Dossier
Risparmio energetico
in casa
Accumulo termico inerziale
Riscaldamento a bassa temperatura
Caldaie ad alto rendimento
Progetto
RES & RUE Dissemination
Realizzato da
DOMOTECNICA
A cura di:
Ing. Gennaro Vietri
Ing. Giancarlo Foraus
Ing. Enzo Santorum
TEST noi consumatori – anno XV – numero 11 – 17 febbraio 2003
Direttore: Paolo Landi • Direttore responsabile: Francesco Casula • Comitato di redazione: Angelo Motta, Fabio Picciolini •
Progetto grafico e impaginazione: Claudio Lucchetta • Amministrazione: Adiconsum, via Lancisi 25, 00161 – Roma • Registrazione Tribunale di Roma n. 350 del 9.06.88 • Spedizione in abbonamento postale comma 20/c art.2 L662/96 Filiale di Roma •
Stampa: Editall s.r.l., Via R.Gabrielli di Montevecchio 2, 00159 Roma • Finito di stampare in febbraio 2003
•
INDICE
LA TECNOLOGIA AD ACCUMULO
•
INTRODUZIONE ......................................................................... 7
1.
I VANTAGGI DELLA TECNOLOGIA AD ACCUMULO....................... 8
2.
LA SOLUZIONE PROPOSTA......................................................... 9
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
3.
Una grande centrale termica in poco spazio ......................................... 9
I punti di forza .....................................................................................9
Il calore intelligente...........................................................................10
Il comfort a portata di mano .............................................................. 10
La soluzione ecologica ....................................................................... 11
ALCUNE SOLUZIONI IMPIANTISTICHE .................................... 12
IL RISCALDAMENTO A BASSA TEMPERATURA
•
INTRODUZIONE ....................................................................... 19
1.
GLI IMPIANTI PER IL RISCALDAMENTO A BASSA TEMPERATURA ....... 21
2.
IL RISCALDAMENTO AD IRRAGGIAMENTO ............................... 23
2.1.
2.2
2.3
Passato e presente.............................................................................23
Il comfort ambientale ........................................................................ 24
La soluzione proposta ........................................................................ 25
3.
I VANTAGGI DEL RISCALDAMENTO A PAVIMENTO................... 26
4.
IL RAFFRESCAMENTO A PAVIMENTO ....................................... 28
5.
LE SOLUZIONI IMPIANTISTICHE ............................................. 29
LE CALDAIE AD ALTO RENDIMENTO
•
INTRODUZIONE ....................................................................... 35
1.
IL MECCANISMO DI FUNZIONAMENTO..................................... 36
2.
LA DIFFERENZIAZIONE TECNOLOGICA .................................... 37
3.
LE CARATTERISTICHE DELLE CALDAIE A PREMISCELAZIONE .. 38
4.
ALCUNE CARATTERISTICHE DELLE CALDAIE A CONDENSAZIONE........ 40
5.
LE SOLUZIONI IMPIANTISTICHE ............................................. 44
•
INDIRIZZI UTILI ..................................................................... 46
La tecnologia
ad accumulo
•
Introduzione
L’idea che di base costituisce il principio di funzionamento della tecnologia
ad accumuloinerziale, è di fatto estremamente semplice nella sua concezione:
accumulare in senso energetico in contenitori di metallo (grossi thermos) l’energia prodotta direttamente da fonti di energia convenzionali e rinnovabili.
Fra le fonti rinnovabili, un ruolo emblematico riveste l’energia solare captata
con meccanismi diversi e la cui fruizione ha risvolti concreti ed interessanti nel
settore dell’impiantistica contemporanea.
L’energia termica stoccata all’interno degli accumulatori inerziali, può essere
prodotta:
• da
• da
• da
• da
• da
• da
• da
caldaie tradizionali a combustibile liquido (gas, gpl, gasolio);
caldaie a combustibile solido (legna, pellets);
caldaie a combustibile r.s.u. e/o biomasse;
chiller (pompe di calore) aria/acqua – acqua/acqua;
sorgenti domestiche (termocamini, termocucine);
energia elettrica (resistenze);
radiazione solare.
L’energia termica può essere resa disponibile per il soddisfacimento sia del
fabbisogno termico per il riscaldamento stagionale, che per la produzione di
acqua calda sanitaria. Altri usi convenienti sono quelli in cui serve acqua calda
fino a 60° (riscaldamento piscine, serre, acque di processo ecc.).
Più fonti di energia possono concorrere al soddisfacimento dei fabbisogni
sopraindicati, allo scopo di utilizzare in maniera intelligente le temperature
all’interno dell’accumulo installato nell’impianto termico.
L’obiettivo primario dell’accumulo termico è quindi il raggiungimento di comfort
e benessere fisiologico all’interno dell’abitazione, attraverso l’impiego di forme
di energia che riducano al minimo i consumi e che siano eco-compatibili con il
contesto esterno.
In questo senso l’accumulo termico rappresenta una valida tecnologia di
risparmio energetico e di sfruttamento ottimale delle fonti energetiche rinnovabili.
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
7
1.
I vantaggi della tecnologia ad accumulo
Rispetto al raggiungimento della temperatura ottimale all’interno degli ambienti, è irrilevante la forma di energia impiegata. Ciò che conta dal punto di
vista del comfort, è la qualità della temperatura ambientale raggiunta.
Il connubio quindi tra le diverse forme di produzione di energia, rappresenta
il sistema migliore per ottenere dall’impianto termico la massima efficienza e
resa. L’accumulo inerziale si presta ottimamente a questo scopo, in quanto
consente di ricorrere all’impiego dei sistemi di produzione energetica che risultano più economici e meno inquinanti.
Anche il riutilizzo di sorgenti energetiche già esistenti nell’impianto termico
di casa è compatibile ed armonico con il sistema di produzione ad accumulo.
L’ottimizzazione di una vecchia caldaia a legna, ad esempio, che non si vuole
buttare perché affettivamente legata alla famiglia, può diventare un sistema
intelligente ed economico per donare all’impianto quell’energia che altresì andrebbe dispersa nel camino di scarico.
Dal punto di vista impiantistico, l’accumulo inerziale rappresenta il polmone
dal quale gli utilizzatori possono prelevare energia nei momenti di bisogno.
Il completamento dell’impianto termico con l’accumulo inerziale, richiede la
realizzazione di un sistema di termistori che attraverso dei consensi e/o dissensi elettrici, attivano e/o disattivano i componenti idronici (valvole e circolatori)
per la cessione dell’energia ai corpi scaldanti.
Nella progettazione e realizzazione dei circuiti idraulici, non bisogna dimenticare l’importanza della stratificazione nell’accumulatore: da essa deriva la
massima resa del sistema attraverso un ottimizzazione dell’impiego delle fonti
alternative.
La stratificazione può essere ottenuta per convezione naturale (l’acqua a
diversa temperatura ha densità diverse) o meccanica attraverso l’uso di setti
separatori o altre tecnologie.
La messa a punto di un sistema di termoregolazione, anche semplice, consente di sfruttare al meglio l’energia prodotta ed accumulata, da gestire secondo le necessità.
L’impiego di un sistema di termoregolazione modulante e di tipo elettronico,
dà maggior efficienza allo sfruttamento dell’accumulo.
8
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
2. La soluzione proposta
Una risposta tecnologicamente efficace per l’impiego della tecnologia ad accumulo, è data dal prodotto denominato Cella Ecotermica. Impropriamente
chiamata caldaia, è l’evoluzione più sofisticata dello sfruttamento della tecnologia ad accumulo inerziale e rappresenta un elemento di distinzione essenziale rispetto alle soluzioni convenzionali dell’impiantistica civile ed industriale.
La Cella Ecotermica è una vera e propria centrale termica, collocata entro
una superficie massima di 1 mq.. Di seguito si illustrano gli elementi morfologici
che contraddistinguono la Cella Ecotermica.
2.1. Una grande centrale termica in poco spazio
La Cella Ecotermica riunisce, in una unità perfettamente equilibrata, le funzioni di un accumulatore di calore, di una caldaia, di un produttore di acqua
calda sanitaria e quelle di un generatore di energia.
La perfetta unione tra grandi prestazioni ed alta tecnologia ha consentito la
realizzazione di un locale tecnico vero e proprio, dall’ingombro ridotto al minimo. Questo si traduce in maggior spazio abitativo e al tempo stesso in una
migliore qualità della vita.
La Cella Ecotermica è un prodotto estremamente versatile e dai molteplici vantaggi, concepita e prodotta per favorire un notevole risparmio energetico, ed ha la
possibilità di adattarsi a sistemi integrativi e/o primari di energia alternativa.
2.2. I punti di forza
Elementi essenziali che caratterizzano la Cella Ecotermica sono:
• la possibilità di avere un locale tecnico su misura per tutte le esigenze di ogni abitazione;
• ogni locale dell’abitazione può essere riscaldato separatamente ed autonomamente;
• la produzione di acqua calda avviene solo in istantaneo, secondo necessità e senza
nessun accumulo stagnante;
• una soluzione ideale per lo sfruttamento delle fonti di energia alternativa;
• i circuiti di riscaldamento sono completamente integrati nella Cella Ecotermica, già
corredati dei circolatori e dei dispositivi di taratura necessari, pronti per
l’autoadattamento ai diversi sistemi di riscaldamento;
• la camera di combustione è completamente integrata nell’accumulo inerziale, allo
scopo di ridurre al minimo le perdite di energia al mantello;
• la quantità di sostanze inquinanti emesse in atmosfera è ridotta al minimo, grazie
all’utilizzo di generatori di tipo Low Nox;
• tutte le parti della Cella Ecotermica sono perfettamente sincronizzate fra loro, tarate,
collaudate ed isolate in maniera ideale contro le dispersioni di calore.
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
9
2.3. Il calore intelligente
La Cella Ecotermica distribuisce in maniera intelligente il calore proveniente
dalle diverse fonti energetiche. In particolare si sottolineano le seguenti caratteristiche:
a) Riscaldamento a pannelli radianti
L’interazione con i sistemi di riscaldamento a bassa temperatura è soltanto un esempio emblematico di come si possa distribuire in maniera semplice l’energia agli ambienti
da climatizzare. Grazie alla possibilità di gestire sino a due temperature scorrevoli, la
Cella Ecotermica controlla perfettamente anche dal punto di vista termoregolativo tutti i
circuiti di riscaldamento e ne determina in maniera intelligente le richieste secondo un
termistore esterno.
b) Garanzia di sicurezza e salubrità
La produzione di acqua calda sanitaria è immediata, grazie al sistema a flusso continuo che evita la formazione di sostanze calcaree ed inibisce il pericolo di infezioni
batteriologiche. Non c’e’ quindi acqua sanitaria stagnante.
c) Energia solare
Con la Cella Ecotermica è possibile sfruttare al meglio l’energia solare, integrando
intelligentemente i fabbisogni termici estivi ed invernali. L’abbinamento con collettori
solari sottovuoto, ma pure con pannelli piani correttamente posizionati, aumenta notevolmente la copertura di energia rispetto alle richieste di acqua calda sanitaria e diventa
strumento interessante di integrazione termica per la climatizzazione invernale e per il
riscaldamento temperato di piscine e/o vasche termali. Solamente quando l’energia
solare non è sufficiente, interviene la sorgente di energia convenzionale integrata nella Cella Ecotermica.
d) Versatilità
La semplicità di installazione, che elimina la giungla di tubazioni, collettori e saracinesche all’interno della centrale termica, conferisce alla Cella Ecotermica una conformazione assai versatile. La tecnologia e l’integrazione dei suoi componenti, consentono di
realizzare agevolmente anche impianti complessi in tempi notevolmente inferiori allo
standard e con la garanzia di un funzionamento ottimale.
2.4. Il comfort a portata di mano
Le funzioni di riscaldamento e di produzione dell’energia sono affidate ad
una regolazione climatica elettronica modulante, incassata nel quadro elettrico
del mantello dell’accumulo inerziale integrato.
Tutte le impostazioni programmabili dalla centralina di controllo, oltre a tener conto della temperatura esterna, consentono anche di ridurre le ore di
funzionamento e di riscaldamento dei locali secondo le reali necessità.
10
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
La regolazione provvede poi in maniera automatica a gestire il ciclo di riscaldamento a temperatura ridotta secondo le fasce orarie programmate e comunque durante le ore notturne. In questo modo si riesce ad ottimizzare notevolmente la produzione di energia e quindi i consumi.
2.5. La soluzione ecologica
Grazie alla bassa emissione di sostanze inquinanti, la Cella Ecotermica, tiene
sotto controllo l’inquinamento dell’ambiente. È dotata di un bruciatore che utilizza
un sistema di convoluzionamento e post combustione dei fumi prodotti dopo l’accensione. Grazie al dispositivo di precisione di miscela, la quantità di ossido di
azoto ed i volumi di gas di scarico sono ridotti. Anche la quantità di idrocarburi non
combusti è ridotta al minimo in virtù di una combustione ottimale.
Inoltre la perfetta taratura dei dispositivi integrati sul motore del bruciatore,
riduce a zero il livello di emissione di anidride carbonica. Infatti nei normali
bruciatori non sempre viene garantita una combustione omogenea, perciò i
consumi e le emissioni di sostanze tossiche nell’atmosfera non sono controllabili.
Un altro fattore inquinante è rappresentato dal momento di accensione e
spegnimento della fiamma del bruciatore: poiché normalmente dura parecchi
secondi, emana una corrispondente maggiore quantità di emissioni di sostanze tossiche in atmosfera.
Con la tecnologia ad accumulo e nella fattispecie nella Cella Ecotermica, con un
accumulo adeguatamente dimensionato, si riducono drasticamente le accensioni
e gli spegnimenti, in un rapporto di 1 a 7 circa. Ciò permette di conseguenza una
maggiore durata nel tempo dei componenti elettrici ed idronici dell’impianto, un
minor consumo energetico, un minore inquinamento e l’ottimizzazione dei rendimenti di emissione e di distribuzione.
L’impiego della Cella Ecotermica in combinazione con la tecnologia ad accumulo, permette evidenti vantaggi sul terreno del risparmio energetico, come la
limitazione della potenza termica di centrale sotto i 35 kW (riducendo così i
consumi ed i rischi di incendio) e la possibilità di impiegare, mediante opportuni scambiatori, l’acqua accumulata per la produzione istantanea di acqua calda
sanitaria, eliminando del tutto il pericolo di infezioni batteriologiche (legionella).
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
11
3. Alcune soluzioni impiantistiche
Una prima soluzione:
Il presente schema rappresenta un locale tecnico completo, che regola i
circuiti di riscaldamento, la produzione dell’acqua calda sanitaria e la gestione
differenziale di un impianto a collettori solari sottovuoto.
La produzione di acqua calda sanitaria avviene attraverso uno scambiatore
di calore istantaneo a piastre, mentre due circuiti soddisfano le esigenze dell’impianto di riscaldamento.
In questo modo l’energia prodotta dall’impianto solare viene resa disponibile
nella zona a bassa temperatura scorrevole della Cella Ecotermica, per un eventuale impianto di riscaldamento a pannelli radianti.
12
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
Una seconda soluzione è così configurata:
La parte relativa alla distribuzione dell’energia per l’impianto termico e di
produzione di acqua calda sanitaria rimane invariata. In questo caso l’impianto solare va a scaricare l’energia captata in un secondo accumulatore
inerziale di capienza volumetrica adeguata, in cui viene stoccata l’energia
da poter riutilizzare nei momenti di maggior necessità, grazie all’utilizzo di
una pompa di carico.
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
13
Una terza soluzione è proposta nello schema seguente:
L’impianto solare scarica l’energia all’interno dell’accumulo inerziale ausiliario, che sarà disponibile per l’impianto termico e per utilizzi sanitari. Una caldaia a legna, a funzionamento intermittente, consente di stoccare l’energia accumulata all’interno dello stesso serbatoio. Le due forme di energia vengono rese
all’impianto a mezzo di una pompa di carico che sopperisce i fabbisogni di
picco e quelli puntuali dell’intero impianto termico.
Come si può notare, in questa tipologia di impianti possono tranquillamente
convivere simultaneamente anche diverse fonti di energia rinnovabile. In questo modo il risparmio energetico è più consistente, poiché si può disporre di
una maggiore quantità di energia immagazzinata, senza dover accendere le
forme di produzione convenzionale.
Così si ottimizza inoltre il rendimento della macchina stessa, che per lunghi
periodi si trova a funzionare a carico costante, ed il rendimento in opera tende
a posizionarsi in prossimità di quello misurato in condizioni stazionarie. Quest’ultimo risulta molto diverso dal rendimento medio stagionale, notoriamente
più basso a seguito delle reiterate pendolazioni del bruciatore.
14
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
Tecnologia ad accumulo inerziale
attraverso la cella ecotermica
Utilizzo dell’energia
termica per la produzione di acqua calda
sanitaria
Captazione energia solare e scambio termico
Utilizzo dell’energia
termica per l’integrazione alla climatizzazione invernale
Stoccaggio dell’energia nell’accumulatore termico
Massima resa ed utilizzo dell’energia solare grazie alla zona scorrevole inferiore
Archetipo di collegamento ed interazione
tra sorgenti rinnovabili ed impiego energetico.
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
15
Il riscaldamento
a bassa temperatura
•
Introduzione
Gli impianti di riscaldamento tradizionali necessitano di acqua calda con temperature variabili dai 50° C ai 75-80° C. Queste temperature sono inevitabili
quando si deve riscaldare con i normali radiatori, mentre, impiegando particolari tecnologie, possono essere sufficienti temperature più basse. Infatti le
nuove tecnologie di produzione e di utilizzo del calore ci permettono di avere una ampia gamma di soluzioni che consentono di coniugare il migliore
confort con contenuti consumi di energia.
Più di recente, è subentrato un concetto più globale del comfort domestico ed ambientale, che permette di impiegare gli stessi impianti per tutto
l’arco dell’anno, utilizzandoli sia per il riscaldamento che per il raffrescamento/
condizionamento ed igiene dell’aria. Seguendo questa premessa, possiamo
oggi combinare in un unico impianto quasi tutti i componenti di cui abbiamo
bisogno per le diverse esigenze.
Ci riferiamo in particolare al riscaldamento a bassa temperatura che, oltre a
permettere un considerevole risparmio energetico, genera un effetto di elevato comfort termico in ogni ambiente.
La sensazione di benessere che riceve il corpo umano stazionando in un
ambiente, dipende dai seguenti fattori:
•
•
•
•
•
temperatura dell’aria
temperatura media della superficie radiante
estensione della superficie radiante
velocità dell’aria
umidità relativa dell’aria.
Il riscaldamento a bassa temperatura ottimizza tutti questi fattori. Infatti gli
impianti di riscaldamento convenzionali presentano uno svantaggio essenziale: l’aria riscaldata, per legge fisica, sale in alto, creando nell’ambiente una
stratificazione indesiderata delle temperature (più elevate all’altezza della testa e del soffitto).
Un altro fattore che influenza positivamente o negativamente il benessere
delle persone è l’umidità relativa dell’aria, che dovrebbe restare entro il 4060%. Riscaldando gli ambienti con radiatori ad alta temperatura, si provoca
facilmente il fenomeno dell’aria asciutta (a partire da una temperatura di 60°
iniziano a formarsi i batuffoli di polvere), che causa il rinsecchimento delle
mucose del naso e della bocca, facilitando l’insorgenza di allergie, malessere
ed anche malattie dell’apparato respiratorio.
Gli impianti di riscaldamento a pavimento, invece, assicurano valori di
umidità relativa ottimali per il comfort, poiché l’emissione del calore prodotta dall’intero pavimento radiante consente una uniformità di temperature
pressoché perfetta.
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
19
Tuttavia la sensazione di benessere fisico percepita negli ambienti riscaldati
a bassa temperatura è anche il risultato di una corretta progettazione e installazione dell’impianto.
A queste condizioni, i risultati sono ottimali e il livello di comfort risulta
decisamente superiore rispetto a qualunque altro sistema di riscaldamento
tradizionale.
Il raggiungimento di un piacevole clima all’interno di un’abitazione è quindi
la sommatoria finita di una serie di parametri oggettivi, legati alle informazioni
morfologiche dell’abitazione, ai materiali impiegati, alle trasmittanze e
conduttanze dei materiali costruttivi, nonché all’attenzione dedicata agli
isolamenti globali fra gli elementi strutturali.
20
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
1.
Gli impianti per il riscaldamento a bassa temperatura
Partendo dalla produzione di acqua calda a bassa temperatura ottenuta con
sistemi convenzionali, oppure utilizzando fonti energetiche alternative, o con
le pompe di calore, possiamo alimentare:
1. Corpi scaldanti a bassa temperatura studiati ed ottimizzati per utilizzare acqua calda anche a 35° C. Tali radiatori possono essere in acciaio o alluminio: quelli in alluminio hanno una migliore propagazione del calore.
2. Ventilconvettori. Si tratta di piccole unità di trattamento dell’aria, che
danno una buona erogazione di calore per il riscaldamento già con acqua a
40° C e oltre. Al contrario, utilizzando acqua refrigerata, possono raffrescare gli
ambienti.
Essi sono dotati di:
• Batterie di scambio termico in tubi di rame con alette di alluminio (UNA o DUE).
• Elettroventilatore centrifugo o tangenziale, generalmente a tre velocità di funzionamento, con ottima silenziosità specie alla velocità di rotazione minore.
• Filtro dell’aria rigenerabile e facilmente estraibile.
• Bacinella di raccolta della condensa, che si produce quando l’apparecchio utilizza acqua refrigerata.
• Pannello di controllo. Può avere solo l’interruttore/commutatore di velocità del ventilatore; può essere integrato dal termostato ambiente, termostato di minima sul commutatore stagionale estate/inverno; può avere anche un piccolo microprocessore che
esplica tutte le suddette funzioni con un telecomando all’infrarosso.
La tipologia dei ventilconvettori è ampia: essi sono disponibili nei seguenti tipi:
• Verticali a pavimento/parete
• Da incasso (in nicchia)
• Orizzontali (da soffitto)
• Alti a parete (con telecomando)
• Da incasso (a soffitto)
3. Unità di trattamento aria (UTA). Le unità di trattamento dell’aria sono
concepite, nei componenti essenziali, come i ventilconvettori. Hanno una o più
batterie di scambio termico, una o due unità ventilanti, i filtri, la vasca di
raccolta condense. C’è anche la possibilità di aggiungere ulteriori elementi quali:
batterie elettriche riscaldanti, serrande di taratura o regolazione, plenum di
aspirazione e/o mandata, ecc.
Sono costruite con elementi modulari, con batteria multiranghi (da 3 sino a
6) e possono soddisfare le esigenze sia di riscaldamento che di raffrescamento.
Sino ad una portata d’aria di 5.000-6.000 mc/h, molti fornitori propongono
una serie modulare di UTA componibili a piacere. Per dimensioni superiori le
macchine devono essere costruite su misura.
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
21
Un accenno particolare va riservato ai sistemi di umidificazione, che sono
essenzialmente di due tipi:
• Ad acqua, mediante spruzzamento, o a cascata su pacco alveolare. L’acqua necessaria può essere di acquedotto, a pressione diretta, a perdere, oppure a circuito chiuso
con pompa che preleva l’acqua stessa dalla vasca sottostante, alimentata a livello
costante da un galleggiante
• A vapore, prodotto da appositi generatori elettrici ad elettrodi, immersi e distribuiti
direttamente nel flusso dell’aria, da uno o più tubi forati all’interno dalla UTA.
Gli umidificatori ad acqua richiedono sempre la presenza di un separatore di gocce,
mentre quelli a vapore spesso non ne hanno necessità.
4. Impianti di riscaldamento ad irraggiamento (a pavimento, a parete
e/o a soffitto). A questi impianti è interamente dedicata la parte restante del
presente Dossier.
22
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
2. Il riscaldamento ad irraggiamento
2.1. Passato e presente
Il riscaldamento ad irraggiamento a bassa temperatura è il sistema che utilizza pannelli radianti a pavimento e/o a parete, oppure a soffitto, all’interno
dei quali scorre un fluido termovettore: normalmente acqua. Il più comune è il
riscaldamento a pavimento.
Dal punto di vista storico, il primo impianto di riscaldamento a pavimento
venne eseguito più di 2000 anni fa dai cinesi, i quali attraverso un focolare
interno facevano scorrere i fumi della combustione all’interno di una miriade di
cunicoli localizzati sotto il pavimento.
Successivamente i romani affinarono questa tecnica e, attraverso un focolare
esterno, convogliavano i fumi sotto i cunicoli del pavimento e nelle intercapedini
ricavate dentro le murature. Detto sistema oggi è noto a noi col nome di ipocastum.
Soltanto all’inizio del secolo e grazie all’innovazione tecnologica, un nuovo sistema venne studiato nel 1908. Il prof. Baker per primo promosse e diffuse una
tipologia di impianto di riscaldamento a pavimento che aveva come elementi
costitutivi una tubazione sottotraccia in acciaio e l’acqua come fluido vettore.
Questa metodologia di esecuzione si traspose sino agli anni 60, allorquando
la scarsità di esperienza fra gli operatori del settore, causò non pochi danni agli
utenti. Le elevate temperature immesse nel circuito creavano fastidiosi effetti
vaso-dilatatori policarpidali, localizzati soprattutto in prossimità delle gambe.
L’uso di materiali non appropriati come il ferro e il rame per i tubi, e l’assenza di regolazioni climatiche (o la presenza di regolazioni molto approssimative), amplificò ulteriormente tali indesiderati fenomeni.
Il progresso tecnico, dall’inizio degli anni 80, mutò completamente la tecnica di
posa grazie soprattutto all’impiego di materiale completamente diverso, ovvero:
•
•
•
•
tubi in polietilene;
un supporto comprimibile in polistirolo e/o polistirene;
un additivo fluidificante e/o superfluidificante per prodotti a matrice cementizia;
fibre polimeriche, in particolare polietileniche o polipropileniche, da impiegarsi all’interno dell’impasto a matrice cementizia.
Non ultima in ordine di importanza la bassa temperatura di esercizio del fluido
termovettore, che nelle condizioni di esercizio peggiori non supera mai i 35-40° C.
Oramai da vent’anni, questa tecnologia dispone di soluzioni in grado di conciliare qualunque esigenza. Ne è riprova l’accelerazione della diffusione di questi sistemi soprattutto nelle aree europee centro-settentrionali (Francia e Germania in particolare), dove la quota di mercato nelle nuove costruzioni, supera
abbondantemente il 50%.
Ciò è dovuto:
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
23
• all’affidabilità dei materiali usati (per i tubi in Pex-C, la durata media è stimata in oltre
50 anni);
• alla precisione delle regolazioni che dispongono di tolleranze inferiori ad 1 ° C;
• alla progettazione degli impianti con supporto informatico, che risulta pressoché
infallibile.
I residui problemi riscontrati tuttora, sono dovuti essenzialmente a difficoltà
di dialogo tra i vari interlocutori (progettista, installatore, elettricista, manutentori
vari, fornitori di componenti, caldaia, regolazione, collettori, ecc.). Questi problemi sono superabili adottando un unico fornitore che si assume in prima
persona la responsabilità tecnologica delle soluzioni adottate.
Una riduzione ulteriore dei possibili problemi si concretizza nella realizzazione di impianti a secco (utilizzabili ad esempio per pavimenti flottanti in legno), che permettono l’eliminazione della caldana cementizia dando la possibilità di ridurre notevolmente i tempi di realizzazione (5 giorni anziché i 30
giorni con caldane cementizie normali). In questo caso la responsabilità del
buon funzionamento dell’impianto a pavimento è attribuibile unicamente
all’installatore.
Per ottenere questo risultato che massimizza la soddisfazione del cliente, è
bene utilizzare una caldaia specifica, che inglobi in sé le funzioni di una centrale termica, con l’assistenza di un servizio tecnico che fornisca il know-how di
impianto, con i relativi materiali opportunamente selezionati. A queste condizioni il risultato è garantito in termini di:
• certezza di funzionalità
• economicità di impianto
• economicità di esercizio
• comfort per il cliente.
2.2
Il comfort ambientale
Dal punto di vista puramente fisiologico le condizioni di benessere sono dettate
da leggi sperimentali, il cui andamento è individuato dallo schema seguente:
Schema di raffronto tipologico
2,7 m
1
2
3
4
5
Riscaldamento
ideale
Riscaldamento
a pavimento
Riscaldamento
a soffitto
Riscaldamento
a radiatori
Riscaldamento
a ventilconvettori
1,8 m
0,1 m
24
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
Come si osserva dalle curve sperimentali del comfort fisiologico, il riscaldamento a pavimento, rispetto a tutti gli altri tipi di impianti, è la tipologia di
impianto la cui curva più si avvicina a quella ideale.
2.3
La soluzione proposta
Fra i vari sistemi disponibili, a pavimento ed a parete, sono da preferire le
soluzioni che prevedono l’impiego:
• di un pannello isolante liscio o preformato, dotato di barriera vapore superficiale;
• di una cornice in polietilene perimetrale, per l’assorbimento dei ritiri termoigrometrici
e da maturazione per idratazione;
• di un additivo superfluidificante che aumenta la lavorabilità dell’impasto a matrice
cementizia;
• di fibre polipropileniche monofilari per l’assorbimento delle tensioni triassiali indotte
(coazioni elastiche) da ritiro.
L’impianto prevede inoltre l’impiego di una distribuzione in polietilene reticolato elettrofisicamente, il cui fissaggio sul pannello liscio o preformato avviene
a mezzo di alcune clips.
Il tutto viene incassato all’interno di armadietti metallici, ove sono situati i
collettori di distribuzione, il valvolame di intercettazione e di regolazione, termometri e detentori micrometrici, ovvero tutto quanto è necessario per il funzionamento dell’impianto di riscaldamento.
Alcune soluzioni sono esposte nelle figure seguenti.
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
25
3. I vantaggi del riscaldamento a pavimento
Velocità di esecuzione
Rispetto ad altre tipologie, l’esecuzione dell’impianto risulta maggiormente agevole,
nel senso che una volta posato il supporto in polistirolo, la stesura del tubo segue lo
schema esecutivo. Non esistono adduzioni da realizzare, se non quelle che partono dalla
caldaia ed arrivano al collettore.
Minore incidenza delle opere murarie
Grazie alla tipologia di posa, il numero, l’entità e la qualità delle opere murarie si
riducono al minimo rispetto ad altre tipologie. Qualora si renda necessario il passaggio
della distribuzione attraverso le murature, l’incidenza degli interventi è estremamente
ridotta: essendo tutta la distribuzione localizzata a pavimento, non esiste la necessità di
passare a parete o a soffitto.
Libertà architettonica
Il riscaldamento a pavimento consente di disporre di maggior spazio utile nelle abitazioni, aumentando la superficie disponibile e vivibile. Tutti gli spazi cosiddetti morti sono
utilizzabili appieno.
Isolamento
•
•
•
•
Il supporto comprimibile posto sotto la distribuzione funziona da:
elemento di discontinuità per i ponti termici;
ottimo isolamento termico;
ottimo isolamento acustico, in quanto dotato di proprietà fonoassorbenti;
casseforma a perdere, per l’impianto ed il massetto sovrastante.
Miglior comfort
Grazie alla migliore uniformità di temperatura all’interno degli ambienti, non esistono
i classici punti freddi, tipico fenomeno dei radiatori. Questo permette, a parità di comfort,
di avere una temperatura dell’aria in media 1/2 gradi inferiore (da ciò deriva una parte
del risparmio energetico).
Per effetto dello scambio termico diversificato, sono migliori le condizioni di respirabilità,
nel senso che a causa della bassa velocità dell’aria, minore è la quantità di pulviscolo
atmosferico innalzato.
Con le basse velocità, anche i baffi neri spariscono completamente, quindi tendaggi,
mobili e suppellettili sono molto meno soggette a sporcarsi.
26
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
Risparmio energetico
L’impiego di un impianto a pavimento, consente temperature di esercizio molto basse
e per questo influenti positivamente sul consumo energetico globale dell’impianto. Basti
pensare che nel periodo di maggior fabbisogno, l’80% della potenza termica installata è
necessaria solo quando si manifestano condizioni esterne particolari, ovvero temperature di meno 5, meno 10 ° C, e questo naturalmente solo per alcuni giorni all’anno.
Nel periodo residuo, la metà della potenza installata è ampiamente sufficiente per
soddisfare il fabbisogno termico da climatizzazione.
Ulteriori vantaggi
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Il riscaldamento a pavimento offre altri vantaggi, quali:
ottimizzazione degli spazi
più pulizia delle pareti
nessuna stratificazione del calore
utilizzo di energie alternative
minor manutenzione
libertà di arredo
salubrità degli ambienti
preservazione dell’umidità dell’aria ambiente
assenza di moti convettivi
utilizzo di calore a basso livello energetico.
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
27
4. Il raffrescamento a pavimento
In virtù dell’elevato numero degli elementi in campo, l’impianto di riscaldamento a pavimento si può tramutare facilmente in un impianto di raffrescamento
estivo, integrandolo con alcuni elementi quali:
•
•
•
•
uno o più umidostati di controllo;
uno o più termostati dotati di commutatore;
un gruppo sottoraffreddante (chiller);
uno o più deumidificatori a pavimento, a parete e/o da incasso a soffitto.
E’ importante prevedere, in fase di progettazione dell’impianto, la sua disposizione per il raffrescamento estivo, in quanto il passo di posa della distribuzione deve essere in grado di soddisfare anche il fabbisogno termico estivo.
Il raffrescamento estivo risolve parzialmente il problema dell’abbassamento
della temperatura all’interno degli ambienti, ma nulla riesce a fare per il tenore
di umidità relativa, soprattutto quando è molto alto.
Ecco perché è necessario abbinare all’impianto di raffrescamento anche un
deumidificatore. Esistono tuttavia delle condizioni ambientali per le quali, già
solo il raffrescamento senza deumidificazione, consente di ottenere un discreto comfort estivo.
L’impianto di raffrescamento si presta molto bene per le necessità di tipo
residenziale. Laddove esistono necessità frigorifere e la presenza di carichi
sensibili elevati (come uffici,industrie, ecc.), la soluzione ideale è l’impianto
misto ad aria/acqua.
28
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
5. Le soluzioni impiantistiche
Fra le diverse soluzioni impiantistiche possibili, si segnala quella illustrata di
seguito, che evidenzia una sezione tipo di impianti a pavimento con la possibilità di inserire sottotraccia i cavidotti per gli altri impianti tecnici (di aspirazione, idrico sanitario, elettrico) ed una sezione tipo di impianto a pavimento
impiegante piastra base liscia di tipo PST 30.
Come si evince dallo schema, lo spessore minimo richiesto per la posa dell’impianto è di 9.5 cm..
Altre tipologie di impianto tecnico, (cavidotti elettrici, di aspirazione centralizzata, idrico sanitario) possono essere integrate nell’impianto a pavimento, o
sotto il medesimo, oppure a parete, oppure tra parete e pavimento.
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
29
Un ulteriore esempio di applicazione si riferisce alla Chiesa di Ossimo (BS),
della quale si riporta la planimetria generale dell’edificio da riscaldare.
Progetto architettonico
Schema esecutivo di posa
30
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
Posa dell’impianto
(per gentile concessione della Idraulica Giorgi Ugo & Figli – Niardo - BS)
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
31
Le caldaie
ad alto rendimento
•
Introduzione
Il generatore di calore (caldaia) è l’elemento più rappresentativo e di maggior importanza dell’impianto termico: in esso il combustibile viene bruciato
per riscaldare il fluido termovettore, che può essere acqua o aria, a seconda
delle tipologie di impianto.
Attualmente il mercato propone generatori di calore con rendimento medio e alto, che ottimizzano le risorse energetiche, con conseguente apprezzabile risparmio energetico.
Gli elementi essenziali che caratterizzano un generatore di calore sono:
• un bruciatore (sorgente di energia) che produce una miscela ottimizzata di combustibile/comburente nei rapporti stechiometrici adeguati. L’aria, ovvero il comburente,
può essere aspirata direttamente dal locale di installazione (caldaie atmosferiche), o
dall’esterno (caldaie a camera stagna). Le caldaie a camera stagna sono particolarmente necessarie nel caso in cui siano installate in particolari ambienti, (cucina, bagno, ecc.);
• una camera di combustione (combustore);
• un dispositivo di raffreddamento dei fumi di combustione (scambiatore) che rende
disponibile per l’impianto l’energia latente presente nei fumi;
• un mantello di copertura della caldaia, solitamente in acciaio, rivestito internamente
da materiale isolante e fonoassorbente.
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
35
1.
Il meccanismo di funzionamento
Le caldaie non sono tutte uguali: dal punto di vista morfologico, variano
moltissimo in funzione della tecnologia adottata.
Normalmente l’impiego di una caldaia ad elevata tecnologia, richiede un
maggiore investimento iniziale, ma in genere il calcolo dei maggiori costi e dei
vantaggi a medio-lungo termine, consente un di ripagare l’investimento fatto.
Il criterio di scelta della caldaia deve tener conto della tipologia di impianto
termico a disposizione, del suo funzionamento, della temperatura di esercizio
desiderata. Sovente infatti può capitare che, in virtù del maggior rendimento,
convenga sostituire una caldaia tradizionale, magari ancora efficiente, con una
caldaia a alto rendimento.
Riguardo al meccanismo di funzionamento, c’è da osservare che non tutto il
calore prodotto nella camera di combustione viene trasmesso al fluido
termovettore. Una parte di calore viene infatti persa attraverso il mantello di
copertura della caldaia stessa. Infatti, entrando in una centrale termica, ci si
rende conto della sensibile differenza di temperatura tra interno ed esterno.
Ebbene, quanto più elevata è questa differenza, tanto maggiori sono le perdite
di energia attraverso la copertura (mantello) del generatore di calore.
Questo fenomeno è un inutile spreco di energia, in quanto non serve affatto
a riscaldare. Di conseguenza, quanto più le caldaie hanno basse perdite di
energia al mantello, tanto più sono da considerarsi buone e quindi ad elevato
rendimento. Tali perdite sono in relazione alla pressione esercitata dai fumi
all’interno della condotta di scarico.
I generatori di calore ad elevato rendimento, hanno perdite molto contenute, generalmente comprese tra il 3 ed il 5%. Più è vecchia la caldaia, maggiori
sono, col passare del tempo, le perdite al mantello.
Inoltre, tanto più alta è la temperatura in uscita dei gas combusti, maggiori
sono le perdite di energia. E’ in questo aspetto, infatti, che si evidenziano le
differenze tra caldaia e caldaia. Basti pensare che esistono oggi in commercio
generatori di calore a condensazione, la cui temperatura dei fumi in uscita è
inferiore ai 50° C, mentre invece vi sono caldaie tradizionali, le quali hanno in
uscita temperature maggiori di 120° C, quando funzionano a gas metano e
addirittura più di 200° C, quando vanno a gasolio.
Tutti questi sprechi sono quantificati in una unico parametro definito rendimento di combustione. Il rendimento quindi rappresenta la quantità di energia derivante dalla combustione che viene trasmessa al fluido termovettore
(acqua).
Dal punto di vista termodinamico, il rendimento rappresenta il quoziente tra
potenza fornita e potenza emessa durante la combustione, e perciò resa all’acqua. A titolo esemplificativo, quando si parla di un rendimento nominale pari a
0.8, significa che, durante la combustione, per ogni mc. di combustibile bruciato, le perdite di energia sono pari a 1/5 di mc..
36
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
2. La differenziazione tecnologica
Dal punto di vista tecnologico, le caldaie disponibili sul mercato si possono
così suddividere:
1. Caldaie standard o tradizionali
Le caldaie tradizionali sono dotate di un bruciatore al cui interno viene fatta
confluire aria comburente in quantità costante. La resa media può arrivare all’
85-86%, ma può scendere anche all’ 82-83%, soprattutto quando la caldaia
comincia a soffrire di vecchiaia. Nei periodi meno freddi, quando non eroga
tutta la potenza disponibile, le caldaie standard consumano proporzionalmente una maggiore quantità di combustibile.
2. Caldaie a bassa temperatura
Le caldaie a bassa temperatura (o a temperatura scorrevole), sono realizzate in modo che la temperatura dell’acqua possa variare a seconda del fabbisogno. In pratica se c’è molta richiesta di calore, verrà prodotta acqua a temperatura elevata; al diminuire del fabbisogno diminuirà anche la temperatura di
mandata dell’acqua.
3. Caldaie premiscelate
Le caldaie premiscelate hanno un particolare bruciatore cilindrico al cui interno vengono fatti confluire il gas (metano o gpl) e l’aria comburente, in
quantità tali da garantire una combustione perfetta. La temperatura di combustione si aggira attorno ai 900-950 ° C, la resa è buona e le emissioni di sostanze inquinanti (Nox e Cx) sono costantemente molto basse. I rendimenti salgono sino al 92-93% e si mantengono elevati, a differenza delle caldaie standard,
anche nei periodi non particolarmente rigidi.
4. Caldaie a condensazione
Attualmente rappresentano quanto di meglio possa fornire il mercato. La
temperatura dei fumi, nelle condizioni migliori, può arrivare anche a 40° C,
mentre i rendimenti possono arrivare a 104-105% a pieno carico e a 107108% a carico parziale.
Tali elevati rendimenti, maggiori del 100%, sono possibili in quanto queste
macchine sfruttano e recuperano l’energia latente contenuta nell’ acqua di
condensa prodotta dal processo di combustione, contribuendo così ad aumentare il rendimento globale di combustione.
Per chiarire meglio il concetto di energia latente, si consideri che, se la temperatura fumi in uscita si avvicina alla temperatura di rugiada del combustibile
(53° C per il gas metano e 70° C per il gasolio), una parte del fumo di combustione si raffredda condensando, ovvero trasformandosi in liquido.
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
37
3. Le caratteristiche delle caldaie a premiscelazione
1.Tecnologia
Come abbiamo accennato, la caratteristica che contraddistingue le caldaie a
premiscelazione, è un particolare bruciatore cilindrico al cui interno viene fatto
confluire il gas (metano o gpl) e aria comburente in quantità tali da garantire
una combustione perfetta, con una temperatura di combustione che si aggira
attorno ai 900-950 ° C e con emissioni di sostanze inquinanti (Nox e Cx) costantemente molto basse. I rendimenti arrivano sino al 92-93% e si mantengono
elevati, a differenza delle caldaie standard, anche nei periodi non particolarmente rigidi.
Nelle caldaie a gas tradizionali invece, la combustione della miscela primaria
gas/aria, avviene in atmosfera, quindi in presenza di un quantitativo di aria
secondaria controllata soltanto in modo approssimativo.
Questa condizione comporta sovente un eccesso d’aria ed un rendimento di
combustione, talora inferiore al valore di progetto. A ciò si affianca un elevato
livello di emissioni inquinanti, che in molti paesi non viene più accettato.
Il giusto rimedio al citato inconveniente è quello di premiscelare aria e gas in
una apposita precamera (che in alcune caldaie avviene a pressione zero), e di
realizzare la combustione senza apporto di aria secondaria. Questa tecnologia
è detta premiscelazione.
2. Il bruciatore a premiscelazione
Nel sistema di premiscelazione, la miscela gas/aria necessaria alla combustione viene prima preparata, utilizzando i due elementi in una proporzione
ottimale e costante, quindi convogliata in quantità controllata all’interno del
bruciatore. Questo sistema garantisce un giusto consumo di combustibile con
il massimo rendimento.
Il sistema di combustione a premiscelazione totale è costituito da un bruciatore cilindrico in acciaio inox, con superficie normalmente in fibra metallica,
affinché la combustione avvenga con basse emissioni di sostanze nocive.
3. Emissioni Inquinanti
Le emissioni inquinanti nei processi di combustione del gas sono costituite
da ossidi di carbonio e di azoto, per i quali le attuali Direttive CEE stabiliscono
valori sempre più contenuti.
Le emissioni di ossidi e biossidi di azoto, comunemente chiamati NOx, hanno
maggiore sviluppo con elevate temperature di fiamma e prolungati tempi di
permanenza dei prodotti della combustione nel focolare delle caldaie.
38
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
Le caratteristiche ecologiche della camera di combustione si esprimono completamente al meglio, accoppiando la caldaia con il bruciatore a premiscelazione
aria/gas, oppure con bruciatori pressurizzati a fiamma blu.
I bassi valori di combustione rilevabili nei fumi espulsi dalle caldaie a
premiscelazione, rientrano ampiamente nei limiti imposti dalla Direttiva Europea e dalle norme vigenti in Svizzera, e superano i parametri richiesti per il
conseguimento del marchio Angelo Blu, un marchio ambientale molto rigido,
diffuso nei paesi più evoluti.
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
39
4. Alcune caratteristiche delle caldaie a condensazione
Negli apparecchi da riscaldamento comuni, alimentati da combustibile liquido o
gassoso, il calore prodotto è generato dalla combustione, ciè della reazione chimica tra il combustibile usato e l’ossigeno contenuto nell’aria fornita al processo.
I fumi, o prodotti della combustione, contengono anidride carbonica, azoto,
ossigeno e acqua, sotto forma di vapore, la cui quantità dipende dal tipo di
combustibile impiegato. Fra i combustibili comunemente utilizzati, a parità di
energia impegnata, il gas comporta maggiori quantità di vapore acqueo nei
fumi, rispetto ai combustibili liquidi o solidi.
Questo vapore non si forma a seguito all’evaporazione dell’acqua presente
nell’aria comburente o nel combustibile (per lo meno tale contributo è assai
modesto), bensì per la reazione tra l’idrogeno contenuto nel combustibile e
una parte dell’ossigeno contenuto nell’aria di combustione.
Nelle caldaie tradizionali i fumi sono caratterizzati generalmente da temperature che variano tra i 150° C ed i 200° C, valori per i quali il fenomeno della
condensazione non si presenta mai. Anzi, nelle caldaie tradizionali (non a condensazione) la condensazione va evitata, in quanto l’acqua di condensa che
si verrebbe a creare all’interno dell’apparecchio potrebbe corrodere e quindi
danneggiare la caldaia stessa.
Nelle caldaie a condensazione, invece, i fumi condensano (cioè scambiano
il loro contenuto di calore fino a raffreddarsi) sino al punto che il vapore d’acqua contenuto in essi si trasforma in
acqua allo stato liquido (da qui prendono il nome a condensazione).
Per questa ragione il calore viene ceduto al fluido termovettore in quantità superiore rispetto alle caldaie convenzionali
di pari potenza, per mezzo di maggiori
superfici di scambio termico. Ovviamente la caldaia deve essere costruita con
materiali resistenti alla corrosione dell’acqua di condensa: ecco perché queste
caldaie sono principalmente in lega di alluminio o in acciaio inossidabile.
La caldaia a condensazione è più conveniente rispetto ad una di tipo tradizionale, perché a parità di energia ceduta, consuma meno combustibile.
Infatti:
40
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
• La temperatura dei fumi di una caldaia a condensazione può variare tra i 45° C e gli
80° C a seconda della temperatura dell’acqua di caldaia, per cui la perdita di calore
sensibile dei fumi è molto ridotta.
• Il cambiamento di stato dell’acqua presente nei fumi (dallo stato di vapore a quello
liquido), comporta la cessione di una certa quantità di calore, detto calore latente di
condensazione, pari a circa 2260 kJ/kg (540 kcal/kg), che ovviamente viene sfruttato
per riscaldare l’acqua dell’impianto.
• La combustione di un metro cubo di metano dà luogo teoricamente a circa undici
metri cubi di fumi, dei quali due di vapore acqueo, che, se fatto condensare, genera
circa 1,6 litri d’acqua.
La quota proporzionale di energia teoricamente recuperabile tramite la condensazione dei fumi è molto consistente, pari a circa il 10,5%. Essa è dovuta
al calore latente di condensazione, a cui va aggiunto un ulteriore 6-7% collegato al recupero di calore sensibile dei fumi (non più a 150-200° C, ma a 4580° C), per un totale massimo teorico di 16-17 punti percentuali.
I rendimenti utili tipici di una caldaia tradizionale ad alto rendimento variano
tra il 90-92%, mentre la caldaia a condensazione raggiunge normalmente valori superiori al 100%, variabili in genere tra il 97% ed il 105%, fino ad un
massimo di 108% (a seconda della temperatura dell’acqua dell’impianto).
Confronto perdite di energia
(Riferite al potere calorifero superiore)
La caldaia a condensazione, quando è in funzione, produce continuamente
una certa quantità d’acqua. Si tratta di una portata abbastanza modesta che
può essere scaricata sia nelle acque nere che in quelle bianche.
La condensa prodotta dalla caldaia a condensazione é un’acqua leggermente acida (il valore del pH è variabile da 3 a 5). Questo non significa che sia
particolarmente aggressiva o pericolosa: l’unico accorgimento da adottare é
quello di convogliarla per mezzo di tubazioni in acciaio inox o in PVC. La modesta acidità dell’acqua é completamente diluita e neutralizzata dalle acque bianche, di tipo basico, poiché contengono anche grosse quantità di detersivi in
soluzione.
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
41
La caldaia a condensazione esprime il massimo delle prestazioni, allorquando
all’impianto di riscaldamento servono temperature dell’acqua relativamente
basse (ad es. 30-50° C), cioè quando si riscaldano impianti a pannelli radianti.
Ma il risparmio energetico è molto consistente (dell’ordine del 7-10%) anche in
caso di impianti tradizionali a radiatori, dal momento che la temperatura media
dell’impianto nell’arco della stagione del riscaldamento è di circa 40-60° C.
Convenienza di una caldaia a condensazione
in funzione della temperatura del fluido termovettore
42
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
Curve di rendimento stagionale
in funzione del fattore di carico termico
Caldaia convenzionale a funzionamento monostadio
Confronto fra rendimenti di generatori
a differente tipologia di funzionamento
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
43
5. Le soluzioni impiantistiche
La caldaia a condensazione rappresenta quindi oggi uno dei punti di eccellenza dei generatori di calore.
Sono disponibili sul mercato caldaie murali da 24 kW resi all’acqua, caldaie a
basamento da 19 kW, caldaie da incasso con le misure di una colonna frigo,
sino alla cella ecotermica a condensazione a gas, gasolio e gpl, disponibile
nelle versioni da 22 e 32 kW.
La cella ecotermica, trattata all’inizio del dossier, può diventare quindi a
condensazione semplicemente applicando un condensatore ceramico esterno,
da installarsi anche in un secondo tempo. Il recupero energetico ottenibile sul
bilancio termico annuo globale, è di circa il 10-15%.
Lo schema impiantistico seguente rappresenta un circuito di installazione
del condensatore.
Condensatore
da 16 a 32 kW
l’impiego di un condensatore esterno consente di utilizzare, per le condotte
di scarico fumi, diametri inferiori a quelli previsti dall’uscita, oltre alla possibilità di scegliere materiali polimerici, in luogo dell’alluminio o dell’acciaio inox,
che hanno una più elevata resistenza alla corrosione.
44
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
Invece, il sistema utilizzato dalle caldaie a basamento da 19 kW e dalla
caldaia da 24 kW, è orientato alla possibilità di avere bassi ritorni dall’impianto
di riscaldamento (in taluni casi anche inferiori ai 20° C), al fine di poter condensare maggiormente.
In un’altra soluzione si sfrutta la superficie di scambio termico per raffreddare i fumi all’interno del combustore e quindi condensare.
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
45
•
Indirizzi Utili
Gli operatori istituzionali:
AUTORITÀ PER L’ENERGIA ELETTRICA E IL GAS
Piazza Cavour, 5 - 20121 Milano
tel: 02 655651 (centralino) - fax: 02 65565222 / 02 65565266
www.autorita.energia.it
MINISTERO DELL’AMBIENTE
Via Cristoforo Colombo, 44 – 00154 Roma
tel: 06 57221
www.minambiente.it
MINISTERO DELLE ATTIVITÀ PRODUTTIVE
Servizio Risparmio Energetico e Fonti Rinnovabili
Via Molise, 2 - 00187 Roma
tel: 06 47051 (centralino) - 4705 2023
www.minindustria.it
ENEA - Divisione Fonti Rinnovabili
Via Anguillarese, 301 – 00060 S. Maria di Galeria (RM)
tel: 06 30481
www.enea.it
Alcuni operatori del settore
DOMOTECNICA ITALIANA srl
Via Alfieri, 1 - 31015 CONEGLIANO (TV)
Tel. 0438 3644 - Fax 0438 418080
e-mail: [email protected]
sito: www.domotecnica.it
IDROSISTEMI srl
Via Martiri delle Foibe, 11/A – Loc. Scom. - 31020 CONEGLIANO (TV)
Tel. 0438 2084 - Fax 0438 208433
e-mail: [email protected]
sito: www.idrosistemi.it
ECOFLAM Spa
Via Roma, 64 - 31023 RESANA (TV)
Tel. 0423 715345 - Fax 0423 480009
e-mail: [email protected]
sito: www.ecoflam.it
46
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
BUDERUS ITALIA srl
Via Brennero, 171/3 - 38100 TRENTO (TN)
Tel. 0461 434300 - Fax 0461 825411
e-mail: [email protected]
sito: www.buderus.it
LAMBORGHINI Spa
Via Statale, 342 - 44040 SANT’AGOSTINO (FE)
Tel. 0532 359811 - Fax 0532 359952
e-mail: [email protected]
sito: www.lamborghini.it
ROTEX
Via Giuseppe Menghi, 19/B - 47039 SAVIGNANO DI RUBICONDE (FO)
Tel. 0541 944499 - Fax 0541 944855
e-mail: [email protected]
sito: www.rotex.com
ARCA srl
Via 1° maggio, 16 - 46030 SAN GIORGIO DI MANTOVA (MN)
Tel. 0376 372206 - Fax 0376 374646
e-mail: [email protected]
sito: www.arcacaldaie.it
MESCOLI CALDAIE
Via del Commercio, 285 - 41058 VIGNOLA (MO)
Tel. 059 772733 - Fax 059 772080
e-mail:. [email protected]
sito: www.mescolicaldaie.it
ENNETIESSE srl
Via Isonzo, 25 - 15033 CASALE MONFERRATO (AL)
Tel. 0142 457999 - Fax 0142 457844
e-mail: [email protected]
sito: www.floortech.it
GIACOMINI Spa
Via per Alzo, 39 - 28017 SAN MAURIZIO D’OPAGLIO (NO)
Tel. 0322 923111 - Fax 0322 96256
e-mail: [email protected]
sito: www.giacobini.com
RIELLO Spa
Via degli Alpini, 1 - 37045 LEGNAGO (VR)
Tel. 0442 630111 - Fax 0442 22378
e-mail: [email protected]
sito: www.riello.it
Progetto Res & Rue Dissemination • Dossier Risparmio energetico in casa
47