EFFICIENZA ENERGETICA NEGLI IMPIANTI TERMICI

EFFICIENZA ENERGETICA NEGLI IMPIANTI TERMICI L impianto a condensazione Laurent SOCAL 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 1 La condensazione Nella caldaia, dopo la combustione si deve trasferire il calore all acqua = RAFFREDDARE I FUMI CH 4 + 2 O 2 CO 2 + 2 H 2 O I fumi contengono vapor acqueo: In passato: non si poteva far condensare l acqua: potere calorifico inferiore (8 250 kcal/nm³ ) Oggi: possiamo far condensare i fumi: potere calorifico superiore (9 514 kcal/nm³) La caldaia a condensazione rende di più perché i fumi escono a temperatura inferiore: 30-70 C al posto di 120-160 C delle migliori caldaie tradizionali = + 3-6% sul rendimento di combustione perché condensa parte dell acqua contenuta nei fumi: fino a 10% perché le perdite a vuoto sono modeste 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 2 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 1

Composizione percentuale dei fumi di combustione del metano O 2 = 0% f.s. Combustione stechiometrica O 2 = 3% f.s. Combustione ben condotta O 2 = 6% f.s. Combustione accettabile O 2 = 9% f.s. Combustione in forte eccesso d'aria CO 2 [%] 9.46 8.21 6.93 5.62 H 2 O [%] 18.92 16.43 13.87 11.23 O 2 [%] 0.00 2.75 5.58 8.49 N 2 [%] 71.62 72.60 73.62 74.66 Punto di rugiada [ C] 59,2 56,2 52,6 48,1 SE IL BRUCIATORE MODULA SOLO IL GAS, LA CONDENSAZIONE SI ANNULLA A POTENZA RIDOTTA. 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 3 Umidità [%] 100 90 80 70 60 50 40 Contenuto massimo di vapor acqueo dei fumi in funzione della temperatura Massima umidità assoluta [%] Fumi con 0% O2 f.s. Fumi con 3% O2 f.s. Fumi con 6% O2 f.s. Fumi con 9% O2 f.s. Poli. (Massima umidità assoluta [%]) 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Temperatura fumi [ C] (od aria) 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 4 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 2

Umidità [%] 30 25 20 15 10 Massima umidità assoluta [%] Fumi con 0% O2 f.s. Fumi con 3% O2 f.s. Fumi con 6% O2 f.s. Fumi con 9% O2 f.s. Poli. (Massima umidità assoluta [%]) Formazione di condensa 5 0 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Temperatura fumi [ C] (od aria) Al diminuire della temperatura, la percentuale di acqua nei fumi segue la curva di saturazione 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 5 Fattore di condensazione in funzione della temperatura finale dei fumi Fattore di condensazione [p.u.] 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 La quota di condensa prodotta, rispetto all umidità totale presente nei fumi, dipende esclusivamente dalla temperatura finale di scarico dei fumi e dal rapporto aria/combustibile Fumi con O2 = 0% f.s. [p.u.] Fumi con O2 = 3% f.s. [p.u.] Fumi con O2 = 6% f.s. [p.u.] Fumi con O2 = 9% f.s. [p.u.] 20 30 40 50 60 70 Temperatura finale dei fumi [ C] 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 6 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 3

Produzione specifica di condensa in funzione della temperatura finale dei fumi e dell'eccesso d'aria 1,8 Fumi con O2 = 0% f.s. [kg/nm³ch4] Produzione specifica di condensa [kg/nm³ CH4 ] 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 La quantità di condensa prodotta, dipende esclusivamente dalla temperatura finale di scarico dei fumi e dal rapporto aria/combustibile Fumi con O2 = 3% f.s. [kg/nm³ch4] Fumi con O2 = 6% f.s. [kg/nm³ch4] Fumi con O2 = 9% f.s. [kg/nm³ch4] 0,0 20 30 40 50 60 70 Temperatura finale dei fumi [ C] 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 7 12,0 10,0 8,0 Aumento del rendimento per sviluppo di calore latente in funzione della temperatura finale dei fumi e dell'eccesso d'aria Aumento rendimento con O2 = 0% f.s. [%] Aumento rendimento con O2 = 3% f.s. [%] Aumento rendimento con O2 = 6% f.s. [%] Aumento rendimento con O2 = 9% f.s. [%] 6,0 4,0 2,0 L aumento di rendimento per sviluppo di calore latente in caldaia, dipende esclusivamente dalla temperatura finale di scarico dei fumi e dal rapporto aria/combustibile 0,0 20 30 40 50 60 70 Temperatura finale dei fumi [ C] 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 8 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 4

Caldaia tradizionale: il focolare in basso provoca la circolazione naturale dell acqua in caldaia. Si ha condensazione solo se tutto il corpo caldaia è freddo 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 9 DA 2 8 C A 10 60 C Da potenza minima a massima Caldaia a condensazione Caldaia a condensazione Il focolare è in alto, nella zona ad alta temperatura Scambiatore in controcorrente I fumi si raffreddano mentre scendono L acqua di ritorno si riscalda mentre sale. La condensa cade sul fondo 31/01/2011 Ing. SOCAL slide - UNI-TS 10 11300-2 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 5

Temperatura e composizione dei fumi CONDENSAZIONE CALDAIA T fumi rispetto all acqua di ritorno in caldaia IMPIANTO TEMPERATURA DELL ACQUA DI RITORNO IN CALDAIA La temperatura finale di scarico dei fumi segue la temperatura di ritorno dell acqua in caldaia: il T finale (visto dai fumi) è costante a parità di estensione dello scambiatore e di potenza al focolare 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 11 L effetto di uno scambiatore più esteso è quello di prolungare l avvicinamento della temperatura finale di scarico alla temperatura di ritorno dell acqua in caldaia. Il T finale fumi/acqua si riduce ed il rendimento aumenta 31/01/2011 Ing. SOCAL - Generazione 12 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 6

L effetto di una maggiore potenza termica al focolare è quello di richiedere una maggiore differenza fra temperatura dei fumi e temperatura dell acqua in caldaia per scambiare una maggior potenza. Il T finale fumi/acqua aumenta ed il rendimento si riduce 31/01/2011 Ing. SOCAL - Generazione 13 Curva per T = 20-40! 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 14 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 7

31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 15 Perché il calcolo delle temperature dell acqua Calcolo delle temperature del circuito di distribuzione (mandata e ritorno) per il calcolo delle dispersioni di rete Calcolo della temperatura media del generatore per il calcolo delle dispersioni del generatore Calcolo della temperatura di ritorno nel generatore per il calcolo del rendimento di un generatore a condensazione Calcolo della temperatura di mandata del generatore per il calcolo del COP di una pompa di calore NOTA BENE POTENZA = PORTATA x T x Cp 31/01/2011 Ing. SOCAL - UNI-TS 11300-2 16 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 8

Calcolo delle temperature dell acqua nell impianto Partendo dai dati di energia si devono calcolare in sequenza, per ogni mese (raccomandazione CTI) 1. Temperatura di mandata e ritorno agli emettitori Scelta del tipo e dimensionamento degli emettitori Scelta delle temperature di progetto dell impianto 2. Temperatura di mandata e ritorno dei singoli circuiti di distribuzione (gruppi di emettitori omogenei In base agli schemi circuitali e di regolazione (diretto, miscelazione, by-pass) 3. Temperatura di mandata e ritorno ai collettori della generazione in funzione delle temperature e portate dei circuiti di distribuzione collegati Media delle temperature dell acqua di ritorno dai circuiti di distribuzione, pesata in base alle rispettive portate 4. Temperatura di mandata e ritorno e portata dell acqua nei generatori Scelta del circuito di generazione (diretto o con portata indipendente) 31/01/2011 Ing. SOCAL - UNI-TS 11300-2 17 Impianto a condensazione Procurarsi acqua fredda Temperatura di ritorno dai corpi scaldanti SCELTA DELLA TIPOLOGIA E DIMENSIONAMENTO DEI CORPI SCALDANTI Portare l acqua fredda al collettore di ritorno circuito di distribuzione Scelta dello schema idraulico appropriato Portare l acqua fredda nel generatore collegamento del generatore ai collettori della centrale termica Scelta dello schema idraulico appropriato Scelta del generatore adatto 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 18 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 9

Dati nominali del radiatore e grandezze di riferimento T mandata = 80 C 1000 W Portata 43 kg/h T media 70 C T amb 20 C T ritorno = 60 C 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 19 Potenza radiatore in funzione della temperatura media dell'acqua Potenza emessa [W] 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Temperatura media dell'acqua [ C] 62 C LA POTENZA EMESSA DA UN RADIATORE DIPENDE DALLA SUA TEMPERATURA MEDIA P 1,3 Tmed Tamb = 70 C 20 C P nom = ( Tmand Trit ) Portata C p 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 20 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 10

Situazione media per il mese di gennaio in caso di progettazione tradizionale e funzionamento 14 ore al giorno. Potenza di dimensionamento UNI 7357: 1000 W 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 21 Regolazione a temperatura variabile e portata costante Emettitori portata costante T variabile Temperature [ C] 80 70 60 50 40 30 20 700 600 500 400 300 200 100 Portata [kg/h] 10 0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 Potenza emessa [W] Mandata [ C] Ritorno [ C] Media Portata [kg/h] La portata è costante La potenza è funzione della temperatura di mandata (meglio: di quella media) 0 31/01/2011 Ing. SOCAL - Calcolo temperatura acqua 22 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 11

Situazione media per il mese di gennaio in caso di progettazione tradizionale e funzionamento 24 ore al giorno. Potenza di dimensionamento 1000 W 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 23 Effetto della variazione della temperatura di mandata sul T e sulle portate nei radiatori in presenza di valvole termostatiche che regolano la temperatura media del radiatore 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 24 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 12

Regolazione a portata variabile con temperatura compensata 90 80 Regolazione a temperatura compensata e portata variabile 700 600 Temperature C 70 60 50 40 500 400 300 200 Portata kg/h 30 100 20 0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 Potenza W 0 Mandata C Media C Ritorno C Portata kg/h Ai carichi elevati, il limite di temperatura di mandata causa un aumento della portata Calcolo vero a regime: nei transitori le portate aumentano (avviamento) o diminuiscono (forti apporti gratuiti) T?'H,cr,flw V'H,cr?'H,cr,ret?'H,dis,ret?'H,dis,flw M?'H,em,flw?'H,em,ret 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti di riscaldamento 25 V'H,em T Regolazione a portata variabile 935 W 748 W 571 W 406 W 70 C 70 C 70 C 70 C 160 l/h 67,5 C 32 l/h 60 C 14 l/h 52,5 C 7 l/h 45 C 65 C 50 C 35 C 20 C 20 C 20 C 20 C 20 C RADIATORE DA 1000 W NOMINALI 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti di riscaldamento 26 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 13

Effetto della variazione di temperatura 406 W 406 W 406 W 406 W 50 C 55 C 60 C 65 C 35 l/h 45 C 18 l/h 45 C 12 l/h 45 C 9 l/h 45 C 40 C 35 C 30 C 25 C 20 C 20 C 20 C 20 C In presenza di regolazione per singolo corpo scaldante agente sulla portata (valvole termostatiche), una variazione della temperatura di mandata provoca solo un cambiamento delle portate (entro il limite idraulico di massima portata). 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti di riscaldamento 27 Uso dei radiatori per la condensazione Come costringere il radiatore a funzionare a bassa portata ed elevata differenza di temperatura? Valvola termostatica in regolazione riduzione dei consumi elettrici riduzione del diametro dei tubi bilanciamento automatico dell impianto Riduzione dei giri pompa ed aumento temperatura di mandata Automatico, con sensore di temperatura di ritorno, anche in avviamento Non ribilancia l impianto Applicabile solo su piccoli impianti Le due soluzioni non sono compatibili fra loro 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 28 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 14

Regolazione ON-OFFOFF 80 70 Emettitori Q var T costante 400 350 Temperature [ C] 60 50 40 30 20 10 0 0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 Potenza emessa [W] Mandata [ C] Ritorno [ C] Portata [kg/h] 300 250 200 150 100 50 - Portata [kg/h] La portata è variabile ad impulsi Aggiungere la compensazione climatica per avvicinarsi alla modalità a portata costante 31/01/2011 Ing. SOCAL - Calcolo temperatura acqua 29 Ventilconvettori Temperature C 90 80 70 60 50 40 30 20 Regolazione a temperatura costante e scambio variabile 0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 Potenza W 700 600 500 400 300 200 100 0 Portata kg/h La portata è costante. All aumentare della potenza emessa, diminuisce la temperatura di ritorno. Viceversa, ai bassi carichi aumenta la temperatura di ritorno Mandata C Media C Ritorno C Portata kg/h 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti di riscaldamento 30 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 15

Circuiti di distribuzione Circuito diretto Utilizzato per l utenza a temperatura più alta Circuito miscelato Utilizzato per le utenze a temperatura inferiore a quella di mandata Circuito a by-pass L utenza lavora a temperatura di mandata uguale al generatore ed a portata variabile. Utilizzato per garantire la portata (?). 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 31 Circuito di distribuzione diretto. Le temperature agli emettitori ed al collettore di distribuzione sono identiche : Condensazione OK : Possibile 1 sola temperatura di mandata per tutte le utenze 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 32 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 16

Circuito di distribuzione a miscelazione La temperatura di mandata agli emettitori è inferiore alla temperatura di mandata dal collettore CONDENSAZIONE OK: la temperatura di ritorno al collettore è uguale alla temperatura di ritorno dagli emettitori CALDAIA KO: la portata prelevata dal collettore è inferiore alla portata circolante negli emettitori 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 33 Circuito di distribuzione a miscelazione, pannelli Quando si interpone una valvola miscelatrice sull alimentazione di un pannello, come carico per il generatore non c è più alcuna differenza rispetto ad un radiatore. Anzi il T è sicuramente elevato. Caso tipico: utenze miste a bassa ed alta temperatura (pannelli + scaldasalviette in bagno o acqua calda sanitaria) 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 34 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 17

Circuito di distribuzione a by-pass La temperatura di mandata agli emettitori è uguale alla temperatura di mandata dal collettore CONDENSAZIONE KO: La temperatura di ritorno al collettore è maggiore della temperatura di ritorno dagli emettitori CALDAIA OK: La portata prelevata dal collettore è superiore alla portata circolante negli emettitori Esempio: circuito monotubo 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 35 M T?'H,cr,flw?'H,em,flw V'H,cr?'H,cr,ret V'H,em?'H,em,ret UTA Temperature C 70 60 50 40 30 20 Unità di trattamento aria 0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 Potenza W 1.250 1.000 Mandata rete [ C] Ritorno rete [ C] Ritorno UTA [ C] Portata rete [kg/h] Portata UTA [kg/h] 750 500 250 0 Portata kg/h La UTA funziona a portata variabile e temperatura costante. Conviene installare una valvola a 2 vie ed una pompa a pressione costante. Si risparmiano energia elettrica e dispersioni della tubazione di ritorno 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti di riscaldamento 36 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 18

M T Soluzione classica Massimi consumi elettrici Massime dispersioni Portata costante Soluzione furba Consumi elettrici ridotti Minime dispersioni Portata variabile M T Soluzione ottima Consumi elettrici minimi Minime dispersioni Numero minimo di componenti Portata variabile T 31/01/2011 Ing. SOCAL - Emissione e distribuzione 37 Circuito di generazione diretto CONDENSAZIONE OK: Temperatura e portata sono le stesse di quelle prelevate al collettore dai circuiti di distribuzione collegati 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 38 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 19

Circuito di generazione con pompa anticondensa Alla portata prelevata dal collettore dei circuiti di distribuzione collegati si somma la portata della pompa anticondensa La temperatura di ritorno in caldaia è maggiore di quella del collettore di ritorno della distribuzione La temperatura di ritorno in caldaia è massima ai minimi carichi 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 39 Circuito idraulico tipico caldaia 31/01/2011 Ing. SOCAL - Calcolo temperatura acqua 40 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 20

Andamento tipico delle temperature 80 70 60 50 40 30 20 Temperature rete + generatore \ M andata emettitori Ritorno emettitori M andata generatore Ritorno generatore 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 Potenza erogata dai radiatori [W] Diagramma per impianto a radiatori, valvola a tre vie caldaia e pompa anticondensa, funzionamento 14 ore 31/01/2011 Ing. SOCAL - Calcolo temperatura acqua 41 Generatore con portata indipendente Portata generatore Se indipendente dato di progetto (circuito primario) Con anticondensa portata utenza + portata pompa T generatore = potenza erogata / portata Se portata generatore > portata utenze T mandata generatore = T mandata utenza T ritorno generatore = T mandata T generatore Se portata generatore < portata utenze T ritorno generatore = T ritorno utenza T mandata generatore = T ritorno + T generatore 31/01/2011 Ing. SOCAL - Calcolo temperatura acqua 42 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 21

Effetto del compensatore idraulico sulle temperature Circuito secondario a portata elevata Tipico nel caso di pannelli con connessione diretta Circuito secondario a bassa portata Tipico nel caso di radiatori o pannelli con schema a tre vie Condensazione OK Condensazione KO 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 43 QUANDO LA PORTATA NEL GENERATORE E MAGGIORE DELLA PORTATA NELLE UTENZE LE TEMPERATURE DI MANDATA COINCIDONO 31/01/2011 Ing. SOCAL - Calcolo temperatura acqua 44 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 22

QUANDO LA PORTATA NELLE UTENZE E MAGGIORE DELLA PORTATA NEL GENERATORE LE TEMPERATURE DI RITORNO COINCIDONO 31/01/2011 Ing. SOCAL - Calcolo temperatura acqua 45 Circuito di generazione con pompa primaria La portata circolante nel generatore è determinata dalle caratteristiche della pompa primaria La temperatura di ritorno in caldaia è maggiore della media delle temperature di ritorno dei circuiti di distribuzione La temperatura di ritorno in caldaia è massima ai minimi carichi E esattamente come avere un compensatore idraulico 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 46 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 23

INSERENDO UNO SCAMBIATORE, LE TEMPERATURE DAL LATO DEL PRIMARIO DEVONO AUMENTARE SCORRENDO VERSO L ALTO PER CREARE UN T SUFFICIENTE X SC T sec Tprim = Tprim T sec Φ 1 e K SC Ksc [W/ C] Φ [W] coefficiente di scambio globale dello scambiatore potenza scambiata 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti di riscaldamento 47 Circuito di generazione con compensatore idraulico Circuiti di distribuzione a bassa portata La portata circolante nel generatore è determinata dalle caratteristiche della pompa primaria La temperatura di ritorno in caldaia è maggiore di quella del collettore di ritorno della distribuzione La temperatura di ritorno in caldaia è massima ai minimi carichi 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 48 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 24

Come NON condensare con un impianto a bassa temperatura 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 49 Impianto tipo a radiatori a condensazione 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 50 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 25

La progettazione di un impianto a condensazione Il progetto tradizionale si limita a dimensionamento dell impianto nelle condizioni di progetto (di massima potenza erogata). calcolo dell energia (consumi) in automatico con gli stessi dati Lo scopo dell impianto diventa ora quello di funzionare con la minima temperatura di ritorno in caldaia possibile: anche la temperatura di ritorno dell acqua in caldaia deve essere calcolata e progettata Occorre completare il progetto verificando le temperatura dell acqua nell impianto nelle condizioni reali (medie) di funzionamento. Ciò richiede un attenzione particolare a: dimensionamento dei corpi scaldanti (già fatto ) scelta del sistema di regolazione ambiente schema idraulico e dimensionamento della rete di distribuzione dimensionamento della pompa di circolazione requisiti supplementari per il generatore e per i dispositivi di regolazione 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 51 Produzione di acqua calda sanitaria Accumulo Si può funzionare stabilmente in condensazione Miglioramento: scambiatore esterno anziché immerso nel bollitore Produzione istantanea Se non si modula la portata della pompa primaria ai bassi carichi si alza la temperatura di ritorno in caldaia 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 52 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 26

Produzione di acqua calda sanitaria con accumulo inerziale e scambiatore esterno 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 53 IMPIANTO TIPO A CONDENSAZIONE CON DISPOSITIVI DI CONTABILIZZAZIONE. La caldaia <35 kw può essere installata in un vano tecnico nel sottotetto: camino corto e pannelli solari vicini per integrazione Centralizzazione conveniente solo fino a livello di 1 vano scale. Nessun anello orizzontale, minimizzati tratti comuni di distribuzione. 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 54 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 27

IMPIANTO TIPO A CONDENSAZIONE IN EDIFICIO ESISTENTE Se possibile isolamento sottotetto: riduzione differenze consumi fra unità immobiliari Meno costoso ed invasivo rispetto ad una serie di nuovi impianti autonomi 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 55 E quindi. Una caldaia a condensazione è una caldaia che può condensare, non una caldaia che condensa! Condizione necessaria per funzionare in condensazione è che la temperatura di ritorno reale in caldaia sia sufficientemente bassa da far raffreddare i fumi sotto il punto di rugiada (circa 57 C). In pratica la condensazione inizia verso i 50 C al ritorno in caldaia Le condizioni che favoriscono la condensazione sono Bassa temperatura dell acqua di ritorno in caldaia (< 50 C) Funzionamento della caldaia a bassa potenza Basso eccesso d aria (l eccesso d aria abbassa il punto di rugiada) Per questo occorre un impianto con Generatore in grado di funzionare a bassa potenza e, in presenza di radiatori o circuiti miscelati, in grado di sopportare basse portate d acqua Generatore con regolazione accurata e stabile dell eccesso d aria, in particolare alle basse potenze Utilizzo delle valvole termostatiche, per regolare ed abbassare la temperatura di ritorno dalla rete di distribuzione (oppure impianto a pannelli), sfruttando la preregolazione per garantire il corretto funzionamento anche nei transitori Schema idraulico corretto Funzionamento continuo, senza intermittenza 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 56 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 28

Tipologie di caldaie a condensazione Caratteristiche qualificanti DT finale acqua-fumi alla minima ed alla massima potenza Campo di modulazione della potenza Stabilità della regolazione dell eccesso d aria Portata minima d acqua di funzionamento espressa come: minima portata richiesta massimo T sopportabile richiesta di installazione di un compensatore idraulico Sensibilità alla qualità dell acqua Tipo di circolazione dell acqua al loro interno Livello tecnologico dei sistemi di regolazione Tipologie principali Ad elevato contenuto d acqua A basso contenuto d acqua, fusione di alluminio, corpi di acciaio ed altri A basso contenuto d acqua, tubo alettato 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 57 Generatori ad elevato volume d acqua La caldaia è costituita da un focolare immerso in un corpo cilindrico tradizionale ed uno scambiatore in controcorrente al di sotto. C è un notevole accumulo di calore nell acqua contenuta all interno del corpo cilindrico superiore. Contenuto d acqua oltre 1 l/kw Sono generalmente adatti al funzionamento a bassa portata ma ci sono rischi di temperatura eccessiva nella parte alta del generatore Spesso sono dotati di presa intermedia 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 58 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 29

31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 59 Pompa antiebollizione La presa intermedia consente anche di inserire una pompa per evitare surriscaldamenti locali dei generatori ad elevato volume d acqua. 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 60 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 30

Generatori a tubo d acqua Il nome è ripreso dalla classificazione dei generatori di vapore La caldaia è costituita da un tubo, spesso alettato, ove scorre l acqua che percorre la cassa fumi in verso opposto a quello dei fumi. Non c è alcun accumulo significativo di calore all interno del corpo caldaia. Contenuto d acqua circa 0,1 l/kw La regolazione di temperatura è difficile: ogni accensione si traduce in un salto di temperatura all uscita Hanno una portata minima al di sotto della quale non si deve mai scendere 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 61 Generatori a basso volume d acqua La caldaia è costituita da una fusione di alluminio o da un corpo in acciaio inox sagomato, con focolare nella parte alta ed uno scambiatore in controcorrente al di sotto. Nel caso delle fusioni in alluminio, le superfici sono alettate sia lato fumi che lato acqua L acqua scorre in passaggi ricavati nel corpo di alluminio. L accumulo di calore avviene nel metallo della fusione (alettature lato fumi) Contenuto d acqua tipico 0,1-1 l/kw Alcuni modelli sono adatti al funzionamento a bassa portata (con sonde temperatura intermedie) Alcuni modelli sono dotati di presa intermedia 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 62 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 31

Circuito a doppio ritorno La presa intermedia consente di sfruttare la condensazione anche in impianti misti. La potenza da sviluppare a bassa temperatura è il 15% della potenza totale al focolare. 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 63 Scambiatore esterno 31/01/2011 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 64 Ing. SOCAL - Impianti a condensazione 32