Caldaia condensazione

Vantaggi e rendimento

DETRAZIONE Ecobonus 65 % | Caldaia a condensazione

Come funziona la caldaia a condensazione

La caldaia, è il generatore tipo degli impianti di riscaldamento, nel quale si realizza il processo di combustione da cui si ricava l’energia termica necessaria per il riscaldamento degli ambienti e la produzione di acqua calda per uso sanitario o per uso produttivo. L’energia termica liberata dalla combustione viene trasferita al fluido termovettore (acqua o aria) che circola nell’impianto fino ai terminali.

Le caldaie sono costituite da:

  • bruciatore (che miscela l’aria con un combustibile e alimenta la camera di combustione;
  • camera di combustione (o focolare);
  • una serie di tubi di circolazione i fumi caldi della combustione che scambiano calore con il fluido termovettore;
  • involucro esterno di materiale isolante protetto da una lamiera.

I parametri che caratterizzano la potenza di una caldaia sono:

  • la potenza termica del focolare, indicativa della quantità di energia che il combustibile utilizzato sviluppa all’interno della camera di combustione su un determinato arco di tempo;
  • la potenza termica utile, ossia l’energia che viene effettivamente trasferita al fluido termovettore nello stesso arco temporale.

Perdite e dispersioni

Le perdite del sistema, da cui deriva il fatto che la potenza termica utile sia inferiore alla potenza termica del focolare, sono dovute alle dispersioni di calore, che avvengono attraverso il mantello isolante e per la maggior parte, attraverso i fumi che fuoriescono ancora caldi dal camino.

Minori sono le perdite generate dalle dispersioni, più elevato è il rendimento della caldaia. L’evoluzione della tecnologia ha quindi messo a punto nel tempo sistemi a rendimenti sempre più elevati fino ad arrivare allo sviluppo delle cosiddette caldaie a condensazione, che riescono ad ottenere rendimenti superiori al 100% riferiti al potere calorifico inferiore (PCI) grazie alla loro capacità di recuperare gran parte del contenuto energetico proprio dei fumi di combustione.

Condensazione dei fumi per un maggior rendimento

Lo sfruttamento del calore liberato dalla combustione prodotta in una caldaia avviene mediante il suo trasferimento dai fumi di combustione al fluido termovettore. La temperatura dei fumi all’uscita della caldaia è quindi indicativa della “bontà” del processo, ovvero del rendimento dell’impianto.

Finché la temperatura dei fumi rimane sopra il “punto di rugiada”, raffreddandoli, si recupera il solo “calore sensibile” (in queste condizioni ogni abbassamento di 20°C della temperatura dei fumi corrisponde ad un guadagno di rendimento pari a circa l’1%). Nel momento in cui la temperatura dei fumi scende invece sotto il “punto di rugiada” (circa 56°C per i fumi di una “normale” combustione di metano), una parte del vapore acqueo contenuto nei fumi comincia a condensare liberando l’ulteriore “calore latente” corrispondente, pari a circa 570 kcal per ogni kg di condensa prodotta.

Caldaie tradizionali ad alto rendimento

Le caldaie tradizionali, anche quelle definite “ad alto rendimento”, riescono ad utilizzare solo una parte del calore sensibile mentre il vapore acqueo generato dal processo di combustione, il cui contenuto energetico – definito calore latente – rappresenta ben l’11% dell’energia liberata dalla combustione, viene disperso in atmosfera attraverso il camino. In questi casi la temperatura dei fumi scaricati è ancora molto elevata (pari a circa 140-160°C per le caldaie tradizionali ad alto rendimento e a circa 200-250°C per quelle tradizionali meno evolute).

Vantaggi della caldaia a condensazione

Le caldaie a condensazione invece, grazie all’uso di nuovi materiali, resistenti alla corrosione, e all’impiego di uno speciale scambiatore di calore, sono in grado di recuperare il calore disperso tramite l’espulsione dei fumi. In questo caso i fumi fuoriescono dall’impianto a una temperatura attorno ai 40°C. Per condensare il vapore dei fumi, questa nuova tipologia di caldaie utilizzano la temperatura dell’acqua di ritorno dall’impianto termico, più fredda rispetto alla temperatura dell’acqua di mandata. Il calore recuperato serve quindi per pre-riscaldare l’acqua di ritorno dall’impianto con conseguente miglioramento del rendimento.

Stagioni intermedie

Rispetto alle caldaie tradizionali che, se sovradimensionate, comportano sprechi energetici notevoli nelle stagioni intermedie (durante le quali raggiungono velocemente la temperatura prefissata e hanno quindi lunghi e frequenti periodi di spegnimento durante i quali disperdono il calore dal mantello e attraverso il camino), le caldaie più recenti come le “modulanti”, quelle a “temperatura scorrevole” e le caldaie a condensazione permettono di mantenere una buona efficienza anche nelle stagioni intermedie.

Rendimento della caldaia a condensazione

I valori di rendimento più elevati offerti dalle caldaie a condensazione, dipendono dalla capacità di condensare il vapore acqueo presente nei fumi scaricati. Poiché il raffreddamento dei fumi viene operato dall’acqua di ritorno dall’impianto di riscaldamento, quanto più bassa è la temperatura di ritorno, tanto maggiore sarà la capacità di raffreddamento e la quantità di calore recuperato dai fumi ad opera della caldaia a condensazione.

Nuove costruzioni | impianto a bassa temperatura

Considerando che più fredda è l’acqua di ritorno, più energia si recupera dai fumi, nelle nuove costruzioni è opportuno abbinare le caldaie a condensazione con impianti di riscaldamento a bassa temperatura (quali impianti a pavimento o a parete radiante) oppure con radiatori con superficie elevata (che, aumentando lo scambio termico con l’ambiente da scaldare, generano un maggior abbassamento della temperatura dell’acqua di ritorno all’impianto rispetto a quella di mandata)

Sostituzione di una caldaia standard | con impianto tradizionale intorno ai 70°C

Nel caso si debba invece procedere alla sostituzione di una caldaia standard con una a condensazione e il sistema di riscaldamento esistente non rientri nelle tipologie a bassa temperatura (ovvero sia presente un impianto di tipo tradizionale progettato per lavorare a temperature medie dell’acqua di 70°C), la potenzialità di risparmio energetico offerta dalla caldaia a condensazione sarà parziale.

Nei periodi in cui la temperatura esterna scenderà sotto i -5°C (temperatura di progetto su cui viene dimensionato l’impianto di riscaldamento) la temperatura dell’acqua di ritorno sarà troppo alta per consentire la condensazione e quindi la caldaia a condensazione si comporterà come una caldaia tradizionale.

Nei restanti periodi in cui l’impianto di riscaldamento è attivo e la temperatura esterna è superiore a quella di progetto, grazie alla presenza di centraline di controllo con sonde che rilevano la temperatura esterna, l’impianto produce acqua a temperature inferiori che consentono di realizzare la condensazione del vapore e il conseguente recupero energetico.

Campo di applicabilità e convenienza

Le caldaie a condensazione, consentono di realizzare risparmio energetico, grazie alla riduzione delle perdite di parte del calore prodotto dalla combustione. L’entità esatta del risparmio, che si può ottenere dipende:

  • dal tipo di caldaia precedentemente funzionante (in caso di sostituzioni di impianti esistenti). La convenienza sarà tanto maggiore quanto più basso è il rendimento della caldaia esistente (ovvero quanto più vecchia è la caldaia da sostituire);
  • dal tipo di impianto di riscaldamento connesso alla caldaia (le caldaie a condensazione esprimono il massimo delle prestazioni quando vengono utilizzate con impianti che funzionano a bassa temperatura, attorno ai 30-50°C, come ad esempio impianti a pannelli radianti).
  • dalle condizioni medie di esercizio.

La convenienza della sostituzione va stimata, caso per caso, anche in relazione alle Detrazioni disponibili in Ecobonus al 65 % per la sostituzione delle caldaie tradizionali.

Risparmio energetico indicativo

Il risparmio energetico ottenibile si aggira sul 15% quando la caldaia a condensazione è a servizio di un impianto di riscaldamento “tradizionale” ad alta temperatura, mentre raggiunge valori del 30% se viene abbinata con sistemi di riscaldamento a bassa temperatura.

Nella valutazione economica dell’investimento, va tenuto conto dell’età media delle caldaie a condensazione, pari ad un minimo di 15 anni. Il sovra costo iniziale di acquisto, va quindi confrontato con il risparmio annuo che è possibile realizzare sui consumi di carburante, per tutta la durata della vita dell’impianto.

Alternative alla caldaia a condensazione

Le principali alternative alle caldaie a condensazione rientrano a loro volta nelle detrazioni fiscali Irpef dell’Ecobonus e sono le caldaie biomassa (ove non presente il gas) e le pompe di calore.

Caldaie a Biomassa

Utilizza principalmente legna, pellet o chippato. Il rendimento e l’efficienza variano in base alla tecnologia e sono leggermene inferiori ai corrispettivi a condensazione, ma rappresentano una soluzione ecosostenibile efficace, che consente eventualmente di liberarsi delle bollette nelle seconde case.

Pompe di calore

Sono l’alternativa più costosa, ma che a seconda della tipologia di impianto , immobile ed uso  consente rendimenti in assoluto maggiori rispetto alle caldaie a condensazione. Le pompe di calore possono inoltre, in base alla tipologia coprire anche il fabbisogno estivo, cioè il condizionamento. Un complesso impianto a pompa di calore, pur risultando più efficiente di una caldaia a condensazione, con gli anni potrebbe necessitare di maggior manutenzione.