Caldaia

Caldaia

 

La caldaia è una componente fondamentale di ogni impianto di riscaldamento domestico (e non): questo dispositivo infatti permette che il calore venga distribuito nell'ambiente mediante il passaggio dello stesso attraverso un fluido senza che questi vada in ebollizione.

Nei casi in cui invece il passaggio di calore muti lo stato dell'acqua da liquido ad aeriforme in modo continuo, allora non si ha a che fare con una caldaia bensì con un generatore di vapore.

Storia del prodotto

CaldaiaL'evoluzione delle caldaie, dai primi modelli alimentati a legna fino a quelli contemporanei, va di pari passo con la storia dei combustibili fino ai giorni nostri. I primi modelli di generatore di calore risalgono al XVII secolo e vennero sostituiti ben presto con dispositivi alimentati a carbone, unico combustibile utilizzato fino al XX secolo. Il loro funzionamento era semplice: il combustibile solido veniva posizionato su una griglia, dalla quale alla fine del processo di combustione venivano eliminate le ceneri. L'introduzione dei combustibili liquidi a partire dal Novecento ha portato delle modifiche sostanziali nella struttura stessa dell'apparecchio: la vecchia griglia è infatti stata sostituita con un bruciatore, atto a miscelare combustibile liquido e comburente gassoso nella cosiddetta camera di combustione.


Composizione di una caldaia

Gli elementi di cui è composto essenzialmente un generatore di calore sono i seguenti:

  • bruciatore o focolare: genera una miscela non stechiometrica degli elementi ossidati (come ad esempio il carbonio) contenuti nel combustibile solido e l'ossigeno presente nell'aria, che a sua volta genera una fiamma che riscalda sia per irraggiamento che per conduzione termica (attraverso quindi i fumi caldi derivanti dalla combustione);
  • camera di combustione: detta anche “ambiente” della caldaia, è il corpo centrale dell'apparecchio. Al suo interno contiene il dispositivo di combustione (che, a seconda del tipo di caldaia può essere un cinerario con griglia soprastante o un bruciatore), la cui pressione varia a seconda della tipologia di combustione realizzata: nei modelli a combustibile solido l'ambiente è in lieve depressione rispetto all'esterno, mentre negli apparecchi a combustione liquida la pressione della camera di combustione è leggermente più alta rispetto a quella atmosferica;
  • camino: condotto che porta a disperdere all'esterno i resti di combustione.


In alcuni modelli generalmente non usati per il riscaldamento domestico sono presenti anche dei fasci tubieri che collegano il focolare al camino o i corpi cilindrici nel caso delle caldaie a tubi d'acqua.

I parametri di classificazione di una caldaia

La consistente varietà dei modelli in circolazione consente al cliente di soddisfare esigenze molto specifiche nella scelta del prodotto da acquistare.

I parametri di classificazione di una caldaia sono numerosi:

  • la tipologia di riscaldamento, che può essere interno o esterno,
  • il passaggio dei combustibili nei tubi (a tubi di fumo o a tubi d'acqua),
  • la circolazione dell'acqua che può essere naturale o forzata o assistita;
  • la capacità di contenuto del fluido, che varia da “grande” a “piccolissimo”,
  • la classe di combustibile,
  • il tipo di focolare (a combustione solido, a combustione liquido o a recupero),
  • la pressione massima,
  • la posizione della caldaia (murale o a basamento),
  • il tipo di installazione che a sua volta puo essere fissa, semifissa, locomobile (dotata di ruote) o locomotiva (si muove da sè come ad esempio la motrice a vapore dei vecchi treni).

Le caldaie murali

Caldaia MuraleLe caldaie murali sono modelli compatti adibiti generalmente ad uso domestico, installabili sia in ambiente interno che esterno (in questo caso possono essere posizionate in appositi armadi di contenimento).

Gli scambiatori di calore in questo tipo di dispositivi è composto di acciao austenitico, resistente al calore e alla corrosione.

Spesso questi modelli sono dotati di piccoli bollitori interni o scambiatori rapidi sottoforma di serpentine che servono per produrre acqua calda sanitaria in modo istantaneo (i cosiddetti boiler o scambiatori a piastre).

Normative di sicurezza

In passato venivano utilizzate caldaie senza canna fumaria o a camera aperta con canna fumaria a tiraggio naturale, ma con le recenti legiferazioni sulla sicurezza, in particolare con la Legge 10/91 e il DPR 412, è stato stabilito che le caldaie sprovviste di canna fumaria non sono più a norma e possono essere posizionate esclusivamente in ambienti esterni, mentre le caldaie a tiraggio naturale possono essere posizionate all'interno ma con le dovute precauzioni, evitando categoricamente locali poco areati come bagni, camere da letto o stanze in cui ci sono camini o altri dispositivi del genere sprovvisti di una propria presa d'aria.

La tipologia di caldaia più sicura dunque risulta essere quella con camera stagna (ossia chiusa) e tiraggio d'aria forzato, per prevenire accumuli di gas o ossidazione del carbonio da carenza di ossigeno. In questa classe di dispositivi la combustione avviene in un ambiente isolato dall'esterno e per questo l'aria necessaria viene estratta dall'esterno mediante un condotto, mentre i residui di combustione vengono espeulsi forzatamente verso il camino che poi li disperde all'esterno.

Le caldaie a condensazione

Tecnologia della caldaia a condensazioneNel 1989 il costruttore Junkers lancia sul mercato una variante tecnica della caldaia murale chiamata caldaia a condensazione. Nelle caldaie commercializzate fino a quel momento (incluse quelle definite “ad alto rendimento”) il calore sprigionato dai fumi di combustione veniva utilizzato solo in parte, per evitare condensazioni che risultassero corrosive per il dispositivo. Il vapore generato veniva dunque convogliato nel camino e disperso nell'ambiente esterno, portando alla perdita di una percentuale di calore latente pari all'11%  del totale di energia liberata.

Junkers ideò un sistema per recuperare gran parte di questa percentuale di calore migliorando notevolmente le prestazioni della caldaia.

Mediante un sistema di raffreddamento, nelle caldaie a condensazione i fumi tornano allo stato liquido saturo o di vapore umido consentendo in questo modo il recupero del calore che altrimenti sarebbe andato perso. Quest'energia recuperata viene poi utilizzata per preriscaldare l'acqua che torna dall'impianto.

Tale processo è possibile anche grazie ai materiali scelti per la composizione della caldaia, particolarmente resistenti all'acidità della condensa. Questo tipo di impianto solitamente è dotato di un bruciatore premiscelato, che consente di mantenere costante il tasso di anidride carbonica presente nonostante le possibili variazioni di potenza del bruciatore. Ciò consente di mantenere inalterata la temperatura di condensazione dei fumi (che si aggira intorno ai 54°) e quindi di recuperare efficacemente il calore latente.

Questo sistema risulta inoltre meno inquinante rispetto alle caldaie tradizionali in quanto il processo di condensazione consente una riduzione notevole delle emissioni di Nox e di monossido di carbonio. Utilizzando una caldaia a condensazione è possibile ottenere un notevole risparmio energetico, con percentuali che variano dal 15 al 20% utilizzando acqua riscaldata a 60°. Se poi si sceglie di combinare l'azione di questo dispositivo con l'utilizzo di pannelli solari, il risparmio sulla spesa totale energetica può raggiungere la soglia del 60%.

Le caldaie a basamento

Caldaia a basamentoCome suggerisce il nome stesso, le caldaie a basamento sono apparecchi che vanno posizonati su una base (quindi a terra) e sono molto più ingombranti dei modelli murali.

Sono dotate di bollitori ad alta capacità che necessitano di molto spazio e per questo vengono poste generalmente in ambienti esterni. I dispositivi a basamento a camera aperta sono installati in locali adibiti a centrali termiche mentre per le abitazioni private vengono utilizzate caldaie a camera chiusa.

La maggiore capacità e potenza del bollitore consente di usufruire di un numero maggiore di punti di acqua calda sanitaria rispetto alle caldaie murali, proprio per questo le caldaie a basamento vengono solitamente adottate per riscaldare spazi molto grandi.

Anche questo tipo di prodotto può essere alimentato con diversi combustibili e, a seconda del materiale che l'alimenta, ha un tipo diverso di camera di combustione, con bollitore incorporato o meno.

Le caldaie a gas

Interno di una caldaia a gasTra i modelli più utilizzati nelle case italiane vi è senz'altro la caldaia a gas. Questo tipo di dispositivo funziona generalmente mediante la combustione di gas metano (è dunque allacciato alla rete nazionale di metanodotti che alimenta anche il funzionamento dei fornelli da cucina non elettrici), ma vi sono svariati modelli che utilizzano anche gpl (gas petrolifero liquefatto), butano oppure propano liquido. Dato che la rete di distribuzione statale fornisce solo ed esclusivamente gas metano (questo tipo di combustibile viene dunque usato maggiormente per comodità oltre che per convenienza economica), nel caso in cui si scelga di optare per modelli che utilizzano gli altri combustibili sopraelencati è necessario munirsi di apposite bombole per la fornitura.

Le caldaie a gas possono essere a camera aperta o chiusa, murali o a basamento e possono essere convertite all'utilizzo di un gas differente da quello per cui sono preposte mediante delle semplici modifiche strutturali operate da tecnici specializzati, come ad esempio la sostituzione del tipo di bruciatore.

Le caldaie a gasolio

Caldaia a gasolioNegli anni Settanta, quando ancora la rete di metanodotti nazionale non era ancora ramificata sul territorio in modo capillare e gli impianti di gpl non erano ancora molto diffusi, le caldaie a combustibile liquido come gasolio o nafta erano la scelta più praticata. L'utilizzo di questa classe di dispositivi ha alcuni vantaggi ma anche svantaggi: se da un lato l'utilizzo di gasolio o nafta risulta meno pericoloso rispetto all'alimentazione a gas per quanto riguarda guasti o danni accidentali, va anche segnalato che la combustione del gasolio non è “pulita”e genera un quantitativo maggiore di residui, il he implica una manutenzione più frequente dell'apparecchio.

Per poter essere utilizzate, le caldaie a gasolio necessitano di una cisterna a cui essere collegate, dei serbatori che generalmente sono interrati, nei quali viene stoccato il combustibile che viene man mano utilizzato.

Questa classe di apparecchi dunque è più ingombrante rispetto ai dispositivi a gas e risulta essere anche più rumorosa durante il funzionamento.

Se a ciò si agiunge l'attuale “metanizzazione” del territorio, l'aumento del prezzo del petrolio e dei suoi derivati e l'incremento delle normative anti-inquinamento, si completa il quadro delle ragioni per cui, nell'ultimo periodo, il mercato delle caldaie si è orientato verso altre soluzioni, causando una notevole diminuzione del commercio dei generatori di calore alimentati a gasolio.

Le caldaie a biomasse

Il momento storico attuale è particolarmente delicato dal punto di vista della tutela dell'ambiente e si sta operando a livello mondiale per ridurre il tasso di inquinamento che sta deteriorando irrimediabilmente il nostro pianeta in modo esponenziale. Proprio per questo i governi hanno adottato su scala mondiale delle normative anti-inquinamento sempre più strette che vengono aggiornate con cadenza costante. Questo processo di riduzione delle emissioni nocive e di conseguente riqualificazione del territorio ha investito anche il mercato delle caldaie, portando alla diffusione, in costante aumento, di apparecchi alimentati a biomasse, combustibili rinnovabili e non inquinanti. Attualmente i modelli in commercio non hanno nulla da invidiare alle caldaie a gas in fatto di efficienza, praticità d'uso e pèotenzialità.

Sebbene l'investimento iniziale sia più alto rispetto all'acquisto di prodotti tradizionali, i vantaggi risultano notevoli sul lungo periodo, con un recupero totale della cifra spesa in breve tempo ed un notevole risparmio energetico. Un impianto a biomasse è inoltre totalmente estraneo all'andamento del mercato dei combustibili ed è slegato dall'aumento dei costi dei carburanti utilizzati comunemente. I materiali utilizzati per questo tipo di elettrodomestico sono il legno, il legno cippato e il pellet.

Caldaia a legna e caldaia a fiamma rovesciata

Funzionamento caldaia a legna a fiamma rovesciataSe si ha facilità di accesso al combustibile una caldaia a legna è la soluzione ideale. La classe di generatori a legna più efficiente è senz'altro la caldaia a fiamma inversa o rovesciata, che consente di riempire l'intero focolare di combustibile senza che questo venga bruciato tutto insieme: man mano che la legna viene consumata quella accumulata nell'ambiente interno scende verso il basso, garantendo un funzionamento continuo. Ne esistono sostanzialmente tre tipologie: ad aspirazione atmosferica (senza elettroventilatore), soffiata (con elettroventilatore che spinge fuori i fumi) e aspirata (con elettroventilatore che aspira i fumi prodotti dalla combustione, che consente di aprirne lo sportello senza che esca fumo).

Per mantenerne l'efficienza di funzionamento ed evitare corrosioni all'impianto è bene che il calore prodotto venga raccolto da un accumulatore termico proporzionato (detto puffer), che lo rilascia ad una temperatura inferiore di quella di lavorazione della caldaia. I due dispositivi lavorano in sincronia grazie ai dispositivi in dotazione che ne garantiscono una resa impeccabile.

Le caldaie a pellet

Caldaia a pelletUna valida alternativa alla legna tradizionale (soprattutto se si ha difficoltà nel reperirla) è il pellet, un combustibile naturale ottenuto dalla segatura del legno essiccata e compressa in piccoli blocchi dalla forma cilindrica del diametro di 6-10 mm. La funzione legante della lignina, sostanza contenuta nel legno, consente di ottenere questo combustibile senza l'aggiunta di alcun additivo artificiale.

Dal punto di vista dell'inquinamento, una caldaia a pellet produce lo stesso quantitativo di anidride carbonica di una pianta in processo di fotosintesi, risultando quindi il mezzo più ecologico per produrre calore. Gli ultimi modelli in commercio inoltre sono totalmente automatizzati e possono per questo essere utilizzati come una normale caldaia a gas: è sufficiente vuotare il vano raccoglitore della cenere una volta l'anno e ricaricare l'impianto di pellet, per poi tornare ad utilizzarlo senza alcun intervento ulteriore.

Manutenzione della caldaia

Manutenzione caldaiaLa legge vigente in tema di manutenzone impone che vengano effettuati controlli sulle caldaie domestiche con cadenza fissa, ad opera di personale qualificato (inviato direttamente a casa propria dal'azienda da cui si è acquistato l'impianto), per la sicurezza della propria famiglie e per mantenere un buon funzionameto dell'elettrodomestico .

L'iter da seguire è il seguente:

  • ogni anno è necessaria una visita di manutenzione da effettuare prima dell'accensione dell'impianto seguendo le indicazioni previste e specificate nel libretto rilasciato dal produttore;
  • ogni due anni si richiede una prova di rendimento della caldaia che prevede un'analisi dei fumi e un'ispezione della canna fumaria;
  • ogni tre anni è obbligatorio effettuare una pulizia del serbatoio del combustibile (salvo per gli impianti a gasolio che necessitano di quest'operazione ogni sei anni).

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