Per il post di oggi l’argomento sarà un dispositivo che la grande parte di noi possiede in casa, ovvero la caldaia per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento domestico, ed in particolare parleremo della soluzione attualmente più “ecologica”… la Caldaia a Condensazione.
Il titolo è volutamente “scorretto” in quanto sembra indicare che tali caldaie presentino un rendimento superiore all’unità, in sfregio agli ormai assodati principi termodinamici che vedono impossibile un valore superiore al 100%, ma rappresenta anche un dato che viene molto spesso mostrato dai produttori, infatti è usuale par tali caldaie trovare indicati tali valori del rendimento.
LA CALDAIA A CONDENSAZIONE – PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
La caldaia a condensazione è prima di tutto una normale caldaia a gas (in genere GPL o Metano) nella quale sono presenti i circuiti per la produzione di acqua calda sanitaria (se prevista) e per il riscaldamento domestico.
Per comprendere la particolarità di questa soluzione, è importante prima comprendere il funzionamento di una caldaia tradizionale.
Durante la combustione le temperature raggiungono valori elevati permettendo la cessione del calore generato al fluido dell’impianto di riscaldamento mediante uno scambiatore di dimensioni opportune, situato all’interno del corpo della caldaia.
Non tutto il calore sviluppato dalla combustione è in grado di venire ceduto al fluido termovettore, in particolare per limiti nell’estensione dello scambiatore e per la necessità di esitare condense acide al camino, infatti i fumi risultano particolarmente acidi ed aggressivi e per tale motivo vengono evacuati ad una temperatura alla quale si è certi dell’assenza di condensa.
Le temperature alle quali vengono normalmente evacuati i fumi sono dell’ordine dei 200 ÷ 250°C per caldaie tradizionali a bassa efficienza e di 140 ÷ 160°C per caldaie tradizionali ad elevata efficienza.
Introducendo un particolare scambiatore in grado di condensare i fumi risulta possibile ridurre la temperatura degli stessi su valori dell’ordine dei 40°C recuperando oltre alla quota di “calore sensibile” tra la temperatura dei fumi e la temperatura di condensazione degli stessi, anche la parte relativa al cosiddetto “calore latente” dovuto alla condensazione dei fumi.
Tale recupero di calore è reso possibile dall’impiego di materiali in grado di resistere all’attacco degli acidi condensati, quali acciai inossidabili e materiali plastici resistenti al calore, e permette di operare il preriscaldamento dell’acqua del circuito di ritorno dell’impianto di riscaldamento.
Andiamo ora a vedere schematicamente una caldaia a condensazione:
Seguendo il percorso fumi ed il percorso acqua si puo’ notare come essi siano controcorrente per massimizzare lo scambio termico.
L’EQUIVOCO SUL RENDIMENTO – PCI E PCS
Indicando con PCI e PCS rispettivamente il potere calorifico inferiore e superiore del combustibile, e valutando il rendimento secondo l’usuale equazione:
ηcomb = Qcomb / (mcomb · PCI)
si ottiene un valore del rendimento superiore all’unita (od al 100%) in quanto valutando l’energia chimica primaria ci si riferisce al PCI, potere calorifico che viene misurato senza condensare i prodotti della combustione, mentre sarebbe opportuno impiegare il PCS, misurato tenendo conto anche della condensazione.
In pratica è come se ci si riferisse al PCI e si aggiungesse un’energia “gratuita” (circa l’11%) e sulla base di questo totale si valutasse l’efficienza (tenendo conto anche del recupero più spinto).
Una buona schematizzazione di tutto ciò è rappresentata nella seguente figura (tratta da www.rinnovabili.it):
Tutto ciò non toglie che le caldaie a condensazione, in virtù del recupero di calore superiore rispetto ad una equivalente caldaia tradizionale, permettano di ottenere migliori prestazioni energetiche ed emissioni e consumi inferiori.
La realtà però è sempre più complessa rispetto alla teoria, infatti non basta impiegare una caldaia a condensazione per essere certi di ottenere tali miglioramenti, ma tutto ciò verrà esposto nel prossimo post dove discuteremo delle problematiche legate all’impiego reale di una caldaia a condensazione, tenendo conto dell’interazione con l’impianto di riscaldamento.
Anche per oggi è tutto, vi rinnovo l’appuntamento a lunedì prossimo, sempre su AppuntiDigitali, sempre con la rubrica Energia e Futuro.
