Efficienza energetica

tecnologie per il riscaldamento
GENERATORI DI CALORE

 

Cosa sono?
Il generatore di calore è il cuore di un impianto di riscaldamento.
Di seguito riportiamo le diverse tipologie.


Caldaia
Prima della recente metanizzazione le caldaie erano alimentate soprattutto a gasolio. Oggi le più diffuse sono a gas, più sicure, pratiche ed economiche. Ci sono vari tipi di caldaia a seconda della tecnologia di gestione del calore.

Caldaia a temperatura costante
Una valvola miscelatrice inserita nel circuito idraulico mantiene una temperatura costante piuttosto elevata all'interno della caldaia, per assicurare che non ci siano problemi di condensazione. La temperatura elevata è causa di notevoli dispersioni di calore e incremento delle perdite a bruciatore spento. All'aumentare del numero di volte che la caldaia viene accesa e spenta, aumentano le perdite al camino per tiraggio e le perdite di prelavaggio . Il ciclo di accensione /spegnimento può essere molto elevato; in questo caso il rendimento stagionale può risultare quindi molto basso pur in presenza di buon rendimento di combustione.
Per migliorare il rendimento è possibile introdurre un bruciatore a più stadi, oppure modulante.

Caldaia a temperatura scorrevole
I generatori a temperatura scorrevole consentono il raggiungimento di elevati valori di rendimento medio stagionale, grazie al loro funzionamento caratterizzato da una temperatura variabile che è in funzione della richiesta del carico dell'impianto e delle condizione climatiche.
Gli elevati valori del rendimento medio stagionale sono dovuti ai seguenti motivi:

  • la possibilità di una temperatura variabile all'interno della caldaia, produce esattamente il calore richiesto senza nessuna inutile sovraproduzione;
  • le basse temperature riducono le perdite verso l'ambiente dall'involucro esterno e dal camino a bruciatore spento.
Le principali caratteristiche di un generatore a temperatura scorrevole sono:
  • progettazione che consenta il funzionamento con temperatura del fluido termovettore anche di circa 30°C.
  • bruciatore a più stadi di funzionamento con regolazione automatica dell'aria combustibile;
  • bruciatore modulanti con regolazione dell'aria comburente, regolazione aria-combustibile in continuo.

Caldaia a condensazione
Le caldaie tradizionali utilizzano solo una parte dell'energia del combustibile, il cosiddetto potere calorifico inferiore; il resto viene disperso dal camino sotto forma di vapore acqueo.
La tecnologia a condensazione, al contrario, restituisce l'energia inutilizzata: raffredda il vapore acqueo trasformandolo in acqua e, nel corso di questo processo denominato "condensazione", recupera calore: il calore di condensazione.

Rendimento Utile (non Medio Stagionale) di una caldaia tradizionale

Rendimento Utile (non Medio Stagionale) di una Caldaia a Condensazione


Rispetto alle caldaie tradizionali, le caldaie a condensazione utilizzano una percentuale maggiore dell'energia fornita dal combustibile, il potere calorifico superiore. Per confrontare il rendimento degli impianti a condensazione con quelli tradizionali si calcola l'energia contenuta nel combustibile con il potere calorifero inferiore. Per questo la caldaia a condensazione raggiunge un rendimento globale normalizzato maggiore del 100%.

La quota di sfruttamento del calore di condensazione dipende dalla temperatura di ritorno del sistema di riscaldamento e dalla temperatura dei gas di scarico della caldaia. più basse sono entrambe, tanto più alto è lo sfruttamento del calore latente e quindi anche il rendimento della caldaia a condensazione. Quindi il miglior sfruttamento delle caldaie a condensazione si ha con terminali che funzionano bene a bassa temperatura, come ad esempio i pannelli radianti.

Altri vantaggi di una caldaia a condensazione sono:

  • riduzione delle emissioni inquinanti rispetto a una caldaia tradizionale;
  • risparmio dovuto al minore consumo di gas.

Caldaia a biomassa
Le moderne caldaie a biomassa hanno rendimenti elevati, gestione automatizzata della combustione (controllo dell'aria comburente, sonde lambda) e in particolare, per i modelli a pellet e cippato, possibile il caricamento automatizzato del combustibile. I modelli a legna da ardere richiedono generalmente il caricamento manuale, una o due volte al giorno.
Ciò che rende interessanti questi impianti è che sfruttano fonti di energia rinnovabili. Se bruciato correttamente, il legno emette la stessa quantità di anidride carbonica assorbita dalla pianta durante la sua formazione, quindi non altera l'equilibrio ambientale. Essendo diffusamente disponibile, la biomassa rappresenta una importante risorsa locale. Questo tipo di riscaldamento consente quindi di realizzare una forte interconnessione con il territorio, riutilizzando materiali che altrimenti sarebbero considerati scarti.

Elementi da considerare prima di scegliere una caldaia a biomassa sono:

  • disponibilità locale del combustibile;
  • disponibilità di spazi adeguati per lo stoccaggio;
  • facilità di caricamento.

Generalmente si tratta di caldaie utilizzate in ambienti rurali o montani.


Pompa di calore
La pompa di calore è una macchina in grado di trasferire calore da un ambiente a temperatura più bassa ad un altro a temperatura più alta, utilizzando una quantità di energia elettrica minore di quella termica erogata.

I vantaggi della pompa di calore sono:

  • coefficiente di prestazione (COP) vantaggioso (consuma 1 kWh elettrico per produrre fino a 4 kWh termici);
  • non è necessario disporre di un locale caldaia;
  • manutenzione annuale non obbligatoria;
  • il sistema è reversibile, quindi in estate può raffreddare gli ambienti.

Schema energetico della pompa di calore: il calore ceduto dall' impianto di riscaldamento è in buona parte quello gratuito "pompato" dall'ambiente esterno

 

Diverse tipologie di Pompe di Calore
Le pompe di calore vengono distinte in base alla sorgente fredda da cui prendono calore e al "pozzo caldo", cioè all'aria o all'acqua che riscaldano ulteriormente:

  • Pompa di Calore ARIA-ARIA: la pompa di calore preleva calore dalla sorgente fredda costituita dall'aria (esterna) e cede al pozzo caldo costituito anch'esso da aria (quella dell'ambiente riscaldato); per conoscere il funzionamento clicca questo link e poi avvia l'animazione flash "Attivare la tecnica di recupero termico"
  • Pompa di Calore ARIA-ACQUA: la pompa di calore preleva calore dalla sorgente fredda costituita dall'aria (esterna) e la cade al pozzo caldo costituito da un circuito d'acqua (di riscaldamento degli ambienti);

L'aria come sorgente fredda ha il vantaggio di essere sempre disponibile ma il rendimento della pompa di calore diminuisce quando diminuisce la temperatura dell'aria. Molto vantaggioso è l'utilizzo dell'aria interna viziata che comunque deve essere rinnovata.

  • Pompa di Calore ACQUA - ACQUA: la pompa di calore preleva calore dalla sorgente fredda costituita da acqua (di lago, fiume o falda) e la cade al pozzo caldo costituito da un circuito d'acqua (di riscaldamento degli ambienti);
  • Pompa di Calore ACQUA - ARIA: la pompa di calore preleva calore dalla sorgente fredda costituita da acqua (di lago, fiume o falda) e la cade al pozzo caldo costituito da aria (quella dell'ambiente riscaldato).

L'acqua ha caratteristiche termiche migliori di quelle dell'aria; l'acqua di fiume, di lago o di canale è da utilizzare quando è presente in prossimità dei locali da riscaldare, cosÏ come quella di falda se è a ridotta profondità, perchè altre sorgenti possono essere costituite da acqua accumulata in serbatoi e riscaldata dalla radiazione solare.

Le pompe di calore che sfruttano l'energia termica accumulata nel sottosuolo sono molto efficienti. Sono dette Pompe di Calore Geotermiche e sfruttano l'inerzia termica del terreno che oltre 10 metri di profondità mantiene una temperatura costante di circa 14°C, favorendo il funzionamento della pompa di calore con un alto rendimento.

Teleriscaldamento
Il termine "teleriscaldamento" sottolinea la peculiarità del servizio, ossia la distanza esistente tra il punto di produzione del calore e i punti di utilizzo: il cuore del sistema risiede in una centrale di produzione del calore che può servire edifici situati anche ad alcuni chilometri di distanza. Con il teleriscaldamento si passa dalla logica di acquisto di un combustibile, sia esso gas o gasolio, ad una logica di acquisto del prodotto finale, il calore.
La "centrale" produce acqua calda, che viene distribuita ai diversi punti della città attraverso una rete di condotte sotterranee. L'acqua calda trasportata dalla rete arriva agli scambiatori di calore installati nei singoli edifici, da qui il calore viene trasferito all'impianto di riscaldamento degli appartamenti e degli uffici. Alla fine di questo processo, l'acqua ormai raffreddata, ritorna in Centrale per essere nuovamente riscaldata.

Schema di principio del funzionamento del teleriscaldamento


L'aspetto sfavorevole del teleriscaldamento è l'onerosità iniziale della sua costruzione. Il teleriscaldamento è una tecnologia matura, efficiente, che sfrutta tutte le economie di scala, ma che richiede un grosso impegno da parte della Autorità Locale e della popolazione che sopporti la laboriosa messa in opera di tale soluzione (costruzione della centrale, tubature sotterranee che necessitano il rifacimento di strade, ecc... ).
Al teleriscaldamento è spesso associata la cogenerazione cioè la produzione contemporanea di energia elettrica e di calore.
La rete di distribuzione utilizzata dal teleriscaldamento può anche essere usata per portare l'acqua fredda, allora si parla di teleraffrescamento.
La triplice produzione di riscaldamento, raffrescamento ed elettricità si chiama trigenerazione.

 

 

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