L'IMPIANTO TERMICO
Da Wikipedia, l'enciclopedia libera

La caldaia è un'apparecchiatura che trasforma l'energia di combustibili in calore e lo rende disponibile in un circuito contenente acqua o aria che ha la funzione di distribuire il calore negli ambienti ed eventualmente nell'acqua dell'impianto sanitario.

È generalmente costituita da un recipiente riscaldato contenente acqua (o altro liquido), che quindi aumenta di temperatura per effetto di un riscaldamento esterno.

Come caso particolare, se tale apparecchiatura è destinata a provocare il cambiamento di stato dell'acqua, da liquido ad aeriforme, in modo continuo e in condizioni controllate, viene meglio definita generatore di vapore.

Parte dell'evoluzione delle caldaie è dovuta all'evoluzione dei combustibili. Dal legno dei primordi, si è passati al carbone verso il XVIII secolo, e questo è rimasto per un secolo e mezzo il combustibile principe; la combustione avveniva nel focolare, sostanzialmente una griglia, su cui veniva posto il combustibile solido, in modo più o meno meccanizzato e da cui venivano evacuate le ceneri, anch'esse in modo più o meno meccanizzato.

Nel XX secolo il carbone è stato gradualmente soppiantato dai combustibili liquidi; ciò ha richiesto la sostituzione del focolare con altri sistemi, in grado di iniettare miscele combustibile liquido - comburente gassoso nella camera di combustione.

Tali dispositivi sono detti bruciatori.

Costruzione

Nella caldaia si distinguono essenzialmente:

il focolare o il bruciatore, che costituiscono l'organo di ingresso dell'energia termica. Sul focolare, o grazie al bruciatore, si costituisce una miscela non stechiometrica tra il carbonio ( o altro elemento ossidato) contenuto nel combustibile e l'ossigeno contenuto nell'aria, in modo da realizzare una fiamma tale da trasmettere il calore sia per conduzione termica tramite i fumi caldi di combustione, sia per irraggiamento.

L'ambiente in cui è presente il focolare (o il bruciatore) è detto camera di combustione. Nel caso di focolari a combustibile solido, è prevista una camera, detta cinerario, solitamente sottostante la griglia del focolare, in cui si accumulano le ceneri di combustione e da cui queste vengono estratte. Tranne che nelle caldaie a pellet in cui la cenere viene completamente eliminata con i gas di scarico. La camera di combustione è solitamente in leggera depressione nel caso di combustibile solido; in presenza di un bruciatore la camera è a volte a pressione superiore all'atmosferica.

il fascio tubiero (non presente in genere nelle caldaie per riscaldamento), ossia un assieme di tubi che collegano, nelle caldaie a tubi di fumo il focolare al camino, e in quelle a tubi d'acqua i corpi cilindrici. Il fascio tubiero ha la funzione di aumentare per quanto possibile la superficie di scambio tra fumi e acqua.

il camino, condotto esterno di dispersione dei prodotti di combustione esausti.

Classificazione

Come visto, si possono classificare le caldaie secondo:

il tipo di riscaldamento (esterno/interno);

il profilo di circolazione dell'acqua e dei fumi (a tubi d'acqua/tubi di fumo)

la circolazione dell'acqua (naturale, assistita o forzata)

il contenuto d'acqua in rapporto alla superficie (grande, medio, piccolo, piccolissimo)

la pressione massima di esercizio

la produzione massima oraria di vapore

il tipo di combustibile

Si possono inoltre classificare per:

tipo di installazione (fissa, semifissa, locomobile, locomotiva)

tipo di focolare (a combustibile solido, a combustibile liquido, a recupero).

la maggior parte delle caldaie sono concepite per uso continuativo e definito, e vengono installate in un punto preciso definito in base a considerazioni pratiche. Sono quindi installate in modo permanente, e possono essere rimosse solo dopo importanti lavori di demolizione. Queste sono le caldaie fisse.

alcune caldaie, pur essendo installate in punti definiti da altre considerazioni, hanno una relativa facilità di spostamento; tipicamente la caldaia in quanto tale è un monoblocco completo di accessori, esclusi l'alimentazione del combustibile ed eventualmente accessori esterni quali il camino. Queste sono le caldaie semifisse.

esistono poi caldaie che contengono in se tutti gli accessori necessari al funzionamento, incluso un serbatoio del combustibile (solido, liquido o gassoso), e che spesso hanno mobilità facilitata, essendo montate su ruote e quindi trainabili; utilizzate ad esempio per usi di cantiere. Queste caldaie sono delle locomobili.

infine, una caldaia locomobile in cui l'energia di spostamento è data dalla caldaia stessa grazie all'installazione di un motore a vapore è detta locomotiva. Ne è ovviamente un esempio la motrice a vapore dei treni.

Caldaia a fiamma inversa

La caldaia a fiamma inversa è un tipo di caldaia a biomassa, dove la fiamma si sviluppa verso il basso per via di un'aspirazione forzata dei prodotti di combustione dalla parte bassa.

Il suo vantaggio è che vi si può riempire tutto il focolare di legna, senza che venga bruciata tutta insieme. Man mano che la legna viene consumata dal fuoco, scende verso il basso. Una carica di legna può durare anche alcuni giorni.

Lo scambio di calore in queste caldaie è di solito molto efficiente e c'è un controllo della temperatura dei prodotti della combustione che regola il tiraggio.

Caldaie per usi civili

Negli usi civili le caldaie utilizzate si distinguono in base alla potenza termica in gioco, per gli appartamentini condominiali con riscaldamento autonomo, in considerazione della ridotta se non completa assenza di spazi necessari alla posa in opera di caldaie di altro tipo, è invalso, anche per effetto della crescente metanizzazione in atto sul territorio nazionale, l'uso di caldaie del tipo murale;

Caldaie murali

Caldaia murale per uso domestico
Sono generalmente realizzate con uno scambiatore in acciaio e consentono la necessaria compattezza dimensionale; gli scambiatori utilizzati in questi tipi di caldaia sono in acciaio austenitico atto a resistere alle temperature di fiamma ed alla inevitabile corrosione legata al processo di combustione.

Questo tipo di generatore di calore è in molti casi dotato di bollitore di ridotte dimensioni per la produzione di acqua calda sanitaria ed alta capacità di scambio o, in molti casi, dotato di scambiatore sanitario a scambio rapido a forma di bollitore a serpentina di piccole dimensioni detto boilerino o scambiatore a piastre (produzione acqua calda di tipo istantaneo).

Anche per effetto della normativa vigente (Legge 10/91 e DPR 412 ) tendente anche a garantire la necessaria sicurezza relativamente allo scarico dei prodotti di combustione, il mercato italiano si è andato evolvendo sull'installazione di caldaie a camera stagna a tiraggio forzato.

In questo tipo di caldaia la combustione avviene in una camera chiusa (stagna) rispetto all'ambiente circostante, ciò comporta la necessità di prelevare aria comburente direttamente dall'esterno tramite apposite condotte, con conseguente necessità di dotare la caldaia stessa di un elettroventilatore con funzione di prelievo dell'aria esterna e per forzare (tiraggio forzato) l'espulsione dei prodotti di combustione verso il camino che li disperde.

Se da un lato quest'ultimo tipo di caldaia garantisce la sicurezza (ai fini dell'eventuale travaso di gas di combustione all'interno degli ambienti), dall'altro fa insorgere altre problematiche legate allo scarico dei prodotti della combustione ed alle relative condotte di fumisteria che risultando essere in pressione e che devono necessariamente garantire (anche nel tempo) le necessarie doti di tenuta. Le caldaie murali possono essere del tipo per installazione interna o adatte all'installazione esterna in appositi armadi di contenimento.

Un'evoluzione tecnica di questo tipo di caldaia si è avuto con l'introduzione sul mercato delle caldaie a condensazione. Questo tipo di generatore di calore ha la prerogativa di recuperare il calore di condensazione ed è caratterizzato da rendimenti termici eccezionali, con un'emissione di ossido di carbonio e di altri residui pericolosi assai contenuto.

Queste caldaie sono quasi sempre del tipo a tiraggio forzato con combustione realizzata premiscelando l'aria al combustibile e rappresentano il futuro nella realizzazione di generatori di calore.

Riescono ad ottenere notevoli risparmi di combustibile anche con i termosifoni tradizionali, ma ottimizzano il loro rendimento soprattutto se abbinate a soluzioni ad irraggiamento come i pannelli radianti.

Caldaie a basamento

Questo tipo di caldaia, assai più ingombrante rispetto alla precedente è generalmente dotata di bollitore ad alta capacità che richiede per la sua collocazione i necessari spazi; può essere del tipo a camera aperta o a camera stagna.

Generalmente le caldaie a camera aperta vengono installate in un locale adibito a centrale termica, mentre nel caso di collocazione all'interno dell'unità abitativa (per effetto della normativa di sicurezza vigenti) si provvede all'installazione di caldaie a camera stagna.

La superiore capacità del bollitore garantisce una maggiore possibilità di utilizzo contemporaneo di più punti di prelievo di acqua calda sanitaria. Lo scambiatore di questo tipo di caldaia può essere in acciaio (es. nelle caldaie murali) o ad elementi di ghisa.

Per il funzionamento a gasolio o a combustibile liquido (gasolio) o solido (legno o pellets), data la conformazione diversa della camera di combustione, la struttura è generalmente realizzata in acciaio con bollitore incorporato o meno, in funzione delle esigenze dello stabile.

Per il civile (salvo usi particolari), le caldaie sono generalmente a tubi di scarico con temperature di funzionamento inferiore a 100 °C. Il mercato negli ultimi anni ha subito una brusca accelerata, sia per effetto delle normative di sicurezza e risparmio energetico, sia per una evoluzione tecnologica relativa al controllo della combustione ed alla termoregolazione.

Le soluzioni che offre il mercato sono le più disparate. Si tratta in questo caso di adottare la migliore tecnologia in funzione degli ambienti da riscaldare, degli spazi a disposizione, del tipo di distribuzione e della tipologia di impianto che si intende realizzare.