Caldaia a condensazione | Funzionamento, installazione

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caldaia a condensazione
 

Caratteristiche, pregi e criticità della caldaia a condensazione, sempre più diffusa: il maggiore rendimento rispetto alle convenzionali, la forte produzione di condensa e i fumi acidi che impongono una canalizzazione idonea

La caldaia a condensazione (rientrante nella categoria delle caldaie murali) è in grado di recuperare gran parte del calore latente dei fumi prima che vengano espulsi tramite il camino. Si tratta sicuramente di una caldaia innovativa.

La tecnologia della condensazione

È proprio la tecnologia della condensazione, infatti, che consente di sottrarre calore ai fumi fino a che questi passano allo stato di liquido saturo o, in taluni casi, di vapore umido.

In questo modo la temperatura dei fumi in uscita delle caldaie a condensazione può attestarsi attorno ai 30 °C, contro gli oltre 200, sino ai 300 °C delle caldaie convenzionali.

Differenze nel funzionamento di una caldaia a condensazione rispetto a una convenzionale

principio funzionamento caldaie a condensazione

Il disegno mostra la principale differenza fra una caldaia di tipo convenzionale e una caldaia a condensazione.

La differenza sta nel differente percorso che compie l’acqua da riscaldare. Per sanare ogni dubbio diciamo che lo scambiatore è l’elemento in cui l’acqua, scorrendo, deve assumere il calore prodotto dalla caldaia.

L’efficienza di una caldaia è data anche dalla capacità del suo scambiatore di lasciarsi sfuggire meno calore possibile. Nel caso della caldaia convenzionale c’è un solo scambiatore di calore, collocato nel bruciatore. Il disegno mostra che l’acqua, nel breve percorso all’interno dello scambiatore, deve passare da fredda a calda.

Per poterlo fare in quel lasso di tempo, serve una fiamma forte, quindi molto carburante. Nella caldaia a condensazione l’acqua fredda attraversa due scambiatori di cui il primo è collocato nella canalizzazione di uscita dei fumi (qui subisce un preriscaldamento), mentre il secondo è normalmente collocato nel bruciatore.

Questo permette di sfruttare di più il calore prodotto, perché i fumi sono a temperatura molto elevata; un calore che nella caldaia convenzionale va perso inutilmente. Il doppio scambiatore permette di recuperare questo calore a vantaggio del riscaldamento dell’acqua.

Recupero del calore e condensa

recupero della condensa

Dato che la pressione dell’acqua è costante, considerando un dato diametro del lume del tubo in cui viaggia, si può prevedere quanto tempo impiega a percorrerlo; il calcolo serve per valutare la lunghezza delle serpentine che costituiscono gli scambiatori di calore.

Più spire ci sono e più tempo l’acqua “indugia” nel bruciatore oppure nel boiler (altro elemento in cui si trovano gli scambiatori di calore), riscaldandosi (nel bruciatore) o raffreddandosi (nel boiler).

La temperatura dei fumi attorno ai 30 °C non permette il tiraggio della canna fumaria, pertanto è necessario lo smaltimento forzato con una ventola. Questo è il motivo per cui ci sono grossi problemi nel convogliare più scarichi di caldaia in una sola canna fumaria. L’abbattimento della temperatura dei fumi è il processo che produce la condensazione dell’umidità presente nell’aria di combustione, che si condensa attorno allo scambiatore posto in uscita.

Il risparmio economico dato dalla caldaie a condensazione

Il risparmio economico sui consumi è notevole (40% e più) se si può alimentare un impianto di riscaldamento che predilige acqua a bassa temperatura (30-35 °C) come nel caso dei riscaldamenti radianti a pavimento o a parete; medio-buono (25-30%) se l’impianto ha radiatori molto efficienti, con elevata superficie di scambio, e si alimentano con acqua a temperatura non elevatissima (massimo 50-55 °C); mediocre (8-10%) se in un impianto termico esistente si pompa acqua a 80 °C.

I problemi della caldaia a condensazione

Il problema della caldaia a condensazione è il grande quantitativo di acqua acida (pH 4,5) che produce. Per questo gli scambiatori sono di acciaio inox o di altri metalli resistenti; inoltre, sia i fumi sia la condensa vanno convogliati con tubazioni non sensibili all’acidità, ma per questi, data la bassa temperatura, bastano tubi in polipropilene saturo (PPS), abbastanza economici e di lunga durata.

Come si installa una caldaia a condensazione

Smontaggio della caldaia e lavaggio dell’impianto

Dopo aver smontato la vecchia caldaia a parete si individuano e isolano con tappi le tubazioni non interessate dall’intervento di lavaggio (quelle di arrivo acqua potabile, di mandata acqua calda sanitaria e arrivo gas). Le tubazioni che ci interessano sono quelle di mandata e ritorno acqua dall’impianto termico. In questi tubi potrebbe essere necessario applicare delle riduzioni per il collegamento dei tubi della macchina per il lavaggio.
lavaggio impianto caldaia
La macchina per il lavaggio è composta da una pompa elettrica, da un serbatoio abbastanza capiente e da tre tubi di gomma: due per mandata e arrivo acqua alla pompa e uno da collegare al rubinetto più vicino per rifornire d’acqua il serbatoio, quando necessario.
Con l’impianto completamente svuotato, si collegano i tubi della macchina per il lavaggio, dopo aver riempito di acqua pulita il suo serbatoio.
Azionata la pompa della macchina, l’impianto inizia a caricarsi di acqua, mentre il serbatoio si svuota, quindi, con il terzo tubo di gomma, si provvede a mantenere un livello sufficiente affinché alla pompa non manchi acqua.
In questa prima fase di lavaggio, l’acqua che torna dall’impianto non va nel serbatoio ma va buttata via, sino a quando non esce pulita.
A questo punto la sporcizia “mossa” non c’è più nell’impianto. Si collega il ritorno dell’impianto termico direttamente alla macchina per il lavaggio, si aggiunge il liquido detergente all’acqua nel serbatoio e si fa ripartire la pompa per turno di lavaggio vero e proprio. In ultimo si fa ancora un risciacquo solo con acqua e poi si svuota completamente l’impianto per predisporlo al montaggio della nuova caldaia.

Perché lavare l’impianto

L’acqua è il liquido che circola negli impianti di riscaldamento e nei termosifoni, perché a basso costo e facilmente reperibile. Ma l’acqua presenta alcune proprietà chimiche che non sono l’ideale per questa applicazione: deve essere “trattata”, aggiungendo una modica quantità di Protector F1 FERNOX, dopo che l’impianto di riscaldamento sia stato adeguatamente lavato con prodotti chimici adeguati.

Il lavaggio dell’impianto e il successivo trattamento dell’acqua possono essere effettuati in qualsiasi momento, ma diventa obbligatorio quando si installa una nuova caldaia, sia su impianto preesistente sia su impianto nuovo, per prevenire o risolvere i problemi derivanti da corrosioni, depositi di calcare e incrostazioni, formazione di alghe. In questo modo si ottempera ai requisiti legislativi (DL 195/05 e DL 311/06 resi attuativi dal DPR 59/09, che all’articolo 4 comma 14 indica chiaramente l’obbligatorietà di questo intervento, e si risparmia denaro in termini di combustibile (fino al 10%), aumentando la durata e l’efficienza dell’impianto e riducendo le necessità di interventi di manutenzione.

Il lavaggio dell’impianto può essere eseguito con pompa esterna: FERNOX ha progettato una pompa con caratteristiche uniche (portata 3000 litri/ora, resistenza 85 °C, facilità d’uso) e ha brevettato un adattatore per collegarla in 5 minuti alla caldaia. Basta far circolare FERNOX Cleaner F3 o F5 nell’impianto per qualche ora. l Utilizzando la stessa pompa della caldaia, immettendo il prodotto detergente nell’impianto e lasciandolo circolare per circa una settimana si ottiene lo stesso risultato; bisogna poi svuotare l’impianto e risciacquarlo accuratamente.

Con il lavaggio si ripristinano le condizioni originarie dell’impianto, evitando lo smontaggio dei termosifoni e altre operazioni manuali. Il trattamento di protezione è ancora più semplice in quanto basta aggiungere una bottiglietta di Protector F1 FERNOX, protettivo di elevata qualità e prestazioni, che assicura una protezione a lungo termine (fino a 10 anni) dell’impianto e della caldaia. Nel caso l’impianto necessiti anche di protezione dal gelo, si può usare il liquido antigelo FERNOX Alphi-11. Se si tratta di un impianto a basse temperature (pannelli radianti) è opportuno completare la protezione con Biocida AF-10 per prevenire la formazione di alghe. (www.fernox.it)

Fissaggio a muro e collegamento fumi

Le caldaie murali sono predisposte per un facile fissaggio a parete e solitamente bastano due grossi tasselli a espansione con vite a cancano cui lo schienale della caldaia si aggrappa con apposite staffe.
Il tubo in polipropilene saturo si taglia per adeguarlo alla lunghezza necessaria all’innesto, senza inutili “giri viziosi”.
L’innesto è semplicemente a pressione.
Le caratteristiche della condensa e dei fumi impongono l’utilizzo di canalizzazioni che sopportino la forte acidità; peraltro queste caldaie hanno diametri di uscita fumi molto ridotti e le bassissime temperature, come detto, permettono l’uso del polipropilene. In questo modo è facile canalizzare all’interno di canne fumarie esistenti
i piccoli e sottili tubi in PPS rispettando così le specifiche e le normative tecniche.

Adeguamento dei tubi

La diversa posizione degli attacchi della nuova caldaia impone alcuni piccoli adeguamenti per far combaciare i raccordi con gli innesti. Si approfitta in questa sede per aggiungere anche due prese, una sulla mandata e una sull’arrivo dai radiatori, per potere effettuare periodicamente il lavaggio dell’impianto senza dovere staccare la caldaia.

Le prese conviene metterle in posizione comoda, quindi possono anche non essere sotto
la caldaia. Si tagliano i tubi esistenti togliendone un pezzo per inserire in ognuno un segmento a T.
Essendo i tubi in polietilene, la giunzione viene effettuata a caldo, con l’apposita piastra che scalda i terminali sino a sciogliere i punti di contatto.
Tolta la piastra, si uniscono rapidamente i segmenti: l’estremità dell’uno si fonde con il bicchiere dell’altro.
Come terminali si mettono due valvole.

Anche il tubo del gas va adeguato nella lunghezza; in questo caso è di rame e le giuntesi eseguono con la pinza a crimpare.

Pompa per lo scarico della condensa

Pompa per lo scarico della condensa

La norma UNI 11071, relativa agli apparecchi a condensazione e affini di portata termica nominale non maggiore di 35 kW, prevede che sino a questa potenza al focolare si possano scaricare in fogna le acque di condensa, senza doverne neutralizzare l’acidità.

Tuttavia è indicata la presenza di due impianti di smaltimento: uno per eliminare la condensa proveniente dalla caldaia e uno per eliminare la condensa proveniente dal sistema di scarico dei fumi. L’acqua di consensa può essere smaltita per caduta, canalizzandola in uno scarico.

Nel caso non ci fosse questa possilbilità, per raggiungerne uno troppo distante oppure collocato a un livello più alto della presa della condensa, si deve usare una pompa elettrica come la SFA Sanicondens, piccola, dai bassi consumi e appositamente studiata per espellere la consensa acida delle caldaie. Si colloca vicino alla caldaia e vi si innesta il tubo di uscita dell’acqua di condensa che si raccoglie in un contenitore interno. Quando il livello si alza, la pompa si attiva e svuota il serbatoio spingendo il liquido nel tubetto di uscita di piccolo diametro, lungo quanto basta per raggiungere lo scarico.

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