Ottimizzare i consumi energetici con le caldaie elettriche

Tra le diverse alternative disponibili sul mercato nell’ambito dei generatori di calore, vi sono anche le caldaie elettriche, applicabili a qualsiasi tipo di impianto sia per il riscaldamento che per la produzione di acqua calda sanitaria.

New luxury home is ready to be put on the market

La caldaia elettrica è sostanzialmente un dispositivo che riscalda il fluido termovettore di un impianto termico (acqua) sfruttando l’effetto Joule, ovvero la trasformazione integrale dell’energia elettrica in calore.

La caldaia elettrica esteticamente è simile ad una normale caldaia murale a gas, con la differenza che non necessita di camino e di aperture di aerazione (ACV).

La caldaia elettrica esteticamente è simile ad una normale caldaia murale a gas, con la differenza che non necessita di camino e di aperture di aerazione (ACV).

Esteticamente simili alle normali caldaie murali a gas, le caldaie elettriche non richiedono particolari opere murarie per l’installazione, e trovano applicazione sia in ambito residenziale che industriale.

La gamma dei modelli per il settore abitativo comprende ordinariamente potenze variabili da 3 a 36 kW, con alimentazione a 230V fino a 6 kW e 400V per le potenze superiori.

Il prodotto è composto da uno scambiatore termico cilindrico con 2 – 4 resistenze ad immersione (a seconda del modello), e da un gruppo idraulico comprendente un circolatore per l’impianto di riscaldamento, un sensore di pressione, una valvola di sicurezza ed una valvola di manutenzione, che svolge anche funzioni di disaerazione.

Per la compensazione della dilatazione termica dell’acqua nel circuito di riscaldamento, è altresì montato un vaso di espansione a membrana con capacità di 8 – 10 litri.

Come per tutte le macchine elettriche, anche per questo dispositivo il rendimento è elevato, essendo prossimo al 99% nei modelli più avanzati.

Relativamente al servizio di produzione di acqua calda ad uso igienico, si rammenta che per alimentare in modo istantaneo un normale rubinetto domestico (portata di 0,1 L/s) è necessaria la disponibilità di una potenza termica di oltre 10 kW, valore alquanto esuberante rispetto a quanto utilizzabile dagli ordinari contatori elettrici per il settore residenziale.

Oltre allo scambiatore termico cilindrico con le resistenze elettriche, la caldaia elettrica è completa di circolatore per riscaldamento, vaso di espansione e di tutti i dispositivi di controllo e sicurezza (Vaillant).

Oltre allo scambiatore termico cilindrico con le resistenze elettriche, la caldaia elettrica è completa di circolatore per riscaldamento, vaso di espansione e di tutti i dispositivi di controllo e sicurezza (Vaillant).

Al fine di contenere quindi la potenza termica per il servizio di acqua calda e comunque garantirne una regolare erogazione, la produzione della stessa viene opportunamente realizzata con sistemi ad accumulo che possono essere dotati di scambiatore a serpentina, proprie resistenze elettriche o dispositivo tank in tank.

Come per tutte le caldaie, anche a questi apparecchi è possibile affiancare un regolatore climatico, in modo da correlare la temperatura di mandata con la temperatura esterna: in tal caso l’economicità di esercizio ed il comfort termico conseguibile dall’impianto, dipende dalla corretta scelta della curva di riscaldamento.

I vantaggi associati all’utilizzo delle caldaie elettriche, possono riassumersi nei seguenti termini essenziali:

– nessun vincolo sul locale di installazione;

– assenza di canna fumaria;

– assenza di fori per aerazione e ventilazione;

– nessuna emissione inquinante locale;

– esenzione dalle verifiche periodiche;

– funzionamento silenzioso;

– contenuti costi di manutenzione;

– costi iniziali competitivi (il prezzo medio attuale è di circa 85 euro/kW).

Criticità possono derivare dai livelli di potenza richiesti e dalla provenienza dell’energia elettrica utilizzata.

Alimentazione delle caldaie elettriche

Un sistema di riscaldamento basato sullo sfruttamento dell’effetto Joule, dovrebbe essere dedicato a nuove costruzioni o a fabbricati sottoposti a ristrutturazione importante di primo livello che, essendo soggette a parametri e vincoli alquanto restrittivi (la direttiva europea 2010/31/UE prescrive che entro il 2020 tutti gli edifici di nuova costruzione siano ad energia quasi zero), necessitano di potenze molto basse per il riscaldamento ambientale.

Schema applicativo della caldaia elettrica, in funzione di generatore di calore tampone, in un impianto multi-energia (Vaillant).

Schema applicativo della caldaia elettrica, in funzione di generatore di calore tampone, in un impianto multi-energia (Vaillant).

Contenere la potenza elettrica necessaria ad una unità abitativa significa avere condizioni di fornitura dalla rete pubblica più favorevoli e, nel caso di una integrazione con un impianto fotovoltaico, l’impegno da parte di quest’ultimo di una superficie accettabile per il campo solare.

Relativamente alla provenienza dell’energia elettrica, nel caso in cui questa sia attinta dalla rete di distribuzione nazionale, è necessario considerare l’impegno di energia primaria che la stessa richiede per generare la forma secondaria elettricità.

Assumendo a solo titolo di apprezzamento concettuale il valore di 2,174 (Raccomandazione CTI 14 – 2013) come fattore di energia primaria per l’energia elettrica da rete, risulta che per produrre calore con una caldaia ad effetto Joule si cede all’ambiente oltre il 50% dell’energia disponibile alla fonte, un dispendio poco aderente ad un imprescindibile indirizzo di utilizzo sempre più efficiente delle risorse non rinnovabili.

L’impiego di energia elettrica prodotta a partire da energie rinnovabili, viceversa, può assegnare alle caldaie elettriche in argomento, e comunque ai sistemi di generazione termica ad effetto Joule, un ruolo di maggiore utilità e convenienza.

Nell’ottica di uno sfruttamento sempre maggiore degli impianti fotovoltaici, l’autoconsumo è un orientamento che in misura crescente è protagonista nei nuovi scenari energetici, in termini di convenienza e razionalità.

Evita infatti l’acquisto sempre più oneroso di elettricità dalla rete, impiegando un vettore energetico pressoché pulito.

Dopo la fine delle tariffe incentivanti, l’obiettivo di chi possiede un impianto fotovoltaico consiste nel massimizzare la quota di autoconsumo, allo scopo di migliorare sensibilmente la rendita dell’impianto.

L’autoconsumo di energia elettrica fotovoltaica è più conveniente rispetto alla tradizionale immissione in rete, in quanto il prezzo di acquisto dell’elettricità dalla rete è maggiore del prezzo di vendita.

La stima della quota di autoconsumo standard, ovvero senza specifici provvedimenti, è attività complessa in quanto vanno considerati molteplici fattori.

In media si considera una aliquota di autoconsumo in un impianto residenziale a servizio di un nucleo familiare di quattro persone, pari a circa il 30%.

A fronte di un tale dato, si pone quindi il problema della parte di energia per cui produzione e consumo non coincidono. L’entità di tale quota dipende dalle condizioni metereologiche e stagionali, nonché dalla disponibilità giornaliera dell’energia solare.

Per quanto riguarda gli impianti residenziali, oltre a modificare il profilo di consumo attivando un numero superiore di elettrodomestici nelle ore di maggiore irraggiamento, un sistema di accumulo elettrico unitamente ad uno Smart Energy System (apparato per la gestione e l’ottimizzazione dei flussi di consumo e produzione), consente di avvicinare la soglia del 90% di autoconsumo.

In tale scenario le caldaie elettriche possono assumere un ruolo particolarmente attivo nel conseguire gli obiettivi dell’autoconsumo, se correttamente dimensionate e integrate in impianti che sfruttano anche altre risorse rinnovabili.

Oltre a costituire una utile opzione laddove non sono disponibili altre forme di energia, le caldaie elettriche possono assolvere significative funzioni di generatore tampone in impianti solari termici, a pompa di calore, di riscaldamento per vani e/o zone ad utilizzo occasionale o con funzioni di supporto alle abitazioni (lavanderie, ecc.).

È quindi opportuno rammentare che le caldaie elettriche, in ambiti edilizi caratterizzati da consumi energetici molto bassi, come quelli che ormai stanno diventando una realtà sempre più diffusa, possono occupare un segmento impiantistico che, a costi contenuti, si integra agevolmente in sistemi più complessi, al fine di garantirne una corretta e più stabile funzionalità ed efficienza.

Dott. Ing. Giacomino Redondi

 

Informazioni sull'autore
Condividi quest’articolo
5 total comments on this postInvia il tuo
  1. dal mio punto di vista, in relazione alla trasformazione dei carichi termici in elettrici ad esempio per gli edifici residenziali, diventerà fondamentale l’utilizzo della caldaia elettrica. Altro aspetto fondamentale, nelle realizzazioni delle poligeneration Smart microGrid private, la caldaia elettrica diventerà un elemento di stabilità della rete di distribuzione elettrica poichè accumulerebbe elettricità sotto forma di calore, contribuendo anche all’equilibrio di bilancio energetico della rete di distribuzione elettrica.

  2. Vorrei chiedere all’ing Redondi chi posso contattare per installare una caldaia elettrica acasa mia. Grazie per ogni utile suggerimento.

    • Partendo dal presupposto che sia già noto il fabbisogno termico dell’unità abitativa interessata e quindi anche la potenza della caldaia necessaria, essendo il vettore energetico elettrico, l’attore principale in questo caso è l’elettricista che, oltre a provvedere all’installazione della linea elettrica dedicata a tale servizio e delle necessarie protezioni, stimerà anche la “taglia” che deve avere il contatore.
      Successivamente l’idraulico curerà la fornitura dell’apparecchio prescelto, ed il suo collegamento alla rete di distribuzione dell’impianto termico.
      Il collaudo finale sarà a carico sia dell’elettricista che dell’idraulico per le parti di propria competenza.
      Ing. Giacomino Redondi

  3. Vorrei capire se è conveniente, oppure no, sostituire la tradizionale caldaia murale tipo B a gas con una elettrica. Devo avere acqua calda e riscaldare a 22 gradi un appartamento di 70 mq – Preciso che se sostituissi la vecchia caldaia con una a condensazione sarei obbligato ad intervenire sulla canna fumaria non idonea alla diversa combustione. Questo problema è pure incombente sugli altri condomini dal momento che il nostro edificio risale agli anni ’50. Grazie per la risposta che mi darà.

    • Come chiaramente affermato nell’articolo, la caldaia elettrica dovrebbe essere dedicata a nuove costruzioni o fabbricati sottoposti a ristrutturazione importante di primo livello (costruzioni NZEB), ed in situazioni in cui l’energia elettrica è disponibile da fonti alternative o rinnovabili.
      In fabbricati esistenti sia per la potenza al contatore richiesta che per i consumi, con le attuali tariffe un sistema di riscaldamento basato sull’effetto Joule non è sostenibile.
      Ing. Giacomino Redondi

Invia il tuo commento

Per favore inserisci il tuo nome

Inserisci il tuo nome

Per favore inserisci un indirizzo e-mail valido

Inserisci un indirizzo e-mail

Per favore inserisci il tuo messaggio

RCI – progettare rinnovabili riscaldamento climatizzazione idronica © 2017 Tutti i diritti riservati