Riassunto
La cadaia elettrica illustrata in questa pagina é stata progettata e realizzata dal sottoscritto basandosi sulla sua lunga esperienza lavorativa nell’ambito della elettronica di potenza. Di seguito é illustrato il progetto che al banco funziona benissimo, mancava la prova sul campo che é iniziata nell’ottobre 2024 a seguito della rottamazione della vecchia caldaia a gas. Siamo a Gennaio e le prestazioni sono altamente incoraggianti. A fine aprile pubblicherò i consumi e altri dettagli ma posso anticipare che la energia termica occorrente per riscaldare la casa é inferiore al 40% comparato con la vecchia caldaia a gas.
Schema idraulico caldaia elettrica
Legenda:
Rci, Rc2, Rc3=Rubinetti
Calorif...=Caloriferi esistenti
Vaso espansione da 8 litri circa= Non é obbligatorio istallarlo vicino alla caldaia e quindi può risultare comodo metterlo in prossimità di un calorifero, in tal modo si ricupera spazio per eventuali interventi manutentivi.
M=Manometro, per misurare la pressione dell’impianto, può essere istallato anche lui, sul circuito dei caloriferi.
Vs=Valvola di sicurezza tarata a 3 BAR si può istallare dove si vuole, serve a scaricare l’acqua qualora, causa guasto la pressione del circuito idraulico dovesse superare i normale valore di servizio oscillante tra 0,8 e 1,2 BAR.
PR= Pressostato rivelatore minima pressione acqua.
Pompa= E’ un comune circolatore per caldaie a gas montato alla uscita dello scambiatore o dove si vuole.
Scambiatore elettrico: Lunghezza=35 Cm, larghezza 11 Cm, altezza 35 Cm, spessore 8 mm. In esso sono alloggiate 4 resistenze per boiler da 2000 watt cadauna. Lavorano tutte, per distribuire bene il calore ma sono sottoalimentate perché la potenza massima necessaria per scaldare la casa non supera i 3500 watt.
schema elettrico caldaia
Schema caldaia elettrica
Legenda:
PA=Pulsante avviamento
STOP=Pulsante arresto
T=trasformatore servizi ausiliari 220/24 volt 50 VA
RV=Relé vigilanza octal 250v 10A bobina 24 volt c.a .Foto relé Foto zoccolo.
C= CONTATTORE ABB Tipo A16-30-10 Bobina 24V 50-60 Hertz Fotocome vedremo.
TS =termostato di sicurezza temperatura misurata sul bollitore tarato a 45 gradi centigradi. Tensione di lavoro di 250V c.a 5 A. QUI
TH= Termostato di servizio temperatura dell’acqua tarato fisso a 40° QUI
PR= Pressostato minima pressione acqua
R= resistenze boiler da 2000 watt 220 volt
SCR voltage regulator: regola la potenza sulle resistenze Specifiche: Tensione di esercizio: CA 220 V Potenza massima: 10000 W Regolazione della tensione: 10-220 V Corrente massima: 100 A QUI
In alternativa al regolatore di tensione si possono mettere dei diodi per dimezzare la tensione sulle resistenze ma in tal caso non c’e possibilità di regolazione.
——Funzionamento——
All’inizio della stagione invernale, dopo aver chiuso l’interruttore magnetotermico generale, si preme il pulsante PA, il relé RV si eccita e rimane chiuso per tutta la stagione se non ci sono guasti.
La eccitazione di RV provoca la chiusura del contattore C e la chiusura dei suoi contatti principali fa fluire corrente nelle resistenze dello scambiatore mentre con la chiusura del suo contatto ausiliario avvia il circolatore. Il termostato TH interviene temporaneamente per mantere la temperatura dell’acqua entro 40°.
La potenza sulle resistenze si regola agendo sul potenziometro del SCR voltage regulator.
Le sicurezze sono affidate al pressostato che manda in blocco la caldaia quando la pressione nel circuito é minore di 0,8 BAR oppure la temperatura sul coperchio dello scambiatore supera 45 gradi centigradi.
Nel caso di pressione superiore a 3 BAR interviene la valvola di sicurezza Vs che scarica l’acqua in eccesso.
Coperchio scambiatore con montate le resistenze
coperchio scambiatore visto dall’esterno
Scambiatore completo
bollitore coibentato con tessuto ceramico – Tutti i componenti della caldaia devono essere ignifughi ignifughi
Bollitore avvolto con nastro di alluminio per evitare lo sfogliamento del tessuto ceramico
vaso espansione montato su un calorifero
Quadro elettrico di comando con strumentazione di controllo temperatura, tensione corrente potenza energia
Posteriore della caldaia ove si vedono i tubi per far circolare l’acqua su se stessa e controllare tutti i parametrici di funzionamento
Scambiatore completamente coibentato. Inizialmente avevo pensato di non coibentare il coperchio a causa della presenza dei cavi ma dalle prove é emerso che avrei perso alcuni punti percentuali di energia termica da infilare nei caloriferi quindi adesso la coibentazione é totale.
—————–NOTE SUL PROGETTO——————-
All’hobbista é permesso di fare tutto purché non faccia danni se no sono guai a partire dalla moglie….
In questo progetto il guaio da evitare é l’incendio e quindi oltre alle sicurezze che bloccano il funzionamento in presenza di riscaldamento anomalo, descritte sopra, occorre grande attenzione alla scelta dei materiali che siano il più possibile ignifughi, che non propaghino cioé la fiamma e a tal riguarda stavo per fare una castronata che racconto per evitare che altri facciano lo stesso errore.
Come pannello di controllo avevo acquistato una cassetta in PVC di una buona marca QUI. Se l’avessi usata avrei risparmiato del lavoro in quanto aveva le barre DIN già montate, lo sportello e gradevole alla vista.
Dopo aver fatto i fori per il passaggio cavi , prima di iniziare il cablaggio, mi viene la ‘ispirazione’ di provare a bruciare i i pezzi tondi residui della foratura: mi sono spaventato, appena accostati alla fiamma della cucina si sono incendiati completamente con abbondante emissione di fumo nero. Questo significa che in caso di principio di incendio, che con gli apparati elettrici non si può mai escludere, la cassetta avrebbe contribuito non poco alla propagazione della fiamma.
Dopo ampia ricerca ho scelto una cassetta completamente metallica nata per contenere il contatore dell’acqua ma che per il mio mio progetto andava bene, ho perso del tempo per adattarla ma adesso sono tranquillo QUI. perché, essendo il lamiera zincata, non potrà mai incendiarsi.
Il pregio di questa caldaia elettrica fai da te é la sua affabilità: anche se il giorno di Natale dovesse guastarsi una resistenza, non si sta al freddo: basta aprire il relativo interruttore e la caldaia continua il servizio con le altre tre resistenze e quella guasta la si cambia quando si ha tempo. La potenza complessiva istallata nello scambiatore é infatti di 8000 watt (4 resistenze in parallelo da 2000 cadauna) che in condizioni normali sono alimentate al 40% della potenza nominale per cui, anche se ne brucia una, si agisce sul regolatore e si compensa tale mancanza. Qualsiasi guasto negli altri componenti lo si può risolvere subito, se si ha il ricambio in casa, l’unico che richiede un paio di ore per la sostituzione é il circolatore ma trattasi di un componente che può funzionare decenni senza problemi, talvolta si guasta solo il condensatore di avviamento che si può cambiare in pochi minuti.
Un cenno ai costi: dovendo acquistare tutto nuovo la caldaia fai-da-te si spende poco meno di una caldaia comprata sul mercato, se invece si recupera qualche cosa di usato, a partire dal circolatore, facilmente recuperabile da caldaie in disuso, si può arrivare molto meno.
Il vantaggio del fai-da-te é la soddisfazione di costruirsi una caldaia e non dipendere più da nessuno per la manutenzione e questo rappresenta un bel risparmio.
Comunque vada sono vicino all’obbiettivo a cui sto lavorando dal 2010 di porre fine alla ‘mungitura’ periodica per la manutenzione della caldaia a gas e essere indipendente senza spendere di più:
ISTALLAZIONE CALDAIA ELETTRICA
Al Luglio 2024 ho rottamato la vecchia caldaia a gas dopo 32 di servizio e al suo posto ho messo questa:
Accanto alla caldaia si vede il boiler fotovoltaico e sopra il pannello di controllo dello stesso ove prendo energia anche per la caldaia essendo i cavi adeguati (6mmq)
OTTOBRE 2024 LA CALDAIA PARTE
La caldaia marcia a 3,5 kw e i dati raccolti a fine Dicembre appaiono più che confortanti, a fine Aprile quando la spengo tirerò le somme e pubblicherò i risultati ma intravedo che ci saranno delle sorprese molto positive!!