[A cura di: ing. Deborah De Angelis – Cristoforetti Servizi Energia S.p.A.] Dall’avvento delle prime caldaie a condensazione, siamo stati posti davanti ad alcune domande ricorrenti: è migliore una caldaia ad alto contenuto d’acqua o una a basso contenuto? È più efficiente una caldaia modulare o una a basamento? È più performante un generatore in acciaio o uno in alluminio-silicio?
A queste domande proveremo, nei limiti delle finalità di questo articolo, a dare una risposta che non potrà che iniziare con un presupposto: “dipende”.
Negli ultimi quindici anni, la posa di una caldaia a condensazione è stata dapprima stimolata attraverso un ampio ventaglio di meccanismi di incentivazione (certificati bianchi, detrazioni fiscali, conto termico, bandi di finanziamento regionali) e infine resa obbligatoria in caso di sostituzione o di riqualificazione.
Si tratta di una tecnologia pienamente matura e ormai conosciuta anche dai non addetti ai lavori, che si è sviluppata negli anni. Si è così passati da caldaie con corpo in ghisa e postcondensatore esterno, dalle prestazioni di poco superiori a quelle tradizionali, a generatori in lega con bruciatori appositamente studiati per abbassare le temperature di fiamma e limitare le emissioni di inquinanti.
Per cercare di orientarsi in un panorama ancora in evoluzione, che ormai si volge verso soluzioni integrate con sistemi a fonti rinnovabili come pompe di calore e solare termico, può essere di aiuto suddividere le tipologie attualmente presenti sul mercato in alcune categorie sulla base delle specifiche caratteristiche costruttive.
Per “contenuto d’acqua” si intende la quantità di fluido che può essere racchiusa all’interno del corpo caldaia. Questo valore può variare da pochi litri – 10/15 nel caso delle caldaie murali – a valori di 10 volte superiori, a parità di potenza, nel caso di caldaie ad alto contenuto.
La quantità d’acqua influisce sul funzionamento del generatore perché ne caratterizza la tipologia costruttiva.
Un basso contenuto d’acqua implica uno scambiatore compatto con passaggi molto piccoli. Questo genera alcuni vantaggi come la leggerezza e la facilità di trasporto che ben si sposano con installazioni sulle coperture degli edifici. Un generatore a basso contenuto necessita, però, di un compensatore idraulico o di uno scambiatore, interposti fra generatore e impianto, con conseguente aumento dei costi – pure se in parte compensati dal minor costo della caldaia – e della complessità di impianto. La manutenzione e la pulizia possono, a volte, risultare disagevoli a causa della struttura compatta e dei passaggi ridotti dello scambiatore, anche se esistono in commercio soluzioni particolari che limitano questi disagi.
Un alto contenuto d’acqua, viceversa, è indice di un corpo scambiatore grande, con passaggi larghi. Ciò permette di evitare l’installazione del compensatore idraulico, rendendo la parte impiantistica più semplice ed efficiente. Le basse perdite di carico lato acqua permettono di installare una pompa più piccola, riducendo in questo caso sia i costi d’installazione che i consumi elettrici. Inoltre, è più agevole svolgere le operazioni di pulizia, potendo accedere a tutta la camera di combustione e di scambio termico. Bisognerà, però, fare i conti con le dimensioni del generatore: decisamente più ingombrante e pesante. Caratteristica, questa, che può sconsigliarne l’installazione soprattutto laddove il locale tecnico si trovi al piano cantina. A volte il problema può essere risolto attraverso soluzioni particolari offerti dalle case costruttrici, che provvedono all’assemblaggio e alla saldatura della caldaia direttamente in loco, chiaramente a fronte di un aumento dei costi di acquisto.
Il corpo scambiatore di una caldaia ha lo scopo di trasferire il calore generato dalla fiamma del bruciatore all’acqua contenuta nella caldaia e nell’impianto. Pertanto, le caratteristiche costruttive e il materiale impiegato incidono direttamente su questa capacità e quindi sul rendimento del sistema. Attualmente, sul mercato, sono presenti corpi scambiatore in acciaio e in altre leghe, tutte accomunate dalla caratteristica di resistere all’aggressione acida della condensa.
I generatori in acciaio inox sono più resistenti ma decisamente più pesanti. In questo caso, un buono spessore dello scambiatore è indice di qualità e durata. Si trovano corpi scambiatore in acciaio sia per caldaie murali che per caldaie a basamento.
I generatori in lega di alluminio-silicio sono più leggeri, hanno un coefficiente di trasmissione del calore più alto e pertanto scambiano calore con più efficienza. Sono particolarmente resistenti agli scambi termici ma purtroppo sono anche più sensibili allo sporcamento. Pertanto, andranno manutenuti con particolare attenzione.
Come diretta conseguenza del contenuto d’acqua e del metallo costituente il corpo scambiatore, possiamo trovare sul mercato prodotti con caratteristiche di peso e dimensione diverse. Tipicamente si distinguono in caldaie murali installate in batteria e caldaie a basamento.
Le caldaie di tipo “murale” hanno una potenzialità variabile dai 35 ai 150 kW. Sono tipicamente a basso contenuto d’acqua e hanno uno scambiatore in acciaio o in alluminio. Possono essere installate in batteria, aumentando così la potenza totale fino a valori che, generalmente, non superano i 600-800 kW. Se il numero di moduli supera i 3/4 generatori, potrebbe essere opportuno prevedere un ritorno compensato per bilanciare le perdite di carico attraverso le caldaie.
Queste soluzioni hanno il vantaggio di un’alta regolabilità, potendo spegnere in successione i moduli non necessari. Da un certo punto di vista, le caldaie modulari garantiscono anche una certa continuità in caso di rottura di uno dei moduli (gli altri garantiranno comunque il servizio fino alla risoluzione del guasto). Tuttavia, in questi casi è necessario fare una riflessione partendo da una celebre frase di Henry Ford che affermava: “quello che non c’è non può rompersi”; è vero che si gode di un certo margine di sicurezza sulla continuità del servizio, ma è parimenti vero che più sono i moduli più aumenta la probabilità che uno di questi possa guastarsi.
Il costo della manutenzione è più alto perché ogni modulo rappresenta una caldaia a sé, e necessità di pulizia, controllo e prova di combustione.
Le caldaie a basamento, se in acciaio, sono spesso ingombranti, pesanti e non sempre è possibile installarle nei locali tecnici a disposizione. Tuttavia, se ben dimensionate e scelte con un alto range di modulazione, danno garanzia di maggiore durata e alte prestazioni.
Le caldaie a basamento in alluminio silicio rappresentano un compromesso fra i moduli murali e le caldaie a basamento in acciaio: sono più piccole e maneggevoli, leggere e raggiungono potenze superiori ai moduli murali (generalmente, arrivano a 600 kW).
Spesso si pensa che una buona caldaia sia sufficiente a garantire delle buone prestazioni. Sicuramente è un presupposto indispensabile ma non sufficiente. A determinare il valore del rendimento globale medio stagionale concorrono una serie di fattori spesso sottovalutati.
Uno di questi è sicuramente il corretto dimensionamento. In questi casi si adatta perfettamente il detto che “più grande non significa migliore”. Un dimensionamento fatto senza il supporto di strumenti matematici adeguati e soprattutto senza il conforto di una lunga esperienza nel settore possono portare a situazioni spiacevoli come il sovradimensionamento del generatore. Questo, oltre a gravare maggiormente sull’investimento iniziale, genera una serie di problematiche nella gestione operativa che porta ad avere rendimenti inferiori all’atteso.
Un generatore troppo grande si troverà a lavorare, per la maggior parte del tempo, a bassi regimi. Se però la potenza richiesta dalla curva di impianto dovesse avvicinarsi troppo al limite inferiore di modulazione della caldaia (generalmente il 15-20% della potenza totale) ci troveremmo a lavorare in un range di richiesta così basso che il generatore non sarà in grado di modulare. L’effetto finale sarà uno spegnimento del generatore, seguito da una successiva accensione non appena la temperatura del fluido scenderà al disotto del set point calcolato. Questo comportamento si ripeterà fino a quando la richiesta non salirà a valori di potenza superiori. Semplificando: le prestazioni saranno simili a quelli di un’auto in coda, che si accenderà e spegnerà per percorrere brevi tratti di strada. E come è facile immaginare, i rendimenti ne risentiranno in maniera decisa.
Pertanto, è necessario dimensionare accuratamente il generatore, analizzando accuratamente il profilo di consumo reale dell’edificio e scegliere modelli con un campo di modulazione molto ampio (almeno pari a 10%-100% della potenza).
A volte capita di percepire la manutenzione come un qualcosa di scontato, una serie di operazioni da eseguire più per obbligo che per opportunità. Vale pertanto la pena di soffermarsi a ragionare sul perché è conveniente fare manutenzione e – soprattutto – farla bene.
Soltanto un impianto controllato da parte di personale abilitato e specializzato è sicuro. La verifica periodica dell’impianto, quindi, non può essere un’operazione improvvisata, eseguita ricorrendo a personale non abilitato o non in possesso delle autorizzazioni richieste. Il corretto controllo della caldaia ne ottimizza il funzionamento, minimizzando la possibilità di incidenti e di immissione di scarichi pericolosi all’interno dell’ambiente comune.
All’interno della caldaia possono generarsi dei depositi (fanghi, calcare) che ostacolano la trasmissione del calore all’acqua. Anche la cattiva regolazione del bruciatore può provocare fughe di calore attraverso i fumi. La manutenzione costante del generatore di calore può, da sola, garantire un risparmio tra il 5% ed il 10%, limitando anche i costi per la sostituzione delle parti del generatore di calore soggette ad usura.
Ogni caldaia, per funzionare, ha bisogno di scaricare i fumi della combustione nell’ambiente esterno. Oltre ad altre sostanze inquinanti questi fumi contengono anidride carbonica, uno dei principali responsabili dell’effetto serra. Ridurre i consumi attraverso la corretta manutenzione della caldaia permette di bruciare meno combustibile e diminuire l’immissione in atmosfera dei fumi di scarico.
Quando fare manutenzione?
Art.7 del DPR 74/13
La periodicità degli interventi di controllo sono quelle indicate nelle istruzioni tecniche di uso e manutenzione rilasciate dall’installatore.
Nel caso in cui queste istruzioni non siano presenti, valgono le prescrizioni e periodicità indicate nelle istruzioni tecniche di prodotto.
Se non sono disponibili i documenti forniti da installatore o produttore, valgono le prescrizioni e le periodicità indicate nelle normative UNI e CEI.