Le caldaie a condensazione rispetto a quelle tradizionali hanno il vantaggio di un maggior recupero energetico, perché nel calcolo del rendimento rientra nel “calore utile”, cioè il calore trasferito all’acqua di circolazione, anche il calore di condensazione del vapore acqueo presente nei fumi, più l’eventuale sottoraffreddamento dello stesso condensato.
Ovviamente per ottenere ciò è necessario avere il ritorno in caldaia del fluido termovettore (acqua del circolatore) ad una temperatura possibilmente compresa tra i 30°C e i 40°C, altrimenti non si riuscirà a recuperare in modo significativo il calore di condensazione dei fumi contenuto nel vapore acqueo.
Come si sa il vapore acqueo contenuto nei fumi è proviene dalla combustione dell’H2, presente ad es. nel gas naturale (metano), dove in linea teorica il metano (CH4) è costituito dal 75% di carbonio (C) e dal 25% di idrogeno (H2).
Il rendimento di una caldaia tradizionale riferito in % al PCI (potere calorifico inferiore) è ad es. ipotizzato intorno al 92% (calore utile), dove il calore perduto sarà:
1)l’11% dovuto al vapore acqueo non recuperato “calore latente di vaporizzazione”.
2)il 7% come calore disperso dai fumi.
3)l’1% di calore disperso dalla struttura della caldaia stessa come perdita per “irraggiamento”.
In totale l’energia in gioco “utile” e “perduta” sarà uguale a: (92% + 11% + 7% + 1%) = 111%.
Nel rendimento di una caldaia a condensazione sempre riferito al PCI (potere calorifico inferiore) possiamo ad es. considerare un rendimento del 104% (calore utile), avendo così perduto:
1)l’1,5% dovuto al vapore acqueo non recuperato “calore latente di vaporizzazione”.
2)il 5% come calore disperso dai fumi.
3)lo 0,5% di calore disperso dalla struttura della caldaia stessa come “irraggiamento”.
In totale l’energia in gioco “utile” e “perduta” sarà uguale a: (104% + 1,5% + 5% + 0,5%) = 111%.
Ma come è possibile che la somma del “calore utile” e del “calore perduto” sia maggiore del 100% (cioè 111%), come è possibile produrre più calore di quello fornito dal combustibile?
Ciò è presto detto in quanto si è sempre fatto riferimento al PCI (calore totale che può essere ottenuto dal combustibile a meno del calore contenuto nel vapore d’acqua) che è dato dalla differenza tra il PCS (potere calorifico superiore), cioè dal calore totale massimo che può essere ottenuto dal combustibile e il calore latente di vaporizzazione, cioè:
PCI = PCS – (calore latente di vaporizzazione)
Il calore latente di vaporizzazione, che normalmente e presente nei fumi, prima dell’evento delle caldaie a condensazione non si recuperava in termini energetici e, pertanto non era preso in considerazione per il calcolo del rendimento. Con le nuove caldaie a condensazione quindi oltre al PCI si recupera anche buona parte del calore di condensazione del vapore, ed è per questa ragione che i rendimenti delle caldaie a condensazione possono superare il 100%, e dare la falsa impressione di produrre più energia di quanta ne contenga il combustibile.
Pertanto sarebbe necessario utilizzare per la verifica del rendimento non più il PCI, ma il PCS:
PCS = PCI + (calore latente di vaporizzazione)
Se consideriamo il calcolo del rendimento partendo dal PCS (utilizzando gli stessi dati di riferimento, cioè riferiti al PCI), considerando la somma dell’energia in gioco “utile” più le “perdite” non possiamo superare il 100% e, in questo caso il rendimento della caldaia a condensazione sarà del 94% e non del 104%.
Infatti con l’1,5% (calore disperso latente di vaporizzazione), il 5% (calore disperso dai fumi) e lo 0,5% (calore disperso per irraggiamento), riferiti al PCI avremo:
[(0,015 + 0,05 + 0,005) * PCI] * 100% / PCS = 6 % (calore perso riferito al PCS)
da cui la somma del “calore utile” + “calore perso” sarà uguale a (94% + 6%) = 100%
Il rendimento della caldaia tradizionale, riferito al PCS sarà dell’83% e non del 92% (riferito con il PCI).
Infatti con l’11% (calore disperso latente di vaporizzazione), il 7% (calore disperso dai fumi) e l’1% (calore disperso per irraggiamento), riferiti al PCI avremo:
[(0,11 + 0,07 + 0,01) * PCI] * 100% / PCS = 17 % (calore perso riferito al PCS)
da cui la somma del “calore utile” + “calore perso” sarà uguale a (83% + 17%) = 100%
grazie, mi interessa solo a livello di studio della materia, se puoi inviarmi il foglio di calcolo la mia mail è:
robertofav@virgilio.it
Ciao
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mi è arrivata ieri e pian pianino sto arrivando alle formule.... a presto