Possiamo paragonare le stufa a pellet a delle stufe a legna che utilizzano micro-tronchi la cui combustione viene gestita intelligentemente.
Tramite un’elettronica di controllo la stufa gestisce le corrette quantità di combustibile e di aria comburente per ottimizzare la combustione e estrarre il calore necessario per scaldare l’abitazione.
Riducendo il combustibile in piccole unità (pellet) è possibile estrarre l'esatta quantità di calore desiderata riducendo al minimo gli spechi.
Le stufe di fascia alta solitamente consentono di bruciare anche altri tipi di combustibile, come granoturco, semi di girasole, ecc.
L’efficienza complessiva è molto alta e di solito è compresa attorno al 75% - 90%, (identificate sempre le "efficienze complessive" quando confrontate le marche). Dalle stufe a pellet si estrae così tanto calore, che in teoria, la canna fumaria potrebbe essere montata orizzontalmente attraverso un muro, anziché verticalmente come in una stufa tradizionale. Per questo motivo si palra di Stufe a pellet senza canna fumaria, ma voglio ricordare che non esiste nessun tipo di stufa senza canna fumaria.
Nella realtà fino ad ottobre 2012 era possibile installare il condotto su una qualsiasi parete esterna, oggi, in base alla Normativa UNI 10683, è divenuto obbligo scaricare i fumi solamente attraverso il tetto.
Che cosa è il pellet
Il pellet si ricava dalla segatura di legno ottenuta come scarto delle lavorazioni del legno.
Per la sua produzione si utilizza un macchinario chiamato “pellettatrice” o “pellettizzatrice” che comprime ad altissime pressioni la segatura attraverso una trafila. Durante la lavorazione la segatura raggiunge altissime pressioni e temperature che attivano la legnina contenuta nelle fibre di cellulosa.
La lignina è un complesso polimero organico che riveste le fibre di cellulosa. Quando è sottoposta a grande calore, la lignina, si comporta come una "colla" che unisce la segatura ottenendo un cilindretto duro e compatto.
Se il pellet è ottenuto come prescrivono le norme di qualità non presenta alcuna traccia di legante tossico. Esso rappresenta il combustibile ecologico per eccellenza, con elevata capacità di riscaldamento, che consente di raggiungere rendimenti pari al 90%.
Grazie alla sua forma e il pellet può essere utilizzato in ambienti domestici anche quando non c’è un alloggiamento specifico come per la legna.
Solitamente viene confezionato in sacchetti da 15 kg in politene saldabile a bassa temperatura.
Di norma i sacchetti sono posti su bancali dalle dimensioni di 80x120. Su ogni Bancale sono presenti 70 sacchi suddivisi in 14 strati da 5 sacchi ognuno.
se vuoi avere maggiori informazioni sulla produzine del pellet ti consiglio di leggere questo articolo: Pellet: come si produce e come usarlo per risparmiare.
Funzionamento di una stufa a pellet
Una stufa a pellet è composta dai seguenti componenti essenziali:
- Una tramoggia che contiene il pellet da bruciare.
- Una coclea.
- Camera di combustione.
- Un braciere.
- Una candeletta per l’accensione.
- Uno scambiatore di calore.
- Ventilatore dedicato all'aria da riscaldare.
- Ventilatore che estrae i gas di combustione.
La stufa a pellet ha un funzionamento semplice che permette di ottenere altissimi rendimenti di combustione.
Il principio di funzionamento consente di trovare l'equilibrio ottimale tra la velocità di alimentazione del pellet (utilizzando una coclea) e la quantità di aria necessaria alla combustione. L'aria comburente entra da sotto il crogiuolo partecipando direttamente alla combustione.
La coclea preleva dalla tramoggia solo la quantità di pellet necessario per produrre il calore richiesto e lo lascia cadere nel crogiuolo.
L'aria forzata che entra da sotto il crogiuolo è comandata da un ventilatore che può decidere quanta aria inviare al crogiuolo. La quantità di aria è decisa istante per istante in modo da avere una combustione controllata e sempre ottimale. Questo parametro viene gestito da una centralina elettronica che elabora istante per istante la quantità giusta di aria comburente e di combustibile.
Le stufe in commercio sono predisposte per poter bruciare combustibili differenti, come mais, cippatino e gusci di frutta secca. (In ogni caso prima di bruciare un combustibile differente verificate che la vostra stufa sia predisposta).
Ogni combustibile per bruciare con il massimo rendimento necessita di una ben determinato rapporto tra aria comburente e combustibile. Tramite le impostazioni della stufa vengono modificate queste condizioni, tra cui anche e la quantità di combustibile che deve essere bruciato nell’unità di tempo.
Prima di avviare per la prima vota la stufa è importante verificare per quale tipo di combustibile è stata impostata in moda da alimentarla con il combustibile corretto.
Sia per la forma del combustibile che per la dinamica della combustione, i pellet bruciano ad una temperatura molto alta (intorno ai 600/700°C). Ciò significa che bruciano in modo più efficiente e più pulito rispetto al legno, immettendo nell’aria molto meno particolato.
Inoltre il pellet crea molta meno cenere e producono poco creosoto. Una stufa a legna è più pericolosa, poiché il creosoto si incrosta dentro la canna fumaria e può incendiarsi se non viene rimosso periodicamente.
Tramoggia di carico
Si versa il pellet in una tramoggia, che si trova nella parte superiore della stufa che tipicamente ha una capacità da 16 a 60 Kg.
Il tempo che intercorre tra due rifornimenti dipende dalla velocità con cui si alimenta la fiamma, e dalla capacità della tramoggia. Mediamente le stufe possono durare da uno a due giorni con un unico carico di pellet.
Un parametro da verificare quando si compra una stufa a pellet è la capacita del serbatoio di carico che deve essere il più capiente possibile. Se accendo la stufa al mattino prima di andare al lavoro il serbatoio mi deve garantire che quando torno a casa la stufa stia ancora funzionando.
Coclea
La coclea è il meccanismo "dosatore" utilizzato per alimentare il crogiuolo e ad oggi è il sistema più usato. La costruzione particolare a forma di vite ci permette di determinare con una buona precisione la quantità di combustibile da fornire al crogiuolo.
Per ogni giro di vite la quantità di pellet trasportato è sempre la stessa. Aumentando o diminuendo la frequenza di rotazione aumentiamo o diminuiamo la quantità di combustibile nell'unità di tempo.
Nelle stufe progettate con accuratezza la coclea "pesca" il combustibile qualche centimetro sopra il fondo della tramoggia. Questo per evitare che la segatura che si deposita sul fondo venga prelevata dalla coclea. Se la segatura è umida potrebbe bloccare la coclea.
Un'altra funzione molto importante della coclea è quella di separare fisicamente il serbatoio del pellet dalla camera di combustione. La coclea blocca eventuali ritorni di fiamma che andrebbero ad incendiare il pellet.
Il movimento della coclea è comandato da una centralina elettronica che è impostata per l’utilizzo del tipo combustibile più diffuso. Per il corretto funzionamento della macchina e l’ottenimento del massimo rendimento è importante verificare quale settaggio è impostato.
Se il settaggio non è corretto la centralina potrebbe azionare la coclea in modo non corretto mandando al braciere più combustibile del necessario.
Camera di combustione
La camera di combustione è il cuore della stufa, con il susseguirsi degli anni le tecnologie costruttive si sono migliorate ottenendo miglioramenti in termini di durata e di utilizzo.
In commercio si trovano numerose tipologie di stufe con focolari realizzati in diversi materiali. Tra i più utilizzati ci sono:
- Ghisa.
- Vermiculite.
- Acciaio.
- Rivestimenti di ultima generazione.
Rivestimento in ghisa: La ghisa (è una lega ferro-carbonio) ed è ancora il materiale preferito realizzare le parti interne della camera di combustione. La ghisa è un materiale che ha un'alta resistenza al surriscaldamento e all’uso prolungato.
Questo materiale offre un’ottima capacità termica anche se ci mettono più tempo ad andare in temperatura. Perciò il calore prodotto dalla combustione viene accumulato e trasferito gradualmente all'aria.
Una stufa con focolare in ghisa è rivolta a chi utilizza la stufa h24, cioè in maniera continuativa.
Se il settaggio non è corretto la centralina potrebbe azionare la coclea in modo non corretto mandando al braciere più combustibile del necessario.
Rivestimento in vermiculite: La vermiculite è un minerale ignifugo e quasi esente da manutenzione con ottime proprietà isolanti.
Questo materiale è ottimo per i rivestimenti interni perché resiste al fuoco e alle alte temperature 8fino a 1100°C), ha un alto potere isolante, non emette gas tossici, fumo né odori.
Dato il suo alto potere isolante mantiene la temperatura della camera di combustione ad alte temperature, permettendo di ottimizzare la combustione ed ottenere un altissimo rendimento.
Ci sono differenti tipologie di vermiculite che si differenziano per la densità. Una densità di 700 kg/m3 identifica una vermiculite di alta qualità che consente anche di avere un materiale più resistente e maggiormente efficiente.
Rivestimento in acciaio:I rivestimenti in acciaio hanno delle proprietà che sono un ottimo compromesso tra vermiculite e ghisa.
Il costo di questi rivestimenti sono inferiori ma i produttori hanno realizzato piccole lastre sagomate e forate ottenendo i seguenti vantaggi:
- Maggiore resistenza rispetto alla vermiculite: la vermiculite è molto fragile, usando lastre in acciaio si è ovviato a questo sistema.
- Costi di gestione più bassi della ghisa: essendo le lastre intercambiabili il costo di sostituzione è più basso rispetto alla vermiculite e alla ghisa.
- Le lastre sagomate permettono di ottenere degli scambiatori di calore migliori aumentando l'efficienza di scambio tra la camera di combustione e l'aria.
Rivestimenti di ultima generazione: Per migliorare ulteriormente la coibentazione della camera di combustione e migliorare l'efficienza le ditte più importanti hanno studiato materiali particolari.
Le stufe prodotte dalla RAVELLI utilizzano un materiale di rivestimento chiamato FIREX 600.
FIREX 600, “un materiale appositamente studiato a base di vermiculite
Questo materiale permette alla camera di combustione di arrivare ad una temperatura di 230°C più alta nella fase d’accensione e di 100° più elevata nelle fasi successive di caricamento.
Questo aumento della temperatura si tramuta in un maggior rendimento termico della stufa. Il FIREX riesce a trattenere una quantità di calore maggiore.
L’azienda MCZ ha brevettato l’ALUTEC, un materiale con un alto contenuto di allumina. Questo materiale quando raggiunge la temperatura di 300 gradi, innesca l'autopulizia del focolare per mezzo di una reazione chimica.
Il calore viene riflesso verso l'ambiente esterno grazie al suo colore lucente, sempre chiaro alle alte temperature.
Braciere
È il piccolo contenitore dove viene fatto cadere il pellet e dove quest'ultimo brucia. Il fondo del braciere è forato per permettere all'aria comburente di passare e intervenire direttamente alla combustione.
Può essere realizzato in ghisa oppure in acciaio. La ghisa è maggiormente utilizzata perché ha un basso costo e una maggiore resistenza all'abrasione e al calore.
La bassa dilatazione termica della ghisa gli consente di essere utilizzata in tutte quelle applicazioni dove ci sono per accoppiamenti con variazioni di temperatura.
Questo video mostra la combustione del pellet in un braciere e il percorso del flusso dell'aria comburente.
Candeletta di accensione
la resistenza a candeletta è situata a contatto con il pellet dentro al braciere. La sua funzione è quella di scaldare l'aria comburente (200°C) e il pellet per innescare la combustione.
Dopo un periodo di 15 minuti la candeletta viene spenta in automatico da un temporizzatore comandato dalla scheda di gestione della stufa.
La fase di accensione della stufa avviene in questo modo:
- La coclea immette del pellet dentro il crogiuolo.
- La resistenza si scalda tantissimo e diventa rovente.
- L’aria che entra da sotto il crogiuolo innesca la combustione.
(dopo l’avvio della combustine la resistenza si spegne).
Parzializzando il combustibile (per mezzo della coclea) e l'aria (gestita dal ventilatore) si ha la completa gestione di tutti i parametri per ottenere rendimenti di combustione ottimali.
Scambiatore di calore
Lo scambiatore di calore ha una geometria particolare che gli permette di essere scaldato sia al contatto con la fiamma e con i fumi di scarico.
Costruttivamente si presenta come un fascio di tubi che trasmette il calore acquisito dai gas di scarico all’aria ambiente che attraversa i tubi stessi.
L'aria ambiente viene immessa nello scambiatore di calore da un ventilatore che preleva aria fredda dalla stanza. L'aria fredda passando entro allo scambiatore di calore si scalda per poi essere reimmessa nella stanza.
Lo scambiatore può essere prodotto in ghisa od in acciaio. La ghisa ha delle proprietà molto buone:
- Buona resistenza meccanica
- Buona resistenza all'abrasione.
- Bassa dilatazione termica.
- Costa di produzione basso.
Per questi motivi si preferisce utilizzare la ghisa per gli scambiatori di calore.
L'acciaio ha un costo più elevato ma di contro ha un basso coefficiente di trasmissione termica che permette un trasferimento di calore più veloce. Con l'acciaio il calore viene trasmesso velocemente e quindi a parità di tempo si ha un sistema più reattivo nello scaldare l'aria.
Ventilatore dedicato all'aria da riscaldare
Il ventilatore è posizionato nella parte inferiore della stufa. L'aria fresca viene aspirata dalla stanza e fatta passare dentro lo scambiatore di calore per poi essere nuovamente immessa nella stanza ad una temperatura maggiore.
La qualità di una stufa viene identificata anche dalla quantità di rumore che emette. Il ventilatore è la fonte primaria di rumore oltre al rumore della caduta del pellet dentro al braciere.
I ventilatori utilizzati per la maggiore sono ventilatori centrifughi che hanno una buona portata di aria ma sono anche quelli più rumorosi. I ventilatori tangenziali sono più silenziosi ma hanno una più bassa portata di aria e di prevalenza.
Quindi un dato da tenere conto quando si valuta una stufa è anche il grado di rumorosità e il tipo di ventilatore utilizzato.
La seconda fonte di rumore è data dall'aria calda che esce dalle feritoie della stufa, se l'aria esce frontalmente il rumore di propaga in direzione delle persone.
Le persone sedute in prossimità della stufa potrebbero essere infastidite dal rumore o dal flusso di aria diretto. Questo ulteriore aspetto deve essere tenuto in considerazione in funzione del posizionamento finale della stufa.
In ogni caso ci sono stufe cha hanno un'uscita dell'aria calda nella parte inferiore frontale oppure dalla parte superiore della stufa in direzione verticale. Un esempio di queste stufe può essere la TOBA della MCZ oppure le stufe della PALAZZETTI.
Ventilatore di estrazione fumi
Il ventilatore centrifugo per l'estrazione dei fumi è posizionato nella parte posteriore della stufa. L'aria comburente viene aspirata dalla parte posteriore della stufa attraverso un tubo del diametro di 45 / 50mm e viene immessa da sotto il crogiolo nella camera di combustione.
Successivamente, dopo che ha partecipato alla combustione viene raccolta e scaricata all'esterno da un tubo di 80/100mm di diametro. L'uscita fumi è di solito posta nella parte posteriore della stufa.
