La riqualificazione energetica del parco immobiliare nazionale, offre grandi possibilità di rendere il proprio impianto efficiente abbattendo notevolmente i consumi energetici di combustibile grazie all’uso di caldaie a condensazione.

Le caldaie a condensazione sono generatori nei quali il vapore acqueo presente nei prodotti della combustione viene fatto parzialmente condensare al fine di recuperare energia utile all’impianto.

Ormai è convinzione comune che tali generatori trovino la loro massima espressione negli impianti a bassa temperatura, ma opinione altrettanto diffusa è che tali caldaie non si possano utilizzare su impianti esistenti soprattutto se datati e dotati di radiatori. Di fatto i generatori a condensazione possono essere utilizzati in impianti a radiatori o su impianti con terminali che lavorano ad alta temperatura, garantendo la possibilità di sfruttare la condensazione dei fumi ed ottenendo ottimi risultati in termini energetici.

I VANTAGGI NELL’USO DELLE CALDAIE A CONDENSAZIONE IN IMPIANTI ESISTENTI

Le caldaie a condensazione offrono numerosi vantaggi anche in sostituzione di caldaie esistenti anche all’interno di edifici datati tra i quali troviamo:

• Possibilità di modulazione della potenza termica
  • In un edificio esistente dove sia presente un generatore di calore particolarmente vecchio, nel caso in cui lo stesso non sia del tipo modulante, si riesce ad avere un risparmio energetico elevato ed una notevole riduzione dell’emissione di egenti inquinanti in atmosfera;
  • Un generatore di calore a condensazione ha un rendimento tanto più alto, quanto più bassa è la richiesta di potenza a differenza di un generatore di calore standard il cui rendimento massimo lo si ha alla massima potenza. Sulla base delle temperature esterne medie delle varie località italiane, si può osservare che la potenza resa da un generatore di calore risulta essere per la maggior parte dell’anno estremamente abbondante. Un generatore di calore di calore vetusto che non abbia modulazione di potenza sarà soggetto a maggiori accensioni e spegnimenti che comportano una maggiore usura del generatore stesso ed un maggiore consumo di combustibile;

• Accensione tramite sistema piezoelettrico
  • Quando la temperatura all’interno dei locali è soddisfatta, il generatore di calore a condensazione si spegne e viene riattivato solo quando vi è richiesta di potenza dall’impianto. Esistono ancora in circolazione generatori di calore con fiamma pilota, ossia vi è una fiammella che viene mantenuta accesa anche quando non c’è richiesta dall’impianto. Questo si trasforma in ulteriori consumi di combustibile inutili che nel caso di un nuovo generatore di calore non si presentano;

• Possibilità di installare un camino in materiale polimerico
  • Grazie ad una ridotta temperatura dei fumi in uscita dal generatore, è possibile installare condotti per l’evacuazione dei prodotti delle combustione in materiale polimerico, riducendo di fatto il costo per la realizzazione degli stessi. Nel caso di generatori di calore standard è necessario installare camini in materiale metallico resistenti al calore;

• Possibilità di accedere agli sgravi fiscali.

SFRUTTAMENTO DELLA CONDENSAZIONE NEGLI IMPIANTI A RADIATORI

Convinzione comune ancora oggi è che un generatore di calore male si accoppi ad un impianto esistente a radiatori, questo per il fatto che sono terminali che vengono alimentati con acqua alla temperatura di 70-80°C. Nulla di più sbagliato.

I generatori di calore a condensazione sono apparecchiature in grado di recuperare parte dell’energia dal calore latente di condensazione del vapore prodotto durante la normale combustione. Questo calore viene recuperato grazie all’utilizzo di uno speciale scambiatore posto all’uscita dei fumi dalla caldaia, e permette un aumento del rendimento del generatore stesso, sfruttando il potere calorifico superiore del combustibile e non solo quello inferiore come avviene nel caso di generatori di tipo tradizionale. Va precisato però che la condensazione dei fumi, non avviene ad una temperatura fissa come molto spesso si crede, ma è direttamente proporzionale dalla percentuale di anidride carbonica CO₂ presente nei fumi di combustione, ovvero all’aumentare della percentuale di CO₂, aumenta la temperatura a cui avviene la condensazione dei fumi.

Questo significa che la temperatura di ritorno dall’impianto determina la possibilità di recuperare energia dai fumi da utilizzare a beneficio delle riduzione dei consumi di combustibile. Nel caso di generatori a condensazione, dato che la percentuale di CO₂ si aggira attorno al 9-10%, la condensazione avviene già con temperature di ritorno dell’acqua pari a circa 57°C. Per poter sfruttare appieno tale condizione è opportuno gestire il funzionamento della caldaia mediante una centralina climatica che permette di ridurre la temperatura di mandata in funzione della temperatura esterna. Questo sistema permette al generatore di diminuire la temperatura di mandata dell’acqua all’aumentare della temperatura esterna rilevata. Questo tipo di regolazione si basa sul concetto basilare che la potenza interna richiesta per il mantenimento delle condizioni di temperatura impostate, diminuisce in modo proporzionale all’aumentare della temperatura esterna proprio perchè si riduce il salto termico tra interno ed esterno.

Così facendo, a parità di portata di acqua inviata all’impianto, riducendo la temperatura di mandata, in maniera proporzionale si ridurrà anche la temperatura di ritorno permettendo lo sfruttamento della condensazione.

Non ultimo va evidenziato che in passato era comune prevedere corpi scaldanti sovradimensionati a causa dell’assenza di progettazione o perché le strutture erano sprovviste di coibentazioni che nel corso degli anni sono state aggiunte. Molto spesso infatti, si preferiva cautelativamente installare un numero di elementi di gran lunga superiore rispetto alle reali richieste dell’ambiente stesso. Pertanto a parità di dimensioni del radiatore, molto spesso è possibile ridurre la temperatura di mandata, pur garantendo le condizioni interne prefissate con una serie di benefici sia in termini di consumi, sia in termini di salubrità delle strutture su cui sono installati i radiatori. Questo perché, una temperatura media del radiatore più bassa, evita l’effetto con il quale si formano gli antiestetici “baffi” a causa del pulviscolo presente nell’aria che viene bruciato in presenza di temperature elevate del terminale.

Si può pertanto affermare che la credenza popolare legata al fatto che i radiatori ed i generatori di calore a condensazione non siano un connubio energeticamente efficiente, non trova reale riscontro nella moderna impiantistica, ma anzi è possibile affermare che gli eventuali interventi di riqualificazione possono portare ad indubbi vantaggi economici.

 ANDAMENTO DELLA TEMPERATURA ESTERNA MEDIA

Nei generatori di calore a condensazione è possibile regolare la temperatura di mandata proporzionalmente con la temperatura rilevata all’esterno attraverso una specifica sonda. Va ovviamente premesso che i radiatori sono dimensionati in modo tale da poter coprire la potenza termica richiesta dal fabbricato nelle condizioni esterne più estreme: questo significa appunto che nel nostro impianto dovremo garantire una temperatura di mandata di circa 70/75°C in mandata quando la temperatura esterna è la minima raggiungibile per quella specifica località.

Ma, andando a vedere l’andamento delle temperature medie orarie giornaliere per una città tipo avente le caratteristiche sotto elencate, potremo osservare come i valori siamo ampiamente al di sopra delle condizioni limite.

LOCALITÀ TIPO PRESA IN ESAME

Periodo di riscaldamento                      Ottobre – Aprile

Temperatura esterna minima              -5°C

Temperatura interna                           20°C

Come detto in precedenza, adottando una curva climatica nella quale la temperatura di mandata sia pari a 70°C quando la temperatura esterna è -5°C e 35°C quando la temperatura esterna è di 20°C, in funzione delle temperature esterne medie di cui dal grafico precedente, si osserva che avremo le seguenti temperature di mandata e ritorno all’impianto.

Considerando una percentuale di CO₂ nei fumi pari al 9,0%, avremo che la temperatura alla quale vi è la condensazione dei fumi è pari a circa 53/54°C.

Si può osservare che è possibile sfruttare la condensazione per un tempo estremamente elevato durante l’arco della stagione invernale anche in impianti a radiatori.

LA CONDENSA NELLE CALDAIE A CONDENSAZIONE

Lo scarico delle condense deve avvenire nel rispetto della norma UNI 7129-5:2015 capitolo 4

Va ricordato che la quantità massima di condensa prodotta da una caldaia a condensazione da 24 kW è pari a 30,70 litri. Considerando che la condensa di un generatore a condensazione ha una acidità con un pH di circa 4, mentre un fabbricato medio ha una produzione media di refluo basico giornaliero di circa 180 litri, è concesso, per generatori di potenza inferiore ai 35 kW,scaricare le condense direttamente in fognatura.

In assenza di indicazioni da parte del produttore è possibile considerare il seguente quantitativo di condensato da parte di un generatore a condensazione:

Gas naturale = 0,16 l/h x kW

Gas propano = 0,13 l/h x kW

Gas butano = 0,12 l/h x kW

Considerazioni finali

I generatori di calore a condensazione sono un’ottima soluzione da adottare anche in edifici con impianti a radiatori in quanto la media delle temperature esterne e le modalità di regolazione del funzionamento dei generatori stessi, garantisce la possibilità di sfruttare il recupero energetico legato alla condensazione dei fumi