Caldaie a condensazione
L'azienda ESSEA Impianti di Sumirago, sin dal 1993, svolge la propria attività in Lombardia, prevalentemente nelle province di Varese e Milano, ma realizza impianti anche a Novara e provincia. Ci avvaliamo di collaboratori esterni specializzati nelle assistenze edili, al fine di fornire il servizio più completo e professionale possibile nel campo delle caldaie a condensazione, degli impianti termici, idraulici e termoidraulici. Ci occupiamo inoltre di geotermia, solare fotovoltaico, solare termico, pompe di calore, energia eolica, trattamento e depurazione acque, impianti radianti, climatizzazione e dello studio e utilizzo di energie rinnovabili in genere.
ESSEA Impianti punta a ridurre al massimo i costi di gestione, con grande attenzione agli aspetti tecnici e normativi alla base della realizzazione degli impianti idraulici, di riscaldamento e di climatizzazione, che siano fotovoltaici, radianti o altro, sempre progettati nel massimo rispetto dell’ambiente, in considerazione della sempre maggior rilevanza di una corretta concezione e progettazione degli impianti. La filosofia ESSEA è quella del servizio "chiavi in mano" intesa come offerta alla clientela di tutte le prestazioni sia tecniche che esecutive, rivolte al raggiungimento della massima efficienza degli impianti. In questo modo otteniamo il massimo contenimento del costo di gestione e si riduce al minimo l'impatto ambientale del sistema energetico con notevole riduzione delle emissioni inquinanti. Nostre installazioni vantano risparmi gestionali fino al 60% dei costi precedentemente sostenuti. La nostra missione è quella di realizzare impianti termici ad altissimo rendimento riducendo al minimo le emissioni inquinanti nell'ambiente.
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Che cosa significa “condensazione”?
Ma che cosa si intende quando si parla di condensazione in riferimento alle caldaie?
Come si può sfruttare al meglio una caldaia a condensazione?
Ma che cos'è una valvola termostatica?
Quali sono i vantaggi delle caldaie a condensazione?
Ma che fine fanno gli scarichi di condensa della caldaia?
Quando si può installare una caldaia a condensazione?
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Che cosa significa “condensazione”?
La condensazione (o liquefazione) è quel processo chimico in cui una sostanza passa dalla fase gassosa alla fase liquida. La condensazione può avvenire a temperatura costante, per compressione (nel caso in cui la temperatura del gas sia inferiore alla temperatura in cui avviene la transizione della sostanza dallo stato gassoso allo stato liquido), oppure per raffreddamento, tramite una fonte esterna o per espansione adiabatica. L'operazione di condensazione è in ogni caso esotermica. La condensazione viene largamente sfruttata in tecnologia chimica per condensare sostanze ottenute allo stato di vapore, onde trattarle sotto forma liquida, come avviene per esempio nel caso della benzina, distillata sotto forma di vapore. Ma, se un vapore puro condensa a temperatura costante, i vapori misti condensano invece lungo un intervallo di temperature. Durante la condensazione dei vapori misti, in primo luogo si separano i componenti meno volatili, quindi i più volatili, dando luogo così alla separazione di composti o frazioni (condensazione frazionata). In chimica si indicano come reazioni di condensazione numerose reazioni fra molecole diverse o tra funzioni diverse di una stessa molecola, in cui si uniscono le parti reagenti, in genere eliminando acqua o altre molecole semplici come alcool, o acidi.
Ma che cosa si intende quando si parla di condensazione in riferimento alle caldaie?
La condensazione, in applicazione alle caldaie, è quel particolare processo grazie al quale si riesce a sfruttare il calore derivante dal vapore acqueo dei fumi e, invece che disperderlo, lo si trasforma in energia calorica per la produzione di acqua ed energia. In altre parole, le caldaie a condensazione sono caldaie dai rendimenti molto elevati e dalle emissioni estremamente ridotte, in quanto sono progettate per assorbire dai fumi prodotti nella combustione una parte del calore che, con una caldaia tradizionale, verrebbe semplicemente disperso attraverso il camino. Per dare un’idea concreta del recupero di calore, si pensi che i fumi in uscita da una caldaia tradizionale hanno temperature che possono superare i 100-110 °C, mentre i fumi di un’analoga caldaia a condensazione hanno temperature intorno ai 50-55 °C.Le normali caldaie, anche le cosiddette caldaie "ad alto rendimento”, sono infatti in grado di sfruttare solo una parte del calore dei fumi di combustione onde evitarne la condensazione. Pertanto il vapore acqueo prodotto durante il processo di combustione (circa 1,6 kg per m³ di gas) viene disperso nell’atmosfera attraverso il camino: la quantità di calore latente in esso contenuta, pari almeno all'11% dell'energia liberata dalla combustione, con una normale caldaia non può essere recuperata. Invece il principale vantaggio economico ed ecologico della caldaia a condensazione consiste proprio nella capacità di recuperare gran parte del calore latente contenuto nei fumi espulsi attraverso il camino.La caldaia a condensazione consente di abbassare la temperatura dei fumi, facendoli tornare allo stato di liquido saturo (o vapore umido), in tal modo recuperando il calore di ritorno utilizzato per preriscaldare l'acqua. In tal modo la temperatura dei fumi di uscita (che può scendere fino a 40 °C) mantiene il valore della temperatura di mandata dell'acqua, molto al di sotti dei 140-160 °C dei generatori ad alto rendimento o dei 200-250 °C dei generatori tradizionali. La caldaia a condensazione non solo ha il miglior rendimento assoluto di combustione, che può arrivare al 110%, essendo in grado di recuperare calore dai fumi altrimenti dispersi dal camino, ma ha anche il miglior rendimento medio stagionale: durante il periodo in cui è in funzione in modo costante più a lungo lavora a potenza ridotta, e il suo rendimento resta costante o aumenta, a differenza di quanto avviene con una caldaia tradizionale. In tal modo la caldaia a condensazione permette di ridurre notevolmente i costi per il riscaldamento, oltre che le emissioni dannose per l’ambiente. La caldaia a condensazione è infatti ecologica e inquina decisamente meno delle caldaie tradizionali: riducendo i consumi e migliorando la combustione, si riducono nettamente le emissioni di CO2 (ossido di carbonio). Inoltre la caldaia a condensazione produce una quantità minima di NOx (responsabile delle piogge acide).
Le caldaie a condensazione garantiscono la massima resa: utilizzando il calore dei fumi di scarico riescono infatti a raggiungere un rendimento energetico del 105% - 110%. Quando si sostituisce una caldaia tradizionale con una caldaia a condensazione, è possibile sceglierne una di potenza inferiore, osservando immediatamente una prima diminuzione dei consumi del 15% che, grazie al maggior rendimento della caldaia a condensazione, può raggiungere e superare il 30%. Per ottenere il massimo del risparmio con un sistema massimamente rispettoso dell’ambiente, è possibile integrare i pannelli solari: al risparmio energetico ed economico consentito dalla caldaia si aggiunge così il risparmio derivato dall’utilizzo dell’energia solare, che si aggira mediamente intorno al 25-30%, consentendo un risparmio energetico ed economico che può oltrepassare il 60%. Chiedete ulteriori chiarimenti ai tecnici di ESSEA Impianti, che installa in tutta la Lombardia, e in particolare nelle province di Varese e Milano, caldaie a condensazione che vi aiutano a ridurre le spese e le emissioni nocive.Quando un combustibile come il metano viene bruciato, il processo di combustione causa anche la produzione calore e fumi costituiti da anidride carbonica e acqua in forma gassosa. Se a temperatura ambiente l'acqua si presenta allo stato liquido, per assumere forma gassosa deve essere portata a temperature elevate. Il vapore che esce dalla canna fumaria porta con sé una grande quantità di calore che viene disperso nell'ambiente senza trarne alcun beneficio. Per ottenere il massimo potenziale energetico del metano, è perciò necessario recuperare il calore dei fumi, trasmettendolo all'acqua dell'impianto.
Per quantificare il fenomeno, si consideri che la temperatura dei fumi in uscita dalla caldaia corrisponde alla misura del calore disperso, e questa generalmente si aggira intorno 120° C. Finché la temperatura dei fumi rimane al di sopra del cosiddetto "punto di rugiada" (temperatura di formazione della condensa), solo "calore sensibile" può essere recuperato. Ogni 10° C sottratti alla temperatura dei fumi corrisponde a circa 1 punto percentuale di rendimento. Quando la temperatura dei fumi scende al di sotto del "punto di rugiada" (circa 56° C per una "normale" combustione di metano), il vapore comincia a condensare, torna allo stato liquido e libera il cosiddetto calore latente. In questa condizione, ogni 10° C sottratti ai fumi si guadagnano 2 punti percentuali di rendimento.Se fino a pochi anni fa l’idea di raffreddare i fumi al di sotto del punto di rugiada poneva limiti tecnici considerati insuperabili, in quanto la condensa avrebbe irrimediabilmente corroso e rovinato la caldaia o la canna fumaria del camino, le moderne caldaie a condensazione oggi in commercio hanno ampiamente superato questo limite: usando nuovi materiali e nuove leghe resistenti alla corrosione, come acciai inossidabili, leghe di alluminio, fusioni in ghisa e alcuni materiali plastici, sono in grado di raffreddare i fumi sotto il punto di rugiada già in caldaia, in tal modo innalzando il rendimento di combustione. Si consideri a titolo esemplificativo che, abbassando la temperatura di scarico dei fumi da 120° C a 20° C si può recuperare il 14% del rendimento di combustione. Per ottenere tale rendimento ottimale, però, ESSEA Impianti, che installa in tutta la Lombardia, e in particolare nelle province di Varese e Milano, caldaie a condensazione raccomanda di seguire nei dettagli un'accurata progettazione, realizzazione e gestione dell’impianto con caldaia a condensazione: in tal modo la quantità di condensa prodotta all'interno del generatore viene massimizzata per tutta la stagione di riscaldamento.
Come si può sfruttare al meglio una caldaia a condensazione?
Lo sfruttamento ottimale di una caldaia a condensazione è strettamente correlato al raffreddamento dei fumi: quanto più si raffreddano i fumi prima della espulsione, tanto più aumenterà il rendimento della caldaia. Il raffreddamento dei fumi ha luogo all’interno di un apposito scambiatore di calore, nel quale l'acqua di ritorno dall'impianto circola controcorrente rispetto ai fumi della combustione: più l'acqua di ritorno è fredda, più calore sottrarrà ai fumi. Quindi, per sfruttare bene la condensazione, la temperatura di ritorno dell'acqua di riscaldamento dovrà essere quanto più bassa possibile. Se il sistema di riscaldamento viene completato con l'integrazione di pannelli solari, grazie al risparmio consentito dall'uso dell'energia solare (25-30% medio), è possibile notare che dalla combinazione di pannelli solari e caldaia a condensazione si ottengono risparmi sull'ordine del 50~60%.Negli impianti di riscaldamento, il calore viene generalmente erogato ai diversi ambienti tramite dei radiatori: la quantità di calore che i radiatori cedono all'ambiente si può calcolare moltiplicando la portata d'acqua che li attraversa per la differenza tra temperatura di ingresso e temperatura di uscita dell'acqua stessa. Pertanto, la medesima quantità di calore che occorre per riscaldare un ambiente si può ottenere o con una grande portata d'acqua, che comporta una piccola caduta di temperatura, o con una piccola portata d'acqua, che comporta una grande differenza di temperatura. Per questo motivo, al fine di favorire la condensazione riducendo la temperatura di ritorno dai radiatori ai minimi termini, ESSEA Impianti, che installa caldaie a condensazione in Lombardia, nelle province di Varese e Milano, consiglia di ridurre al minimo anche la portata d'acqua nell'impianto.
Ma che cos'è una valvola termostatica?
Ai fini del risparmio energetico, un contributo essenziale può arrivare anche dalle valvole termostatiche. Una valvola termostatica è un'apparecchiatura costituita da una componente idraulica (cioè la valvola vera e propria, caratterizzata da un otturatore a pistone) e da un regolatore di temperatura ambiente, chiamato testina termostatica, che contiene un fluido (liquido o gas) ad elevato coefficiente di dilatazione termica. Man mano che la stanza raggiunge la temperatura impostata, il fluido all’interno della testina termostatica si espande spingendo il pistone della valvola, che così riduce il passaggio d'acqua nel radiatore. Se correttamente regolate, le valvole termostatiche offrono un contributo prezioso ai fini del risparmio energetico: bisogna infatti considerare che anche l'irraggiamento solare, gli elettrodomestici, il forno e i fornelli della cucina, la presenza di persone e altri elementi simili costituiscono vere e proprie fonti di calore a costo zero, che possono contribuire al riscaldamento di un ambiente addirittura fino al 30% del fabbisogno di energia termica nell'arco di una stagione di riscaldamento. In mancanza di un sistema di regolazione come le valvole termostatiche, in grado di rilevare e reagire alla temperatura ambiente, l'impianto di riscaldamento funziona a pieno regime anche quando non sarebbe indispensabile, talvolta saturando le stanze di calore al punto che bisogna aprire le finestre in pieno inverno. Invece le valvole termostatiche, una volta raggiunta la temperatura impostata, limitano il passaggio di acqua calda nel radiatore, in modo che gli apporti di calore gratuiti vengono sfruttati per mantenere costante la temperatura desiderata, invece di surriscaldare l'ambiente.
Per una gestione autonoma del riscaldamento, impostata in base alle proprie esigenze, ai propri orari e al grado di comfort richiesto, è fondamentale poter regolare la temperatura in ogni ambiente, anche in presenza di impianti condominiali centralizzati. L’accoppiata valvola termostatica-sistema di contabilizzazione (un sistema, cioè in grado di misurare l'energia emessa dal singolo radiatore), permette di ridurre notevolmente le spese di riscaldamento, ripartendole in modo non più millesimale e impositivo, con orari e temperature di erogazione uguali per tutti, ma basata sulle libere scelte di ciascun condomino e sull'effettivo consumo dei vari appartamenti.
Quali sono i vantaggi delle caldaie a condensazione?
Il grande vantaggio delle caldaie a condensazione è dato dalla loro capacità di sfruttare il calore latente del vapore contenuto nei fumi, recuperando e riutilizzando una percentuale di energia, impedendo che venga dispersa nei fumi e di conseguenza nell’ambiente. Il calore liberato nella caldaia a condensazione viene ceduto all’acqua di caldaia. Per condensare i vapori dei fumi, le caldaie a condensazione sfruttano la temperatura dell’acqua di ritorno dall’impianto termico, più fredda rispetto alla temperatura dell’acqua di mandata. I fumi vengono poi fatti passare in uno speciale scambiatore–condensatore che, tramite condensazione, sottrae il calore latente del vapore acqueo. La temperatura dei fumi in uscita si mantiene in tal modo sullo stesso valore della temperatura di mandata, ben al di sotto dei 140°-160°C dei tradizionali generatori ad alto rendimento. L’acqua fredda di ritorno viene invece spinta all’interno dello scambiatore di calore nel punto più freddo e distante dalla fonte di calore, al fine di sottrarre il calore dai fumi e farli condensare in acqua. I fumi che escono quasi freddi dalla caldaia a condensazione, non avendo la spinta necessaria per risalire una canna fumaria perché sono pesanti, devono pertanto essere smaltiti tramite un sistema di tiraggio forzato azionato da un ventilatore.
Ma che fine fanno gli scarichi di condensa della caldaia?
Gli scarichi di condensa vengono smaltiti tramite due impianti di smaltimento, come da prescrizioni della norma UNI 11071 ("Criteri di progettazione, d’installazione, di messa in servizio e di manutenzione degli impianti domestici e similari che utilizzano gas combustibili, asserviti ad apparecchi a condensazione ed affini di portata termica nominale non maggiore di 35 kW"), che si occupano rispettivamente della condensa proveniente dalla caldaia e della condensa del sistema di scarico dei fumi. Infine, la condensa raccolta dai due sifoni di scarico confluisce in un pozzetto di raccolta, per poi essere scaricata nella fognatura. In considerazione delle basse temperature dei fumi, le canne fumarie delle caldaie a condensazione possono essere in polipropilene, un materiale che non presenta problemi di corrosione dei tubi a contatto con la condensa acida. Le canne fumarie devono anche essere dotate di un tubo per lo scarico dell'acqua acida di condensa, che la convogli in un'apposita vaschetta o pozzetto di raccolta.
Quando si può installare una caldaia a condensazione?
La caldaia a condensazione può essere installata nel caso in cui si installino impianti nuovi, in assenza di una canna fumaria collettiva ramificata o in presenza di un camino singolo, oppure quando la vecchia caldaia scarica i fumi a parete. Grazie alle caldaie a condensazione si possono raggiungere risparmi eccezionali, nell'ordine del 15-20% sulla fornitura di acqua calda a 80 °C, e del 20-30% sulla fornitura a 60 °C. Le prestazioni migliori si ottengono a carico parziale, cioè in applicazione al riscaldamento di un edificio, dove consentono risparmi del 25-30% con radiatori tradizionali. Le caldaie a condensazione esprimono però il massimo delle prestazioni (risparmi del 40% e oltre) quando abbinate a impianti che funzionano a bassa temperatura (30-50 °C), come gli impianti radianti (pannelli a soffitto, serpentino a pavimento o serpentino a parete).