Efficienza superiore al 100%: come è possibile?
L'efficienza delle caldaie a condensazione dipende dal tipo di combustibile ed è pari a:
- gas naturale - 111%,
- propano - 109%,
- olio combustibile - 106%.
Questi valori sono solo teorici, perché in effetti - a causa delle perdite di energia derivanti dalla combustione incompleta del carburante, dall'irraggiamento di calore o dal cosiddetto perdite al camino - questa efficienza è inferiore del 2-4%, ma raggiunge comunque i valori del 105-109% (per una caldaia a gas) e questi sono riportati nei dati tecnici dei dispositivi. Da dove viene l'efficienza oltre il 100%? Ciò è dovuto principalmente al metodo di calcolo utilizzato nella maggior parte dei paesi europei. L'efficienza delle caldaie si riferisce al potere calorifico del combustibile e non alla quantità totale di energia generata durante la sua combustione, ad es. calore di combustione. Nel frattempo, nelle caldaie a condensazione, il calore è ottenuto non solo direttamente dalla combustione del combustibile,ma anche dalla condensazione del vapore acqueo trascinato nei gas di scarico. Quando si tiene conto di questo calore aggiuntivo (il cosiddetto calore latente), è possibile ottenere un'efficienza superiore al 100%.
Negli Stati Uniti e nei Paesi Bassi, dove le normali caldaie non vengono più utilizzate, i produttori segnalano l'efficienza delle caldaie a condensazione in relazione al calore di combustione - quindi è inferiore al 100%. Questo metodo di calcolo dell'efficienza permette di evitare malintesi, quindi, secondo molti installatori, dovrebbe essere introdotto nell'uso comune.
Collaborazione con l'installazione a pavimento…
In questo sistema la caldaia lavora in piena condensazione, utilizzando la maggior parte dell'energia contenuta nel combustibile. Il suo rendimento è massimo perché la temperatura della superficie dello scambiatore è bassa e non supera il punto di rugiada (temperatura alla quale il vapore acqueo condensa dai fumi), a seconda del combustibile utilizzato in caldaia:
- circa 56 ° C se si tratta di gas naturale,
- 52 ° C - gas liquido,
- 47 ° C - olio combustibile.
La temperatura superficiale dello scambiatore può essere bassa perché la temperatura dell'acqua nel sistema di riscaldamento a pavimento è bassa. Per tale installazione si ipotizzano parametri di 40/30 ° C, il che significa che la temperatura dell'acqua di mandata è di 40 ° C, e la temperatura dell'acqua di ritorno - 30 ° C. Il pavimento ha una grande capacità d'acqua, grazie alla quale il bruciatore della caldaia funziona per lunghi periodi con la minima potenza, il che garantisce tempi di funzionamento prolungati nei cosiddetti ciclo umido, cioè con condensa.
… radiatore, nuovo …
Un impianto a radiatori oggi non è più progettato per 90/70 ° C, ma tipicamente 80/60 ° C o 75/60 ° C. Tale installazione è adatta anche per la cooperazione con una caldaia a condensazione e garantisce il suo funzionamento efficiente. Ciò è dovuto al fatto che nelle nostre condizioni climatiche la temperatura esterna di -20 ° C, alla quale la caldaia deve funzionare a piena potenza, è ipotizzata nei calcoli della potenza richiesta dei dispositivi di riscaldamento, si manifesta solo per pochi giorni durante l'intera stagione di riscaldamento. Per il 90% di questo periodo la temperatura esterna è prossima a 0 ° C e quindi - secondo la regolazione meteorologica - la temperatura dell'acqua nell'impianto di riscaldamento è inferiore a quella prevista: la temperatura di mandata è intorno ai 55 ° C, e la temperatura di ritorno - 45 ° C.In tali condizioni si verifica una parziale condensazione in caldaia.
Avvertimento! Si sconsiglia di utilizzare parametri inferiori a quelli specificati nell'impianto a radiatori, in quanto richiederebbe l'utilizzo di radiatori più grandi, e quindi maggiori costi di installazione. È vero che la caldaia funzionerebbe quindi in piena condensazione per tutta la stagione di riscaldamento, ma il guadagno derivante da una maggiore efficienza e da un minore consumo di combustibile non compenserebbe la spesa aggiuntiva.
… un radiatore tradizionale
L'installazione di una moderna caldaia in una vecchia casa richiede solitamente l'adozione di nuovi parametri di calcolo inferiori dell'acqua nell'impianto, e quindi - teoricamente - anche l'aumento della superficie dei radiatori. Se, ad esempio, dai parametri 90/70 ° C (tali temperature sono state adottate per vecchi impianti), si modificano i parametri di 80/60 ° C, la superficie dei radiatori va aumentata fino al 20%. Di solito, tuttavia, non è necessario in quanto i radiatori nelle vecchie installazioni erano solitamente sovradimensionati.
L'aumento della superficie dei termosifoni non sarà certamente necessario se, oltre a cambiare la caldaia, l'edificio è termomodernato, cioè si coibentano le pareti e il tetto o si sostituiscono gli infissi con nuovi. La riduzione del fabbisogno termico dell'edificio farà sì che l'impianto esistente, anche se selezionato in base al progetto, diventi sovradimensionato, quindi la superficie dei radiatori sarà sufficiente per parametri dell'acqua inferiori.
Una caldaia a condensazione in un sistema così modernizzato riduce significativamente i costi di riscaldamento. Anche se non funzionerà sempre in modalità condensazione, il suo rendimento medio annuo sarà di diversi punti percentuali superiore a quello di una caldaia tradizionale.
Avvertimento! Se nell'impianto esistente funziona una caldaia a combustibile solido, il collegamento della caldaia a condensazione richiede la chiusura dell'impianto di riscaldamento, ovvero l'installazione di un vaso di espansione di tipo chiuso. È inoltre necessario lavare l'impianto e installare un filtro dell'acqua di riscaldamento.
Varianti acqua calda
Caldaia combinata a condensazione con bollitore istantaneo. A causa dell'efficacia della caldaia, la soluzione meno consigliata. Ogni volta che si apre il rubinetto dell'acqua calda, tale dispositivo funziona a piena potenza, con parametri dell'acqua elevati. Ciò riduce notevolmente la sua efficienza e aumenta il consumo di carburante. Pertanto, tra le caldaie a condensazione, si consiglia piuttosto monofunzione con scaldacqua o monofunzione con bollitore a stratificazione integrato.
Monofunzione con serbatoio acqua e serpentina. Quando si acquista una caldaia del genere, è necessario selezionare attentamente le dimensioni del contenitore. Dovrebbe essere abbastanza grande in modo che l'attesa per la preparazione dell'acqua calda non sia scomoda: è meglio riscaldarla solo due volte al giorno, ad esempio dopo il picco di consumo mattutino e serale. Evitare di sovradimensionare la vasca, perché l'accumulo di acqua calda favorisce la crescita di Legionella nell'impianto. Certo ci si può difendere aumentando la temperatura dell'acqua in caldaia, ma la frequente disinfezione termica dell'acqua in vasca "rovina" l'efficacia della tecnica di condensazione. Quindi è meglio sceglierne uno leggermente più piccolo, inoltre dotato di un riscaldatore elettrico,che verrà attivato occasionalmente - in caso di aumento della richiesta di acqua calda.
Monofunzione con cilindro caricatore strato. Questa è un'ottima soluzione. Un mantello ospita una caldaia murale e un contenitore (posto sotto la caldaia). La batteria viene sostituita con uno scambiatore di calore a piastre esterno e una pompa di carico aggiuntiva. Il processo di caricamento del serbatoio di stoccaggio avviene in più fasi. Innanzitutto, la pompa aspira l'acqua fredda dal fondo del serbatoio e la convoglia verso uno scambiatore di calore a piastre, dove viene riscaldata a una temperatura finale, ad esempio 60 ° C. L'acqua viene quindi pompata nella parte superiore del serbatoio. Di conseguenza, nel serbatoio si formano due strati di acqua con temperature diverse: in alto - calda, riscaldata alla temperatura finale e in basso - fredda. Questo stato permane fino a quando l'intero serbatoio non viene riempito con acqua calda.
Il riscaldamento completo dell'acqua con questo metodo richiede 30 minuti, che è molto più breve rispetto a un serbatoio standard. Ciò è dovuto al rendimento molto più elevato dello scambiatore a piastre rispetto allo scambiatore a serpentina. Grazie all'elevata efficienza dello scambiatore a piastre, è stato possibile anche ridurre le dimensioni del serbatoio: al posto dello standard da 150 litri è sufficiente un serbatoio stratificato da 100 litri - ed è il più utilizzato.
Avvertimento! Un bollitore stratificato con scambiatore a piastre richiede acqua di qualità adeguata, pertanto i produttori di caldaie con tale serbatoio specificano il grado massimo di durezza dell'acqua nell'impianto, ad esempio 20 ° n (gradi tedeschi). Se l'acqua è più dura, si consiglia di utilizzare riscaldatori con serpentine. Sono meno inclini alla formazione di incrostazioni rispetto agli scambiatori di calore a piastre con piccole sezioni trasversali.
Senza camino …
Le caldaie a condensazione hanno una camera di combustione chiusa e un ventilatore di aspirazione dell'aria, che forza anche i gas di scarico. Secondo la legge di costruzione, se la loro potenza non supera i 21 kW, non richiedono una canna fumaria standard, quindi i fumi possono essere scaricati direttamente attraverso il muro esterno di una casa unifamiliare. I produttori raccomandano molto spesso l'uso di speciali sistemi aria-fumi coassiali (concentrici) (il cosiddetto tubo in un tubo), in cui il tubo interno scarica i fumi verso l'esterno e quello esterno porta l'aria dall'esterno dell'edificio direttamente nella camera di combustione della caldaia.
Uscita cavo. Se il tubo di scarico dell'aria è condotto attraverso la parete dell'edificio, la sua uscita deve essere ad almeno 2,5 m dal livello del suolo e almeno 0,5 m dal bordo delle finestre. Queste restrizioni sono progettate per eliminare il rischio di avvelenare te stesso oi tuoi vicini con i gas di scarico.
I fumi possono anche scorrere sopra il tetto come un normale camino.
Materiale canne fumarie. Deve essere resistente alla corrosione. L'offerta dei produttori comprende cavi in acciaio, ceramica e plastica resistenti agli acidi. Le normative polacche, tuttavia, non consentono l'installazione di quest'ultimo in quanto la plastica è un materiale infiammabile, che, secondo gli spazzacamini, può provocare un incendio in condizioni di emergenza.
… E con un camino
Una variante del sistema con tubi coassiali è un inserto in acciaio resistente agli acidi inserito nel camino esistente in mattoni. Il gas di combustione viene quindi scaricato all'esterno attraverso il camino in acciaio e l'aria di combustione fluisce nella direzione opposta, attraverso lo spazio tra l'albero e il tubo dei fumi in acciaio.
E la condensa?
In Polonia, non esistono ancora normative sullo scarico della condensa dalle caldaie a condensazione. Pertanto, la condensa viene spesso raccolta in uno speciale serbatoio integrato nella caldaia e da lì viene scaricata nel sistema fognario. Questa procedura è giustificata dal fatto che le acque reflue domestiche sono leggermente alcaline, il che neutralizza la condensa acida. Non troppo: circa 20 litri al giorno da una caldaia da 20 kW.
Alcuni produttori offrono anche neutralizzatori riempiti con granuli contenenti composti di calcio o magnesio. Sono installati sul tubo di scarico condensa dalla caldaia.
Efficienza della caldaia a condensazione
Il rendimento normativo, spesso indicato anche come normalizzato, è espresso in percentuale e può essere un parametro importante per confrontare il rendimento di diverse caldaie a seconda del loro carico termico.
È equiparato all'efficienza media annuale del dispositivo, quindi viene utilizzato per calcolare il consumo di carburante previsto per il riscaldamento centralizzato durante la stagione di riscaldamento.
L'efficienza normativa delle caldaie a condensazione è data in relazione a parametri specifici dell'acqua dell'impianto, ad esempio:
- 75/60 ° C - impianti a radiatori,
- 40/30 ° C - riscaldamento a pavimento o parete.
Ricorda che l'efficienza normativa data dai produttori è determinata in condizioni di laboratorio su un banco prova, quindi dovrebbe essere trattata come la massima efficienza.
Caldaie a gasolio a condensazione
I primi progetti di caldaie a gasolio a condensazione sono stati sviluppati in Germania e tali caldaie sono state sul mercato solo di recente. Il problema con la loro progettazione è derivato dal fatto che il gas di scarico dell'olio ha una temperatura del punto di rugiada inferiore a quella del gas (solo 47 ° C), che richiedeva una temperatura di ritorno dell'acqua relativamente bassa nell'impianto. Inoltre, a causa della presenza di zolfo nell'olio combustibile, anche i fumi e la condensa di tali caldaie risultano solfatati, quindi è stato necessario trovare un modo per proteggere molto bene gli elementi della caldaia dalla corrosione. I progettisti dovevano anche assicurarsi che l'olio fosse completamente miscelato con l'aria, il che era molto più difficile che combinarlo con il gas.
L'efficienza delle caldaie a condensazione alimentate a gasolio è solo del 10% circa superiore a quella delle moderne caldaie a gasolio senza condensa (circa il 15% a gas). Il profitto derivante dal funzionamento della caldaia a gasolio a condensazione sarà quindi inferiore, anche se visti i prezzi elevati del petrolio si tratta comunque di un risparmio significativo. Una certa quantità di polvere nei fumi di tali caldaie causa dei problemi, in quanto implica la necessità di pulire periodicamente lo scambiatore.
Vantaggi delle caldaie a condensazione
- Hanno la massima efficienza, quindi consumano meno carburante rispetto ad altri tipi di caldaie.
- Forniscono uno standard di sicurezza molto elevato, perché la combustione avviene in una camera chiusa.
- Possono essere installati in una stanza con una capacità di soli 6,5 m3, perché prendono l'aria per la combustione non dall'interno della casa, ma dall'esterno.
- Sono ecocompatibili grazie alla bassa emissione di inquinanti nei gas di scarico.
… E i loro svantaggi
- Sono più costosi delle caldaie tradizionali della stessa potenza.
