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Copertina Idraulica Caleffi numero 57

ESEMPIO A Caso 1: impianto a radiatori con caldaia a condensazione

In questo articolo presentiamo il primo dei due casi in cui analizziamo due tipologie di impianto con andamento delle temperature esterne e della potenza come visto in precedenza (figg. 27-28): l'impianto a radiatori con caldaia a condensazione.

Qui sotto, trovate il link al secondo caso.

Caso 2. Impianto a pannelli radianti con pompa di calore

Facendo riferimento alle curve climatiche di fig. 29, valutiamo quale curva ottimizzi il rendimento dell’impianto. 

CASO 1: IMPIANTO A RADIATORI CON CALDAIA A CONDENSAZIONE

Prendiamo in considerazione un impianto con caldaia a condensazione, valvola di miscelazione regolata tramite centralina climatica e radiatori completi di valvole termostatiche. È una tipologia impiantistica tipica delle ristrutturazioni, sia per impianti autonomi domestici (dove può mancare la valvola di miscelazione e la centralina climatica gestisce direttamente la caldaia) che per grandi impianti centralizzati (fig. 30). Per capire l’influenza della regolazione in impianti di questo tipo analizziamo come cambia il rendimento della caldaia e l’energia spesa dalla pompa di circolazione al variare della temperatura di mandata, cioè del parametro gestito dal regolatore elettronico. 

Fig. 30: Impianto a radiatori con caldaia a condensazione e regolatore climatico
Fig. 31: Esempio rendimento caldaie a condensazione

Il rendimento delle moderne caldaie a condensazione dipende in particolare dal valore della temperatura di ritorno. Infatti più questa è bassa e maggiore sarà la quantità dei fumi che condensano, incrementando, in tal modo, la resa termica delle caldaie stesse. 

Nel caso degli impianti a radiatori la regolazione assume quindi notevole importanza, poiché è in grado di influenzare i rendimenti descritti, grazie all’azione combinata delle valvole termostatiche e all’utilizzo di una opportuna curva climatica. 

La potenza termica emessa da un radiatore è legata alla differenza tra la temperatura media del fluido e la temperatura ambiente, come si intuisce dalla relativa legge di emissione riportata in fig. 32. Possiamo quindi comprendere che la stessa potenza emessa da un radiatore può essere ottenuta con diverse combinazioni di portata e salto termico (vedi esempio in fig. 32). 

La presenza delle valvole termostatiche gioca un ruolo spesso trascurato, poiché, essendo in grado di regolare la portata in modo da avere una potenza emessa sostanzialmente pari a quella richiesta, sono in grado di migliorare l’efficienza dell’impianto. Possiamo sfruttare questo comportamento a nostro favore intuendo che un’alta temperatura di mandata, regolata tramite la curva climatica, comporterà ampi salti termici e, allo stesso tempo, basse portate garantendo le condizioni di comfort richieste. 

Fig. 32: Esempio potenza emessa da un radiatore

È stato simulato il funzionamento dell’impianto considerando il fabbisogno termico richiesto (vedi Regolazione e risparmio energetico), valutando gli effetti della regolazione nell’arco di una intera stagione ed analizzando le differenze ottenute con le diverse curve climatiche (fig.29). 

Possiamo affermare in base a ciò che è illustrato nei grafici di fig. 33: 

  • la maggior resa delle caldaie a condensazione si raggiunge utilizzando curve climatiche caratterizzate da temperature di mandata mediamente alte e conseguenti salti termici elevati. Questo vantaggio è dovuto al fatto che, grazie all’azione delle valvole termostatiche, si riescono ad ottenere temperature di ritorno basse sfruttando maggiormente la zona di condensazione dei fumi. 
  • Le curve climatiche adottate consentono di ridurre sensibilmente i costi di gestione delle pompe. Questo è dovuto al fatto che l’azione delle valvole termostatiche fa diminuire le portate del fluido in circolazione. I grafici sono relativi ad una pompa di circolazione a velocità variabile impostata a prevalenza costante oppure a prevalenza proporzionale. Se le portate diminuiscono, si riducono anche le potenze richieste e quindi, in maniera apprezzabile, anche i relativi consumi elettrici. 

Nell’analisi non è stata presa in considerazione la curva di regolazione a punto fisso. Per far lavorare correttamente le valvole termostatiche, dobbiamo considerare che le temperature di mandata non devono essere troppo elevate, perché la corsa di queste valvole è molto limitata e, di conseguenza, lavorerebbero male con portate troppe piccole. Per questo motivo una regolazione a punto fisso porterebbe a condizioni di lavoro non ottimali, specialmente durante le stagioni in cui la potenza termica richiesta è più bassa. 

Conviene quindi programmare i regolatori climatici con curve caratterizzate da profili di temperatura mediamente più elevati. Solo agendo su questo tipo di programmazione si possono avere risparmi sul rendimento dei generatori fino al 5÷6 % e sui costi per la circolazione del 70÷80 %. Tali risparmi sono significativi anche in ragione del fatto che possono essere ottenuti senza alcuna modifica per l’impianto e, quindi, senza alcun costo da sostenere. 

Fig. 33: Analisi e Risparmio

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