Impianto di riscaldamento e certificazione energetica

Impianto di riscaldamento e certificazione energetica

Il seguente articolo non si propone di trattare in modo rigoroso la tematica dell’impianto di riscaldamento, ma solo quello di esporre quelle informazioni che possono essere utili ai fini della redazione di un attestato di prestazione energetica.

Il D.Lgs. 192/2005 e ss.mm.i.. definisce “impianto termico” come un impianto tecnologico destinato ai servizi di climatizzazione invernale o estiva degli ambienti, con o senza produzione di acqua calda sanitaria, indipendentemente dal vettore energetico utilizzato, comprendente eventuali sistemi di produzione, distribuzione e utilizzazione del calore nonché gli organi di regolarizzazione e controllo. Sono compresi negli impianti termici gli impianti individuali di riscaldamento. Non sono considerati impianti termici apparecchi quali: stufe, caminetti, apparecchi di riscaldamento localizzato ad energia radiante; tali apparecchi, se fissi, sono tuttavia assimilati agli impianti termici quando la somma delle potenze nominali del focolare degli apparecchi al servizio della singola unità immobiliare è maggiore o uguale a 5 kW. Non sono considerati impianti termici i sistemi dedicati esclusivamente alla produzione di acqua calda sanitaria al servizio di singole unità immobiliari ad uso residenziale ed assimilate.
Tecnicamente l’impianto termico è costituito da 4 sotto-impianti:

  • sotto-impianto di generazione;
  • sotto-impianto di distribuzione;
  • sotto-impianto di erogazione;
  • sotto-impianto di regolazione;

Vediamoli nel dettaglio.
Sotto-impianto di generazione

Si tratta sostanzialmente del generatore di calore, più comunemente noto come “caldaia”, tuttavia esso è costituito da bruciatore e caldaia.

Il bruciatore può essere classificato per tipo di combustibile:

  • Solido (legna, cippato o pellet di legno);
  • Liquido (gasolio, olio combustibile-nafta);
  • Gassoso (gas metano, gpl).

Esistono anche generatori detti misti o bi-combustibili o multi-combustibili, in grado di lavorare indifferentemente con gas o gasolio ad esempio.

Ad oggi i bruciatori maggiormente usati negli impianti civili sono quelli a gas. I bruciatori a gasolio, vengono ormai impiegati solamente quando l’approvvigionamento del gas risulta difficoltoso, in quanto il gasolio produce più inquinanti, richiede maggior manutenzione, necessita di un serbatoio di stoccaggio ed è meno idoneo per l’impiego in caldaie di nuove generazione.

Il bruciatore può anche essere classificato per modalità d’immissione della miscela:

  • bruciatori atmosferici (ad aria aspirata):  i bruciatori sono inseriti all’interno della caldaia e funzionano solamente con combustibili gassosi.  Questi bruciatori sono costituiti da tubi di distribuzione in acciaio all’interno dei quali passa il gas in leggera pressione; i tubi sono forellinati in modo da consentire il contatto del combustibile con l’aria che viene aspirata grazie alla depressione prodotta dal passaggio del gas. La miscela passa quindi in camera di combustione dove si innesca la fiamma con produzione di fumi caldi che escono dalla caldaia richiamando nuova aria.
  • bruciatori ad aria soffiata: l’aria comburente viene introdotta, attraverso un ventilatore, solitamente centrifugo, all’interno della camera di combustione che risulta quindi in pressione rispetto all’ambiente esterno.
    Possono essere suddivisi a loro volta:

    • bruciatori di tipo premiscelato, dotati di un sistema che consente di mantenere sempre un corretto rapporto combustibile/comburente, in modo che la reazione di combustione sia completa ed avvenga a temperature non troppo elevate  riducendo così la formazione di inquinanti;
    • bruciatori a ricircolo di fumi conformati in modo tale da generare, alla base della fiamma, un richiamo dei fumi di combustione; tali fumi si miscelano con l’aria comburente, rallentando la reazione di combustione e diminuendo la temperatura di fiamma e di conseguenza l’emissione di inquinanti.

Le tipologie di bruciatori descritte finora  immettono calore all’interno  della camera di combustione mediante fiamma diretta, esistono, tuttavia, particolari bruciatori di nuova tecnologia, detti a fibre radianti, che sono in grado di trasferire calore all’acqua in caldaia mediante irraggiamento. Come i bruciatori tradizionali ad aria soffiata, anche quelli a fibre radianti sono composti da una camera ventilante in cui il combustibile (gas metano) viene miscelato con aria, sono però dotati di un elemento in fibra metallica o ceramica, detto combustore, posto in testa al bruciatore che viene scaldato e reso incandescente dalla miscela prodotta all’interno della sezione ventilante; il combustore irradia calore sotto forma di onde elettromagnetiche all’interno della camera di combustione, le pareti della quale si scaldano, trasferendo a loro volta calore all’acqua che circola all’interno della caldaia.

Infine i bruciatori possono essere classificati per modalità di regolazione:

  • bruciatori monostadio: la caldaia, che viene dimensionata per soddisfare la richiesta di riscaldamento nei giorni più freddi dell’anno (carichi di picco), si accende sempre alla massima potenza, indipendentemente dal reale fabbisogno, e continua ad operare in modo continuo finché non viene raggiunta la temperatura impostata sul termostata di caldaia. Il mantenimento di una temperatura di mandata costante comporta continui cicli di accensione e spegnimento del bruciatore e conseguente aumento delle perdite sia di prelavaggio (dovute la flusso d’aria generato dai bruciatori prima di ogni accensione per espellere eventuali accumuli di fumo) sia per il tiraggio del camino a bruciatore spento;
  • bruciatori bistadio: la potenza termica erogata può variare su due livelli, massima potenza e potenza ridotta, che solitamente corrisponde al 50% circa della potenza massima;
  • bruciatori multistadio e modulanti: la potenza termica può variare a gradini o in modo continuo tra il 10% e il 100% della potenza nominale in funzione della reale richiesta di calore dell’impianto; in questo modo si ottiene una sensibile riduzione dei cicli di accensione/spegnimento, una riduzione delle perdite, nonché una riduzione dell’usura degli apparecchi.

La caldaia è classificata in base a potenza termica al focolare e modalità di installazione (murale o a basamento).

Nel caso di potenza inferiore ai 35 kW si tratta delle caldaie cosiddette di tipo domestico tipicamente di tipo murale e che possono essere classificate in base al metodo di prelievo dell’aria comburente e di evacuazione dei prodotti della combustione, come di seguito descritto:

  • Generatori di tipo B: l’apparecchio preleva l’aria necessaria per il processo di combustione dall’ambiente in cui è installato; l’evacuazione dei fumi all’esterno avviene mediante canne fumarie/camini. Tali apparecchi sono detti a camera aperta, sono dotati di bruciatore atmosferico e possono essere a tiraggio naturale o forzato; la soluzione a tiraggio naturale è ormai abbandonata, in quanto comporta eccessive perdite di calore a bruciatore spento (attraverso il camino a causa del fenomeno della convezione naturale). Nel caso di tiraggio forzato il ventilatore può essere previsto sia a monte che a valle della camera di combustione. I generatori di tipo B devono essere installati in ambienti dotati di aperture di ventilazione e mai in determinati locali quali, ad esempio, bagni o camere da letto; ciò comporta effetti negativi sul comfort e un aumento delle dispersioni termiche. Per questo motivo e per questioni di sicurezza, i generatori di tipo B sono ormai completamente sostituiti da generatori di tipo C.
  • Generatori di tipo C: il prelievo dell’aria necessaria per il processo di combustione e l’evacuazione dei fumi avvengono direttamente all’esterno o mediante due camini/canne fumarie separati o mediante condotti concentrici. Tali generatori sono detti a camera stagna ed anch’essi possono essere a tiraggio naturale (ormai non più utilizzati) o forzato; possono avere un bruciatore atmosferico o ad aria soffiata. Attualmente si stanno diffondendo sempre di più generatori di tipo C a condensazione, dotati di bruciatore ad aria soffiata di tipo premiscelato.

I generatori finora descritti vengono utilizzati non solo per il riscaldamento, ma anche per la produzione di acqua calda sanitaria e trovano impiego soprattutto nelle abitazioni monofamiliari; si parla quindi di generatori di tipo autonomo. In questi casi, all’interno del medesimo involucro, vengono inseriti anche tutti i dispositivi di sicurezza e le pompe di circolazione.

Esistono anche generatori di tipo A, che prevedono prelievo d’aria ed espulsione dei prodotti della combustione internamente al locale di installazione dell’apparecchio e che, per motivi di sicurezza e di efficienza energetica non vengono ormai più utilizzati.

Nel caso di potenza termica al focolare maggiore di 35 kW l’installazione è a basamento e questi generatori devono essere installati in apposite centrali termiche, che devono avere specifiche caratteristiche, in funzione della potenza termica installata.

Un ulteriore classificazione della caldaia è data dal tipo di accensione:

  • a fiamma pilota
    Scaldabagno o caldaia combinata con una fiammella sempre accesa, che permette di far partire istantaneamente la produzione di acqua calda. Il consumo di gas per il pilota è minimo, circa 60-70 mc/anno. La sicurezza è garantita dalla presenza di un dispositivo chiamato termocoppia che blocca la fuoriuscita di gas in caso di malfunzionamento.
  • senza fiamma pilota
    Sistema presente nelle caldaie e scaldabagno istantanei di nuova generazione, che consente di eliminare la fiammella pilota presente nei modelli tradizionali. La caldaia senza fiamma pilota permette un risparmio calcolato in circa 60-70 metri cubi di gas metano l’anno.

 

Caldaie a condensazione

L’installazione di una nuova caldaia a condensazione determina il miglioramento dell’efficienza energetica dell’edificio e la relativa riduzione dei consumi per il riscaldamento per effetto del più alto rendimento rispetto al generatore di calore sostituito (dovuto sia alla tecnologia innovativa, sia al naturale decadimento delle prestazioni per vetustà).

Questa tipologia di caldaia ha rendimenti più alti grazie all’efficace controllo delle perdite al camino (l’immissione dell’aria comburente e l’evacuazione dei prodotti di combustione avviene per mezzo di un ventilatore) e al particolare sistema di recupero termico dei fumi di scarico della combustione:

  • uno scambiatore fumi-acqua abbassa la temperatura dei fumi fino a valori di poco superiori alla temperatura dell’acqua di ritorno;
  • la massa di vapore acqueo contenuta nei fumi raggiunge

la temperatura di saturazione, in prossimità della quale condensa e cede all’acqua del generatore il suo calore latente che viene così recuperato; tale calore è circa pari all’11% dell’energia teorica prodotta in fase di combustione, portando il rendimento globale oltre il 100%.

Nei successivi articoli si parlerà dei restanti sotto-impianti.10