Tecnica della condensazioneper il risparmio energeticoe la salvaguardia dell'ambiente

Notiziario tecnicoTecnica della condensazione

Principi fondamentali

2

Principi fondamentali

La tecnica della condensazione con-sente di sfruttare efficacemente il ca-lore derivante dalla combustione digas o gasolio (fig. 1). Si basa sullostesso principio della tecnica dellabassa temperatura, in base alla qualela caldaia viene portata alla tempera-tura necessaria per coprire il fabbiso-gno di calore richiesto.

Recupero del calore latente

Mentre nelle caldaie a bassa tempe-ratura si deve evitare la condensazio-ne dei gas di combustione e la conse-guente umidità delle superfici discambio termico, per la tecnica dellacondensazione è esattamente il con-trario: qui la condensazione dei gas dicombustione è necessaria per sfrutta-re l'energia termica latente contenutanel vapore acqueo, in aggiunta al ca-lore sensibile dei gas di scarico. Inol-tre viene considerevolmente ridottal'espulsione del calore residuo attra-verso l'impianto gas di scarico poiché- rispetto alle caldaie a bassa tempe-ratura - è possibile abbassare note-volmente la temperatura fumi (fig. 2).

Durante la combustione di gasolio ogas metano, i loro componenti essen-ziali, principalmente carbonio (C) eidrogeno (H), si combinano con l'os-sigeno dell'aria (O2), generando ani-dride carbonica (CO2) e acqua (H2O)(fig. 3).

L'equazione della combustione riferi-ta al gas metano (CH4):

CH4 + 2O2 -> 2 H2O + CO2 + calore

Recupero di energia tramite la con-densazione

Se la temperatura sulle pareti dellesuperfici di scambio termico lato fumiscende al di sotto della temperaturadi condensazione del vapore acqueo,nel gas di combustione viene a for-marsi acqua di condensa.

2%

11%

98%

109%

Figura 2: Le caldaie che utilizzano la tecnicadella condensazione raggiungono unrendimento stagionale fino al 109%,guadagnando calore supplementaredai gas di scarico (gas metano)

100% 111%

100%

110%

109%

100%

96%

Calore nelvapore acqueo

Dispersioneannuaper gas discarico 3%Dispersioneannuaattraverso le superfici 1%

Potere calorifico superiore

Potere calorifico inferiore

Potere calorifico superiore

Potere calorifico inferiore

97%

Caldaia a bassatemperatura

Caldaia a gas a condensazione

1%

1%

106%

100%

105%

104%

Potere calorifico superiore

Potere calorifico inferiore

Caldaia a gasolio a condensazione

1%

1%

Figura 1: Comparazione delle perdite di carico tra le caldaie a bassa temperatura e a condensazione(gas metano, gasolio EL)

CH4

O2

O2

CO2

H2O

H2O

Calore

Figura 3: Ricavo di calore dai gas dicombustione (gas metano)

3

A causa della diversa composizionechimica del gas metano e del gasolio,si hanno diverse temperature di con-densazione del vapore acqueo nelgas di combustione.Nel campo stechiometrico, la tempe-ratura di condensazione del vaporeacqueo per il gasmetano è di ca. 57°C,per il gasolio EL di ca. 47°C (fig. 4).

Rispetto alla tecnica della bassa tem-peratura, il ricavo di calore teoricoper il gas metano è dell'11%, mentreper il gasolio si può raggiungere almax. il 6%.

Potere calorifico inferiore e superiore

Il potere calorifico inferiore (Pci)definisce la quantità di calore liberatadurante una combustione completa,quando l'acqua che si viene a forma-re è sotto forma di vapore.

Il potere calorifico superiore (Pcs)definisce la quantità di calore liberatadurante una combustione completa,incluso il calore latente di evaporazio-ne contenuto nel vapore acqueo deigas di combustione. La tabella 1 offreuna panoramica delle caratteristichedei combustibili rilevanti perl'utilizzo della tecnica della condensa-zione.

Precedentemente non era possibileutilizzare il calore latente di evapora-zione poiché non esistevano ancorale possibilità tecnologiche odierne.Per tutti i calcoli del rendimento sta-gionale si utilizzava quindi il poterecalorifico inferiore (Pci), quale valoredi riferimento. Grazie alla possibilitàdi utilizzare il calore latente di evapo-razione e al riferimento al Pci, si han-no rendimenti stagionali superiori al100%.

Conformemente alle normative, igradi di rendimento stagionale nellatecnica del riscaldamento si riferisco-no sempre al potere calorifico inferio-re (Pci).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

25

30

35

40

45

50

55

60

Contenuto di CO2 [Vol-%]

Tem

per

atu

rad

ico

nd

ensa

zio

ne

del

vap

ore

acq

ueo

[°C

]

Gas metano(95% CH4)

Gasolio EL

47

57

Figura 4 Temperatura di condensazione del vapore acqueo

Potere Potere Pcs/Pci Pcs - Pci Quantità acquacalorifico calorifico di condensasuperiore Pcs inferiore Pci (teorica)kWh/m3 kWh/m3 kWh/m3 kg/m3 1)

Gas di città 5,48 4,87 1,13 0,61 0,89Gasmetano LL 9,78 8,83 1,11 0,95 1,53Gasmetano E 11,46 10,35 1,11 1,11 1,63Gas liquido 28,02 25,80 1,09 2,22 3,37Gasolio EL2) 10,68 10,08 1,06 0,60 0,881) riferito alla quantità di combustibile2) con gasolio EL i dati si riferiscono all'unità di misura "litro"

Tab. 1: Contenuto d'energia dei combustibili

4

Fattori di incidenza sull'utilizzo dellatecnica della condensazione

Il guadagno di energia termica di ungeneratore di calore a condensazio-ne, rispetto a quello di un generatoredi calore a bassa temperatura, non ri-sulta esclusivamente dal recupero dicalore per condensazione, ma, peruna percentuale rilevante, da unaminore dispersione per gas di scari-co, derivante da temperature fumibasse.

In base al rendimento caldaia, è pos-sibile effettuare una valutazione a li-vello essenzialmente energetico.

Rendimento caldaia ηK di caldaie acondensazione

Fattori di incidenza

ϑA -> Temperatura fumi percaldaie a condensazione:nessuna limitazione

CO2 -> Concentrazione di CO2:la qualità della combustionedipende dalla tipologiacostruttiva del bruciatore

α -> L'indice di condensazionedipende dalla tipologia co-struttiva della caldaia e dell'impianto (dimensiona-mento)

qA – qS Pcs – PciηK = 1 – ––––––– + –––––––-- •α

100 Hi

sensibile latente (quantità dicalore per conden-sazione)

A1qA = ( ϑA – ϑL ) • ( –––– + B )CO2

V Quantità acqua di condensa (misurata)α = –––––––––––––––––––––––––– ––

V Quantità acqua di condensa (teor.)(vedi tabella 1)

•

Gasolio Gas Gas di Gas di Gas liquido emisceleEL metano città cokeria di aria e gas liquido

A1 0,5 0,37 0,35 0,29 0,42A2 0,68 0,66 0,63 0,60 0,63B 0,007 0,009 0,011 0,011 0,008

Tab. 2: Fattori combustibile secondo 1º BImSchV

Legenda

ηK = Rendimento caldaia [%]ϑA = Temperatura fumi [°C]ϑL = Temperatura aria [°C]A1 = Fattore combustibile secon-

do 1º BImSchVB = Fattore combustibile secon-

do 1º BImSchVCO2 = Contenuto di anidride

carbonica [%]qA = Dispersioni per gas

di scarico [%]qS = Perdite per irraggiamento [%]α = Indice di condensazionePcs = Potere calorifico superiorePci = Potere calorifico inferiore

Rispetto a una caldaia convenzionale,la formula per il rendimento caldaia ela quantità di calore per condensazio-ne viene ampliata. Oltre alle costantiPcs e Pci (potere calorifico superiore einferiore), specifiche per ciascuncombustibile, la quantità di calore percondensazione è determinata dall'in-dice di condensazione variabile, cheindica il rapporto tra la quantità di ac-qua di condensa che effettivamente siottiene nella caldaia e la quantità diacqua di condensa teoricamente pos-sibile.

Maggiore è la quantità di acqua dicondensa effettiva, più efficace risultala caldaia a condensazione.

Minore è la temperatura fumi, mag-giore è la quantità acqua di condensae quindi l'indice di condensazione α.Allo stesso tempo, con una tempera-tura fumi minore, ad es. rispetto auna caldaia a bassa temperatura,si hannominori dispersioni per gas discarico. Ciò significa che con le cal-daie a condensazione oltre al recupe-ro di calore per condensazionesi ha unmigliore sfruttamento dienergia, dovuto anche alle minori di-spersioni per gas di scarico.

Fig. 5a: Vitodens 200-W da 17 a 60 kW versio-ne solo riscaldamento

Fig. 5b: Vitodens 200-W da 4,8 a 35 kW conproduzione di acqua calda sanitaria in-tegrata

•

5

Rendimento stagionale

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

–15

–12

–9

–6

–3

0

3

6

9

12

15Fatt

ore

dic

aric

ore

lati

vod

ella

cald

aia

[%]

Giorni di riscaldamento

Tem

per

atu

raes

tern

a[°

C]

63

48

39

30

13

24,5 32,2 39,5 50,5 119,7

Fig. 6: Determinazione del rendimento stagionale secondo DIN 4702, parte 8

Rendimento stagionale

Per contraddistinguere lo sfruttamen-to di energia delle caldaie moderne èstato introdotto il concetto direndimento stagionale secondo nor-me DIN 4702, parte 8. Il rendimentostagionale è il rapporto tra la quantitàdi calore utile rilasciata in un anno ela quantità di calore del combustibilefornita al generatore di calore (riferitaal potere calorifico inferiore del com-bustibile). Nell'ambito della normaDIN 4702 è stato stabilito un procedi-mento che porta a dati analoghi, sullabase di misurazioni standardizzate subanco prova.Per la Germania sono stati rilevaticinque diversi valori del fattore di ca-rico, riferiti a un carico termico an-nuale stabilito, rappresentati nella fi-gura 6. Per ogni livello del fattore dicarico si ha la stessa quantità di ener-gia necessaria (superfici equivalenti).Per ognuno dei cinque livelli stabilitisecondo DIN 4702 si hanno due ∆T ditemperature (una ∆T sulla base di unriscaldamento a radiatori: base di di-mensionamento 75/60°C; un ∆T sullabase di un impianto di riscaldamentoa pavimento: base di dimensiona-mento 40/30°C secondo EN677), perle quali il rilevamento del rendimentostagionale a carico parziale viene ef-fettuato sul banco prova.Sulla base di 5 rendimenti stagionalia carico parziale rilevati viene quindicalcolato il rendimento stagionale.In tal modo si dispone di un parame-tro definito con il quale è possibilemettere a confronto lo sfruttamentodi energia delle delle diverse tipolo-gie di caldaie.Il dimensionamento di una caldaiaavviene in modo tale che sia garanti-to il fabbisogno termico alla tempera-tura esterna più bassa. In Germania ilcampo delle temperature esterne peril dimensionamento è compreso tra -10 e -16°C. Temperature così bassevengono raggiunte però solo rara-mente, per cui la caldaia deve lavora-re a piena potenzialità soltanto perpochi giorni l'anno e deve quindi fun-zionare a temperature elevate solo inquesto periodo. Nel restante periodosono necessarie solo frazioni dellapotenzialità massima. Osservata nel-l'arco di tutto l'anno, la produzione dicalore necessaria avviene con tempe-rature esterne al di sopra del punto dicongelamento (da 0 a 5°C) (fig. 7).

20 15 10 5 0 – 5 – 10 – 15

20

30

40

50

60

70

Tem

pera

tura

dell'i

mpi

anto

diris

cald

amen

to[°

C]

Temperatura esterna [°C]

80

90

Temperatura mandata

Temperatura ritorno

Pro

du

zio

ne

dic

alo

re[%

]

20

30

40

50

60

70

80

90

10

0

10

0

Cen

tro

fun

zio

nam

ento

7%

22% 21%

9% 6%

35%

Sistema di riscaldamento 75/60°C

Fig. 7 Suddivisione della produzione di calore annuale in funzione delle temperature esterne

6

Ne deriva che il fattore di carico me-dio delle caldaie osservato nell'arcodi tutto l'anno èminore del 30%La figura 8 mostra un confronto deigradi di rendimento stagionale, inparticolare con fattori di carico ridotti.

Vantaggi della tecnica della conden-sazione

Il vantaggio della tecnica della con-densazione è particolarmente eviden-te proprio per fattori di carico ridotti:le caldaie a temperatura costantecausano notevoli perdite di rendi-mento quando il fattore di carico di-minuisce poiché anche con tempera-ture dell'impianto di riscaldamentobasse, la temperatura caldaia deveessere mantenuta a un livello alto.Ciò provoca un forte aumento delladispersione di calore, con la conse-guente diminuzione del rendimentostagionale.

Le caldaie a condensazione, invece,presentano un ottimo rendimentostagionale proprio con fattori di cari-co ridotti: per via del basso livello ditemperatura dell'acqua di riscalda-mento l'effetto della condensazione èparticolarmente efficace.

La figura 9 mostra un confronto deigradi di rendimento di diverse tipolo-gie di caldaie.

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

10 20 30 40 50 60 70 80 90 10000

Fattore di carico della caldaia [%]

Ren

dim

ento

stag

ion

ale

aca

rico

par

zial

e[%

]

Calore utile aggiuntocaldaie a bassa temperatura

Calore utile aggiuntocaldaie a gas a condensazione

Calore utilecaldaie a temperatura costanteanno di costruzione 1975

15 10 5 0 -5 -10 -1520Temperatura esterna [°C]

Figura 8: Rendimenti stagionali a carico parziale per diverse caldaie, in funzione del fattore di caricoper caldaie a bassa temperatura e a condensazione

75

80

85

90

95

100

105

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Potenzialità specifica [%]

Ren

dim

ento

stag

ion

ale

aca

rico

par

zial

e[%

]

110

A

B

C

D

E

015 10 5 -5 -10 -15Temperatura esterna [°C]

109106

96

90

84

Ren

dim

ento

stag

ion

ale

[%]

Figura 9: Rendimenti stagionali perdiverse tipologie di caldaie

A Caldaie a gas a condensazione40/30°C

B Caldaie a gas a condensazione75/60°C

C Caldaie a bassa temperatura(senza limite inferiore di tempera-tura)

D Caldaie anno di costruzione 1987(limite inferiore di temperatura:40°C)

E Caldaie anno di costruzione 1975(temperatura acqua di caldaia co-stante: 75°C)

7

Tecnica della condensazionenegli edifici convenzionali

Il calore per condensazione non vieneutilizzato soltanto con fattori di caricoridotti, dunque con temperature del-l'impianto di riscaldamentomoltobasse. Anche in un sistema di riscal-damento dimensionato per tempera-ture di 75/60°C, con fattori di caricosuperiori al 90% o temperature ester-ne fino a -11,5°C, la temperatura di ri-torno si abbassa, fino a raggiungerele temperature di condensazione delvapore acqueo presente nei fumi sul-le superfici di scambio della caldaia.In questo modo l'impianto vienemesso in funzione anche alla tempe-ratura di dimensionamento di75/60°C, come illustrato nella figura10, utilizzando la tecnica della con-densazione per oltre il 90% del tempodi funzionamento. La situazione idea-le si ha con sistemi di riscaldamento abassa temperatura, come impianti diriscaldamento a pavimento (40/30°C),in cui la tecnica della condensazioneviene sfruttata per tutto l'anno.

Riduzione della temperatura nei vec-chi impianti sovradimensionati

In base all'esperienza, negli edificivecchi vi sono spesso radiatori sovra-dimensionati. Il sovradimensiona-mento deriva da un lato da un dimen-sionamento eccessivo durante l'in-stallazione iniziale, dall'altro dalle mi-sure condotte nel corso degli anni perl'isolamento termico degli edifici: lefinestre con vetri isolanti, e l'isola-mento termico di tetto e facciate han-no ridotto notevolmente il fabbiso-gno di calore di riscaldamento, ma iradiatori non sono stati modificati. Latemperatura di mandata e ritorno po-trebbe dunque essere abbassata ri-spetto al dimensionamento origina-rio (ad es. 90/70°C).

Per capire di quanto la temperaturapuò essere abbassata ovvero per de-terminare l'entità del sovradimensio-namento, è necessario un sopralluo-go sul posto. A questo scopo si puòeffettuare un test semplicissimo, ser-vendosi della figura 12.

Figura 11: Caldaia a gas a condensazioneVitocrossal 300 con superfici discambio termico Inox-Crossal e bru-ciatore a gas MatriX-compact fino a66 kW.

Figura 10: Temperatura di mandata e del ritorno in funzione della temperatura esterna, utilizzo dellatecnica della condensazione

Tem

pera

tura

dell'

impi

anto

diri

scal

dam

ento

[°C

]

Temperatura esterna [°C]

Temperatura di condensazione (Gas metano ca 57 °C)

Punto di condensazione teorico (sistema riscaldamento 75/60°C)

Temperatura di condensazione (Gasolio ca 47 °C)

8

Nell'esempio rappresentato, con unsovradimensionamento di 1,4 (6) ilvalore è inferiore alla temperatura delritorno per temperature esterne fino a-12.5°C (7).

Sempre nello stesso esempio, un uti-lizzo totale o parziale della tecnicadella condensazione non è possibilesoltanto nei giorni in cui la tempera-tura esterna è inferiore a -12.5°C! Inquesti giorni la caldaia a condensa-zione, è comunque più efficace di unacaldaia a bassa temperatura, per viadelle temperature fumi decisamentepiù basse.

Durante il periodo di riscaldamento sidovrebbero aprire le valvole del ra-diatore tutte le sere e leggere le tem-perature di mandata e ritorno il po-meriggio successivo. Il presupposto èche la regolazione della caldaia o delmiscelatore sia impostata in modoche la temperatura ambiente, con levalvole radiatore aperte, oscilli nelcampo desiderato (da 20 a 23°C).

Il valore medio della temperatura dimandata e ritorno (temperatura me-dia acqua di riscaldamento, ad es. (54+ 46) / 2 = 50°C) è la dimensione dipartenza (1) nel diagramma. Inoltre sideve conoscere la temperatura ester-na attuale (qui: 0°C) (2).

Intersecando la verticale da (1) con lacurva della temperatura media acquadi riscaldamento, si ottiene il punto(3).

Figura 12 Rilevamento del sovradimensionamento delle superfici di scambio termico (sistema 90/70°C)

5-15

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,9

1,0

Limite dicondensazione

Temperatura di mandata riscaldamento

Temperaturamedia acquadi riscaldamento

Temperatura del ritorno riscaldamento

Q/QN

0,8

1,0

1,1

1,21,3

1,41,51,61,71,82,02,5

3,0

4,0

-10

-12,5

-5 0 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90

Temperatura acqua di riscaldamento [°C]Temperatura esterna [°C]

Fatt

ore

dis

ovr

adim

ensi

on

amen

to

1

3

2

4

Fattore dicarico caldaia

6

7 5

Tracciando poi una linea orizzontaleda (3) al punto di intersezione con laverticale che parte da (2), nel punto diintersezione con la temperaturaesterna (4) si può leggere il cosiddet-to fattore di sovradimensionamento(nell'esempio 1,4) (6). Le superfici discambio termico risultano dunquesovradimensionate del 40%. Ciò si-gnifica che con una temperaturaesterna di ad es. -15°C, la temperatu-ra media acqua di riscaldamento nondovrebbe essere di 80°C, come di-mensionata, ma di appena 65°C.

Il limite di condensazione per i gas dicombustione con combustione ame-tano è di ca. 57°C (5). La temperaturadel ritorno deve essere inferiore aquesto valore, affinché si verifichiuna condensazione parziale dei gas dicombustione, con conseguente utiliz-zo della tecnica della condensazione.

9

Fattori di incidenza e criteri perl'utilizzo ottimale

Tipologia costruttiva della caldaia

L'utilizzo della tecnica della conden-sazione è direttamente proporzionalealla condensazione del vapore ac-queo contenuto nel gas di combustio-ne. Solo così il calore latente nel gasdi combustione può essere trasfor-mato in calore di riscaldamento.A questo scopo non sono adatte lecaldaie con tipologia costruttiva con-venzionale, come illustrato nella figu-ra 13.

Gestione dei flussi

Con le caldaie a bassa temperatura ditipo convenzionale, le superfici discambio termico devono essere rea-lizzate in modo da evitare la conden-sazione dei gas di combustione nellacaldaia. Il discorso cambia per le cal-daie costruite in funzione dell'utilizzodella tecnica della condensazione.I gas di combustione vengono convo-gliati verso il basso, in prossimità del-l'attacco di ritorno. Viene cosìraggiunto il raffreddamentomassi-mo. Il flusso di gas di combustione eacqua di riscaldamento nel generato-re di calore dovrebbe essere condottocontrocorrente, al fine di sfruttare ilbasso livello di temperatura dell'ac-qua del ritorno in ingresso, per ilmassimo raffreddamento del gas dicombustione in uscita. Inoltre si do-vrebbero utilizzare bruciatori modu-lanti con una regolazione intelligente,che consenta di adattare automatica-mente la potenzialità al fabbisogno dicalore di riscaldamento attuale.

Materiale e combustibili

La scelta dei materiali più adatti assi-cura che l'acqua di condensa che siviene a formare non provochi al ge-neratore di calore danni dovuti allacorrosione.

Durante la combustione, gli elementicontenuti nei combustibili (gasolio ogas metano) e nell'aria di combustio-ne formano dei legami che rendonoacido il pH (valore di misurazione delcontenuto alcalino o acido) dell'ac-qua di condensa. Dall'anidride carbo-nica CO2 generata dalla combustione

spondono perfettamente alle pro-prietà dell'acqua di condensa.

Questi materiali sono resistenti allacorrosione dell'acqua di condensa e,senza ulteriori trattamenti superficia-li, garantiscono elevata affidabilità elunga durata.

Per via dell'elevato contenuto di zolfopresente nel gasolio, finora la tecnicadella condensazione era poco diffusacon questo combustibile. In Germa-nia, grazie all'introduzione di unaqualità di gasolio povera di zolfo, so-no cambiati i presupposti e sono au-mentate le chance per la tecnica dellacondensazione a gasolio. Il gasoliopovero di azoto contiene soltanto ca.50 ppm di azoto (il gasolio secondoDIN 51603-1 contiene circa 2000 ppmdi zolfo).

Ritorno

Ritorno

Attacco scarico fumi

Mandata

MandataRitorno

Caldaia a bassa temperatura Caldaia a condensazione

Figura 13: Caratteristiche di costruzione della caldaia

può formarsi acido carbonico che,reagendo con l'azoto N2 contenutonell'aria, si trasforma in acido nitrico.L'acqua di condensa può essere parti-colarmente aggressiva nella combu-stione a gasolio, poiché la percentua-le di zolfo contenuta nel gasolio è re-sponsabile della formazione di acidosolforico e solforoso. Perciò tutte lesuperfici di scambio termico che ven-gono a contatto con l'acqua di con-densa dovrebbero essere realizzate inmateriali resistenti alle aggressionichimiche dei componenti dell'acquadi condensa.

Damolti anni l'acciaio inossidabilesi è rivelato il materiale più adatto.Per il gas metano o il gasolio, vi sonodiverse varianti di leghe in acciaioinossidabile (con, fra gli altri, cromo,nichel, molibdeno, titanio) che ri-

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Acqua di condensa di caldaie a condensazione

Gasolio EL Gas

Acqua di scaricodomestico

basicoacidovalore pH

Acido delle batterieAcido gastrico

Acetodomestico

Succo dilimone

Acquapiovana non inquinata

Acqua marinaAcqua piovana Acqua distillata

(neutrale)

Acquacorrente

Ammoniaca

Figura 14: Valore pH di diversi elementi

10

gli altri formano delle inversioni che,per via dei restringimenti dovuti allacostante modifica delle sezioni,impediscono efficacemente la forma-zione di gas di combustione con tem-perature elevate.

Solo il gasolio povero di zolfo con-sente un impiegomassiccio della tec-nica della condensazione a gasolio:l'acqua di condensa è notevolmentemeno acida e si ha una diminuzionedel grado di insudiciamentodelle superfici di scambio termico.Per le caldaie a gasolio a condensa-zione bisogna comunque tenere sem-pre presente quanto segue:- Rispetto al gas metano si ha unamaggiore quantità di residui dellacombustione (ceneri e zolfo).

- L'acqua di condensa è acida per viadel contenuto residuo di zolfo

A questi problemi si può ovviare conle caldaie costruite in funzione dell'u-tilizzo della tecnica della condensa-zione. Per via dell'elevato potenzialedi corrosione dell'acqua di condensa,vengono impiegati materiali con unamaggiore resistenza agli acidi (ac-ciaio inossidabile 1.4539) e l'acqua dicondensa scaricata deve essere anco-ra convogliata attraverso un disposi-tivo di neutralizzazione.

Flusso dei gas di scarico

L'impiego di acciaio inossidabile con-sente di strutturare le superfici discambio termico in modo ottimale.Affinché la trasmissione del caloredal gas di combustione all'acqua diriscaldamento sia efficace, è necessa-rio che avvenga un contatto più inten-so del gas di combustione con la su-perficie di scambio termico. Vi sonosostanzialmente due possibilità:Le superfici di scambio termico pos-sono essere realizzate in modo che ilgas di combustione giri sempre vorti-cosamente, per evitare la formazionedi gas di combustione con tempera-ture elevate. I tubi lisci non sono dun-que adatti e si devono predisporrepunti di inversione emodifiche dellasezione.

Superfici di scambio termico Inox-Crossal

La figura 16 illustra le superfici discambio termico Inox-Crossal, appo-sitamente sviluppate per la massimatrasmissione del calore. I punti dipressione incurvati gli uni contro

Campo diformazionedell'acquadi condensa

ϑPunto dirugiada

Gas di combustione Gas di combustioneSezione gas di combustione

più liscia, più largaSuperfici di scambio termico convettivo in funzione dell'utilizzo della tecnica

di condensazione

Figura 15: Requisiti fisici dei condotti fumi con sezioni maggiori- superficie di scambio termico Inox-Crossal

Figura 17: Superficie di scambiotermico Inox-Radial

Figura 16: Superficie di scambiotermico Inox-Crossal

11

Per evitare una concentrazione ecces-siva dell'acqua di condensa e un ri-flusso nella camera di combustione, igas di combustione e l'acqua di con-densa dovrebbero fluire verso il bas-so, nella stessa direzione.La forza di gravità agevola infatti ilflusso delle gocce di acqua di con-densa. L'uscita del gas di combustio-ne dallo scambiatore di calore si tro-va quindi generalmente in basso.

Superfici di scambio termicoInox-Radial

Un'altra possibilità è quella di realiz-zare uno scambio termico secondo ilprincipio laminare, invece della cor-rente turbolenta del gas di combu-stione che si ottiene con le superficidi scambio termico Inox-Crossal. Aquesto scopo sono state sviluppate lesuperfici di scambio termico Inox-Ra-dial (fig. 17), costituite da un tubo inacciaio inossidabile a sezione quadra-ta a forma di spirale.Grazie a speciali pressature, le singo-le spire hanno una distanza di 0,8mm, tarate sulle particolari condizionifluidodinamiche del gas di combu-stione. Questa distanza garantisce laformazione di una corrente laminaresenza strato limite e consente la mas-sima trasmissione del calore.La temperatura dei gas di combustio-ne può essere raffreddata da 900°C a50°C, in una lunghezza delle fessuredi soli 36 mm. Nel migliore dei casi ilgas di combustione sull'uscita cal-daia raggiunge una temperatura su-periore di soli 3,5 K alla temperaturadel ritorno acqua di caldaia.

Uno scambiatore di calore di questotipo viene impiegato anche per la cal-daia a gasolio a condensazione Vito-plus 300. La superficie di scambio ter-mico Inox-Radial è costituita da unaserpentina elastica per semplificare lapulizia. Lo speciale acciaio 1.4539,unito all'utilizzo del gasolio povero dizolfo e alla semplicità di pulizia delloscambiatore di calore, garantisce ele-vata affidabilità e lunga durata.

Figura 18: Flusso gas di combustione e acqua di condensa

Figura 19: Vista in dettaglio della superficie di scambio termico Inox-Radial -trasmissione del calore con temperature di sistema 40/30°C- Trasmissione del calore in base al principio della corrente laminare, calcolata secondoNusselt: numero di transizione del caloreα ≈ (7,55 x λ) / (2 x b) ⇒ α ≈ 1/b

- Conclusione: minore è la larghezza della fessura b, migliore è il passaggio del calore latofumi

- Tutto il calore dei gas di combustione viene trasferito in un passaggio

Larghezza fessura b =0,8 +/- 0,01 mm

Alt

ezza

fess

ura

h=

36m

m

Temperatura dei gas di combustione

900°C

45°C

Gas di combustione

Punto di rugiada 57°C

Gas di combustione

Acquadicaldaia

Acquadicondensa

12

Scambiatore di calore fumi/acquaVitotrans 333 per l'utilizzo dellatecnica della condensazione fino a6600 kW

Con le caldaie a media e grande po-tenzialità, per il funzionamento a con-densazione a gasolio si prediligonoinvece scambiatori di calore fumi,poiché consentono la separazionedella camera di combustione e dellesuperfici di scambio termico convetti-vo.

Rendimenti sempre elevati grazie alLambda Pro Control

Tutte le caldaie a condensazioneVitodens sono dotate del sistemaLambda Pro Control, che è in grado diriconoscere automaticamente la qua-lità del gas utilizzato, rendendo su-perflue le operazione di taratura du-rante la messa in funzione. Questo si-stema effettua inoltre la regolazionecostante della miscela gas-aria, inmodo da assicurare una combustionesempre ottimale e conminime emis-sioni inquinanti (fig. 22).

Fig. 20: Vitotrans 333 abbinato alla caldaia Vi-toplex per l'utilizzo della tecnica dellacondensazione

Aria

RegolazioneVitotronic

Segnale fiamma (corrente di ionizzazione)

VentilatoreSegnalecomandoaria

Segnalecomandogas

Rampa gas

Superficie di scambio termico Inox-Radial

Bruciatore MatriX

Elettrodo di ionizzazione

Gas

Fig. 21: Vitotrans 333 con superfici di scambiotermico Inox-Crossal per caldaie conpotenzialità da 80 a 500 kW

Fig. 22: Il sistema Lambda Pro Control riconosce automaticamente la qualità del gas utilizzato

13

Contenuto di CO2, tipologiacostruttiva del bruciatore

Contenuto di CO2, tipologia costrutti-va del bruciatore

Per un utilizzo efficace della tecnicadella condensazione, è importanteche la combustione avvenga con unelevato contenuto di CO2 oppure conuno scarso eccesso d'aria, poiché latemperatura di condensazione vieneinfluenzata dal contenuto di CO2 delgas di combustione (figura 24).

La temperatura di condensazione do-vrebbe essere mantenuta più elevatapossibile per ottenere la condensa-zione anche in sistemi di riscalda-mento con elevate temperature del ri-torno. Perciò nel gas di combustioneè auspicabile una elevata percentualedi CO2, quindi uno scarso eccessod'aria. Il contenuto di CO2 ottenibiledipende in primo luogo dalla tipolo-gia costruttiva del bruciatore.

Non si dovrebbero quindi impiegarebruciatori atmosferici, poiché l'eleva-to eccesso d'aria porta a bassi valoridi CO2 e, di conseguenza, a bassetemperature di condensazione deigas di combustione. Con temperaturegas di scarico minori o pari a 50°C, diregola la spinta termica non è più suf-ficiente a garantire il funzionamentodel camino o del sistema scarico fumiattraverso il condotto naturale, pervia del calore residuo nel gas di scari-co. In questo contesto, è importanteche nelle apparecchiature modulantila ventola abbia la regolazione del nu-mero di giri, necessaria per poteradattare la portata dell'ariaalla portata volumetrica del gas. Solocosì è possibile mantenere l'elevatocontenuto di CO2 anche con il funzio-namentomodulante.

L'assorbimento di energia della ven-tola per le caldaie a gas a condensa-zione da parete è pari a ca. 50 kWh/a,con costi annuali di ca. 6 Euro.

Il nuovo bruciatore Matrix cilindrico èstato sviluppato internamente nelcentro ricerche e sviluppo di Viess-mann; la superificie del bruciatore èrealizzata con rete metallica priva disaldatura che permette una più uni-forme distribuzione della fiamma eunamaggiore resistenza a sollecita-zioni / stress meccanici e termici do-

vuti a variazioni dei carichi termici.Grazie alla configurazione del nuovobruciatore e al sistema di controllodella combustione Lambda Pro Con-trol si sono ridotte notevolmente leemissioni inquinanti quali Nox < 30mg/kWh e CO <50mg/kWh.

Si è inoltre ottimizzato l’abbinamentobruciatore con scambiatore di caloreInox Radial; la trasmissione del calo-re, come per il bruciatore a sfera Ma-trix, avviene per irraggiamento.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1535

40

45

50

55

60

Contenuto di CO2 [Vol-%]

Tem

pera

tura

dico

nden

sazi

one

delv

apor

eac

queo

[°C

]

Gas metano(95% CH4)

47

57

Bruciatoreatmosferico

Bruciatoread aria soffiata

Figura 24: Temperatura di condensazione del vapore acqueo in funzione del contenuto di CO2

Figura 25: Bruciatore ad irraggiamentoMatriX Figura 26: Bruciatore cilindrico ad irraggiamen-to MatriX

14

Integrazione idraulica

Dal punto di vista idraulico è necessa-rio accertarsi che le temperature delritorno siano inferiori alla temperatu-ra di condensazione del gas di com-bustione, affinché quest'ultimoraggiunga la condensazione.

Un provvedimento efficace consistenell'evitare un aumento della tempe-ratura del ritorno, mediante collega-menti diretti con la mandata. Per gliimpianti a condensazione non si do-vrebbero quindi impiegare sistemiidraulici con unmiscelatore a 4 vie.In alternativa si possono invece utiliz-zare miscelatori a 3 vie, che portanol'acqua del ritorno dai circuiti di ri-scaldamento direttamente alla cal-daia, senza un aumento di temperatu-ra (figura 27).

Non si dovrebbero neppure impiega-re valvole termostatiche a 3 vie, poi-ché comportano un collegamento di-retto della mandata e del ritorno, conil conseguente aumento della tempe-ratura del ritorno.

Le pompe di circolazionemodulantiadattano automaticamente la portataai requisiti del sistema, impedendocosì un inutile aumento della tempe-ratura del ritorno e favorendo l'utiliz-zo della tecnica della condensazione.

Equilibratore idraulico

In alcuni casi è necessario un colletto-re a pressione differenziale o un equi-libratore idraulico (figura 29).In precedenza l'equilibratore idrauli-co era indispensabile per garantirela portata minima di acqua in circola-zione nel generatore di calore, men-tre per le caldaie a condensazionemoderne non è più necessario.

Può però accadere che la portatamassima ammessa del generatore dicalore sia minore della portata di cir-colazione nel circuito di riscaldamen-to, ad es. per gli impianti di riscalda-mento a pavimento. In questo caso laportata del circuito di riscaldamento,maggiore rispetto alla portata volu-metrica del circuito di caldaia, deveessere compensata mediante l'equili-bratore idraulico. La temperaturadel ritorno non subisce così nessun

Aumento temperaturadel ritorno

Miscelatore a 3 vie

nessun aumentotemperatura del ritorno

corretto

Miscelatore a 4 vie

errato

M M

Figura 27: Requisiti del sistema idraulico per la tecnica della condensazione

Valvola radiatoreVersione a 2 vie

corretto

Valvola radiatoreVersione a 3 vie

errato

MM

Figura 28: Requisiti del sistema idraulico per la tecnica della condensazione

aumento.Le portate della pompa circuito di cal-daia e della pompa circuito di riscal-damento devono essere regolate inmodo che nel circuito di riscaldamen-to circoli la portata volumetrica mag-giore, al fine di impedire la miscela-zione dell'acqua calda del circuito dimandata nel ritorno del generatore dicalore. Il sensore temperatura di

mandata deve essere montato a valledell'equilibratore idraulico, per rileva-re la temperatura di sistema dopo lamiscelazione dell'acqua fredda del ri-torno.Se non si può evitare l'impiego di unequilibratore idraulico, per ottenere ilmassimo effetto di condensazionesono necessari un dimensionamentoe una taratura accurati.

15

Regole per la progettazione di cal-daie murali:

- Per gli impianti con più generatoridi calore in sequenza, è quasi sem-pre necessario un equilibratoreidraulico.

- Per la taratura dell'equilibratoreidraulico, la portata volumetrica la-to caldaia deve essere inferiore del10-30% alla portata volumetrica la-to impianto (temperatura del ritor-no bassa).

- L'equilibratore idraulico deve esse-re dimensionato sulla max. portatavolumetrica dell'intero sistema.

Collegamento del bollitore

Se si integra un bollitore nel sistema,è necessario allacciarlo a montedell'equilibratore idraulico poiché inquesto punto vi sono le massimetemperature di sistema nella manda-ta ed è dunque possibile ridurre iltempo di carico. L'allacciamento avalle dell'equilibratore consentireb-be, senza l'impiego di unmiscelatore,il riscaldamento diretto dei circuitidi riscaldamento. L'utilizzo della tec-nica della condensazione viene ancheinfluenzato dal dimensionamentodelle portate e del differenziale ditemperatura.Questo concetto è illustrato chiara-mente nella figura 31: se per un im-pianto esistente (Q = cost.) si dimezzala portata (V), aumenta il differenzialedi temperatura (∆ϑ), ma diminuisceimmediatamente la temperatura me-dia dei radiatori.

V = Q / ∆ϑ

Se si aumenta la mandata finché,durante la cessione di calore, non siripristinano le condizioni di tempera-tura originarie, alla stessa temperatu-ra media si ha un differenziale di tem-peratura doppio e la temperatura delritorno diminuisce di conseguenza. Inquesto modo si ha un notevole mi-glioramento dell'effetto della conden-sazione.Le grandi portate, invece, diminuisco-no il differenziale di temperatura,contrastando così l'effetto di conden-sazione (fig. 31).

Legenda

Vprimaria Portata acqua di riscalda-mento circuito generatoredi calore

Vsecondaria Portata acqua di riscalda-mento circuito di riscalda-mento

ϑ1 Temperatura di mandatacircuito per la produzionedi calore

ϑ2 Temperatura del ritornocircuito per la produzionedi calore

ϑ3 Temperatura di mandatacircuito di riscaldamento

ϑ4 Temperatura del ritorno cir-cuito di riscaldamento

Qprimaria Quantità di calore addottadel generatore di calore

QsecondariaQuantità di calore espulsadel circuito di riscaldamen-to

Vprimaria < Vsecondaria

ϑ1 > ϑ3ϑ2 ≈ ϑ4

Qprimaria = Qsecondaria

ϑ1 ϑ3

ϑ2ϑ4

VsecondariaVprimaria

Figura 29: Principio di funzionamento di unequilibratore idraulico

M

Figura 30: Requisiti del sistema idraulico per latecnica della condensazione

Portata100%

ϑman = 50C

ϑrit = 40C

ϑmed. = 45C

RIT

MAN

40C

Portata50%

ϑman = 55C

ϑrit = 35C

ϑmed. = 45C

RIT

MAN

35C

50C

55C

Figura 31: Influsso del dimensionamento delle portate (scostamento)

• •

••

•

•

•

•

• •

• •

16

Trattamento dell'acqua di condensa

Trattamento dell'acqua di condensa

L'acqua di condensa che si accumulanel generatore di calore e nei condottiper lo scarico fumi durante il pro-gramma di riscaldamento deve esse-re smaltita. Con un consumo di gas di3000m3 /a in una casamonofamiliaremedia, possono accumularsi da 3000a 3500 l/a di acqua di condensa. (fig.32)

In funzione della temperatura del ri-torno viene impostata una determi-nata temperatura fumi ϑA, che in-fluenza nuovamente l'indice di con-densazione α. α equivale a 1 quandosi genera la quantità di acqua di con-densa teoricamente possibile (fig.32). Si ha così la condensazione com-pleta.

Immissione diretta di acqua di con-densa

Per le caldaie a gas a condensazionecon potenzialità inferiore a 25 kW,l'immissione diretta è fuor di dubbio.La percentuale di condensa dell'inte-ra formazione delle acque di scarico ècosì bassa da garantire una diluizionesufficiente attraverso l'acqua di scari-co domestica. Anche per potenzialitàutili superiori, fino a 200 kW, l'acquadi condensa degli impianti a gas acondensazione può essere immessasenza neutralizzazione, se vengonosoddisfatte le condizionimarginali indicate nella tabella 4.In base a queste condizioni deve es-sere raggiunta almeno una diluizionecon acque di scarico normali, nel rap-porto 1 : 20.

densa e la diluizione non avvienenemmeno saltuariamente, si dovreb-bero scegliere materiali particolari.In base al foglio di lavoro ATV A 251,i materiali idonei sono:- tubi in grès- tubi rigidi in PVC- tubi in PVC- tubi in PE-HD- tubi in PP- tubi in ABS/ASA- tubi in acciaio inossidabile- tubi in borosilicato

Figura 32 Produzione condensa

20

40

60

80

20

40

60

0 0,2 0,4 0,6 0,8

80

1

100

Tem

pera

tura

acqu

adi

risca

ldam

ento

ϑM

/ϑR

[°C]

Tem

pera

tura

fum

iϑA

[°C]

Fattore di carico ϕ

0

ϑM

ϑR

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

Ind

ice

dic

on

den

sazi

on

eα

Fattore di carico ϕ

α bruciatoremodulante

ϑA modulante

ϑM

ϑR

α bruciatore modulante

ϑA modulante

Sistema riscaldamento 75/60 °C Sistema riscaldamento 40/30 °C

Sostanze contenute Valori rilevati in mg/litronell'acqua di condensa

Vitodens 200 Vitodens 300

Piombo < 0,01 ≤ 0,01Cadmio < 0,005 ≤ 0,001Cromo < 0,01 0,08Rame < 0,01 ≤ 0,01Nichel < 0,01 0,04Zinco < 0,05 0,06Stagno < 0,05 0,05

Per tutte le caldaie a condensazione,l'autorizzazione all'immissione deveessere richiesta alle autorità compe-tenti, che decideranno in base allenormative locali.

Materiali dei condotti acqua di con-densa

Se dall'immissione fino a un centro diraccolta viene utilizzata una tubazio-ne esclusivamente per l'acqua di con-

Analisi degli elementi residui presenti in acqua di condensaTab.3: Sostanze ammesse in base a ATV A 251

17

Legenda

A Afflusso (DN 20)B Scarico (DN 20)C Filtro a carbone attivoD Indicatore coloreE Granulato di neutralizzazione

Lo scarico acqua di condensa versola canalizzazione deve essere visibilee dovrebbe essere provvisto di unsifone.

Impianti di neutralizzazione dellacondensa

Se è previsto un impianto di neutra-lizzazione, avviene una correzione delvalore pH dell'acqua di condensa indirezione "neutro". L'acqua di con-densa viene quindi convogliata dal-l'impianto di neutralizzazione, com-posto essenzialmente da un serba-toio pieno di granulato (figg. 33-34).Una parte del granulato (idrolito dimagnesio) si scioglie nell'acqua dicondensa e fa reazione principalmen-te con l'acido carbonico, formandoun sale e spostando dunque il valorepH nel campo da 6,5 a 9.

È importante che l'impianto vengaazionato con circolazione continua,per evitare che nelle fasi di inattivitàeccessive quantità di granulato fini-scano nella soluzione. Il volume delserbatoio deve essere sufficientea contenere la quantità acqua di con-densa prevista e un riempimento de-ve durare almeno per l'intero periododi riscaldamento. Nei primi mesi suc-cessivi all'installazione dell'impiantosi dovrebbe effettuare periodicamen-te un controllo. È inoltre necessariaunamanutenzione annuale.

Per le caldaie a condensazione chenon utilizzano esclusivamente gaso-lio povero di zolfo (≤50 ppm) sempreprevedere un dispositivo di neutraliz-zazione della condensa, che deve es-sere provvisto di una camera di sedi-mentazione collegata a monte e di unfiltro a carbone attivo per il legamedei derivati dell'olio. Il granulato perl'aumento del valore pH è costituitoda carbonato di magnesio (figura 35).

In Italia, secondo la norma UNI 11071del luglio 2003, sono esentati dallaneutralizzazione gli scarichi delle con-dense dei generatori fino a 35 kW in-stallati negli edifici ad uso abitativo olocali ufficio con almeno 10 utenti(appendice B della norma).

Potenzialità [kW] 25 50 100 150 < 200

Edifici Max. quantità annuaabitativi acqua di condensa [m3/a] 7 14 28 42 56

Numerominimodegli appartamenti 1 2 4 6 8

Edifici Max. quantità annuacommerciali acqua di condensa [m3/a] 6 12 24 36 48

Numerominimodegli impiegati (ufficio) 10 20 40 60 80

Tab. 4: Condizioni per l'immissione dell'acqua di condensa con caldaie a gas secondo ATV-A 251

Fig. 33: Impianto di neutralizzazione condensaa base di granulato per quantità di ac-qua di condensa da combustione a gasfino a 70 l/h, corrispondente a una po-tenzialità di 500 kW

Fig. 34: Impianto di neutralizzazione condensaa base di granulato con pompa di aspi-razione acqua di condensa. Può essereimpiegato per quantità di acqua di con-densa fino a 210 l/h, corrispondente auna potenzialità di 1500 kW

Fig. 35: Dispositivo di neutralizzazione per lacaldaia a gas a condensazioneda parete

18

Emissioni e sistema scarico fumi

Queste condizioni possono esseresoddisfatte con semplici tubi per loscarico fumi in materiale sintetico, ac-ciaio inossidabile ceramica o vetro.

Prima di effettuare i lavori sull'im-pianto gas di scarico la ditta installa-trice dovrebbe accordarsi con il pro-gettista per decidere se la caldaia de-ve essere installata- in un locale abitativo(locale di abitazione)

oppure- in un locale non abitativo(locale caldaia).

L'installazione nel locale abitativopuò essere effettuata se i tubi per loscarico fumi vengono inseriti in tubodi protezione in cui circola l'aria (si-stema AZ, funzionamento a camerastagna). Con un raccordo a ventilazio-ne coassiale che arriva fino al cavedio(funzionamento con aria ambientecontinua), l'installazione nel localeabitativo può essere effettuata ecce-zionalmente anche con il funziona-mento a camera aperta.In un locale non abitativo, i tubi per loscarico fumi possono essere posatiall'interno del locale caldaia anchesenza ventilazione coassiale. Il localecaldaia deve avere un'apertura di im-missione aria dall’esterno sufficiente(salvo diverse prescrizioni e/o norma-tive).

Emissioni

Grazie alla combustione con ridotteemissioni inquinanti, effettuata con imoderni bruciatori ad irraggiamentoMatriX, le caldaie a condensazioneViessmann rientrano ampiamente neivalori limite di tutte le normative.Le emissioni inquinanti sono a volteal di sotto dei limiti rilevabili daglistrumenti.

Le emissioni inquinanti estremamen-te ridotte del bruciatore ad irraggia-mentoMatriX, sono dovute alla pre-miscelazione completa gas/aria e allatemperatura di combustione partico-larmente bassa, dovuta alla vasta su-perficie di reazione semisferica.Una grande percentuale del caloregenerato viene espulsa dalla zona direazionemediante la radiazione ter-mica a infrarossi, riducendo conside-revolmente la formazione di NOx.Per le caldaie a gasolio a condensa-zione, si dovrebbero impiegare i bru-ciatori a “fiamma blu” che produco-no emissioni particolarmente ridotte.

Sistema scarico fumi

A causa della bassa temperatura fumi(<85°C) e del rischio della condensa-zione dell'umidità residua nell'im-pianto gas di scarico, un camino con-venzionale senza intercapedine non èidoneo per il montaggio di una cal-daia a condensazione.

La temperatura fumi ridotta non sem-pre è sufficiente a garantire una spin-ta termica nell'impianto gas di scari-co, perciò le caldaie a condensazionespesso devono essere provviste diuna ventola e devono essere azionatecon sovrappressione.Rispetto ai camini convenzionali, i re-quisiti sono dunque ben diversi:- Durante il funzionamento non è ne-cessaria una particolare resistenzaalla fuliggine ecc.

- Si verifica soltanto un carico di tem-peratura ridotto.

- Il funzionamento può avvenire sia insovrappressione, sia in depressione

- Bisogna tenere in considerazione laproduzione di acqua di condensacorrosiva.

Se si sceglie un'apparecchiatura acamera aperta (di tipo B), l'aria dicombustione viene aspirata dal localein cui vienemontata la caldaia. Per ilocali abitativi sono necessarie parti-colari precauzioni per garantire unaportata d'aria sufficiente per la com-bustione, senza peggiorare il climadella stanza (aria ambiente continua).Il tubo fumi coassiale deve esserecondotto fino all'ingresso nel cavedioventilato.L'alimentazione dell'aria di combu-stione avviene attraverso il tubo di ri-vestimento. In questo modo i gas dicombustione che potrebbero fuoriu-scire vengono ricondotti nel genera-tore di calore (salvo diverse prescri-zioni e/o normative).

Figura 36: Emissioni delle caldaie a gas a condensazione Vitodens 300/333 e Vitocrossal 300rispetto a diverse normative e marchi di qualità

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

DIN 4702,parte 6

Valori svizzeri

Angelo BluRAL-UZ 61

Valori di Amburgo

Vitodens Vitocrossal 300(tipo CU3 e CM3)

NOx

CO

Valo

rilim

itedi

emis

sion

iinq

uina

ntii

nm

g/kW

h

19

I generatori di calore con funziona-mento a camera stagna (tipo appa-recchiatura C) aspirano l'aria di com-bustione all'esterno del rivestimentoedificio. A questo scopo viene sfrutta-ta o la sezione libera del cavedio incui vengono posati i tubi per lo scari-co fumi, oppure viene utilizzato un tu-bo coassiale al cui interno defluisce ilflusso del gas di scarico, mentre neltubo di rivestimento scorrel'aria di combustione. Il tubo gas discarico posato nel locale caldaia (rac-cordo gas di scarico) è rivestito da unaltro tubo e al suo interno circola l'a-ria di combustione.

Di regola è possibile allacciare anchepiù caldaie a condensazione a un con-dotto per lo scarico fumi. La posa puòessere effettuata ad es. in locale diabitazione, in ripostigli non aerati, inarmadi o nicchie senza distanza dacomponenti infiammabili, ma anchein soffitte con passaggio diretto dellatubazione di adduzione aria e scaricofumi attraverso il tetto.

Nel locale caldaia si deve prevedereuno scarico per l'acqua di condensa ela tubazione di scarico della valvola disicurezza.

Figura 37: Sistemi scarico fumi per Vitodens 200 e 300 con funzionamento a camera aperta

Funzionamento a camera aperta:

1 Allacciamento tubo coassiale,adduzione dell'ariadi combustionecon aria ambientecontinua

2 Allacciamento dipiù apparecchi

a camini FU 3 Allacciamento a un camino

convenzionale 3

1 2

2

Figura 38: Sistemi scarico fumi per Vitodens 200 e 300 con funzionamento a camera stagna

Funzionamento a camera stagna: 4 Passante tetto verticale5 Allacciamento su parete esterna6 Camino adatto per caldaie

a condensazione (allacciamento di più apparecchi)

7 Passante per montaggio su parete esterna

8 Passante tetto verticale(tetto piano)

9 Allacciamento a camino adatto per caldaie a camera stagna già presenti

10 Passante tetto orizzontale11 Tubi adduzione aria e

scarico fumi separati

9

5

4

4

86

7

10

11

6

20

Guida alla scelta

Guida alla scelta

Viessmann offre il sistema integratoa condensazione adatto a ogni esi-genza.

Per le case monofamiliari si può im-piegare una caldaia a parete con bol-litore oppure uno scambiatore istan-taneo per produzione d'acqua caldaintegrato.

Per le case plurifamiliari si può sce-gliere una soluzione per il riscalda-mento centrale o autonomo.

Per la produzione di calore autono-ma, di regola viene collocata una cal-daia a parete in ogni abitazione.L'approvvigionamento di acqua caldaavviene poi mediante un bollitore la-terale a parete, inferiore o laterale abasamento, oppure mediante unoscambiatore di calore a piastre inte-grato nella caldaia a condensazione.

Caldaia a condensazione Vitodens 200-W,solo riscaldamento,da 17 a 60 kW

Caldaia a condensazione Vitodens 200-W,con produzione sanitaria,da 4,8 a 35 kW

Caldaia a condensazione Vitodens 222-W,con bollitore integrato,da 6,5 a 35 kW

Caldaia a condensazione Vitodens 300-W,solo riscaldamentoda 3,8 a 35 kW

Caldaia a condensazione Vitodens 333-F,con bollitore integrato,modelloWS3Cda 3,8 a 26 kW

Caldaia a condensazione Vitodens 333-F,con bollitore integrato,modelloWR3Cda 5,2 a 26 kW

Caldaia a condensazione Vitodens 343-Fper abbinamento a impianto solare,da 4,2 a 13 (16) kW

21

Per la soluzione di riscaldamento cen-trale in edifici di grandi dimensioni, sipossono anche utilizzare caldaie a pa-rete che possono essere collegate insequenza.È anche possibile utilizzare una cal-daia a gas a condensazione a basa-mento.

La gamma delle caldaie a condensa-zione a basamento comprende le cal-daie Vitocrossal 200 e Vitocrossal300.

La caldaia Vitocrossal 200 è una cal-daia dalle prestazioni elevate, dispo-nibile per potenzialità da 87 a 311 kW;abbina le superfici di scambio term-cio Inox-Crossal e il bruciatore ad ir-ragimentoMatrix.

La caldaia Vitocrossal 300 è disponi-bile con potenzialità utile da 9 a 978kW (fig.42).

È inoltre disponibile lo scambiatore dicalore fumi/acqua in acciaio inossida-bile Vitotrans 333 da 80 a 6600 kW(fig.43)

In particolare per campi di potenzia-lità maggiori, per l'utilizzo della tecni-ca della condensazione a valle dellecaldaie vengono inseriti scambiatoridi calore fumi/acqua.

Nello scambiatore di calore fumi/ac-qua Vitotrans 333 la temperatura fu-mi si abbassa drasticamente ed è su-periore di soli 10-25 K alla temperatu-ra del ritorno dell'acqua di riscalda-mento. Già così il rendimento stagio-nale aumenta del 5% ca. L'ulteriore ri-sparmio di energia e il vero vantaggiodegli scambiatori di calore fumi acondensazione risiede nell'utilizzo delcalore che, durante la condensazionedei gas di combustione, viene libera-to sulle superfici di scambio termicofredde. In funzione dellatemperatura acqua di riscaldamento,nello scambiatore di calore fumi si haun ulteriore ricavo di energia dovutoalla condensazione pari al 7%.Il rendimento stagionale delle caldaiepuò essere quindi aumentato fino al12%, collegando a valle lo scambiato-re di calore fumi. Il consumo di com-bustibile si riduce di conseguenza.

Fig. 43: Scambiatori di calore fumi/acqua Vitotrans 333 per caldaie da da 80 a 6600 kW

Fig. 42: Caldaia a gas a condensazione a basamento Vitocrossal 300 con potenzialità utili da 9 a 978 kW

Fig. 41: Vitocrossal 200 da 87 a 311 kW fino a 622 kW in impianti a due caldaie

Tabella di selezione caldaia conproduzione d'acqua calda integrata osolo riscaldamento in considerazionedella produzione d'acqua calda sanitaria

La tabella 5 costituisce un validoaiuto per la scelta tra caldaie con pro-duzione d'acqua calda integrata a pa-rete (con scambiatore istantaneo perproduzione d'acqua calda) e apparec-chi di riscaldamento con appositobollitore, in considerazione della pro-duzione d'acqua calda sanitaria.

Per il rammodernamento degli edifi-ci, la tecnica della condensazione of-fre particolari vantaggi poiché sul latofumi possono essere adottate solu-zioni semplici e convenienti.Per il camino non sono necessari co-stosi interventi di risanamento, cheimplicano lavori di muratura, poichédi regola vengono semplicementeintrodotti tubi per lo scarico fumi inmateriale sintetico, direttamente neicavedi esistenti, oppure vengonopraticate piccole perforazioni sullaparete per l'accesso all'aria esterna.

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Le caldaie a parete Viessmann sonoparticolarmente semplici da utilizzaregrazie al facile sistema di comando ealla confortevole produzione d'acquacalda sanitaria con sistema integratoQuick-System.L'acqua calda viene immediatamentefornita da scambiatori di calore a pia-stre, senza inutili consumi di energia.

Per unmaggiore fabbisogno di acquacalda è disponibile la gamma di bolli-tori Vitocell da 80 a 300 litri.Nelle versioni a parete, inferiore olaterale, tutti i bollitori si adattanoperfettamente in quanto a forma e co-lore alle caldaie a parete Viessmann.Il collegamento avviene in modosemplice e veloce, grazie agli appositikit di collegamento.

Caldaia con produzione Caldaia solod'acqua integrata con riscaldamentoscambiatore istantaneo con apposito bollitore

Fabbisogno di acqua Fabbisogno di acqua calda per un'abitazione + +calda, comfort Fabbisogno di acqua calda per una casamonofamiliare 0 +

Fabbisogno di acqua calda centrale per unacasa plurifamiliare – +Fabbisogno di acqua calda autonomoper una casa plurifamiliare + +

Utilizzo dei diversi Un punto di erogazione + 0punti di Più punti di erogazione, utilizzo non contemporaneo + 0erogazione collegati Più punti di erogazione, utilizzo contemporaneo – +

Distanza dei punti FIno a 7m (senza tubazione di ricircolo) + –di erogazione Con tubazione di ricircolo – +dalla caldaia

Rammodernamento Bollitore disponibile – +Sostituzione di una caldaia conproduzione d'acqua calda integrata esistente + – / 0

Ingombro Ingombro ridotto (montaggio in una nicchia) + 0Disponibilità di spazio (locale caldaia) + +

+ = consigliato0 = consigliato con riserva– = non consigliato

Tab. 5: Tabella di selezione - guida alla scelta tracaldaie con produzione d'acqua calda in-tegrata con scambiatore istantaneo op-pure apparecchi di riscaldamento con ap-posito bollitore

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Produrre calore in modo confortevole,economico ed ecologico e renderedisponibile questo calore a secondadelle esigenze: è questo il compitocui l'azienda Viessmann si dedica giàda tre generazioni.

Tecnologia innovativa

Viessmann ha introdotto una seriestraordinaria di innovazioni e solu-zioni che sono diventate autentichepietre miliari nella storia della tecnicadel riscaldamento, e continua tuttoraa fornire impulsi decisivi allosviluppo del settore.

Gamma completa per tutte leesigenze

L'attuale programma Vitotec com-prende una gamma completa disistemi di riscaldamento con i relativicomponenti e accessori. Il programmainclude generatori di calore conpotenzialità da 1,5 kW a 20000 kWche spaziano dalle caldaie a basa-mento a gas o gasolio alle caldaiemurali convenzionali o a condensa-zione, fino ai sistemi che sfruttanoenergie rinnovabili, quali impiantisolari e caldaie a combustibili solidi.Viessmann offre inoltre dispositiviper la regolazione e la comunicazionee componenti periferici, così comeimpianti di riscaldamento a pavimen-to.

Le fi liali Viessmann in Italia:Le filiali Viessmann in Italia:

Filiale VeronaFiliale VeronaVia Brennero, 5637026 Balconi di Pescantina (VR)37026 Balconi di Pescantina (VR)Tel 045 6768999 – Fax. 045 6700412Tel 045 6768999 – Fax. 045 6700412

Filiale PadovaFiliale PadovaGalleria Urbani, 13Galleria Urbani, 13Piazzale Regione Veneto, 14/5Piazzale Regione Veneto, 14/535027 Noventa Padovana (PD)35027 Noventa Padovana (PD)Tel. 049 8935665 – Fax. 049 8935043Tel. 049 8935665 – Fax. 049 8935043

Filiale MilanoFiliale MilanoViale del Lavoro, 54Viale del Lavoro, 5420010 Casorezzo (MI)20010 Casorezzo (MI)tel. 02 90356311 – Fax. 02 90381125tel. 02 90356311 – Fax. 02 90381125

Filiale TorinoFiliale TorinoLungo Dora Colletta, 67Lungo Dora Colletta, 6710153 Torino10153 TorinoTel. 011 2481335 – Fax. 011 2485490Tel. 011 2481335 – Fax. 011 2485490

Filiale FirenzeFiliale FirenzeVia Arti e Mestieri, 11/13Via Arti e Mestieri, 11/1350056 Montelupo Fiorentino (FI)50056 Montelupo Fiorentino (FI)Tel. 0571 911045 – Fax. 0571 911046Tel. 0571 911045 – Fax. 0571 911046

Filiale BolzanoFiliale BolzanoVia Adige, 6Via Adige, 639040 Corteccia (BZ)39040 Cortaccia (BZ)Tel 0471 809888 – Fax. 0471 818190Tel 0471 809888 – Fax. 0471 818190

Filiale RomaVia Salaria, 1399/GVia Salaria, 1399/G00138 Roma00138 RomaTel. 06 8889254 – Fax. 06 8889215

www.viessmann.itwww.viessmann.it

Salvomodifiche tecniche!9447 317 10/2007

Energia:gasolio, gas, energiasolare, combustibilisolidi

Potenza:da 1,5 a 20000 kW

Gamma:100: Plus200: Comfort300: Eccellenza

Sistemi:prodotti e accessori chesi integrano perfetta-mente tra loro

Una gamma completa di soluzioni per ilriscaldamento

Produrre calore in modo confortevole,economico ed ecologico e renderedisponibile questo calore a secondadelle esigenze: è questo il compitocui l'azienda Viessmann si dedica giàda tre generazioni.

Tecnologia innovativa

Viessmann ha introdotto una seriestraordinaria di innovazioni e soluzioniche sono diventate autentichepietre miliari nella storia della tecnicadel riscaldamento, e continua tuttoraa fornire impulsi decisivi allosviluppo del settore.

Gamma completa per tutte leesigenze

L'attuale programma Vitotec comprendeuna gamma completa disistemi di riscaldamento con i relativicomponenti e accessori. Il programmainclude generatori di calore conpotenzialità da 1,5 kW a 20000 kWche spaziano dalle caldaie a basamentoa gas o gasolio alle caldaiemurali convenzionali o a condensazione,fino ai sistemi che sfruttanoenergie rinnovabili, quali impiantisolari e caldaie a combustibili solidi.Viessmann offre inoltre dispositiviper la regolazione e la comunicazionee componenti periferici, così comeimpianti di riscaldamento a pavimento.

Le filiali Viessmann in Italia:

Filiale VeronaVia Brennero, 5637026 Balconi di Pescantina (VR)Tel 045 6768999 – Fax. 045 6700412

Filiale PadovaGalleria Urbani, 13Piazzale Regione Veneto, 14/535027 Noventa Padovana (PD)Tel. 049 8935665 – Fax. 049 8935043

Filiale MilanoViale del Lavoro, 5420010 Casorezzo (MI)tel. 02 90356311 – Fax. 02 90381125

Filiale TorinoLungo Dora Colletta, 6710153 TorinoTel. 011 2481335 – Fax. 011 2485490

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Filiale BolzanoVia Adige, 639040 Corteccia (BZ)Tel 0471 809888 – Fax. 0471 818190

Filiale RomaVia Salaria, 1399/G00138 RomaTel. 06 8889254 – Fax. 06 8889215

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