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Caldaia a gas a condensazione12.10.06Cerchiamo di capire il principio di funzionamento di una caldaia a condensazione per riscaldamento. Questo tipo di caldaie ha una resa elevata e la temperatura dei fumi in uscita è molto più bassa rispetto alla caldaie tradizionali. Le caldaie a condensazione sono quelle a più alta resa, in quanto riescono ad arrivare ad un rendimento energetico del 105% - 110% utilizzando il calore dei fumi di scarico. Il principio di funzionamento consiste nel raffreddare i gas di scarico fino al punto di condensazione, chiamato anche punto di rugiada, del vapore acque contenuto nei gas di scarico. Questa fenomeno di condensa porta a generare acqua che risulta acida e che va adeguatamente smaltita prima di essere scaricata nella rete fognaria. Per impianti termici a condensazione con potenze minori di 35 kW è stata pubblicata la norma UNI 11071: Impianti a gas per uso domestico asserviti ad apparecchi a condensazione e affini. Criteri progettazione, l'installazione, la messa in servizio e la manutenzione. Nel nostro caso condensazione significa sfruttare il calore contenuto nel vapore acqueo dell'aria calda dei fumi per trasformarlo in energia calorica, ricavandone acqua e energia. Un tipico fenomeno di condensazione è quello che si verifica in estate quando si tira fuori una bottiglia di acqua fredda dal frigo. L'aria calda e umida dell'ambiente circostante si condensa tutto intorno alla bottiglia fredda rendendola bagnata. Un altro fenomeno simile è quello che si verifica in inverno in casa, di solito in cucina, quando l'aria calda e umida prodotta da un minestrone che cuoce sul fuoco, viene a contatto con i vetri freddi delle finestre dove si condensa formando tante gocce di acqua sui vetri fino a renderli bagnati. Alla base del principio di condensazione c'è il calore latente del vapore. Il calore latente è la quantità di calore (o di energia) che occorre fornire o sottrarre all'unità di massa di una certa sostanza (acqua per esempio) per farla cambiare di stato fisico. In questo passaggio di stato, la sottrazione o la fornitura di calore avviene a temperatura costante, cioè senza cambiamento della temperatura della sostanza. Ad esempio l'acqua a 100 °C, alla pressione del livello del mare, inizia a bollire e a quella temperatura avviene il passaggio di stato da liquido a vapore che si mantiene fino a quando tutta l'acqua è evaporata. La quantità minima di calore o energia necessaria per fare evaporare una unità di massa di acqua prende il nome di calore di evaporazione, una forma particolare di calore latente. La temperatura di ebollizione dell'acqua dipende dalla pressione atmosferica. Nel caso di evaporazione occorre fornire calore e quindi fornire energia. Nel caso inverso di condensazione, dove avviene il passaggio da vapore ad acqua, l'energia non la si fornisce, ma la si riceve. Infatti, nel passaggio inverso da vapore ad acqua si parla di calore di liquefazione che è la quantità di calore o energia che viene sottratto all'unita di massa di un vapore saturo ad una data temperatura, per trasformarlo in liquido alla stessa temperatura. Il calore di liquefazione in valore assoluto uguaglia il calore di evaporazione. Quindi con la liquefazione il calore del vapore viene ceduto e restituito al sistema. Perché avvenga la condensazione del vapore occorre che esso si trovi ad una determinata temperatura con una certa pressione costante. Più la pressione è alta, più alta sarà la temperatura necessaria per condensare il gas (ciò significa che posso condensare il vapore acqueo per esempio a 40°C anziché a 5°C, mantenendo alta la pressione. Le combinazioni di temperatura e di pressione necessarie per condensare il vapore contenuto nell'aria prendono il nome di punto di rugiada. Il punto di rugiada è quindi la temperatura alla quale il vapore acqueo raggiunge il punto di saturazione, per cui si condensa intorno a delle particelle presenti nell'aria ad una certa pressione costante, cedendo il suo calore. Le caldaie a condensazione sfruttano questi principi fisici. Sfruttano il calore latente del vapore contenuto nei fumi, recuperando quindi una percentuale di energia che viene riutilizzata, impedendo la sua dispersione nei fumi e quindi nell'ambiente. Per condensare il vapore 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 fatti passare in uno speciale scambiatore - condensatore che permette di sottrarre, tramite condensazione, il calore latente del vapore acqueo. In questo modo la temperatura dei fumi in uscita si mantiene allo stesso valore della temperatura di mandata, ben inferiore ai 140/160 °C dei generatori tradizionali ad alto rendimento. Qui sotto presentiamo il principio di funzionamento di una caldaia a condensazione THRi tratto dal depliant della Geminox, gentilmente lasciatoci da Casa Felice s.r.l.:
Come puoi vedere l'acqua fredda di ritorno dall'impianto termico viene spinta all'interno dello scambiatore di calore nel punto più "freddo" e distante dalla fonte di calore, al fine di sottrarre calore dai fumi e farli condensare in acqua. Poiché i fumi escono quasi freddi dalla caldaia a condensazione, non hanno la "forza" di risalire su una canna fumaria, perché sono pesanti e devono essere smaltiti tramite un sistema di tiraggio forzato azionato da un ventilatore. Per quanto riguarda gli scarichi della condensa ti rimando ai link correlati in calce relativi alla norma uni 11071. Il costruttore della caldaia a condensazione deve dichiarare nella documentazione tecnica allegata alla caldaia il tipo di smaltimento progettato. ![]() In pratica si tratta di costruire due sifoni uno per la caldaia e uno per lo scarico dei fumi. Le condense provenienti dai due sifoni devono poi confluire in un pozzetto che le raccoglie prima di essere scaricate nella fognatura. La norma UNI 11071 specifica quali devono essere le caratteristiche dell'impianto di scarico a cui l'installatore deve attenersi. Link correlati: Di Staff del 12.10.06 15:00Commenti
non vedo tra le marche di caldaie a condensazione Ma come si può ancora oggi pensare di poter realizzare rendimenti superiori al 100%. Cesare, il rendimento di combustione è dato dal rapporto tra la potenza convenzionale e la potenza al focolare. Il rendimento termico utile è dato dal rapporto tra la potenza utile e la potenza al focolare. La potenza al focolare è data dalla somma della potenza utile + la potenza persa nei fumi + la potenza persa per irradiazione dal corpo caldaia. La potenza convenzionale è data dalla differenza della potenza al focolare - meno la potenza dei fumi, trascurando la potenza irradiata dall'involucro della caldaia. Nella definizione di rendimento di combustione di una caldaia convenzionale si fa riferimento al potere calorico inferiore che è la quantità di calore generata dalla combustione senza considerare il calore latente necessario all'evaporazione del vapore acqueo contenuto nel combustibile. E lì sta il trucco. Nella caldaia a condensazione si sfrutta il calore latente del vapore presente nei fumi ricuperando parte del rendimento che in una caldaia tradizionale andrebbe perso. Quindi si viene ad avere un rendimento superiore (fittizio) perché il potere calorico superiore (calore necessario generato dalla combustione completa del combustibile) è superiore al potere calorico inferiore. Esempio: caldaia tradizionale con un rendimento sul PCI di 85%, PCS 95%, 10% del rendimento perso in fumi. Caldaia condensazione: rendimento sul PCI di 95%, recupero calore latente dai fumi 10%, rendimento totale PCS = 105% (fittizio). In realtà la caldaia non produce più energia di quanta ne brucia, altrimenti le leggi della fisica vanno a farsi benedire. Si ha rendimento maggiore perché si sfrutta il calore latente del vapore acqueo contenuto nei fumi rispetto al potere calorico inferiore a cui si fa riferimento in una caldaia tradizionale. Inviato da: Piero il 20.12.07 21:44è vero che una caldaia a condensazione a solo un buon rendimento con impianti a pavimento. no,io ho un cappotto di 10 cm alle pareti di casa ed ho installato una caldaia a condensazione da 24 k cal .L'abbinamento con i termosifoni esistenti è sovradimensionato nonostante la metratura di 240 mq di casa mia. Si è molto stupito anche il termotecnico quando ha saputo che la temperatura di lavoro in pieno inverno era di 34 gradi! Ho una casa su tre piani (170mq totali) con impianto di riscaldamento tradizionale a termosifone. Vorrei cambiare l'attuale caldaia a gasolio con una a gas e integrarla con un impianto solare termico. Vorrei sapere se una caldaia a condensazione può fare al caso mio oppure se non è consigliabile date le elevate temperature di funzionamento dei termosifoni. Grazie Inviato da: Franco il 10.06.08 00:37Abito in una quadrifamiliare (circa 140 mt per alloggio)ed abbiamo una caldaia tradizionale a gasolio. Si può convertire l'impianto con una caldaia a metano a condensazione? è utile economicamente integrare con pannelli solari (buona esposizione ma paese del nord Italia). Scrivi un commento
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