Caldaie per riscaldamento a combustibile liquido: struttura, tipi, panoramica dei modelli più diffusi

Le caldaie per riscaldamento a combustibile liquido, produttive ed economiche, permettono di ottenere una completa autonomia dalla rete centralizzata del gas. Riflettendo sull'installazione dell'apparecchio, è necessario comprendere la sua struttura, il principio di funzionamento e le caratteristiche di funzionamento.

La scelta della caldaia deve basarsi su una valutazione comparativa delle caratteristiche e della funzionalità dei diversi modelli. Un fattore non trascurabile è la reputazione del produttore.

In questo materiale parleremo delle varietà di modelli di caldaie a combustibile liquido, dei loro vantaggi e svantaggi, e analizzeremo alcuni dispositivi popolari di marchi rinomati.

Vantaggi e svantaggi delle caldaie a combustibile liquido

Le caldaie a combustibile liquido, nonostante la capacità di riscaldare efficacemente l'edificio e la perfezione tecnica, non si trovano così spesso come i generatori di calore a gas o a combustibile solido.

Le apparecchiature che funzionano a gasolio o a olio esausto sono molto popolari nei paesi dell'Europa occidentale.

Tra i principali vantaggi di una caldaia per riscaldamento a combustibile liquido rientrano:

1. Elevata efficienza operativa. Il rendimento della maggior parte dei modelli raggiunge il 95%. Il combustibile viene consumato praticamente senza perdite.
2. Elevata potenza. La produttività degli apparecchi consente di riscaldare sia ambienti residenziali compatti che ampi capannoni industriali.
3. Elevato livello di automazione. La caldaia funziona a lungo senza intervento umano.
4. Indipendenza dalle fonti energetiche. Fatta eccezione per l'energia elettrica. Se necessario, si può ricorrere a un generatore.
5. Possibilità di passaggio al combustibile gassoso.

Esistono anche ulteriori vantaggi di tali apparecchiature. Per l'installazione della caldaia non saranno necessari accordi e permessi. Inoltre, l'assenza di una conduttura del gas semplifica notevolmente i lavori di montaggio.

Difficoltà di montaggio e funzionamento della caldaia a combustibile liquido:

1. Costi elevati per l'acquisto del carburante. Con un uso intensivo dell'apparecchiatura, il consumo annuo di carburante può raggiungere diverse tonnellate.
2. Per la conservazione del carburante viene costruita una struttura separata. In alternativa, un deposito con contenitori di plastica opaca o acciaio viene installato nel terreno. Una condizione importante è la protezione dai raggi solari.
3. L'unità deve essere collocata in un locale separato con una buona ventilazione e una cappa potente.
4. Se la centrale termica diesel è situata a ridosso della casa, sarà necessario un isolamento acustico aggiuntivo – il bruciatore emette rumore durante il funzionamento.

Nell'allestimento di depositi di carburante interrati, è necessario considerare le caratteristiche idrogeologiche del terreno.

In molti modelli è prevista la regolazione climatica della caldaia – impostazione di un regime di temperatura confortevole in casa tenendo conto della temperatura esterna.

Struttura e principio di funzionamento della caldaia

Le unità a combustibile liquido funzionano secondo lo stesso principio di quelle a gas. La differenza principale consiste nell'uso di un bruciatore a ventola (iniettore). Il tipo di dispositivo determina in gran parte l'efficienza e l'economicità del funzionamento della caldaia.

I nostri connazionali considerano l'installazione di un'unità a combustibile liquido come un metodo di riscaldamento alternativo in assenza di una rete di fornitura centralizzata di gas.

Componenti principali del generatore di calore

Elementi costruttivi della caldaia a combustibile liquido:

• bruciatore;
• camera di combustione;
• scambiatore di calore;
• canna fumaria;
• unità di controllo;
• corpo.

L'impianto di riscaldamento a combustibile liquido è dotato di una tubatura con pompa per l'alimentazione del combustibile e di un serbatoio per lo stoccaggio.

Per aumentare le prestazioni e l'efficienza dell'apparecchio, i produttori migliorano i modelli aggiungendo diverse piastre di scambio termico e tubi della canna fumaria.

Bruciatore dell'unità di riscaldamento

Il modulo principale dell'impianto, responsabile della preparazione della miscela aria-combustibile e della sua erogazione nella quantità necessaria per mantenere il funzionamento del generatore di calore.

Il bruciatore a combustibile liquido è di tipo ventilato. L'alimentazione e l'iniezione del combustibile nella camera di combustione avvengono sotto pressione – viene effettuata una soffiatura forzata dell'aria.

Configurazione standard del bruciatore per caldaia a combustibile liquido:

1. Trasformatore di accensione. Genera una scintilla che accende il combustibile.
2. Unità di controllo. Determina le fasi di avvio, esegue il controllo e arresta il funzionamento del bruciatore. È previsto il collegamento di una fotocellula, del trasformatore di accensione e del sensore di spegnimento di emergenza.
3. Valvola elettromagnetica. Regola l'alimentazione del combustibile nella camera di combustione.
4. Regolatore d'aria con filtro. Il dispositivo normalizza l'alimentazione dell'aria, impedendo l'ingresso di particelle solide.
5. Preriscaldatore. Modifica lo stato del combustibile, riducendone la viscosità. Più il combustibile è fluido quando entra nell'ugello, più viene consumato in modo economico.
6. Raccordo di troppopieno del combustibile. Si collega al serbatoio dove avviene il riscaldamento del combustibile.
7. Tubo fiamma. Attraverso la tubatura, l'energia termica raggiunge il punto di riscaldamento del fluido termovettore, che quindi circola nell'impianto di riscaldamento.

Il bruciatore può essere inizialmente integrato nella caldaia senza possibilità di aumentare la potenza dell'unità. I moduli sospesi consentono di modificare l'apparecchiatura.

La regolazione del bruciatore sospeso viene eseguita da un tecnico presso il domicilio. Il vantaggio del modulo integrato in fabbrica – è la rapida messa in servizio dell'impianto caldaia.

Camera di combustione della caldaia

In sostanza, è un contenitore resistente al calore con un'apertura di ingresso e di scarico. Di solito ha una sezione circolare o rettangolare.

Scambiatore di calore del dispositivo

Attraverso le pareti dello scambiatore di calore avviene il trasferimento di energia termica al fluido termovettore. Nei modelli moderni, il rivestimento di questo elemento è realizzato secondo il principio di un radiatore – ciò consente di sfruttare al massimo l'energia termica ottenuta durante la combustione.

Sulla sezione anteriore dello scambiatore di calore sono fissati il bruciatore e lo sportello. Il numero di sezioni e la superficie di copertura dello scambiatore determinano la potenza della caldaia.

Canna fumaria per l'unità a combustibile liquido

L'aspirazione dell'aria avviene dall'esterno o dalla centrale termica, il cui corretto allestimento è descritto in questo articolo.

Quando l'aria viene fornita dall'esterno, viene introdotta attraverso un camino coassiale o attraverso un canale separato. Per aumentare l'efficienza, i canali dei fumi sono dotati di lamine d'acciaio: i gas di scarico formano flussi turbolenti che ne riducono la velocità. Il tiraggio viene così mantenuto.

Unità di controllo dell'apparecchio

Il controllo automatico è progettato per mantenere la temperatura impostata. Le funzioni ausiliarie riducono i costi di esercizio della caldaia. Dal punto di vista tecnico, i blocchi più avanzati sono quelli dipendenti dalle condizioni meteorologiche, che modificano la temperatura di riscaldamento del fluido termovettore in base alle letture dei sensori esterni.

Il principio di funzionamento dell'unità termica si basa sulla preparazione di una miscela di combustibile e aria, che viene successivamente nebulizzata nella camera di combustione.

Involucro della caldaia di riscaldamento

Tutti gli elementi del sistema sono racchiusi in un robusto involucro termoisolante. Questo 'guscio' riduce le perdite di calore e aumenta l'efficienza della caldaia.

All'esterno, l'involucro è rivestito con uno strato di pellicola termoisolante che, quando riscaldato, rimane freddo e protegge l'operatore da ustioni.

Come avviene il riscaldamento dell'ambiente?

L'intero processo di generazione del calore nella caldaia a combustibile liquido e di trasferimento dell'energia termica ai radiatori di riscaldamento può essere suddiviso in diverse fasi.

Fase 1. Il gasolio o altro combustibile viene versato nel serbatoio. La pompa del carburante invia il liquido al bruciatore – nel tubo viene creata pressione. Contemporaneamente, la pompa del carburante, tramite sensori, determina la qualità del combustibile e la percentuale di addensamento.

Fase 2. Il gasolio entra nella camera di preparazione. Qui avvengono la miscelazione del combustibile con l'aria, il riscaldamento e la fluidificazione della miscela.

Fase 3. La miscela aria-combustibile viene inviata all'iniettore. Sotto l'azione del ventilatore, la miscela viene nebulizzata e la nuvola di combustibile si accende nella camera di combustione.

Fase 4. Le pareti della camera si riscaldano. Di conseguenza, lo scambiatore di calore e il fluido termovettore si riscaldano. Quest'ultimo entra e circola nel sistema di riscaldamento.

Fase 5. Durante la combustione del combustibile si formano gas che vengono espulsi attraverso la canna fumaria. Dirigendosi verso l'esterno, il fumo attraversa una serie di piastre di scambio termico e cede anche il suo calore.

Durante la combustione del combustibile si forma fuliggine. Per mantenere il rendimento della caldaia al livello adeguato, le pareti della camera di combustione devono essere pulite periodicamente.

Varietà di modelli a combustibile liquido

Tutte le caldaie a combustibile liquido possono essere classificate secondo i seguenti criteri: ambito di applicazione, funzionalità, tipo di regolazione, materiale di fabbricazione, tipo di carburante utilizzato e metodo di installazione.

Per ambito di applicazione

Il parametro principale che determina l'appartenenza di un impianto caldaia a un tipo è la potenza. I modelli domestici sono prodotti con potenza da 6 a 230 kW. Questo è sufficiente per riscaldare piccole case di 50 mq e grandi ville di campagna fino a 2200 mq.

L'indice di rendimento determina il consumo di carburante in una caldaia a combustibile liquido per riscaldamento: per produrre 10 kW di calore occorrono circa 1 kg di gasolio all'ora. Le unità domestiche sono progettate per una pressione di esercizio massima ammissibile di 4-6 bar.

La potenza delle caldaie industriali a combustibile liquido varia da 500 a 12000 kW. I modelli super potenti vengono utilizzati per riscaldare edifici con superficie superiore a 15.000 mq. Il controllo delle unità di riscaldamento industriali è completamente automatizzato.

Le caldaie industriali si suddividono in caldaie ad acqua calda e caldaie a vapore. Le prime riscaldano l'acqua sotto pressione, le seconde generano vapore surriscaldato o saturo.

I generatori di calore ad alta potenza sono utilizzati in caldaie a modulo blocco – stazioni autonome per la produzione di vapore e calore. I generatori di vapore sono richiesti nell'industria alimentare, della mobilia, della lavorazione del legno, nell'estrazione petrolifera e nella produzione di mangimi composti.

Per funzionalità

Le caldaie a circuito singolo sono progettate esclusivamente per il riscaldamento degli ambienti. Vengono collegate ai radiatori e il fluido termovettore circola in un sistema di riscaldamento chiuso. Questa unità non riscalda l'acqua per uso domestico – è necessario provvedere separatamente, installando un bollitore.

I modelli a doppio circuito sono più funzionali. Le caldaie forniscono riscaldamento domestico e fornitura di acqua calda in diversi punti di prelievo (doccia, lavandino, ecc.). La struttura dell'apparecchiatura include uno scambiatore di calore aggiuntivo per la fornitura di acqua calda sanitaria.

Le caldaie a doppio circuito sono dotate di scaldacqua istantaneo o di bollitore ad accumulo. Utilizzando lo scaldacqua istantaneo, l'acqua sarà più fredda rispetto a un serbatoio di accumulo integrato.

Per modalità di regolazione

La modalità di funzionamento della caldaia è determinata dal tipo di bruciatore installato.

Secondo il tipo di regolazione, tutti i dispositivi si dividono in diversi gruppi:

• a singolo stadio;
• a due e tre stadi;
• modulanti.

I moduli a singolo stadio funzionano secondo il principio di accensione e spegnimento alternati. Dopo aver riscaldato il fluido termovettore a una certa temperatura, la fiamma si spegne e, dopo il raffreddamento, il bruciatore si riaccende. Tali bruciatori sono poco efficienti – comportano un consumo eccessivo di carburante.

I bruciatori «a regime singolo» vengono installati su caldaie con potenza non superiore a 200 kW. Le aziende leader stanno gradualmente abbandonando il loro utilizzo

I dispositivi a due e tre stadi funzionano nelle seguenti modalità:

1. Dispositivi a due stadi funzionano al 30% e al 100% della potenza. Dopo il riscaldamento massimo dell'acqua, il bruciatore si riconfigura in modalità a bassa potenza. Ciò consente di ridurre il consumo di carburante del 5-10%.
2. Dispositivi a tre stadi funzionano al 30-60-100% della potenza. Si ottengono economicità ed elevata efficienza termica dell'apparecchio.

Modulanti: il processo di combustione del carburante viene regolato automaticamente. L'intensità della fiamma è influenzata da: temperatura interna ed esterna dell'edificio, qualità del carburante e modalità impostata. Il campo di regolazione della potenza va dal 10% al 100% della capacità.

La regolazione automatica a microprocessore determina la composizione della miscela aria-carburante, la velocità ottimale di alimentazione del carburante agli ugelli e la pressione.

Le caldaie di quinta generazione sono dotate di bruciatori modulanti. Rispetto ai dispositivi a due e tre stadi, sono più economiche del 15%

Per tipo di materiale

I produttori equipaggiano gli impianti termici con scambiatori di calore in ghisa o acciaio. Il materiale di costruzione influenza l'efficienza e la durata della caldaia.

I modelli in ghisa si caratterizzano per una lunga durata di esercizio – oltre 30 anni. Tuttavia sono piuttosto «capricciosi» e, in caso di un salto termico critico tra il ritorno e la mandata, possono creparsi. La differenza di temperatura dell'acqua all'ingresso e all'uscita non deve superare i 20 °C.

Se la caldaia verrà utilizzata periodicamente, ad esempio durante le visite alla casa di campagna, è meglio scegliere un modello con scambiatore di calore in acciaio. L'acciaio resistente al calore è meno durevole, ma tollera bene gli sbalzi di temperatura.

Una caldaia con scambiatore in acciaio costa meno di una analoga con modulo in ghisa. I modelli in acciaio sono presenti nella gamma di prodotti delle aziende Kiturami e Viessmann

Per tipo di combustibile

Come materiale combustibile nelle caldaie a combustibile liquido viene utilizzato più spesso il diesel (gasolio) o l'olio esausto. Esteriormente, le installazioni a diesel non si differenziano dalle consorelle che funzionano a olio esausto. La differenza principale riguarda la componente tecnica.

Per il funzionamento della caldaia viene utilizzato carburante diesel puro e certificato. Durante la combustione del carburante, la formazione di cenere è minima. Ciò consente di utilizzare nella struttura un focolare e tubi fumogeni di diametro minore.

La combustione dell'olio esausto produce un'abbondante emissione di cenere. Nelle caldaie a olio esausto, all'interno dei tubi dei fumi non c'è il turbolatore e tutto il sedimento si deposita in una speciale camera di raccolta dei fumi. Vi consigliamo di leggere anche un nostro altro articolo in cui viene analizzata in dettaglio la potenza calorifica di vari tipi di combustibile.

Nei dispositivi che funzionano con olio esausto vengono utilizzati oli per trasmissioni e motori provenienti da automobili. Queste caldaie sono consigliabili per officine meccaniche, basi di macchine agricole e aziende di autotrasporto.

In base al metodo di installazione

In base al metodo di installazione si distinguono unità murali e a pavimento. Le caldaie a parete sono compatte, facili da installare, ma poco produttive. La loro potenza è sufficiente per riscaldare un ambiente la cui superficie non superi i 300 mq.

Le caldaie a combustibile liquido a pavimento sono più ingombranti e produttive. Rientrano in questa categoria tutte le unità per uso industriale e i modelli domestici di elevata potenza.

Panoramica dei modelli dei principali produttori

Una nicchia di rilievo nel mercato delle apparecchiature di riscaldamento è occupata dalle caldaie a combustibile liquido di produttori stranieri: ACV, EnergyLogyc, Buderos Logano, Saturn, Ferolli e Viessmann. Tra le aziende nazionali, si sono distinte Lotos e TEP-Cholding.

Caldaie universali ACV Delta Pro

L'azienda belga ACV realizza i modelli della linea Delta Pro S – caldaie a doppio circuito con bollitore integrato. La potenza delle unità di riscaldamento varia da 25 a 56 kW.

Le caldaie Delta Pro S vengono fornite con un bruciatore a scelta del cliente – modello BMV1 per carburante liquido o BG2000 per propano e gas naturale.

Caratteristiche tecniche e operative:

• materiale di costruzione dello scambiatore di calore – acciaio;
• isolamento in poliuretano espanso del corpo;
• funzionamento a gasolio o gas;
• pannello di controllo con termometro, termostato di regolazione.

La caldaia a combustibile liquido si adatta alla stagione – è previsto un interruttore 'inverno/estate'.

Il rendimento delle caldaie Delta Pro S è del 92,8%. Il tempo di riscaldamento dell'acqua per il sistema ACS dipende dalla potenza dell'impianto e varia da 16 a 32 minuti.

Apparecchi EnergyLogyc – automazione intelligente

Le caldaie a olio esausto dell'azienda americana EnergyLogyc si differenziano dalle concorrenti per i processi automatizzati di regolazione del bruciatore e di combustione del carburante.

Come combustibile vengono utilizzati olio esausto, gasolio, olio vegetale o cherosene.

Nell'apparecchio sono state aumentate le dimensioni del focolare e la sezione dei tubi fumogeni – ciò consente di utilizzare efficacemente l'olio esausto e riduce la quantità di lavori di pulizia della caldaia.

Gli apparecchi a combustibile liquido EnergyLogyc sono prodotti in tre versioni:

• EL-208V – potenza 58,3 kW, consumo di carburante – 5,3 l/h,
• EL-375V – potenza 109 kW, consumo di carburante – 10,2 l/h;
• EL-500V – potenza termica – 146 kW, consumo di materiale combustibile – 13,6 l/h.

La temperatura massima del fluido termovettore nei modelli presentati è di 110°C, la pressione di esercizio è di 2 bar.

La caldaia EL-208V è adatta per il riscaldamento di ambienti di diversa destinazione: ville, serre, autofficine, officine di produzione, magazzini, case private e uffici.

Buderos Logano – qualità tedesca

L'azienda Buderos (Germania) produce caldaie a gasolio, iniettori, bruciatori e altre attrezzature necessarie per il funzionamento del sistema di riscaldamento. La gamma di potenza dei dispositivi è compresa tra 25 e 1200 kW.

Il rendimento delle caldaie a combustibile liquido Buderos è del 92-96%. L'apparecchiatura funziona in modalità completamente automatica, il materiale combustibile è il gasolio. Lo scambiatore di calore è realizzato in ghisa grigia o acciaio.

Le caldaie Buderos Logano sono prodotte in due serie:

• Buderos Logano categoria «G» – destinate all'uso privato, la loro potenza è di 25-95 kW;
• Buderos Logano categoria «S» – apparecchiature per uso industriale.

I dispositivi si distinguono per un design aerodinamico, un comodo sistema di controllo e un silenziatore integrato.

Le caldaie domestiche Buderos Logano sono fornite con bruciatori integrati e regolati per gasolio. È possibile completare il dispositivo con un gruppo pompa, un sistema di sicurezza e un vaso di espansione.

Caldaie dell'azienda coreana Kiturami

Le caldaie a pavimento a doppio circuito Kiturami della serie Turbo sono destinate all'uso domestico. La potenza dei dispositivi è di 9-35 kW.

Caratteristiche distintive del modello:

• fornitura di riscaldamento e acqua calda sanitaria per ambienti fino a 300 m²;
• lo scambiatore di calore della caldaia è realizzato in acciaio ad alta lega;
• lo scambiatore di calore aggiuntivo per ACS è composto al 99% da rame, il che aumenta l'efficienza del riscaldamento;
• come fluido termovettore sono adatti antigelo e acqua.

La caratteristica distintiva dei modelli Turbo è la presenza di un bruciatore turbociclone. Funziona secondo il principio del motore turbocompresso di un'automobile.

In una speciale piastra metallica, a causa dell'alta temperatura, avviene una combustione secondaria. Ciò consente di risparmiare carburante e riduce le emissioni di sostanze nocive nell'atmosfera.

Il funzionamento di Kiturami Turbo è possibile nelle modalità: «Doccia», «Sonno», «Presenza», «Lavoro/Verifica» e «Timer». Il pannello di controllo è posizionato sul lato anteriore del corpo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

La visione di materiali video aiuterà a comprendere la struttura e il principio di funzionamento degli impianti di riscaldamento a combustibile liquido.

Confronto tra una caldaia diesel e un gruppo funzionante a «olio esausto»:

Le regole per la scelta delle apparecchiature di riscaldamento a combustibile liquido verranno discusse nel prossimo video:

Le caldaie a combustibile liquido si distinguono per un elevato livello di automazione. Il riscaldamento basato su unità diesel consente di raggiungere l'autonomia e l'assenza di rigidi vincoli documentali le rende un'offerta interessante. Tuttavia, una serie di notevoli svantaggi nella manutenzione dell'impianto caldaia frena la domanda di unità diesel.

Se è preoccupato per la scelta di una caldaia a combustibile liquido, lasci le sue domande nel blocco qui sotto. Lì può anche scrivere consigli utili sull'argomento dell'articolo o condividere la sua esperienza nell'uso di tali apparecchiature di riscaldamento.