Caldaie industriali e civili

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Caldaie industriali e civili
1.     Caldaia o generatore di vapore..................................................................................................... 3
1.1.     Costruzione .............................................................................................................................. 5
1.2.     Classificazione ......................................................................................................................... 7
1.3.     Cenni sulla regolazione delle caldaie ....................................................................................... 8
2.     Combustibile ................................................................................................................................ 9
2.1.     Combustibili tradizionali.......................................................................................................... 9
2.2.     Potere calorifico ....................................................................................................................... 9
2.3.     Monossido di carbonio ........................................................................................................... 10
3.     Caldaie per usi civili .................................................................................................................. 10
3.1.     Caldaie murali ........................................................................................................................ 10
3.2.     Caldaie a basamento............................................................................................................... 11
3.3.     Caldaie a condensazione ........................................................................................................ 12
3.4.     Il rendimento superiore al 100% ............................................................................................ 12
3.5.     La raccolta e lo smaltimento della condensa ......................................................................... 13
3.6.     I vantaggi economici delle caldaie a condensazione ............................................................. 13
4.     Bibliografia ................................................................................................................................ 13
Caldaie industriali e civili
1. Caldaia o generatore di vapore

Un generatore di vapore, o caldaia a vapore, o semplicemente caldaia è
un'apparecchiatura che trasforma l’energia di combustibili in calore e lo rende disponibile,
in modo continuo ed in condizioni controllate, in un circuito attraverso un liquido o sotto
forma di vapore.
Le applicazioni del vapore per la produzione di energia meccanica, iniziarono nel XVIII
secolo e si sviluppò anche la tecnologia delle caldaie. Nei primi generatori di vapore, la
caldaia era un recipiente metallico, di solito cilindrico, al disotto del quale veniva fatto
bruciare il carbone. Nella seguente figura si rappresenta schematicamente una caldaia di
vecchia concezione detta a “grande volume d’acqua”:

                              Figura 1: Caldaia tipo Cornovaglia

L’evoluzione della tecnica e l’utilizzo di combustibili liquidi e gassosi hanno consentito un
primo netto miglioramento nella costruzione delle caldaie, realizzando la cosiddetta
“caldaia a tubi di fumo”. In questo tipo di caldaia l’acqua bagna la parete esterna dei tubi al
cui interno circolano i fumi caldi.
Nella seguente figura si rappresenta schematicamente una tipica caldaia a tubi di fumo
detta anche a “medio volume d'acqua”:
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Figura 2: Caldaia a tubi di fumo

Verso la fine del XIX secolo nel 1867, gli statunitensi George Babcock Stephen Wilcox
concepirono una caldaia in cui all'interno dei tubi, anziché i fumi di combustione, veniva
fatta circolare l'acqua da vaporizzare, creando così migliori coefficienti di scambio e, dato
che si potevano usare tubi più piccoli e tortuosi, maggiori superfici di scambio, ottenendo
così caldaie più piccole a parità di produzione.

                              Figura 3: Caldaia a tubi d'acqua

Tale nuovo tipo di caldaia ha comportato l’ulteriori vantaggio del ridotto volume d'acqua,
che consentiva un avviamento molto più rapido, e le dimensioni delle parti a pressione
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minori, che venivano così ad avere minori spessori. Infine, la caldaia a tubi d'acqua
presenta una superficie assai elevata (rispetto alla tubi di fumo) esposta all'irraggiamento
diretto del focolare.
 Delle caldaie a tubi d'acqua vennero realizzati tipi particolari, in cui la circolazione viene
assicurata da una pompa esterna: le caldaie a circolazione forzata. Il sistema è oggi
largamente usato, specie nelle grandi caldaie destinate all'alimentazione di turbine per
produzione di energia elettrica.

   1.1.      Costruzione
Si vedano le figure 1, 2 e 3 qui sopra riportate e la seguente figura 4.

                             Figura 4: Parti costituenti la caldaia

Nella caldaia si distinguono essenzialmente:
    il focolare (fig. 1) o il bruciatore (fig. 4), che costituiscono l'organo di ingresso
       dell'energia termica. Sul focolare, o grazie al bruciatore, si costituisce una miscela
       quasi perfettamente stechiomentrica tra il carbonio ( o altro elemento ossidato)
       contenuto nel combustibile e l'ossigeno contenuto nell'aria, in modo da realizzare
       una fiamma tale da trasmettere il calore sia per conduzione termica tramite i fumi
       caldi di combustione, sia per irraggiamento.
    L'ambiente in cui è presente il focolare (o il bruciatore) è detto camera di
       combustione. Nel caso di focolari a combustibile solido, è prevista una camera,
       detta cinerario, solitamente sottostante la griglia del focolare, in cui si accumulano
       le ceneri di combustione e da cui queste vengono estratte. La camera di
       combustione è solitamente in leggera depressione nel caso di combustibile solido;
       in presenza di un bruciatore la camera è a volte a pressione superiore
       all'atmosferica.
   il duomo (fig. 1), specifico delle caldaie a tubi di fumo, che è di fatto una camera di
       calma nella parte alta della caldaia in cui si ottiene una separazione per gravità del
       vapore (leggero) dalle goccioline d'acqua (pesanti) che vengono trascinate dal
       vapore stesso.
      il corpo cilindrico (fig. 3 e 4), che nelle caldaie a tubi di fumo è l'involucro
       contenente la caldaia stessa; in quelle a tubi d'acqua ve ne è di norma due o più,
       uno inferiore avente la funzione di collettore dell'acqua calda non vaporizzata per
       favorirne il moto convettivo, e uno superiore, nel quale avviene l'evaporazione
       dell'acqua (e la separazione delle gocce trascinate. Nella seguente figura n. 5 si
       riporta il corpo cilindrico inferiore di una caldaia a tubi d’acqua:

             Figura 5: Corpo cilindrico inferiore (il materiale in basso è estraneo)

      il fascio tubiero (non presente nelle caldaie tipo Cornovaglia), ossia un assieme di
       tubi che collegano, nelle caldaie a tubi di fumo il focolare al camino, e in quelle a
       tubi d'acqua i corpi cilindrici. Il fascio tubiero ha la funzione di aumentare per quanto
       possibile la superficie di scambio tra fumi e acqua.
      il camino, condotto esterno di evacuazione dei fumi di combustione esausti.

Oltre a questi componenti di base, si distinguono altre parti essenziali:
     la muratura (vedi fig. 4), un'opera edile solitamente non portante, e costituita da
       strati diversi di materiali fittili: uno strato di laterizio detto refrattario, resistente alle
       temperature elevate presenti in caldaia, e in particolare all'ossidazione; uno strato di
       laterizio o di costituzione diversa, detto isolante o coibente, avente la funzione di
       evitare le dispersioni di calore all'esterno, e infine, eventualmente, uno strato di
       finitura portante che può essere a volte sostituito da pannelli metallici o altre
       coperture. Nelle caldaie a tubi d'acqua, la muratura comprende anche le chicanes
       interne destinate a definire il giro dei fumi;
     le portelle di ispezione, così dette se realizzate nella muratura allo scopo di
       evacuare le ceneri o di semplice ispezione visiva, e dette invece passi d'uomo se
       realizzate nelle parti metalliche;
     il surriscaldatore (vedi fig. 4). Per comprenderne la funzione, si deve considerare
       che la caldaia come finora descritta produce vapore d'acqua alla temperatura di
       ebollizione, cioè saturo se la caldaia è ben fatta il vapore è saturo secco, ha cioè
       assorbito tutto il calore latente di vaporizzazione possibile. Ma il vapore saturo è
       adatto solo alla fornitura di calore per condensazione; se inviato in turbina, sarà allo
       scarico saturo umido e quindi permetterà salti di pressione relativamente bassi. Si
       fornisce allora ulteriore calore al vapore saturo, in modo di aumentarne la
       temperatura a pressione costante. Nelle grandi caldaie condizioni normali di
       fornitura del vapore sono dell'ordine di 250 bar (25 MPa) a 600 °C (873 K). Per
       raggiungere queste temperature non è possibile sfruttare la sola conduzione
attraverso i fumi, e i tubi del surriscaldatore lavorano principalmente per convezione
       e in parte irraggiamento, disposti cioè a vista della fiamma ma non vi sono esposti
       direttamente come i tubi vaporizzanti poiché il vapore non è in grado di drenare
       bene il calore come l'acqua e tubi di vapore esposti a fiamma arrostirebbero;
      gli economizzatori. Allo scopo di ridurre il consumo di combustibile, si cerca di
       recuperare anche il calore residuo a bassa temperatura, attraverso apparecchi detti
       appunto economizzatori. Questi consentono in pratica il preriscaldamento
       dell'acqua di alimento e dell'aria comburente, in modo da ridurre il calore sensibile
       da fornire a questi, a scapito del calore usato per la vaporizzazione.

   1.2.       Classificazione
Come visto, si possono classificare le caldaie secondo:
   il profilo di circolazione dell'acqua e dei fumi (a tubi d'acqua/tubi di fumo);
   la circolazione dell'acqua (naturale, forzata);
   il contenuto d'acqua in rapporto alla superficie (grande, medio, piccolo);
   la pressione massima di esercizio;
   la produzione massima oraria di vapore;
   tipo di fluido (olio diatermico …);
   il tipo di combustibile.

Si possono inoltre classificare per:
     tipo di installazione (fissa, semifissa …)
      o   La maggior parte delle caldaie sono concepite per uso continuativo e definito, e
          vengono installate in un punto preciso definito in base a considerazioni pratiche.
          Sono quindi installate in modo permanente, e possono essere rimosse solo
          dopo importanti lavori di demolizione. Queste sono le caldaie fisse.
      o   Alcune caldaie, pur essendo installate in punti definiti da altre considerazioni,
          hanno una relativa facilità di spostamento; tipicamente la caldaia in quanto tale è
          un monoblocco completo di accessori, esclusi l'alimentazione del combustibile
          ed eventualmente accessori esterni quali il camino. Queste sono le caldaie
          semifisse.
      o   Esistono poi caldaie che contengono in se tutti gli accessori necessari al
          funzionamento, incluso un serbatoio del combustibile (solido, liquido o gassoso),
          e che spesso hanno mobilità facilitata, essendo montate su ruote e quindi
          trainabili; utilizzate ad esempio per usi di cantiere. Queste caldaie sono delle
          locomobili.
     tipo di focolare (a combustibile solido, a combustibile liquido).

Vale la pena di citare anche le caldaie a recupero. Molti processi industriali avvengono con
forte sviluppo di calore, sia prodotto dal processo stesso, come la combustione dello zolfo
per la produzione di acido solforico sia apportato dall'esterno al processo, come la fusione
dell'acciaio in cubilotti e forni elettrici. Da questi processi si liberano dei fumi a temperature
elevate, che possono essere raffreddati facendo cedere il loro calore all'acqua, che quindi
vaporizza in una vera e propria caldaia. La particolarità di queste caldaie a recupero è la
mancanza di focolare o bruciatore.
Un caso particolare di caldaia a recupero è quello presente nelle centrali elettriche a ciclo
combinato. In queste, parte dell'energia elettrica viene prodotta da alternatori collegati a
motori endotermici, di solito turbine a gas ma anche grandi motori alternativi. I fumi di
combustione uscenti dai motori passano in una caldaia a recupero, in cui si riesce ancora
a produrre vapore a discrete pressioni (50 - 60 bar), che può essere inviato a turbine a
vapore, che a loro volta azionano altri alternatori.

   1.3.       Cenni sulla regolazione delle caldaie
Un particolare tipo di regolazione del livello di liquido nel corpo cilindrico di un generatore
di vapore è la cosiddetta regolazione a tre elementi. Le tre variabili controllate (che
rappresentano appunto i tre elementi) sono: il livello stesso, la portata di vapore e la
portata di acqua di alimento. In effetti per caldaie poco spinte basterebbe il controllo del
solo livello, ma un particolare fenomeno fisico può richiedere fino a tre elementi per avere
un'ottima regolazione del livello stesso. Accade infatti che per elevate richieste di vapore
da parte delle utenze a valle caldaia, la pressione nel corpo cilindrico cali repentinamente
aumentando altrettanto repentinamente l'evaporazione dell'acqua. Tale effetto si traduce
nella formazione di grandi bolle di vapore all'interno del liquido, con conseguente aumento
apparente del livello all'interno del corpo cilindrico. Tale fenomeno è ovviamente tanto più
rilevante quanto meno elevato è il volume d'acqua nel corpo cilindrico e si esaurisce in un
transitorio, dopo il quale le variabili tornano a regime se la richiesta di vapore torna stabile.
Può accadere però, che in questo transitorio, proprio nel momento in cui la richiesta di
vapore aumenta, l'ascesa apparente del livello di liquido nel corpo cilindrico induca la
regolazione a diminuire la portata di acqua di alimento, inducendo così nel seguito un
sostanziale abbassamento, alquanto rischioso, del livello. È per questo motivo che oltre a
controllare il livello stesso, si affina la regolazione controllando anche la portata di vapore
e facendo in modo che se questa aumenta vi sia un'azione correttiva sulla portata di
acqua alimento (tramite inverter delle pompe o tramite valvola di regolazione) atta ad
aumentarla e a compensare quindi l'apparente innalzamento del livello. È possibile quindi
inserire un'ulteriore sofisticazione nella regolazione, controllando anche la portata di acqua
alimento, ricordando infatti che, parlando di portate massiche, confrontando la portata di
acqua alimento e la portata di vapore in uscita dalla caldaia è possibile effettuare un
bilancio di massa del corpo cilindrico. Il controllo della pressione del vapore all'uscita della
caldaia dipende anche dalla regolazione della combustione, ovvero una regolazione
combinata di portata olio combustibile (e gas se mista) e portata aria comburente.
2. Combustibile
Un combustibile è una sostanza chimica che viene ossidata nel processo di
combustione, una reazione chimica di ossidazione, producendo energia termica. I
combustibili per motori termici di facile evaporazione, quali le benzine, vengono detti
anche carburanti.
Per estensione vengono detti combustibili nucleari quelle sostanze con le quali si produce
energia attraverso una reazione nucleare.

   2.1.       Combustibili tradizionali
Nella struttura di un combustibile tradizionale è accumulata energia chimica ad alta
concentrazione, che in condizioni normali nel nostro ambiente tende a permanere
praticamente con nessuna o quasi nessuna modificazione. In particolari condizioni di (alta)
temperatura e adeguata presenza di sostanza comburente (ossigeno), avviene una
reazione esotermica più o meno violenta, cioè con produzione di calore, che può
eventualmente essere sfruttato. Come sottoprodotto di questo processo di combustione si
ottengono sostanze a più basso livello energetico che si disperdono nell'ambiente. La
combustione è dunque una reazione di ossidazione in cui il combustibile reagisce con un
comburente: il comburente di gran lunga più comune è l'ossigeno dell'aria.
In relazione allo stato fisico in cui si presentano, i combustibili si classificano in solidi,
liquidi e gassosi. Un'altra importante distinzione dei combustibili è fra "naturali" e "derivati",
in relazione alle condizioni in cui vengono impiegati: naturali (es.: gas naturale) se si
adoperano così come vengono trovati in natura oppure derivati (es.: benzine, GPL) se
vengono forniti quali prodotti di trasformazione di combustibili naturali o di particolari
lavorazioni industriali.

   2.2.       Potere calorifico
Una caratteristica fondamentale di ogni combustibile è il suo potere calorifico, che
rappresenta la quantità di calore prodotta da un chilogrammo di combustibile, quando
brucia completamente.
Nei combustibili tradizionali gli elementi utili alla combustione sono essenzialmente il
carbonio (C) e l'idrogeno (H). Questi infatti hanno la caratteristica di sviluppare calore in
notevole quantità con basso livello di inquinamento ambientale. Infatti, reagendo con
l'ossigeno dell'aria, l'idrogeno si trasforma in acqua (H2O) e il carbonio si trasforma in
anidride carbonica (CO2) che non è tossica.
Un altro elemento della combustione è lo zolfo (S), che si trova in piccole quantità nei
combustibili fossili tradizionali. Naturalmente contribuisce per la sua piccola quota al
potere calorifico, ma produce anidride solforosa (SO2), un gas irritante per la respirazione
anche in piccole concentrazioni, e con sensibili effetti inquinanti per l'ambiente.
Nel confrontare le potenzialità di combustibili diversi bisogna prestare attenzione alle unità
di misura ed alle condizioni di riferimento.
Infatti usualmente ci si riferisce al potere calorifico inferiore (Hi) per unità di massa (kg),
ma per i combustibili gassosi, si fa invece riferimento al potere calorifico inferiore per
metro cubo, in condizioni normali (Nm3). Le condizioni normali prevedono una temperatura
di 0 °C e la pressione atmosferica standard di 760 mmHg (1,013 bar). Tuttavia, nelle
transazioni commerciali, si fa invece riferimento ad un m3 standard, che considera la
pressione normale e una temperatura ambiente di 15 °C.
Non viene quasi mai usato il potere calorifico superiore (Hs). Ma bisogna tener presente
che le tabelle chimiche, che riportano i bilanci energetici delle reazioni, normalmente
riferiscono tutto alla temperatura ambiente di 25 °C (298 K), cioè nelle condizioni in cui si
sfrutterebbe tutto il potere calorifico superiore del combustibile.
In linea di massima si possono trovare i seguenti valori per il potere calorifico:
      Legna: 3.000 ÷ 4.000 kcal/kg
      Combustibili liquidi: 9.700 ÷ 10.300 kcal/kg
      Gas naturale: 8.200 ÷ 9.200 kcal/Nm³

   2.3.       Monossido di carbonio
Bisogna prestare attenzione che il carbonio bruci completamente, perché nella
combustione si forma prima il monossido di carbonio (CO), e se questo non trova le
condizioni per trasformarsi a sua volta in anidride carbonica, si disperde nell'ambiente e
diventa molto pericoloso per la respirazione (avvelenamento da CO), senza contare la
notevole perdita economica per mancata produzione di calore, in quanto l'ossido di
carbonio porta via con se la maggior parte (circa i 3/4) del potere calorifico del carbonio

3. Caldaie per usi civili
Negli usi civili le caldaie utilizzate si distinguono in base alla potenza termica in gioco, per
gli appartamentini condominiali con riscaldamento autonomo, in considerazione della
ridotta se non completa assenza di spazi necessari alla posa in opera di caldaie di altro
tipo, è invalso, anche per effetto della crescente metanizzazione in atto sul territorio
nazionale, l'uso di caldaie del tipo murale;

   3.1.       Caldaie murali
Caldaia murale per uso domestico
Sono generalmente realizzate con uno scambiatore in acciaio e consentono la necessaria
compattezza dimensionale; gli scambiatori utilizzati in questi tipi di caldaia sono in acciaio
austenitico atto a resistere alle temperature di fiamma ed alla inevitabile corrosione legata
al processo di combustione. Questo tipo di generatore di calore è in molti casi dotato di
bollitore di ridotte dimensioni per la produzione di acqua calda sanitaria ed alta capacità di
scambio o, in molti casi, dotato di scambiatore sanitario a scambio rapido a forma di
bollitore a serpentina di piccole dimensioni detto boilerino o scambiatore a piastre
(produzione acqua calda di tipo istantaneo). Le caldaie murali si suddividono in base alla
tipologia in due tipi:
     Tipo A: a camera aperta con canna fumaria a tiraggio naturale: deve essere
         collocata in locali areati (con assoluta esclusione di bagni, camere di letto e di locali
         dove siano presenti camini privi di autonoma presa d'aria) o preferibilmente
         all'aperto al fine di prevenire la formazione nei locali di ossido di carbonio per
         carenza di ossigeno;
     Tipo B: a camera chiusa con canna fumaria a tiraggio forzato: poiché stagna l'aria
         di combustione viene prelevata dall'esterno attraverso una tubazione e la caldaia
         può quindi essere collocata in qualsiasi locale (con l'unica esclusione delle
         autorimesse), purché ventilato (al solo fine di prevenire concentrazioni di gas a
         seguito di perdite dalle giunzioni);
Anche per effetto della normativa vigente (Legge 10/91 e DPR 412) tendente anche a
garantire la necessaria sicurezza relativamente allo scarico dei prodotti di combustione, il
mercato italiano si è andato evolvendo sull'installazione di caldaie a camera stagna a
tiraggio forzato. In questo tipo di caldaia la combustione avviene in una camera chiusa
(stagna) rispetto all'ambiente circostante, ciò comporta la necessità di prelevare aria
comburente direttamente dall'esterno tramite apposite condotte, con conseguente
necessità di dotare la caldaia stessa di un elettroventilatore con funzione di prelievo
dell'aria esterna e per forzare (tiraggio forzato) l'espulsione dei prodotti di combustione
verso il camino che li disperde. Se da un lato quest'ultimo tipo di caldaia garantisce la
sicurezza (ai fini dell'eventuale travaso di gas di combustione all'interno degli ambienti),
dall'altro fa insorgere altre problematiche legate allo scarico dei prodotti della combustione
ed alle relative condotte di fumisteria che risultando essere in pressione e che devono
necessariamente garantire (anche nel tempo) le necessarie doti di tenuta. Le caldaie
murali possono essere del tipo per installazione interna o adatte all'installazione esterna in
appositi armadi di contenimento.
Un'evoluzione tecnica di questo tipo di caldaia si è avuto con l'introduzione sul mercato
delle caldaie a condensazione. Questo tipo di generatore di calore ha la prerogativa di
recuperare il calore di condensazione ed è caratterizzato da rendimenti termici
eccezionali, con un'emissione di ossido di carbonio e di altri residui pericolosi assai
contenuto. Queste caldaie sono quasi sempre del tipo a tiraggio forzato con combustione
realizzata premiscelando l'aria al combustibile e rappresentano il futuro nella realizzazione
di generatori di calore.

   3.2.       Caldaie a basamento
Questo tipo di caldaia, assai più ingombrante rispetto alla precedente è generalmente
dotata di bollitore ad alta capacità che richiede per la sua collocazione i necessari spazi;
può essere del tipo a camera aperta o a camera stagna. Generalmente le caldaie a
camera aperta vengono installate in un locale adibito a centrale termica, mentre nel caso
di collocazione all'interno dell'unità abitativa (per effetto della normativa di sicurezza
vigenti) si provvede all'installazione di caldaie a camera stagna. La superiore capacità del
bollitore garantisce una maggiore possibilità di utilizzo contemporaneo di più punti di
prelievo di acqua calda sanitaria. Lo scambiatore di questo tipo di caldaia può essere in
acciaio o ad elementi di ghisa. Per il funzionamento a gasolio o a combustibile liquido
(gasolio) o solido (legno o pellets), data la conformazione diversa della camera di
combustione, la struttura è generalmente realizzata in acciaio con bollitore incorporato o
meno, in funzione delle esigenze dello stabile. Per il civile (salvo usi particolari), le caldaie
sono generalmente a tubi di scarico con temperature di funzionamento inferiore a 100 °C.
Il mercato negli ultimi anni ha subito una brusca accelerata, sia per effetto delle normative
di sicurezza e risparmio energetico, sia per una evoluzione tecnologica relativa al controllo
della combustione ed alla termoregolazione. Le soluzioni che offre il mercato sono le più
disparate. Si tratta in questo caso di adottare la migliore tecnologia in funzione degli
ambienti da riscaldare, degli spazi a disposizione, del tipo di distribuzione e della tipologia
di impianto che si intende realizzare.

   3.3.       Caldaie a condensazione
Le caldaie a condensazione sono le caldaie più moderne ed ecologiche oggi esistenti.
Riescono infatti ad ottenere rendimenti molto elevati grazie al recupero del calore latente
di condensazione del vapore acqueo contenuto nei fumi, come pure riduzioni delle
emissioni di ossidi di azoto (NOx) e monossido di carbonio (CO) che possono raggiungere
il 70% rispetto agli impianti tradizionali.
Le normali caldaie, anche quelle definite "ad alto rendimento" (rendimento è nell'ordine del
91-93%, riferito al potere calorifico inferiore), riescono infatti ad utilizzare solo una parte
del calore sensibile dei fumi di combustione a causa della necessità, prettamente
tecnologica (durata dell'installazione stessa), di evitare la condensazione dei fumi.
Nelle caldaie non a condensazione, il vapore acqueo generato dal processo di
combustione (circa 1,6 kg per m3 di gas) viene quindi disperso in atmosfera attraverso il
camino: la quantità di calore in esso contenuta, definito calore latente, rappresenta ben
l'11% dell'energia liberata dalla combustione ma non riesce ad essere recuperata.
La caldaia a condensazione, a differenza della caldaia tradizionale, può invece recuperare
una gran parte del calore latente contenuto nei fumi espulsi attraverso il camino. La
particolare tecnologia della condensazione consente infatti di raffreddare i fumi fino a farli
trasformare tornando allo stato di liquido saturo (o in taluni casi a vapore saturo umido),
con un recupero di calore utilizzato per preriscaldare l'acqua di ritorno dall'impianto. In
questo modo la temperatura dei fumi di uscita (che si abbassa fino a 40 °C) mantiene
sempre lo stesso valore della temperatura di mandata dell'acqua, ben inferiore quindi ai
140 ÷ 160 °C dei generatori ad alto rendimento ed ai 200 ÷ 250 °C dei generatori di tipo
tradizionale.

   3.4.       Il rendimento superiore al 100%
Nelle brochure tecniche dei differenti produttori di caldaie a condensazione solitamente si
legge che esse raggiungono rendimenti superiori al 100%. Tale valori, che in teoria
sarebbero fisicamente impossibili, non indicano alcuna violazione dei principi basilari della
Termodinamica ma conseguono da un calcolo del rendimento volutamente "errato": esso
infatti è basato sul potere calorifico inferiore del combustibile utilizzato anziché sul potere
calorifico superiore (come invece si dovrebbe fare, essendoci condensazione del vapore
acqueo dei fumi) in modo da ottenere dei valori che siano omogenei e, quindi, confrontabili
con i rendimenti delle caldaie tradizionali.
3.5.      La raccolta e lo smaltimento della condensa
Viste le basse temperature dei fumi, le caldaie a condensazione utilizzano canne fumarie
in acciaio inox o addirittura in plastica. Esse necessitano anche di un tubo per lo scarico
dell'acqua di condensa, acida, che si forma durante il loro funzionamento e che convoglia
detta condensa in un'apposita vaschetta di raccolta (anche detto pozzetto di raccolta della
condensa). In particolare, la norma UNI 11071 ("Criteri di progettazione, d’installazione, di
messa in servizio e di manutenzione degli impianti domestici e similari che utilizzano gas
combustibili, asserviti ad apparecchi a condensazione ed affini di portata termica nominale
non maggiore di 35 kW"), prevede la presenza di due impianti di smaltimento distinti: uno
per eliminare la condensa proveniente dalla caldaia stessa ed uno per eliminare la
condensa proveniente dal sistema di scarico dei fumi.
In merito alle caratteristiche della condensa scaricata nei sistemi di raccolta, ci si deve
riferire sempre alla norma UNI 11071, che regolamenta appunto anche le caratteristiche
degli scarichi per caldaie con potenza inferiori a 35 kW di modo che essi rientrino entro i
limiti di legge indicati nei Dlgs 155/1999 e Dlgs 258/2000 per lo scarico in acque
superficiali.
Nella UNI 11071 si distinguono i due seguenti casi:
     Installazione di una caldaia in un locale ad uso abitativo: per utilizzi civili non si
        rendono necessari particolari accorgimenti essendo i condensati abbondantemente
        neutralizzati dai prodotti dei lavaggio e degli altri scarichi domestici (tali scarichi
        infatti possiedono una notevole basicità ed inoltre hanno la capacità di formare nelle
        condutture dei depositi con proprietà tampone rispetto agli acidi).
     Installazione di una caldaia in un locale ad uso ufficio: nel caso in cui l'ufficio,
        asservito ad un apparecchio singolo, abbia un numero di utenti minore di 10, è
        opportuna l'installazione di un neutralizzatore di condense. Nel caso in cui il numero
        di utenti sia maggiore di 10, valgono le stesse considerazioni adottate per
        l'installazione in appartamento ad uso abitativo.

   3.6.      I vantaggi economici delle caldaie a condensazione
Con le caldaie a condensazione si raggiungono risparmi nell'ordine del 15 ÷ 20% sulla
fornitura di acqua calda a 80 °C, a 60 °C del 20 ÷ 30%. Le prestazioni migliori sono quelle
a carico parziale, ovvero il riscaldamento di un edificio, dove con radiatori tradizionali
consentono risparmi del 25 ÷ 30%. Esse infine esprimono il massimo delle prestazioni
(risparmi del 40% e oltre) quando vengono utilizzate con impianti che funzionano a bassa
temperatura (30 ÷ 50 °C), come ad esempio con impianti radianti (pannelli a soffitto,
serpentino a pavimento o serpentino a parete). Grazie alle caratteristiche costruttive della
caldaia a condensazione, quando si sostituisce una caldaia tradizionale con una a
condensazione è possibile sceglierne una di potenza nominale minore.

4. Bibliografia
      Luciano Bandera, La conduzione dei generatori di vapore, UNI Service, Trento,
       2008;
      P. Andreini F. Pierini, La conduzione dei generatori di vapore, Hoepli;
      Camillo Zanchi, Centrali Elettriche;
      Ricerche su internet.
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