Una caldaia, in un impianto di riscaldamento, è l'apparecchiatura che
realizza il passaggio di calore da un combustibile
in fase di combustione verso un liquido
senza che avvenga la sua ebollizione, con lo scopo poi di distribuirlo opportunamente
ad un ambiente tramite l'impianto stesso.
Se invece tale apparecchiatura causa il cambiamento di stato
dell'acqua da liquido ad aeriforme, in modo continuo e in condizioni controllate,
viene meglio definita generatore di vapore tipicamente usata in accoppiamento
alle turbine
per la produzione di energia elettrica.
CARATTERISTICHE TECNICHE DELLA CALDAIA
Nella caldaia si distinguono essenzialmente:
•
il focolare
o bruciatore: organi di ingresso
dell'energia termica; sul focolare, o grazie al bruciatore, si costituisce una
miscela non stechiometrica
tra il carbonio (o altro elemento ossidato) contenuto nel combustibile e l'ossigeno contenuto
nell'aria, in modo da realizzare una fiamma tale da trasmettere il calore sia
per conduzione
termica tramite i fumi caldi di combustione, sia per irraggiamento;
•
l'ambiente: contenente il focolare (o il
bruciatore) è detto camera di combustione;
nel caso di focolari a combustibile solido è prevista una camera, detta cinerario, solitamente sottostante la griglia del focolare, in cui si
accumulano le ceneri di combustione prima di essere estratte; nelle caldaie a
pellet la cenere viene eliminata con i gas di scarico; la camera di combustione
è solitamente in leggera depressione nel caso di combustibile solido; in
presenza di un bruciatore la camera è a volte a pressione superiore
all'atmosferica;
•
il fascio
tubiero (non presente in genere nelle caldaie per riscaldamento): assieme
di tubi che collegano, nelle caldaie a tubi di fumo il focolare al camino, e in
quelle a tubi d'acqua i corpi cilindrici. Il fascio tubiero ha la funzione di
aumentare per quanto possibile la superficie di scambio tra fumi e acqua;
•
il camino:
condotto esterno di dispersione dei prodotti di combustione esausti.
TIPOLOGIE DI CALDAIE
In base alle vostre esigenze e alla struttura della vostra
abitazione potrete scegliere la caldaia con le specifiche che più vi aggradano,
ma le due tipologie di caldaie prodotte sono:
•
caldaia classica (o standard): il funzionamento
di questo tipo di caldaia è l'originale e si basa sul meccanismo del
trasferimento di calore. L'acqua all'interno di una serpentina in rame
(chiamata “scambiatore di calore”) viene scaldata dalla fiammella frutto della
combustione del combustibile (metano o gpl e pellet) e immessa nel sistema di
riscaldamento. I fumi di scarico della combustione vengono riversati
all'esterno tramite la canna fumaria.
•
caldaia a condensazione: il meccanismo di
riscaldamento dell'acqua è il medesimo della caldaia classica, ma questa a
condensazione ha il vantaggio di riuscire a sfruttare il calore presente nei
fumi di scarico e che, nella classica, si disperdono nell'ambiente senza essere
utilizzati. Questa tipologia di caldaia permette un grasso risparmio economico
perché per raggiungere la temperatura desiderata viene utilizzato meno
combustibile (metano, gpl, pellet).
•
sistemi ibridi: come si può dedurre dal nome
stesso, questo è un tipo di caldaia che integra due diversi dispositivi. Essa
sfrutta, per il riscaldamento dell'acqua, fonti d'energia rinnovabili (in
genere sono i pannelli solari).
LA NASCITA DELLA CALDAIA: CENNI STORICI.
Il primo modello di caldaia a tubi d'acqua fu brevettato nel 1766
da William Blakey, consisteva di alcuni tubi posti diagonalmente all'interno di
una fornace
verticale collegati fra loro da tubi di minore diametro. Il primo modello di
successo fu implementato da James Rumsey, un inventore statunitense, che, nel 1788,
brevettò in Inghilterra alcuni tipi di caldaia a tubi d'acqua, tra cui
il primo esempio di caldaia unitubolare a spirale, dove l'acqua viene fatta
circolare all'interno di un tubo avvolto secondo una spirale
cilindrica al cui interno passano i fumi.
La prima caldaia avente una corretta circolazione dell'acqua
fu costruita da Joseph Eve nel 1825,
consistente in due corpi cilindrici, uno sopra l'altro, connessi da numerosi
piccoli tubi, leggermente piegati a S, che venivano investiti dai fumi della
fornace; per garantire la circolazione dell'acqua, due tubi di grande diametro
collegavano alle due estremità i due corpi cilindrici.
Le caldaie a tubi d'acqua iniziarono a diffondersi dalla metà
del XIX secolo, grazie alla loro maggiore sicurezza intrinseca (venivano
definite inesplodibili) rispetto alle
caldaie a tubi di fumo, raggiungendo la maturità tecnologica nei primi anni del
XX secolo. Questo tipo di caldaia rappresentava (nel periodo 1893-1895) l'1,8%
delle caldaie presenti nel Regno Unito, il 5,7% in Francia, 2,1% in Germania,
il 1,4% in Austria e l'1,8% in Italia.
La propulsione a vapore con caldaie a tubi d'acqua ha trovato
ampio impiego nelle navi
a partire dai primi anni del novecento.
La prima caldaia a tubi d'acqua installata su di una nave da battaglia fu
costruita dalla ditta Générateurs
Belleville in Francia nel 1879 ed installata sulla corazzata Brennus
(1891).
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