Le caldaie a condensazione, tecnologia d’avanguardia

Nell’attuale dibattito sull’efficienza energetica, oltre agli interventi sull’involucro edilizio, ai collettori solari, e all’uso di nuovi materiali eco-compatibili, molto si discute dei nuovi generatori di calore che sfruttano il fenomeno fisico della condensazione

La diffusione della tecnologia delle caldaie a condensazione sul mercato europeo ha preso piede nella seconda metà degli anni novanta e si è poi diffusa progressivamente, fino a raggiungere oggi un’interessante quota di mercato. I paesi dove ha avuto maggiore successo, sono quelli del nord Europa come: Germania, Olanda, Francia e Inghilterra. Quest’ultima in testa per numero di caldaie installate, grazie anche ad un politica di incentivi statali.
In Italia, la diffusione delle caldaie a condensazione è iniziata verso la fine degli anni novanta, ma le percentuali di vendita, rispetto alle tecnologie tradizionali sono ancora inferiori rispetto a quelle europee: un mercato giovane e in via di sviluppo. A livello locale, regioni e province hanno promosso, azioni incentivanti per nuove installazioni o sostituzioni di generatori esistenti, con macchine ad alta efficienza energetica ed in particolar modo per quelle a condensazione.

h4. LA TECNOLOGIA

*Le caldaie a condensazione*, che rappresentano una tecnologia ecologicamente avanzata, permettono di risparmiare un quantitativo consistente di combustibile, attraverso un processo di riutilizzo delle sostanze di scarto (i fumi), in uscita dai generatori. Il meccanismo permette di recuperare una parte del calore che normalmente viene disperso nei gas di scarico sotto forma di vapore acqueo, consentendo così un migliore sfruttamento del gas combustibile e quindi il raggiungimento di un migliore rendimento, che significa anche riduzione dei consumi. Nelle caldaie tradizionali i gas residui della combustione vengono espulsi ad una temperatura compresa tra i 100 e i 160 °C, e sono in parte costituiti da vapore acqueo. Nelle caldaie a condensazione, i prodotti della combustione, prima di essere espulsi all’esterno, sono costretti ad attraversare uno speciale scambiatore, all’interno del quale il vapore acqueo condensa, cedendo parte del calore latente di condensazione all’acqua del primario. In tal modo, i gas nella fase finale fuoriescono ad una temperatura di circa 40 °C. Condensazione, significa sfruttare calore che è contenuto nel vapore acqueo dell’aria calda dei fumi per trasformarlo in energia calorica, ricavandone acqua ed energia.
*Il calore latente* è la quantità di calore o di energia, che occorre fornire o sottrarre all’unità di massa di una certa sostanza (acqua ad esempio), per farla cambiare di stato fisico. In questo passaggio di stato, la sottrazione o la fornitura di calore avviene a temperatura costante, cioè senza modificare la temperatura della sostanza. Affinché avvenga la condensazione del vapore, occorre che esso si trovi ad una determinata temperatura con una certa pressione costante. Più la pressione è alta, più alta sarà la temperatura necessaria per condensare il gas (questo significa che posso condensare il vapore acqueo per es. a 40°C anziché a 5°C, mantenendo alta la pressione). Le combinazioni di temperatura e di pressione necessarie per condensare il vapore contenuto nell’aria prendono il nome di _punto di rugiada_. Definiremo quindi, “punto di rugiada” la temperatura alla quale il vapore acqueo raggiunge il punto di saturazione, per cui si condensa intorno alle particelle presenti nell’aria ad una certa pressione costante, cedendo il suo calore. Le caldaie di nuova generazione, sfruttano quindi questi principi fisici: si avvalgono del calore latente del vapore contenuto nei fumi, recuperando quindi una percentuale di energia che viene riutilizzata, impedendo la sua dispersione nei fumi e quindi nell’ambiente. Per condensare il vapore dei fumi, i generatori utilizzano la temperatura dell’acqua di ritorno dall’impianto termico, più fredda rispetto alla temperatura dell’acqua di mandata. I fumi vengono fatti passare in uno speciale scambiatore-condensatore, che permette di sottrarre tramite condensazione, il calore latente del vapore acqueo. In questo modo la temperatura dei fumi in uscita, si mantiene allo stesso valore della temperatura di mandata, molto inferiore ai 140-160 °C dei generatori tradizionali.

*CONFRONTO TRA CALDAIE A CONDENSAZIONE E TRADIZIONALI*

I pregi derivanti dall’utilizzo delle caldaie di nuova generazione, si riscontrano eseguendo un semplice confronto:

• *Caldaie tradizionali*: i fumi escono ad alta temperatura, superiore a i 100°C; ciò si rende necessario per garantire l’espulsione dei fumi dalla canna fumaria, ma rappresenta un notevole spreco di energia. Un’altra perdita è rappresentata dal calore latente, contenuto nel vapor d’acqua che si genera nel processo chimico della combustione. Generalmente, nelle caldaie appena installate il rendimento si attesta poco al di sopra del 90%, dopo qualche anno comincia ad abbassarsi, con una perdita di efficienza e con un conseguente aumento del costo di riscaldamento.
• *Caldaie a condensazione*: è possibile sfruttare il calore dei fumi ad alta temperatura, con notevole risparmio di energia e contenimento dei consumi. Una volta utilizzato il calore raffreddando i fumi fino al punto di rugiada, questi possono essere espulsi utilizzando canne fumarie in plastica, dal momento che la temperatura non supera i 40°C. Nelle migliori caldaie, si ottengono rendimenti che superano di gran lunga il 100% e raggiungono quasi il 110%. Grazie alle caratteristiche costruttive (modulazione, sonde, programmi di gestione della temperatura, accumulo del calore all’interno del serbatoio a stratificazione), quando si decide di sostituire una caldaia tradizionale con una a condensazione, è possibile sceglierne una di potenza inferiore. Ad esempio, in una abitazione con una caldaia tradizionale di 30kW, è possibile la sostituzione con un modello a condensazione da 25 kW, e una diminuzione dei consumi del 15% circa. Tenendo conto inoltre del maggior rendimento della caldaia a condensazione, che si attesta sul 16-17% rispetto a quella tradizionale, il risparmio può superare il 30%.

h4. Soluzioni impiantistiche

I migliori risultati si ottengono se si completa il sistema impiantistico integrando alla caldaia a condensazione, i collettori solari e un sistema di distribuzione del calore a bassa temperatura (40°C), come il riscaldamento a pannelli radianti comunemente conosciuto come “a pavimento”, ma che può essere installato anche a parete o a soffitto. Dalla combinazione di tutti questi componenti è possibile ottenere risparmi che raggiungono la quota del 60%.

h4. Il quadro normativo

La tecnologia a condensazione si è maggiormente sviluppato in questi ultimi anni anche perché, in ambito europeo e nazionale, sono stati realizzati nuovi testi normativi, che consentono di facilitare il lavoro di progettisti e installatori. In Italia, nel luglio del 2003 è stata emanata la Norma UNI 11071, che si occupa di macchine a condensazione ed affini, installati al servizio di impianti a gas per uso domestico e simili, per un potenza termica massima nominale inferiore ai 35 kW. Per quanto riguarda gli impianti con potenza termica superiore ai 35 kW, è stato avviato nel 2004 un progetto normativo, il CIG E.01.08.929.0, che è quasi in dirittura di arrivo e, che una volta approvato, completerà la legislazione in materia. La UNI 11071, va ad integrare il corpo normativo italiano esistente in materia di camini e canne fumarie (norme: UNI 9615, UNI 10640, UNI 10641, UNI 10845), e quelle recenti europee ENN 1443 Camini – (EN 12391-1, EN 13384-1, EN 13384-2). Limitandoci alle considerazioni sulla normativa UNI 11071 vigente, ricordiamo che in essa vengono specificati i criteri di progettazione, installazione, la messa in servizio e la manutenzione di impianti domestici e similari che utilizzano gas combustibili. Invece per la progettazione dell’impianto interno e la ventilazione dei locali, la norma rimanda alle relative norme UNI 7129 e UNI 7131. La norma UNI 11071 dedica molto spazio alla realizzazione del sistema di scarico delle condense e ai sistemi per l’evacuazione dei prodotti della combustione. Questi aspetti consentono alla norma di assumere l’importanza che le compete divenendo così il testo fondamentale per l’installazione di caldaie a condensazione con potenza non maggiore di 35 kW.

h4. Incentivi, costi e detrazioni fiscali

Con la Finanziaria 2007, è possibile usufruire di detrazioni del 55% in 3 anni per interventi di efficienza e riduzione dei consumi energetici. Tra questi c’è la possibilità di sostituire la caldaia tradizionale con una a condensazione (non vengono indicate altre tipologie di generatori di calore o stufe). Il meccanismo di detrazione è simile a quello del 36% utilizzato per le ristrutturazioni edilizie, ma in aggiunta va prodotta una certificazione energetica.
Dal momento che le caldaie di nuova generazione costano di più rispetto a quelle tradizionali, la detrazione fiscale è utilizzata come incentivo. Inoltre, aspetto economico da non sottovalutare, vi sono benefici che derivano dalla diminuzione dei consumi energetici che si ottengono dalla nuova installazione, e non ultimo va considerato l’abbattimento delle emissioni inquinanti a livello ambientale.
Vediamo dal punto di vista economico, con un esempio di calcolo, cosa significa questo tipo di operazione. L’investimento iniziale per una singola abitazione si può arrivare a circa € 4.000 comprensivo di installazione, con un extracosto, rispetto ad una caldaia tradizionale di almeno € 1.000 (mentre nel caso di una caldaia condominiale la spesa si aggira attorno ai € 16.000, extra-costo € 4.000).
Dati non trascurabili, ma che vanno valutati per l’intero ciclo di vita della caldaia, che è solitamente di almeno 15 anni. Il costo di acquisto infatti va sommato alle spese di combustibile, e il risparmio in questo caso è davvero alto considerando che queste caldaie raggiungono quasi il 110% di rendimento. Infatti tali rendimenti sono riferiti al potere calorifico inferiore del combustibile, che non tiene conto del calore latente di condensazione che nelle normali caldaie viene disperso assieme al vapore acqueo nei fumi. Più la caldaia è vecchia più sarà alto il risparmio ottenibile sostituendola con una a condensazione, magari accoppiata con un bruciatore “a premiscelazione”, che consente una combustione pressoché perfetta. Gli sgravi fiscali accennati all’inizio prevedono, per questo tipo di sostituzione il 55% delle spese documentate, detraibile in sole tre quote annuali di pari importo. Prendendo come esempio un’abitazione tipo con un consumo annuo di 1600 m³ di metano, con una spesa pari a circa € 1100 e considerando una riduzione dei consumi del 20%, si può calcolare che l’investimento sia recuperato nell’arco di 8 anni come si vede dall’ andamento evidenziato dal grafico.
Ovviamente nel caso la caldaia sia comunque da sostituire perché obsoleta, il tempo di rientro del solo extra-costo di circa € 1000, si riduce drasticamente arrivando a soli 2-3 anni.