Come funziona una caldaia a condensazione: schema, vantaggi e consumi

La caldaia a condensazione produce acqua calda per il riscaldamento e, nei modelli combinati, anche per gli usi sanitari. Rispetto a una caldaia tradizionale, recupera una parte del calore contenuto nei fumi di combustione, che altrimenti verrebbe disperso attraverso la canna fumaria.

Questo permette di ridurre i consumi di gas e di ottenere un rendimento più elevato, soprattutto quando l’impianto funziona con temperature dell’acqua non troppo alte.

Cos’è una caldaia a condensazione?

Una caldaia a condensazione è un generatore di calore alimentato generalmente a gas metano o GPL. Il suo funzionamento di base è simile a quello di una caldaia tradizionale: il combustibile viene bruciato e il calore prodotto viene utilizzato per riscaldare l’acqua che circola nell’impianto.

La differenza principale riguarda il trattamento dei fumi. Nelle vecchie caldaie, i prodotti della combustione vengono espulsi a temperature elevate. Nella caldaia a condensazione, invece, i fumi vengono raffreddati prima di essere scaricati, in modo da recuperare anche il calore contenuto nel vapore acqueo.

Come funziona una caldaia a condensazione?

Il funzionamento di una caldaia a condensazione può essere riassunto nelle seguenti fasi:

1. il bruciatore miscela il gas con l’aria e avvia la combustione;
2. il calore prodotto riscalda lo scambiatore primario;
3. l’acqua dell’impianto assorbe il calore e viene inviata verso radiatori, ventilconvettori o pannelli radianti;
4. i fumi caldi attraversano lo scambiatore e vengono progressivamente raffreddati;
5. il vapore acqueo presente nei fumi condensa e libera ulteriore calore;
6. la condensa viene raccolta e scaricata attraverso un apposito tubo;
7. i fumi ormai raffreddati vengono espulsi all’esterno.

Il calore recuperato dalla condensazione viene quindi riutilizzato per preriscaldare l’acqua di ritorno dall’impianto, riducendo la quantità di gas necessaria per riportarla alla temperatura desiderata.

Perché si chiama “a condensazione”?

Durante la combustione del gas si produce anche vapore acqueo. Raffreddando i fumi al di sotto di una determinata temperatura, il vapore passa dallo stato gassoso a quello liquido, formando la cosiddetta condensa.

Questo passaggio libera una quantità di energia, chiamata calore latente, che nelle caldaie tradizionali viene dispersa nell’atmosfera insieme ai fumi.

La caldaia a condensazione è progettata proprio per recuperare questa energia e trasferirla all’acqua dell’impianto.

A quale temperatura avviene la condensazione?

Per ottenere una buona condensazione, la temperatura dell’acqua che ritorna alla caldaia deve essere sufficientemente bassa. In un impianto alimentato a gas metano, il fenomeno inizia generalmente quando la temperatura di ritorno scende al di sotto di circa 55 °C.

Più bassa è la temperatura di ritorno, maggiore può essere la quantità di calore recuperata dai fumi.

Per questo motivo le caldaie a condensazione lavorano particolarmente bene con:

• impianti di riscaldamento a pavimento;
• impianti radianti a parete o a soffitto;
• ventilconvettori dimensionati per funzionare a bassa temperatura;
• radiatori correttamente dimensionati e regolati;
• impianti dotati di sonda climatica e termoregolazione evoluta.

La caldaia a condensazione funziona anche con i termosifoni?

La caldaia a condensazione può essere utilizzata anche con i tradizionali termosifoni. Non è quindi obbligatorio avere un impianto a pavimento.

Con i radiatori, tuttavia, è importante regolare correttamente la temperatura di mandata. Se la caldaia viene fatta funzionare costantemente a 75-80 °C, la condensazione sarà più limitata e il risparmio potrebbe ridursi.

Quando le dimensioni dei radiatori e l’isolamento dell’edificio lo consentono, può essere conveniente impostare una temperatura di mandata a temperature inferiori lasciando l’impianto acceso per un periodo più lungo e mantenendo una temperatura interna più stabile.

La temperatura più adatta deve comunque essere valutata in base alle caratteristiche dell’edificio, alle dispersioni termiche e alla potenza dei terminali installati.

Componenti principali di una caldaia a condensazione

Una caldaia a condensazione è composta da diversi elementi che lavorano insieme:

• bruciatore modulante: regola la quantità di gas utilizzata in funzione della potenza richiesta;
• scambiatore di calore: trasferisce il calore prodotto dalla combustione all’acqua dell’impianto;
• ventilatore: gestisce l’ingresso dell’aria e l’espulsione dei fumi;
• circolatore: mette in movimento l’acqua nel circuito di riscaldamento;
• vaso di espansione: assorbe le variazioni di volume dell’acqua dovute alla temperatura;
• valvola a tre vie: nei modelli combinati devia il calore verso il riscaldamento o verso la produzione di acqua calda sanitaria;
• sifone della condensa: raccoglie e convoglia l’acqua prodotta dalla condensazione;
• scheda elettronica: controlla il funzionamento e i dispositivi di sicurezza.

Produzione di acqua calda sanitaria

Le caldaie a condensazione combinate producono sia acqua per il riscaldamento sia acqua calda sanitaria.

Quando viene aperto un rubinetto, un sensore rileva la richiesta e la caldaia dà priorità alla produzione di acqua calda sanitaria. La valvola a tre vie devia il circuito verso uno scambiatore dedicato, all’interno del quale l’acqua fredda proveniente dall’acquedotto viene riscaldata.

Al termine del prelievo, la caldaia può tornare a servire l’impianto di riscaldamento.

Nei modelli istantanei l’acqua viene riscaldata al momento dell’utilizzo. Altri apparecchi sono invece abbinati a un bollitore, utile quando sono presenti più bagni o un’elevata richiesta contemporanea di acqua calda.

Come vengono scaricati i fumi?

Le caldaie a condensazione sono generalmente apparecchi a camera stagna. L’aria necessaria alla combustione viene prelevata dall’esterno e i fumi vengono espulsi mediante un ventilatore.

Lo scarico può avvenire attraverso:

• un sistema concentrico, nel quale un condotto espelle i fumi e l’altro introduce l’aria comburente;
• due tubazioni separate per aspirazione dell’aria e scarico dei fumi;
• una canna fumaria collettiva idonea alla condensazione;
• un camino o una canna fumaria appositamente intubati.

I fumi prodotti da una caldaia a condensazione hanno una temperatura inferiore rispetto a quelli delle vecchie caldaie, ma possono generare condensa acida. Per questo motivo i condotti devono essere realizzati con materiali resistenti e compatibili con il sistema installato.

Dove finisce la condensa della caldaia?

La condensa prodotta durante il funzionamento viene raccolta nella parte inferiore della caldaia e convogliata verso uno scarico.

La tubazione deve avere una pendenza adeguata e deve essere collegata nel rispetto delle indicazioni del produttore. È inoltre necessario evitare ristagni, strozzature e tratti esposti al gelo.

In determinate condizioni può essere previsto un neutralizzatore di condensa, contenente materiale in grado di ridurne l’acidità prima dell’immissione nello scarico.

Quanto consuma una caldaia a condensazione?

Il consumo dipende da numerosi fattori:

• dimensioni dell’abitazione;
• zona climatica;
• qualità dell’isolamento termico;
• temperatura interna impostata;
• numero di ore di funzionamento;
• temperatura di mandata dell’impianto;
• produzione di acqua calda sanitaria;
• efficienza e corretta regolazione della caldaia.

Il semplice acquisto di una caldaia a condensazione non garantisce automaticamente il massimo risparmio. Per ridurre realmente i consumi è importante farla lavorare in modo modulante, con temperature compatibili con l’impianto e senza continui cicli di accensione e spegnimento.

Che cosa significa caldaia modulante?

Una caldaia modulante non funziona sempre alla massima potenza. Il bruciatore può aumentare o diminuire la propria intensità in base alla quantità di calore effettivamente richiesta dall’edificio.

Ad esempio, una caldaia da 24 kW potrebbe funzionare a una potenza molto più bassa quando l’abitazione è già calda e occorre soltanto compensare le dispersioni.

Una buona capacità di modulazione permette di:

• ridurre le accensioni e gli spegnimenti;
• mantenere più stabile la temperatura interna;
• diminuire i consumi;
• limitare l’usura dei componenti;
• migliorare il comfort.

Vantaggi della caldaia a condensazione

I principali vantaggi sono:

• recupero del calore contenuto nei fumi;
• consumi inferiori rispetto a una vecchia caldaia tradizionale;
• maggiore rendimento stagionale;
• riduzione delle emissioni inquinanti;
• funzionamento modulante;
• compatibilità con impianti a pavimento e termosifoni;
• possibilità di integrazione con termostati evoluti e sonde climatiche;
• produzione di riscaldamento e acqua calda sanitaria con un unico apparecchio.

Svantaggi e aspetti da considerare

Prima dell’installazione occorre considerare anche alcuni aspetti:

• necessità di predisporre lo scarico della condensa;
• verifica dell’idoneità della canna fumaria;
• possibile necessità di intubare il camino esistente;
• rendimento meno favorevole se l’impianto lavora sempre ad alta temperatura;
• necessità di effettuare manutenzione e controlli periodici;
• possibile formazione di fanghi e impurità negli impianti più vecchi;
• necessità di dimensionare correttamente la potenza.

Serve lavare l’impianto prima di installarla?

Quando una nuova caldaia viene collegata a un impianto esistente, è opportuno verificare la presenza di fanghi, ossidi e residui all’interno delle tubazioni e dei radiatori.

Le impurità possono ridurre la circolazione dell’acqua, danneggiare lo scambiatore e compromettere il corretto funzionamento del generatore.

In base alle condizioni dell’impianto, l’installatore può prevedere:

• lavaggio delle tubazioni e dei radiatori;
• trattamento dell’acqua tecnica;
• installazione di un filtro defangatore magnetico;
• installazione di un dosatore di polifosfati o di altri sistemi di trattamento;
• controllo della durezza dell’acqua.

Come regolare una caldaia a condensazione per consumare meno?

Per sfruttare meglio la condensazione è consigliabile:

• utilizzare la temperatura di mandata più bassa compatibile con il comfort;
• evitare di surriscaldare gli ambienti;
• installare valvole termostatiche sui radiatori;
• utilizzare un cronotermostato modulante compatibile;
• valutare l’installazione di una sonda climatica esterna;
• mantenere l’impianto acceso in modo regolare, evitando bruschi sbalzi;
• effettuare la manutenzione prevista;
• controllare periodicamente la pressione dell’impianto.

La sonda climatica, in particolare, permette alla caldaia di modificare automaticamente la temperatura dell’acqua in base alla temperatura esterna. Quando il clima è più mite, la caldaia invia acqua meno calda e può condensare più facilmente.

Caldaia a condensazione e caldaia tradizionale: differenze

Quando conviene installare una caldaia a condensazione?

La caldaia a condensazione può essere una soluzione conveniente quando è necessario sostituire una vecchia caldaia a gas e non si può o non si vuole modificare completamente l’impianto esistente.

Il risultato migliore si ottiene negli edifici dotati di un buon isolamento termico e di terminali che consentono di utilizzare acqua a temperatura medio-bassa.

Prima della sostituzione è comunque opportuno valutare anche eventuali alternative, come una pompa di calore o un sistema ibrido, considerando:

• caratteristiche climatiche della zona;
• isolamento dell’edificio;
• temperature richieste dall’impianto;
• potenza elettrica disponibile;
• spazi per le unità esterne;
• costi di installazione e di esercizio;
• possibilità di integrare un impianto fotovoltaico.

Pensa possa esserti utile l'articolo sulle migliori caldaie. A presto, Vincenzo.