Nonostante il prezzo più elevato, i serbatoi per scaldabagni in acciaio inossidabile sono generalmente più convenienti se si confrontano i costi del ciclo di vita e dovrebbero essere presentati come tali.
Gli scaldabagni domestici sono la vera fanteria del mondo meccanico. Sono spesso esposti ad ambienti molto difficili e il loro duro lavoro viene per lo più ignorato. Sul lato acqua dello scaldabagno, minerali, ossigeno, sostanze chimiche e sedimenti vengono tutti attaccati. Quando si tratta di combustione, alte temperature, stress termico e condensa dei gas di combustione possono causare danni ai materiali.
Quando si parla di manutenzione, gli scaldabagni per uso domestico (ACS) sono praticamente trascurati. La maggior parte dei proprietari di casa dà per scontato il proprio scaldabagno e se ne accorge solo quando non funziona o perde. Controllare l'anodo? Risciacquare i sedimenti? Esiste un piano di manutenzione? Lascia perdere, non ci importa. Non c'è da stupirsi che la maggior parte degli apparecchi per l'ACS abbia una vita breve.
È possibile migliorare questa breve durata? L'utilizzo di scaldabagni in acciaio inossidabile è un modo per aumentarne la durata. L'acciaio inossidabile è un materiale robusto e durevole che offre una migliore resistenza agli attacchi provenienti dal lato acqua e dal lato fuoco, garantendo allo scaldabagno una lunga durata. L'unico vero svantaggio dell'acciaio inossidabile è l'elevato costo dei materiali e della fabbricazione. Nel mercato altamente competitivo degli scaldabagni, un costo così elevato rappresenta una sfida enorme da superare.
Acciaio inossidabile è il nome generico per le leghe ferrose con un contenuto di cromo di almeno il 10,5%. Altri elementi come nichel, molibdeno, titanio e carbonio possono essere aggiunti per fornire resistenza alla corrosione, robustezza e formabilità. Esistono molte diverse combinazioni di queste diverse leghe metalliche che producono specifici "tipi" e "gradi" di acciaio inossidabile. Dire semplicemente che qualcosa è fatto di acciaio inossidabile non dice tutta la verità.
Se qualcuno ti chiedesse "datemi dei tubi di plastica", cosa porteresti? PEX, CPVC, polietilene? Sono tutti tubi "di plastica", ma hanno proprietà, resistenze e applicazioni molto diverse. Lo stesso vale per l'acciaio inossidabile. Esistono oltre 150 gradi di acciaio inossidabile, tutti con proprietà e applicazioni molto diverse. Gli acciai inossidabili utilizzati negli scaldabagni domestici sono solitamente realizzati con pochi tipi di acciaio inossidabile, solitamente i tipi 304, 316L, 316Ti e 444.
La differenza tra questi gradi è la concentrazione di lega in essi. Tutti gli acciai inossidabili di grado "300" contengono circa il 18% di cromo e il 10% di nichel. I due gradi 316 contengono anche il 2% di molibdeno, mentre il grado 316Ti ha l'1% di titanio aggiunto alla miscela. Rispetto al 304, il molibdeno conferisce una migliore resistenza alla corrosione complessiva ai gradi 316, in particolare una maggiore resistenza alla corrosione puntiforme e interstiziale in ambienti clorurati. Il titanio di grado 316Ti gli conferisce un'eccellente formabilità e resistenza. Il grado 444 contiene cromo e molibdeno, ma non contiene nichel. In generale, più nichel, molibdeno e titanio nella miscela, migliore è la resistenza alla corrosione e la resistenza, ma anche maggiore è il costo. Quando qualcuno dice di avere uno scaldabagno "in acciaio inossidabile", guarda attentamente i gradi poiché non sono della stessa qualità
L'acciaio inossidabile è utilizzato in tutti i diversi tipi di scaldabagni. È più comunemente utilizzato negli scaldabagni indiretti e negli scaldabagni istantanei a condensazione. Gli scaldabagni indiretti contengono una serpentina di trasferimento del calore interna collegata alla caldaia o al circuito del collettore solare. Sono più comuni in Europa che in Canada a causa della predominanza di sistemi di riscaldamento dell'acqua idroelettrici e solari europei.
Le costruzioni in acciaio inossidabile costituiscono gran parte di questi mercati indiretti europei. In Canada sono disponibili serbatoi indiretti in acciaio inossidabile e in acciaio smaltato; i serbatoi in acciaio inossidabile hanno solitamente un prezzo più elevato. Negli scaldabagni istantanei senza condensazione, lo scambiatore di calore è solitamente in rame. Con la spinta verso unità di condensazione ad alta efficienza, gli scambiatori di calore sono tutti in acciaio inossidabile o una combinazione di scambiatori di calore primari in rame e secondari in acciaio inossidabile. Gli scaldabagni con serbatoio a fuoco diretto rimangono i re del mercato canadese degli scaldabagni. L'acciaio al carbonio con rivestimento in vetro domina questo segmento. L'acciaio inossidabile è comunemente utilizzato negli scaldabagni istantanei o a condensazione con serbatoio a fuoco diretto.
Per aumentare l'efficienza di questi dispositivi, i gas di combustione devono essere raffreddati al di sotto del punto di rugiada per rilasciare il calore latente del combustibile. La condensa risultante è essenzialmente vapore acqueo distillato dai prodotti della combustione gassosa, che ha un pH molto basso e un'elevata acidità. Questa condensa acida deve essere convogliata in uno scarico per lo smaltimento, ma il problema più grande è il suo effetto corrosivo sulle superfici dello scambiatore di calore dello scaldabagno.
Gli scambiatori di calore realizzati in acciaio comune o rame difficilmente sopportano questa condensa dei gas di combustione per lunghi periodi di tempo. L'acciaio inossidabile è una buona scelta di materiale grazie alla sua elevata resistenza alla corrosione e alla sua flessibilità, che gli consente di formare forme complesse di scambiatori di calore. Esistono molte marche di scaldabagni istantanei a condensazione che utilizzano scambiatori di calore in acciaio inossidabile. Ciò consente loro di favorire la completa condensazione dei gas di combustione nello scambiatore di calore e si traduce in valori EF elevati, fino a 0,97.
Anche gli scaldacqua a serbatoio con tecnologia a condensazione stanno iniziando a essere utilizzati più frequentemente, soprattutto con alcune modifiche ai regolamenti edilizi che richiedono una maggiore efficienza degli scaldacqua. Esistono due tipi di edifici comuni in questo mercato. Gli scaldacqua smaltati sono scambiatori di calore secondari a condensazione completamente immersi. L'esterno (lato acqua) e l'interno (lato fuoco) delle serpentine dello scambiatore di calore sono smaltati e l'interno smaltato impedisce la condensazione dei gas di combustione. I modelli di scaldacqua con serbatoio e serpentina interamente in acciaio inossidabile non sono comuni, ma sono disponibili diverse costruzioni interamente in acciaio inossidabile.
Il costo iniziale di un serbatoio smaltato è effettivamente inferiore e solo il tempo ci dirà quanto sarà resistente lo scambiatore di calore in ambienti di condensazione difficili. Questi nuovi scaldacqua con serbatoio di condensa sono in grado di raggiungere efficienze più elevate rispetto agli scaldacqua tradizionali a fuoco diretto, con efficienze termiche che vanno dal 90% al 96%. Man mano che i governi inaspriscono sempre di più le normative sull'efficienza degli scaldacqua, siamo certi che vedremo entrare sul mercato più scaldacqua con serbatoio ad alta efficienza innovativi.
Osservando più da vicino gli scaldabagni con serbatoio, si scoprirà che la maggior parte dei tipi di serbatoi di accumulo a fuoco diretto, a serpentina interna indiretta e dritti sono realizzati in acciaio inossidabile e rivestiti in vetro.
Quali sono quindi i vantaggi dell'acciaio inossidabile rispetto a quelli smaltati? Come convincere i clienti a investire di più in serbatoi in acciaio inossidabile? Il principale vantaggio dell'acciaio inossidabile è la sua naturale resistenza alla corrosione dell'acqua dolce, che ne aumenta la durata. Grazie alla sua composizione in leghe metalliche resistenti alla corrosione, i serbatoi in acciaio inossidabile sono più resistenti e durevoli rispetto ai serbatoi smaltati. I serbatoi in acciaio inossidabile presentano una barriera protettiva contro l'ossido sul lato acqua per prevenire naturalmente la corrosione.
I serbatoi smaltati, d'altro canto, sfruttano il rivestimento in vetro per creare una barriera tra l'acciaio al carbonio e l'acqua. Se ne avessero la possibilità, l'ossigeno e le sostanze chimiche presenti nell'acqua attaccherebbero l'acciaio e lo corroderebbero rapidamente. Poiché è quasi impossibile applicare perfettamente un rivestimento protettivo (senza crepe microscopiche o difetti da foro nello strato protettivo), i serbatoi smaltati includono barre anodiche sacrificali montate all'interno del serbatoio.
Le barre dell'anodo sacrificale si usurano nel tempo e, una volta completato il processo, l'elettrolisi inizia a erodere le aree in acciaio esposte all'interno del serbatoio. La velocità con cui l'anodo si esaurisce dipende dalla qualità dell'acqua e dalla quantità di acqua utilizzata. Gli anodi sacrificali durano in genere dai tre ai cinque anni e possono essere sostituiti per prevenire ulteriori danni.
Infatti, l'ispezione e la sostituzione regolari degli anodi vengono spesso trascurate e il serbatoio perde, costringendo a sostituire l'intera unità. A differenza dei serbatoi rivestiti in vetro, i serbatoi in acciaio inossidabile non necessitano di "anodi sacrificali" per prevenire la corrosione sulle loro superfici. Ciò significa che non è necessario ispezionare o sostituire l'anodo, con un risparmio di tempo e costi di manutenzione per tutta la durata dello scaldabagno.
Grazie a questa maggiore durevolezza e resistenza alla corrosione, spesso i serbatoi in acciaio inossidabile hanno garanzie più lunghe e alcuni produttori offrono garanzie a vita per i serbatoi.
I serbatoi in acciaio inossidabile hanno anche il vantaggio di essere più leggeri rispetto a quelli rivestiti in vetro, il che li rende più facili da trasportare, maneggiare e installare. Lo spessore della parete in acciaio inossidabile utilizzato nei serbatoi è solitamente molto più sottile rispetto a quello di serbatoi in acciaio simili con rivestimento in vetro. Sommato al peso del rivestimento stesso in vetro, i barattoli rivestiti in vetro sono solitamente molto più pesanti.
A differenza dei barattoli rivestiti in vetro, i barattoli in acciaio inossidabile richiedono meno attenzione durante la spedizione e il rivestimento in vetro può danneggiarsi durante il trasporto. Se il rivestimento in vetro del serbatoio è danneggiato o rotto a causa di una manipolazione impropria durante il trasporto o l'installazione, non ce ne accorgeremo finché il serbatoio non si guasterà prematuramente.
I serbatoi in acciaio inossidabile sono generalmente in grado di resistere a temperature dell'acqua più elevate rispetto ai serbatoi smaltati e temperature superiori a 180 °F non presentano problemi. Alcuni serbatoi smaltati sono soggetti a sollecitazioni ad alte temperature, con conseguente aumento del rischio di danni al rivestimento. Temperature superiori a 160 °F possono rappresentare un problema per alcuni rivestimenti in vetro. Applicazioni come gli scaldacqua solari e alcune applicazioni industriali commerciali possono prevedere requisiti di stoccaggio dell'acqua ad alta temperatura.
Si consiglia di consultare il produttore del serbatoio smaltato per conoscere la temperatura massima di esercizio consigliata. I serbatoi in acciaio inossidabile sono solitamente una scelta migliore per applicazioni ad alta temperatura.
Non c'è dubbio che il costo iniziale di un serbatoio in acciaio inossidabile sia più alto di quello di un serbatoio smaltato. Tuttavia, per i motivi sopra menzionati, il costo del ciclo di vita di un serbatoio smaltato potrebbe aumentare. Confrontando questi costi del ciclo di vita, i serbatoi in acciaio inossidabile risultano generalmente più convenienti nel lungo periodo e dovrebbero essere mostrati ai clienti.
Robert Waters is President of Solar Water Services Inc., which provides training, education and support services to the hydroelectric power industry.He is a Mechanical Engineering Technology graduate from Humber College with over 30 years experience in circulating water and solar water heating.He can be reached at solwatservices@gmail.com.
Gli studenti ricevono borse di studio HRAI. https://www.hpacmag.com/human-resources/students-awarded-with-hrai-bursary/1004133729/
AD Canada ospita il primo evento di networking femminile nel settore. https://www.hpacmag.com/human-resources/ad-canada-holds-first-women-in-industry-network-event/1004133708/
La domanda di permessi di costruzione residenziale continua a crescere. https://www.hpacmag.com/construction/demand-for-residential-building-permits-continues-to-grow/1004133714/
Action Furnace acquisisce Direct Energy Alberta. https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/action-furnace-acquires-direct-energy-alberta/1004133702/
HRAI premia i suoi membri con i premi per i risultati conseguiti nel 2021. https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/hrai-recognizes-members-with-2021-achievement-awards/1004133651/