradizionale ed una a condensazione sta appunto nella maggior capacità di questi ultimi di incrementare il trasferimento energetico. Nei normali generatori la cui struttura di scambio risulta meno efficiente, non solo non avviene il recupero del calore latente, ma risultano più evidenti le dispersioni energetiche legate al calore sensibile dei prodotti della combustione che lasciano la caldaia con temperature superiori ai 120÷140 °C. Negli apparecchi a condensazione invece, grazie a particolari scambiatori di calore e all’uso di materiali resistenti alla corrosione (es. acciaio inox), i livelli termici operativi possono essere particolarmente ridotti e la temperatura dei fumi scendere senza problemi al di sotto del punto di rugiada, circa 56°C per il metano, permettendo così al vapore di condensare sulle superfici di scambio e liberare una quota di energia denominata calore latente. L’energia così recuperata viene ceduta anch’essa all’acqua di impianto di riscaldamento aumentando il rendimento di produzione del generatore. Per questa ragione le caldaie a condensazione vengono definite ad altissimo rendimento e caratterizzate secondo la Direttiva Rendimenti 92/42/CEE da una marcatura energetica a 4 stelle, il massimo conseguibile! In termini semplicistici, gli apparecchi a condensazione permettono lo sfruttamento di quasi tutto il calore reso disponibile dalla combustione.
Perché una caldaia a condensazione ha valori di rendimento superiori al 100%?La quantità di calore che viene resa disponibile dall’impiego di una unità di massa o di volume di combustibile viene definita con il termine potere calorifico. Esistono due diverse definizioni di potere calorifico: il potere calorifico inferiore P.C.I. ed il potere calorifico superiore P.C.S. Il primo esprime il calore utilizzabile senza tener conto della condensazione dei gas di scarico, mentre il secondo considera anche la quantità di calore contenuta nel vapore che nei generatori tradizionali viene dispersa con i prodotti della combustione. Poiché il rendimento termico di un generatore di calore rappresenta il rapporto tra il calore trasferito all’acqua ed il calore fornito dal combustibile considerandone il solo P.C.I., nelle caldaie a condensazione, capaci di sfruttare anche il calore latente, la convenzionale misura del rendimento risulta “inesatta”, in quanto contabilizza un’ energia trasferita all’ acqua di impianto che nella realtà non viene considerata dall’apporto del combustibile, questo fa si che nel caso del metano, essendo il recupero latente l’11% del P.C.I., l’efficienza massima teoricamente ottenibile pari a 100+11 = 111% del P.C.I..
Le caldaie a condensazione possono essere utilizzate in qualsiasi tipologia di impianto? Il generatore a condensazione è un generatore che per soluzione costruttiva può combinarsi con ogni tipologia impiantistica. Va qui sfatata la convinzione che il solo abbinamento a sistemi radianti possa giustificarne la convenienza economica di installazione. E’ ampiamente riconosciuto che l’abbinamento a sistemi operanti a bassa temperatura, come ad esempio i pannelli radianti, comporti rendimenti stagionali molto elevati dell’ordine del 102÷103%, ma è altrettanto noto come l’applicazione di una caldaia a condensazione su un impianto a radiatori, specialmente nelle riqualificazioni impiantistiche, possa favorire notevoli risparmi energetici. Se si considera infatti che nella stragrande maggioranza dei casi gli impianti risultano sovradimensionati e che le condizioni di progetto si presentano per periodi temporali molto contenuti nell’arco dell’anno, la caldaia opera mediamente con temperature molto diverse dai valori nominali 60/80°C, garantendo così elevati rendimenti stagionali. Quanto detto evidenzia come normalmente anche in un impianto a radiatori una caldaia a condensazione dotata di un buon funzionamento climatico possa comportare ottimi benefici, favorendo buoni recuperi energetici.
