Introduzione alle caldaie

Funzionamento e caratteristiche principali delle caldaie domestiche
 

Caldaia murale per uso domestico. Fonte immagine, wikipedia.

La caldaia è impiegata in molti impianti di riscaldamento domestici per produrre calore attraverso la combustione di un combustibile, che può essere legna, pellet, gas naturale o gpl. La combustione avviene all’interno della camera di combustione e il calore che si ottiene viene impiegato per riscaldare un fluido termovettore, che può essere rappresentato da acqua o aria, messo poi in circolazione nelle tubature del circuito di distribuzione dell’impianto di riscaldamento per riscaldare gli ambienti, oppure utilizzato per produrre acqua calda sanitaria.

Il sistema di circolazione della caldaia ha in entrata una pompa, che permette di muovere il fluido termovettore fino all’arrivo alla caldaia e dalla caldaia verso il sistema di riscaldamento. Al termine del ciclo di circolazione la pressione del fluido termovettore è stabilizzata da un vaso di espansione e da un sistema di valvole di sicurezza.

Tornando al processo di combustione, questo, come abbiamo già indicato, avviene in camera di combustione, dove si crea una miscela tra il carbonio del combustibile e l’ossigeno dell’aria che porta alla produzione di una fiamma che diffonde il calore per irraggiamento. Inoltre i fumi caldi diffondono il calore per conduzione termica.

Esistono caldaie che producono calore solo per il riscaldamento domestico, caldaie impiegate per produrre la sola acqua calda sanitaria e caldaie impiegate sia per il riscaldamento domestico, sia per la produzione dell’acqua calda sanitaria;  queste ultime sono anche dette caldaie combinate. Le caldaie utilizzate solo per il riscaldamento domestico sono in genere di potenza minore, poiché è la produzione di acqua calda sanitaria che richiede potenze maggiori. Infatti l’acqua calda impiegata per riscaldare gli ambienti domestici può essere riscaldata con tempi più prolungati rispetto al trasferimento molto veloce di calore che viene richiesto per la produzione di acqua calda sanitaria. La notevole quantità di energia richiesta in tempi ridotti altro non è che una potenza elevata, da cui deriva la necessità di una potenza maggiore per le caldaie combinate.

Le caldaie impiegate solo per il riscaldamento, benché non possano di per se produrre acqua calda sanitaria, possono essere connesse in alcuni casi ad un bollitore esterno opzionale, cosa che di fatto le trasforma in caldaie combinate con accumulo.

TIPI DI CALDAIE COMBINATE

Le caldaie combinate possono essere distinte in due tipologie, caldaie istantanee o caldaie dotate di accumulo.

Le caldaie istantanee in genere non hanno alcun serbatoio di accumulo dell’acqua calda, o comunque ne hanno uno di dimensioni minime e integrato nella caldaia stessa. L’acqua viene quindi riscaldata sul momento.

Le caldaie con accumulo invece hanno un serbatoio di accumulo di media o grande capienza, che può essere sia interno che esterno, grazie al quale è possibile accumulare acqua calda per renderla disponibile immediatamente e in sufficienti quantità appena viene richiesta. Si può riconoscere quindi che il comfort garantito dalle caldaie con accumulo sia maggiore, soprattutto perché permette di servire contemporaneamente più utenze domestiche per l’acqua calda sanitaria.  Tuttavia allo stesso tempo occorre riconscere che i consumi di queste caldaie sono tendenzialmente maggiori.

A discapito di quanto testé detto, occorre ricordare che negli ultimi anni sono state immesse sul mercato delle caldaie a gas combinate istantanee, quindi senza accumulo, aventi una grande potenza, che può raggiungere i 40 kW e che sono in grado di produrre grandi quantità di acqua calda sul momento e di servire anche, ad esempio, due bagni con due docce utilizzate contemporaneamente.

Per quanto riguarda l’acqua calda sanitaria, i fattori di cui tenere conto per una caldaia sono i seguenti:

1) il tempo che viene impiegato dall’acqua per giungere a una temperatura accettabile;

2) la quantità di acqua calda che può essere prodotta in continuazione a una temperatura accettabile;

3) per quanto tempo il flusso d’acqua calda può durare;

4) quanti punti può servire contemporaneamente la caldaia;

In base alle proprie esigenze, si potrà scegliere fra una caldaia combinata priva di accumulo o dotata di un piccolo accumulo interno, fra una caldaia dotata di un serbatoio di accumulo di volume più elevato (è possibile arrivare anche a 100 -140 litri), oppure ci si potrà rivolgere verso una caldaia di grande potenza, come quelle di ultima generazione.

TIPI DI ACCUMULATORI

Come testé indicato, esistono numerosi tipi di accumulatori. Possiamo avere infatti accumulatori da 3-4 litri, il cosiddetto

Serbatoio esterno collegato a impianto solare termico. Fonte immagine wikipedia.

“microaccumulo”, per arrivare sino ad accumulatori da 50-60 litri. Con il micro-accumulo è possibile soddisfare istantaneamente piccole necessità di acqua calda, mentre con gli accumulatori più grandi si può arrivare addirittura a permettere di fornire contemporaneamente l’acqua calda per due docce.

Possiamo poi considerare gli accumulatori esterni, che hanno una capienza che può arrivare anche a qualche centinaio di litri.

Gli accumulatori esterni si rivelano particolarmente interessanti nel caso in cui l’abitazione sia dotata di un sistema di riscaldamento ibrido, quale può essere ad esempio la combinazione di una caldaia a gas assieme ad un impianto solare termico. In questo caso l’accumulo esterno permette a sistemi differenti di contribuire a scaldare la stessa massa di acqua, a seconda del bisogno e della disponibilità.

Da ultimo, è bene mettere in evidenza come negli ultimi anni si stia diffondendo sempre di più la tipologia dell’accumulo a strati, che grazie alla stratificazione termica dell’acqua permette di ottenere prestazioni migliori e rendimenti più alti all’intero sistema di riscaldamento. L’accumulo a strati è stato impiegato per la prima volta negli accumulatori degli impianti solari termici, questa è la ragione per cui attualmente è più diffuso negli accumulatori esterni. Nonostante questo negli ultimi tempi tale tipo di accumulo ha iniziato ad essere integrato in alcuni modelli di caldaie a gas, che presentano quindi performance migliori rispetto a quelle che hanno un accumulo integrato tradizionale.