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La caldaia a gas è un generatore di calore che converte l’energia chimica del combustibile (il gas sia esso Metano o GPL) in acqua calda che servirà per il riscaldamento ( o per l’acqua calda sanitaria, o per entrambi se è di tipo combinato). Per capire come funziona una caldaia a condensazione dobbiamo prima capire quali sono in componenti utilizzati in una caldaia tradizionale.
Le componenti
In tutte le caldaie sono presenti vari dispositivi, alcuni sono indispensabili per la produzione del calore, altri servono per la sicurezza, oppure per segnalare eventuali avarie. Per la produzione del calore, in tutte le caldaie, sono presenti essenzialmente (vedi figura sopra tratta da libro “efficienza energetica degli impianti tecnologici” -Maggioli 2019) :
1.Il bruciatore che si occupa della combustione, cioè di produrre la fiamma attraverso l’afflusso del combustibile e la sua accensione; 2.Lo scambiatore primario che si occupa di convertire il calore diretto, proveniente dalla fiamma del gas, in calore che viene ceduto all’acqua; 3.Una canna fumaria per far allontanare i fumi creati dalla la combustione del gas; 4.Un circolatore che si occupa di prelevare acqua fredda proveniente dalla tubazione di ritorno dell’impianto termico, e una volta riscaldata di inviarla di nuovo ai terminali di emissione del calore.
Completano le dotazioni delle caldaie: 05.Il rubinetto di carico dell’acqua dell’impianto termico; 06. Il vaso di espansione necessario per assorbire le dilatazioni termiche dell’acqua durante il riscaldamento; 07. La valvola di sicurezza che interviene sul lato acqua, qualora si superassero pressioni oltre le quali l’ impianto potrebbe danneggiarsi (in genere tarata a 3,5 bar); 08.La valvola di intercettazione combustibile (VIC) che interrompe automaticamente l’apporto di combustibile in caso di mancanza di fiamma. Se la caldaia è di tipo combinato poi vi sono: lo scambiatore a piastre per produrre l’acqua calda sanitaria (09), e la valvola a tre vie che permette l’afflusso di calore o al circuito riscaldamento o al circuito dell’acqua sanitaria(10). Se la caldaia è tiraggio forzato sarà presente un ventilatore per allontanare i fumi (11).
Lo scambiatore della condensazione
Le caldaie a condensazione rispetto alle caldaie tradizionali hanno in più : uno scambiatore (per la condensazione) e una scheda elettronica dotata di sensori che controllano costantemente la combustione e gli organi meccanici di cui abbiamo già parlato.
Per la condensazione può esserci può essere dedicato oppure può utilizzato lo scambiatore primario che assumendo una forma e disegno particolare può assolvere anche a questa funzione. In sintesi il processo è questo: nella caldaia tradizionale i fumi vengono espulsi in canna fumaria a 120°C, nella caldaia a condensazione invece vengono inviati ad uno scambiatore controcorrente che si scambia con l’acqua dell’impianto cedendo ad esso ulteriore calore. Con questa cessione, i fumi si raffreddano, il vapore contenuto al loro interno condensa, ed escono in canna fumaria a 50-40°. Per questa ragione nelle canne fumarie delle caldaie a condensazione possono essere utilizzati materiali plastici.
L’ottimizzazione dell’impianto
Per permettere questo processo, il ritorno dell’impianto deve essere progettato e poi messo a punto in fase d’istallazione per avere ritorni inferiori ai 48°-45°.Va specificato Il calore di condensazione si aggira intorno al 10-11% pertanto se la caldaia in alta temperatura ha rendimenti dichiarati del 95% può ambire a rendimenti in bassa temperatura al massimo del 105-106% calcolati sul potere calorifero inferiore. Va considerato che una volta create le condense essere vanno allontanate attraverso un apposito sistema di scarico, tenendo conto i tali condense sono acide e possono essere incompatibili con alcuni tipi di tubazioni di scarico.
La scheda elettronica è il “cervello” della caldaia, perciò si occupa di funzioni ordinarie come quella di inviare la corrente a candela che farà accendere la fiamma nel bruciatore, oppure di funzioni di sicurezza di chiudere la VIC e interrompere l’afflusso in caso di mancanza di fiamma o interrompere energia in caso di pressioni troppo nel circuito idronico.
La premiscelazione
Ma nella caldaia a condensazione ha anche la funzione ottimizzare la combustione pertanto decide in base a segnali inviati dei sensori (candelette di rilevazione, sonde/termistori, pressostati e flussostati) di modicare l’afflusso di gas, di aria comburente o la circolazione dell’acqua. Le caldaie che hanno questo sistema di controllo vengono dette premiscelate. Tutte le caldaie a condensazione ormai sono premiscelate.
