Le caldaie a gas, sempre più efficienti e sicure, rappresentano il cuore dei sistemi di riscaldamento in molti edifici. Integrate con altre tecnologie, permettono anche lo sfruttamento delle fonti rinnovabili di energia. In particolare, le caldaie a condensazione, che recuperano calore dalla condensa dei fumi di scarico, stanno progressivamente sostituendo i modelli standard.
Comprendere le funzioni basilari di una caldaia può aiutare a utilizzarla correttamente e a prevenire o interpretare i malfunzionamenti più comuni. Solitamente, i modelli più diffusi per appartamenti standard hanno potenze nominali di 24 kW, 28 kW e 32 kW e sono a camera stagna e tiraggio forzato.
La camera stagna è l'involucro che contiene la camera di combustione, dove il gas brucia in proporzioni stechiometriche specifiche con l'aria, grazie alla ventilazione forzata che espelle anche i fumi prodotti.
Circuiti Idrici e Gas in una Caldaia
In ogni caldaia, si possono distinguere due circuiti principali: il circuito idraulico e il circuito del gas. Altri componenti comuni includono il pannello dei comandi, la scheda elettronica e diversi accessori forniti dalle case produttrici per adattarsi alle varie esigenze di installazione, funzionamento e integrazione con diversi tipi di impianti. Le dimensioni di una caldaia sono, in genere, circa 80 cm di altezza, 40 cm di larghezza e 20 cm di profondità.
Compatibilmente con i circuiti descritti e per realizzare le connessioni con gli impianti di riscaldamento e acqua calda sanitaria, nella parte inferiore di una caldaia è possibile distinguere un attacco per l'alimentazione gas (all'estermità del tubo giallo), un'uscita per l'acqua calda sanitaria, un'entrata per l'acqua fredda, un'uscita corrispondente con la mandata dell'impianto di riscaldamento ed un ritorno dello stesso impianto. Mandata e ritorno impianto sono alle estremità rossa e blu nella figura a lato.
Gli attacchi hanno misure standard: 3/4" per il gas e l'impianto di riscaldamento, e 1/2" per l'acqua sanitaria. Infine, è presente un cavo per l'alimentazione elettrica della scheda di controllo della caldaia.
Il Circuito Idraulico
Il circuito idraulico nella caldaia può essere considerato un unico circuito che opera esclusivamente per il riscaldamento o per la produzione di acqua calda sanitaria. È suddiviso in due sotto-circuiti: quello di riscaldamento collegato allo scambiatore termico in camera di combustione (scambiatore primario) e quello per la produzione di acqua calda sanitaria collegato a uno scambiatore secondario. Quest'ultimo scambia energia termica tra il circuito primario e l'acqua fredda proveniente dalla rete idrica.
Funzionamento della Caldaia: Riscaldamento e Acqua Calda Sanitaria
I due sotto-circuiti idrici sono separati da una valvola a tre vie controllata dalla scheda della caldaia, in modo che solo uno dei due lavori alla volta. Alla produzione di acqua calda sanitaria viene data priorità rispetto alla funzione di riscaldamento.
Sul sotto-circuito di riscaldamento è presente un gruppo circolatore che mette in moto l'acqua nell'impianto. Nelle caldaie più moderne, questo circolatore è ad inverter, modulando i giri e quindi i consumi di energia elettrica in base alla richiesta di energia termica.
Una valvola di sicurezza, generalmente tarata a 3 bar, e un pressostato, inibiscono il funzionamento del circolatore, e quindi della caldaia, se la pressione sul circuito di riscaldamento raggiunge valori eccessivi. La circolazione dell'acqua nell'impianto è preliminare all'avvio della combustione.
In modo simile, sul circuito sanitario un flusso-stato inibisce l'accensione della caldaia se non rileva il flusso, ovvero la circolazione dell'acqua, che altrimenti raggiungerebbe temperature pericolosamente alte.
La capacità dei circolatori di muovere una certa quantità di acqua, vincendo con la pressione le resistenze offerte dall'impianto, è espressa dalla curva portata / prevalenza fornita dal costruttore.
La portata esprime i litri per ora di acqua messi in movimento dal circolatore, mentre la prevalenza, che diminuisce all'aumentare della portata, è espressa in m.c.a. (metri di colonna d'acqua). Un metro di colonna d'acqua è la pressione esercitata da una colonna di acqua alta 10 metri su una superficie di un metro quadrato, corrispondente anche ad 1 bar o 100 kPascal.
Mediamente, i circolatori per le caldaie descritte hanno curve con portate e prevalenze che variano rispettivamente da 0 a 1500 litri per ora e da 0 a 5 m.c.a. Anche il flussostato sul circuito sanitario è caratterizzato da una portata e una prevalenza, generalmente di circa 2 litri per minuto e circa mezzo bar.
L'attivazione della modalità di riscaldamento avviene a seguito di un segnale che giunge alla scheda di controllo, generato da un termostato ambiente, un sensore o un dispositivo di controllo e regolazione, anche in remoto. La temperatura dell'acqua per il riscaldamento può variare tra 30°C e 85°C.
Dopo la richiesta di riscaldamento, viene alimentato il gruppo circolatore e attivato dopo che la scheda ha ricevuto i segnali del suo corretto funzionamento, la ventilazione e la combustione vengono attivate dopo pochi secondi.
Come la Caldaia Riconosce la Richiesta di Acqua Calda
L'impianto idraulico si sviluppa all'interno dell'abitazione attraverso due tubature distinte, una per l'acqua calda e una per l'acqua fredda, che terminano in tutti i punti di prelievo come lavabi, bidet e lavatrici.
Una volta superato il punto di distribuzione proveniente dall'esterno, il tubo si divide in due ramificazioni: una passa per la caldaia per il riscaldamento, mentre l'altra, per l'acqua fredda, segue un percorso differente senza coinvolgere la caldaia.
L'attivazione della caldaia avviene tramite sensori interni. Aprendo il rubinetto in posizione "calda", l'acqua comincia a circolare, attivando un sensore posto all'interno della caldaia, sensibile alla variazione di velocità del flusso d'acqua.
Esistono diverse tipologie di sensori:
- Flussostati: Agiscono come interruttori. Un cilindro coassiale dentro al tubo dell'acqua si sposta con il flusso, chiudendo un circuito elettrico che segnala l'accensione della caldaia. Con l'acqua ferma, il cilindro non si muove e il circuito non si attiva.
- Flussometri: Misurano la portata dell'acqua. Una girandola ruota quando l'acqua è in moto, permettendo di stimare la portata e regolare l'impegno energetico della caldaia per ottimizzare i consumi.
In entrambi i casi, l'accensione e il funzionamento a regime della caldaia non sono immediati. È necessario del tempo prima che l'acqua raggiunga la temperatura desiderata, dipendente dall'efficienza della caldaia. Essendo dispositivi meccanici ed elettrici, possono usurarsi o danneggiarsi.
La regolazione della temperatura dell'acqua avviene meccanicamente, controllata dall'utente tramite la posizione del rubinetto, miscelando acqua calda e fredda per ottenere la temperatura desiderata. La strozzatura può essere totale quando il rubinetto è girato da un solo lato.
Componenti dell'Impianto Idraulico
Un impianto idraulico si suddivide in due tipologie principali:
- Adduzione e distribuzione dell’acqua (fredda e calda) proveniente da acquedotto o serbatoio.
- Scarico delle acque nere nella rete fognaria comunale o in fossa settica.
Le acque condotte nello scarico possono essere suddivise in acque bianche (quelle provenienti da lavatrici, lavabi, docce, ecc.) ed acque nere (provenienti dagli scarichi nel wc).
Impianto di Adduzione e Distribuzione
L'impianto inizia con un contatore, un dispositivo di chiusura (saracinesca, rubinetto di arresto) e un filtro per garantire la qualità dell'acqua in ingresso, seguito da una pompa o da un sistema di pressurizzazione che assicura il flusso costante e adeguato. Il percorso dell'acqua comprende tubazioni principali e diramazioni che portano ai vari punti di prelievo, come rubinetti, docce e apparecchi sanitari.
Per servire i vari punti di erogazione dell'acqua in un edificio, occorrono colonne verticali di maggiore sezione e reti di distribuzioni orizzontali ai vari piani. Le tubazioni di distribuzione possono essere in rame, rivestito in materiale plastico, o in PVC. Le colonne montanti devono, invece, avere una sezione via via decrescente verso l’alto e possono essere in acciaio zincato, polietilene ad alta densità (PEAD), in rame o in PVC.
Per l’impianto di distribuzione dell’acqua è preferibile la cosiddetta distribuzione a collettore, in cui ogni punto di erogazione è servito singolarmente da un unico tubo, senza giunzioni, che parte da un collettore centrale di distribuzione ed arriva alle singole utenze. In questo modo la chiusura di una singola utenza non pregiudica il funzionamento delle altre e si evitano giunture che sono spesso causa di perdite. I collettori devono essere posizionati in una cassetta incassata dedicata, posta in un punto facilmente accessibile per eventuali operazioni di manutenzione. La stessa cassetta ospita un collettore per l’acqua calda ed uno per l’acqua fredda.
Impianto di Scarico
Questo sistema è progettato per convogliare le acque reflue provenienti da lavandini, docce, wc e altri apparecchi sanitari verso la rete fognaria o il sistema di trattamento delle acque reflue. Le tubazioni di scarico devono essere dimensionate correttamente per evitare intasamenti e garantire un flusso adeguato. Spesso, le tubazioni di scarico sono realizzate in PVC o polipropilene, materiali che offrono resistenza alla corrosione e alla formazione di incrostazioni.
Gli impianti di scarico possono essere di due tipi:
- a doppio tubo, cioè realizzati con due tubi distinti per lo scarico, per smaltire separate le acque nere e quelle bianche;
- tubo singolo nel quale confluiscono indistintamente le acque nere e quelle bianche.
Ad ogni modo, per evitare il fenomeno del riflusso, esistono dei componenti di collegamento tra le singole apparecchiature igieniche e le condutture di scarico, costituite da un tubo ricurvo (in metallo, plastica o PVC) detto sifone.
Tipologie di Caldaie
Le tipologie di caldaie più comuni sono:
- A gas
- A condensazione
- Idrosonica
Le caldaie a condensazione, rispetto a quelle tradizionali, sfruttano anche i gas combusti per riscaldare l'acqua, incrementando l'efficienza energetica.
Caldaie a Condensazione
Le caldaie a condensazione, sfruttano anche i gas combusti che una caldaia tradizionale invece espelle.
Questi vengono inviati dall’impianto idraulico ad uno scambiatore primario e qui si freddano. Invece di disperdere parte dell’energia prodotta, viene riutilizzata per diminuire la quantità di gas bruciato. I due sistemi si appoggiano su dispositivi di scambio termico differenti, garantendo in ogni condizione il massimo delle prestazioni possibili.
Oggi è possibile controllare queste caldaie in qualsiasi momento anche da remoto, basta scegliere un modello evoluto per gestire le varie funzionalità lontani da casa, utilizzando apposite app per smartphone.
Le caldaie a condensazione contribuiscono a ridurre i consumi energetici della tua casa, poiché si può abbattere la bolletta fino al 40% rispetto a un impianto classico sprovvisto di recupero dell’energia. Non da meno è la possibilità di montare una caldaia ecologica, che rispetta l’ambiente generando meno fumi di scarico, una quantità inferiore di particelle inquinanti e richiede meno gas per funzionare.
Manutenzione degli Impianti Termici
Per legge, gli impianti termici devono essere controllati a cadenza biennale da un tecnico abilitato per il controllo e la pulizia, con il rilascio di relativa documentazione che ne confermi o neghi l'utilizzo corretto. Tale documentazione deve essere trasmessa al Comune di competenza.
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