Come funziona una caldaia a gas a tiraggio forzato

Le caldaie a gas per impianto autonomo producono il fabbisogno termico necessario a scaldare l’acqua calda per l’impianto di riscaldamento e per uso sanitario.
La caldaia a gas a tiraggio forzato o a camera stagna preleva l’aria dall’esterno e tramite un ventilatore espelle forzatamente i fumi prodotti della combustione all’esterno dell’immobile.

L’aria prelevata dall’esterno (A) fluisce all’interno della camera di combustione e grazie al bruciatore (1), si costituisce una miscela quasi perfettamente bilanciata tra il combustibile (G) e l’ossigeno contenuto nell’aria, in modo da realizzare una fiamma tale da trasmettere allo scambiatore (2) il calore sia per conduzione termica tramite i fumi caldi di combustione e sia per irraggiamento.
La valovola del gas (3) è gestita dalla scheda elettronica che ha la funziona di far passare il gas metano o GPL verso il bruciatore e regolare la potenza minima e massima.
Il pressostato fumi (4) è il primo dispositivo di sicurezza che determina l’apertura della valvola del gas.
 
Nella figura sotto, schema funzionale tipico di una caldaia a tiraggio forzato con potenza termica fino a 35KW e scambiatore secondario a piastre per la produzione istantanea dell’acqua calda sanitaria.

1-Ventilatore espulsione.
2-Scambiatore primario termico: costituito da una serpentina in rame e rivestita da un alettatura consentendo il passaggio dei fumi verso lo scarico.
3-Camera combustione: all’interno trova posto il bruciatore formato da una serie di rampe forate in cui fluiscono il gas.
4-Elettrovalvola gas.
5-Scambiatore secondario sanitario : costituito da piastre in d’acciaio inox adeguatamente separate tra di loro da guarnizioni.
6-Valvola pressostatica o valvola 3 vie idraulica.
7-Sonda riscaldamento (SM).
8-Termostato sicurezza.
9-Valvola sfogo aria automatica.
10-Circolatore.
11-Vaso espansione.
12-Valvola sicurezza 3bar.
13-Rubinetto scarico caldaia.
14-Flussostato acqua.
15-Termomanometro.
16-By-pass automatico.
17-Filtro acqua sanitario (optinal).
18-Rubinetto ritorno impianto (optinal).
19-Rubinetto mandata impianto (optional).
20-Rubinetto acqua sanitaria (optional).
21-Rubinetto gas (optional).
22-Piastra raccordi (optional).
23-Sonda sanitario (SS).
U-Uscita acqua calda
E-Ingresso acqua fredda
G-Gas
M-Mandata riscaldamento
R-Ritorno riscaldamento
 
Funzionamento in modalità riscaldamento
La fase di funzionamento in modalità riscaldamento inizia in caso di richiesta del termostato ambiente, se la caldaia ha attivato dal selettore e/o dal display il funzionamento in INVERNO.
Viene azionato il circolatore (10), il ventilatore (1) e, in seguito alla verifica della presenza di flusso d’aria tramite il pressostato fumi viene abilitata l’apertura della valvola gas (4) e il controllo della fiamma.
L’accensione del bruciatore deve avvenire entro pochi secondi e se il rilevamento del controllo della fiamma ha esito positivo, la caldaia inizia a scaldare l’acqua calda per l’impianto di riscaldamento.
Tale modalità termina in caso di apertura del termostato ambiente o dal prelievo di acqua calda sanitaria.
Funzionamento in modalità sanitario
La richiesta di acqua calda sanitaria generata dall’apertura di un miscelatore, modifica lo stato della valvola 3vie che immediatamente aziona circolatore (10), ventilatore (1) e in seguito alla verifica della presenza di flusso d’aria tramite il pressostato fumi, apre la valvola gas iniziando la sequenza di accensione della miscela aria-gas.
Dopo pochi secondi dalla rilevazione della presenza di fiamma, la scheda elettronica tramite la valvola del gas inizia la fase di modulazione della pressione del gas regolando la potenza termica da trasmettere allo scambiatore fino al raggiungimento e mantenimento della temperatura dell’acqua calda sanitaria in uscita impostata dal termostato e/o display di regolazione sanitario.
La fase di funzionamento in modalità sanitario termina con la cessazione della richiesta di acqua calda sanitaria.
Il modo sanitario ha precedenza sul modo riscaldamento.
Nello schema sopra riportato il circolatore viene azionato in presenza di richiesta da entrambe le modalità di funzionamento:

• in modo riscaldamento a far circolare l’acqua calda nei radiatori,
• in modo sanitario il circolatore serve a scambiare calore fra lo scambiatore termico (2) con lo scambiatore sanitario (5).  La soluzione di adottare uno scambiatore indipendente completamente separato da quello termico ha un alta resistenza all’incrostazione, migliore stabilità nel mantenere la temperatura dell’acqua calda di uscita sanitaria a una temperatura piuttosto stabile.

Nel contesto della produzione italiana, la caldaia Arca Pixel monta una valvola 3vie realizzata in ottone con regolatore di portata automatico incorporato che consente l’erogazione di un flusso costante di acqua calda (min. l/min 2,5) qualunque sia la pressione dell’acquedotto (min. 0,5 bar) e assicura lunga resistenza della caldaia all’attacco calcareo.