Caldaia a gas

Caldaia a gas: ecco come funziona il classico dei classici

La caldaia a gas è il centro dell’impianto domestico di gas metano: dobbiamo ringraziare questo sistema se in casa c’è acqua calda e se la casa è calda. La caldaia gestisce due circuiti in casa, quello idraulico e uno a gas. Il sistema prende il gas dalla rete e lo brucia. Grazie poi alla combustione del metano l’acqua viene riscaldata e poi pompata nelle tubazioni domestiche. Il gas bruciato viene poi espulso all’esterno per mezzo di una canna fumaria. Questa ha al suo interno un elettroventilatore che spinge i fumi con forza nei tubi verso l’esterno a circa 2,5m sopra lo scarico, al fine di evitare che i fumi vengano respirati da chi abita lì vicino. Queste ultime sono chiamate caldaie a tiraggio forzato.

L’acqua che attraversa l’impianto per il riscaldamento di casa è diversa da quella che passa nei rubinetti di cucina e bagno. Il primo sistema è infatti un circuito chiuso, dove scorre sempre la medesima acqua, salvo rabbocco o sostituzione da parte di qualcuno, mentre il secondo è aperto. Questo riceve infatti l’acqua dalla rete idrica. Per questo motivo il circuito domestico è suddiviso in due sotto-circuiti, quello destinato al riscaldamento dei termosifoni, che è connesso a uno scambiatore primario, e quello per produrre acqua calda sanitaria, con un altro scambiatore secondario.

Come funziona la caldaia a gas

La caldaia funziona a partire da una scheda che serve ad avviare l’apparecchio e a regolarlo, in sostanza si tratta di un dispositivo elettronico che controlla i comandi e le operazioni. A essa sono collegati gli attuatori e i diversi componenti elettrici. La combustione del gas metano avviene nella camera di combustione: qui il gas viene erogato dal bruciatore e a dargli fuoco è una scintilla di una candeletta d’accensione. Le pareti dell’area di combustione sono di solito rivestite da una fibra di ceramica, un materiale noto per essere refrattario, con un alto isolamento termico e che è capace di resistere anche a altissime temperature, vicine anche agli 800 gradi. Nella camera di combustione non c’è solo gas, ma una miscela equilibrata di ossigeno dell’aria e gas: la fiamma è giusta per trasmettere allo scambiatore il calore per irraggiamento e per conduzione termica con i fumi.

In questo momento entra in gioco lo scambiatore primario, per riscaldare l’ambiente, e quello secondario, per produrre acqua calda. Quello primario è un contenitore di acqua che è posizionato a circa 10 cm dalla fiamma e serve per assorbire calore in modo da cederlo all’acqua del circuito. Quello secondario funziona alla stessa maniera e scambia energia termica con l’acqua proveniente dalla rete idrica. La circolazione dell’acqua calda è generata dal circolatore. Questo spinge l’acqua dallo scambiatore ai radiatori, interrompendo la circolazione quando l’acqua è fredda. Il passaggio del gas metano in direzione della caldaia viene garantito da un’apposita valvola che è collocata fra il contatore e la caldaia e che serve per regolare la potenza massima e minima.

Questo è un dispositivo elettrico che ha una funzione di sicurezza, data da un otturatore, e di modulazione della portata del flusso di gas, data da un otturatore di regolazione. Il flusso del metano viene attivato quando la viene inviato un impulso elettrico alla centralina a partire dalla domanda di gas. Come fa a sapere quando riscaldare l’acqua? Il comando viene dato da un flussostato, che viene attivato da un impulso elettrico alla scheda quando si chiede acqua calda aprendo il rubinetto apposito. Il pressostato fumi è il sistema di sicurezza che gestisce l’apertura della valvola del gas.

Funzionamento in modalità riscaldamento-sanitario

La richiesta in questo caso viene avviata dal termostato ambiente. Le caldaie molte volte hanno due modalità: inverno e estate. Nel primo caso viene azionato il circolatore e il ventilatore, se il pressostato fumi abilita il passaggio, viene aperta la valvola del gas e si attiva il controllo della fiamma. L’accensione del bruciatore deve essere fatta in pochi secondi, se il rilevamento ha esito positivo, la caldaia inizia a scaldare l’acqua dell’impianto di riscaldamento. Se viene richiesta acqua calda sanitaria, questa modalità si interrompe.

La richiesta di acqua calda viene invece avviata dal miscelatore che aziona circolatore e ventilatore, anche qui se il pressostato fumi da il via, si apre la valvola gas, iniziando la sequenza di accensione. In pochi secondi la scheda dovrebbe modulare la pressione del gas, con la valvola del gas, regolando la potenza termica giusta da trasmettere, fino al raggiungimento ed il mantenimento di una temperatura costante, secondo come è stato richiesto con il miscelatore. Questa modalità di funzionamento finisce con la cessazione della richiesta di acqua calda: chiusura del rubinetto.

Tipologie di caldaie a gas

In commercio ci sono tre tipi diversi di caldaie che si distinguono per differenti prestazioni nel riscaldamento, nel generare acqua sanitaria, nel soddisfare quello che è il sistema idrico e nello sfruttare i fumi di scarico, in modo da consumare meno combustibile. La caldaia è costituita come abbiamo visto da differenti elementi, che determinano variazioni nelle prestazioni: il focolare, il modo in cui l’impianto preleva aria etc. In base a questi elementi si possono trovare

  • Caldaie a camera aperta
  • Caldaie a camera stagna
  • Caldaie a condensazione

La caldaia a gas a camera aperta e a camera stagna si distinguono per una diversa modalità di combustione e di tiraggio, anche se le prestazioni come riscaldamento e come produzione di acqua calda è la medesima. La caldaia a camera stagna ha la fiamma di combustione isolata, cioè l’aria che viene prelevata dall’esterno passa in un tubo e al termine della combustione viene ri-espulsa.  Nella caldaia con la camera stagna, il tiraggio non è naturale ma viene fatto in modalità forzata con un sistema di ventilazione che si trova inserito nel circuito di combustione.

I fumi di scarico sono espulsi da un sistema di tiraggio naturale per mezzo di un condotto fumario verticale che convoglia poi nell’ambiente esterno. Per il meccanismo espulsione e di combustione, la caldaia aperta deve essere messa fuori dall’abitazione o in locali arieggiati, per evitare che i fumi entrino negli ambienti abitabili. In base alla legge inoltre è obbligatorio installare una canna fumaria, in modo da favorire la ventilazione e il cambio d’aria.

Le caldaie a gas a condensazione hanno elevate prestazioni di riscaldamento e di produzione di acqua calda. Queste sono tra le soluzioni maggiormente ecosostenibili in ambito di riscaldamento alternativo, poiché riescono anche a sfruttare i fumi per produrre calore e riscaldare l’acqua, sostituendoli quindi al combustibile tradizionale. In questo tipo di caldaia, l’energia termica dei gas residui, sotto forma di vapore acqueo, non viene espulsa, ma viene recuperata e riusata nel processo di riscaldamento di acqua e di calore. I fumi fuoriescono a una temperatura maggiore di 100°C e nelle caldaie tradizionali vengono espulsi, qui questo calore invece viene sfruttato al meglio per produrre acqua calda.