Nonostante il prezzo più elevato, i serbatoi per scaldabagni in acciaio inossidabile sono generalmente più convenienti se si considerano 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 ostili e il loro duro lavoro viene perlopiù ignorato. Sul lato dell'acqua dello scaldabagno, minerali, ossigeno, sostanze chimiche e sedimenti vengono attaccati. Per quanto riguarda la combustione, le alte temperature, lo stress termico e la condensa dei fumi possono causare danni ingenti ai materiali.
Quando si parla di manutenzione, gli scaldabagni per l'acqua calda sanitaria (ACS) sono quasi del tutto 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? Lasciamo perdere, non ci interessa. 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 dell'acqua e del fuoco, garantendo allo scaldabagno una lunga vita utile. L'unico vero svantaggio dell'acciaio inossidabile è l'elevato costo dei materiali e della lavorazione. Nel mercato altamente competitivo degli scaldabagni, un costo così elevato rappresenta una grande sfida da superare.
L'acciaio inossidabile è il nome generico delle leghe ferrose con un contenuto di cromo di almeno il 10,5%. Possono essere aggiunti anche altri elementi come nichel, molibdeno, titanio e carbonio per conferire resistenza alla corrosione, robustezza e formabilità. Esistono molte combinazioni diverse di queste leghe metalliche che producono specifici "tipi" e "gradi" di acciaio inossidabile. Affermare semplicemente che un oggetto è fatto di acciaio inossidabile non ne descrive completamente le caratteristiche.
Se qualcuno vi dicesse "dammi dei tubi di plastica", cosa portereste? PEX, CPVC, polietilene? Tutti questi sono tubi "di plastica", ma ognuno ha proprietà, resistenza e applicazioni molto diverse. Lo stesso vale per l'acciaio inossidabile. Esistono oltre 150 tipi di acciaio inossidabile, ognuno con proprietà e applicazioni molto diverse. Gli acciai inossidabili utilizzati negli scaldabagni domestici sono generalmente realizzati con pochi tipi di acciaio inossidabile, di solito 304, 316L, 316Ti e 444.
La differenza tra questi gradi sta nella concentrazione di elementi in lega. 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'aggiunta dell'1% di titanio. Rispetto al 304, il molibdeno conferisce ai gradi 316 una migliore resistenza alla corrosione in generale, in particolare una maggiore resistenza alla corrosione per vaiolatura e interstiziale in ambienti contenenti cloruri. Il titanio del grado 316Ti gli conferisce un'eccellente formabilità e resistenza. Il grado 444 contiene cromo e molibdeno, ma non nichel. In generale, maggiore è la quantità di nichel, molibdeno e titanio nella miscela, migliore sarà la resistenza alla corrosione e la resistenza meccanica, ma anche maggiore sarà il costo. Quando qualcuno afferma di avere uno scaldabagno "in acciaio inossidabile", è importante esaminare attentamente i gradi, poiché non sono tutti della stessa qualità.
L'acciaio inossidabile viene utilizzato in tutti i tipi di scaldabagni. È impiegato più comunemente negli scaldabagni ad accumulo indiretto e negli scaldabagni a condensazione senza serbatoio. Gli scaldabagni ad accumulo indiretto contengono una serpentina interna di scambio termico collegata alla caldaia o al circuito del collettore solare. Sono più diffusi in Europa che in Canada, a causa della predominanza dei sistemi di riscaldamento dell'acqua idroelettrici e solari.
La costruzione in acciaio inossidabile costituisce una parte importante di questi mercati indiretti europei. In Canada, sono disponibili serbatoi indiretti in acciaio inossidabile e in acciaio rivestito in vetro; i serbatoi in acciaio inossidabile hanno generalmente un prezzo più elevato. Negli scaldabagni istantanei non a condensazione, lo scambiatore di calore è solitamente in rame. Con la spinta verso unità a condensazione più efficienti, gli scambiatori di calore sono interamente in acciaio inossidabile o una combinazione di scambiatori di calore primari in rame e secondari in acciaio inossidabile. Gli scaldabagni a serbatoio a riscaldamento diretto rimangono i leader 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 riscaldamento diretto.
Per aumentare l'efficienza di questi dispositivi, i gas di scarico devono essere raffreddati al di sotto del punto di rugiada per rilasciare il calore latente del combustibile. Il condensato risultante è essenzialmente vapore acqueo distillato dai prodotti gassosi della combustione, che ha un pH molto basso e un'elevata acidità. Questo condensato acido deve essere convogliato in uno scarico per lo smaltimento, ma il problema maggiore è il suo effetto corrosivo sulle superfici dello scambiatore di calore dello scaldabagno.
Gli scambiatori di calore realizzati in acciaio o rame comuni faticano a resistere a lungo alla condensa dei fumi di combustione. L'acciaio inossidabile rappresenta un'ottima scelta grazie alla sua elevata resistenza alla corrosione e alla sua flessibilità, che gli consentono di realizzare scambiatori di calore dalle forme complesse. Molti marchi di scaldabagni istantanei a condensazione utilizzano scambiatori di calore in acciaio inossidabile. Ciò permette di favorire la completa condensazione dei fumi di combustione all'interno dello scambiatore, con conseguenti elevati valori di efficienza energetica (EF) fino a 0,97.
Anche gli scaldabagni a condensazione con serbatoio stanno diventando sempre più diffusi, soprattutto a seguito di alcune modifiche ai regolamenti edilizi che richiedono una maggiore efficienza degli scaldabagni. In questo mercato esistono due tipologie costruttive comuni. I serbatoi con rivestimento in vetro integrano scambiatori di calore a condensazione secondaria completamente immersi. Sia la parte esterna (lato acqua) che quella interna (lato fumi) delle serpentine dello scambiatore di calore sono rivestite in vetro, e il rivestimento interno impedisce la condensazione dei gas di combustione. I modelli con serbatoio e serpentina interamente in acciaio inossidabile non sono comuni, ma ne esistono diverse versioni.
Il costo iniziale di un serbatoio rivestito in vetro è effettivamente inferiore, e solo il tempo dirà quanto resistente sarà lo scambiatore di calore in ambienti di condensazione difficili. Questi nuovi scaldabagni a serbatoio di condensa sono in grado di raggiungere efficienze superiori rispetto ai tradizionali scaldabagni a riscaldamento diretto, con efficienze termiche che vanno dal 90% al 96%. Poiché i governi inaspriscono sempre di più le normative sull'efficienza degli scaldabagni, vedremo sicuramente entrare nel mercato un numero sempre maggiore di scaldabagni a serbatoio innovativi ad alta efficienza.
Osservando più da vicino gli scaldabagni a serbatoio, si scopre che la maggior parte dei modelli a riscaldamento diretto, a serpentina interna indiretta e a serbatoio dritto hanno una struttura rivestita in vetro e in acciaio inossidabile.
Quali sono dunque i vantaggi dell'acciaio inossidabile rispetto al vetroresina? Come convincere i clienti a investire di più in serbatoi in acciaio inossidabile? Il vantaggio principale 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 robusti e durevoli rispetto ai serbatoi rivestiti in vetro. I serbatoi in acciaio inossidabile presentano una barriera protettiva di ossido sul lato a contatto con l'acqua, che previene naturalmente la corrosione.
I serbatoi rivestiti in vetro, d'altro canto, si affidano al rivestimento in vetro per fornire 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 pressoché impossibile applicare un rivestimento protettivo in modo perfetto (senza microfratture o difetti puntiformi nello strato protettivo), i serbatoi rivestiti in vetro includono barre anodiche sacrificali montate all'interno del serbatoio.
Le barre dell'anodo sacrificale si usurano nel tempo e, al termine del processo, l'elettrolisi inizia a erodere le aree di acciaio esposte all'interno del serbatoio. La velocità di usura dell'anodo 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 periodica degli anodi vengono spesso trascurate, causando perdite nel serbatoio e la conseguente necessità di sostituire l'intera unità. A differenza dei serbatoi rivestiti in vetro, i serbatoi in acciaio inossidabile non richiedono "anodi sacrificali" per prevenire la corrosione superficiale. Ciò significa che non è necessario ispezionare o sostituire l'anodo, con un conseguente risparmio di tempo e costi di manutenzione durante l'intera vita utile dello scaldabagno.
Grazie a questa maggiore durata e resistenza alla corrosione, i serbatoi in acciaio inossidabile sono spesso coperti da garanzie più lunghe, con alcuni produttori che offrono garanzie a vita.
I serbatoi in acciaio inossidabile hanno anche il vantaggio di essere più leggeri rispetto ai serbatoi rivestiti in vetro, il che li rende più facili da trasportare, maneggiare e installare. Lo spessore delle pareti dell'acciaio inossidabile utilizzato nei serbatoi è solitamente molto più sottile rispetto a serbatoi in acciaio simili con rivestimento in vetro. Considerando anche il peso del rivestimento in vetro stesso, i contenitori rivestiti in vetro sono generalmente molto più pesanti.
A differenza dei contenitori con rivestimento in vetro, quelli 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 contenitore si danneggia o si incrina a causa di una manipolazione brusca durante la spedizione o l'installazione, il problema non verrà rilevato fino a quando il contenitore non si guasterà prematuramente.
I serbatoi in acciaio inossidabile sono generalmente in grado di resistere a temperature dell'acqua più elevate rispetto ai serbatoi rivestiti in vetro, e temperature superiori a 82 °C (180 °F) non presentano problemi. Alcuni serbatoi rivestiti in vetro sono soggetti a sollecitazioni ad alte temperature, con conseguente maggior rischio di danneggiamento del rivestimento. Temperature superiori a 71 °C (160 °F) possono rappresentare un problema per alcuni rivestimenti in vetro. Applicazioni come gli scaldabagni solari e alcune applicazioni industriali commerciali possono richiedere lo stoccaggio di acqua ad alta temperatura.
Si raccomanda di consultare il produttore del serbatoio rivestito in vetro per conoscere la temperatura massima di esercizio consigliata. I serbatoi in acciaio inossidabile sono generalmente una scelta migliore per applicazioni ad alta temperatura.
Non c'è dubbio che il costo iniziale di una vasca in acciaio inossidabile sia superiore a quello di una vasca rivestita in vetro. Tuttavia, per le ragioni menzionate, il costo del ciclo di vita di una vasca rivestita in vetro potrebbe risultare più elevato. Confrontando questi costi del ciclo di vita, le vasche in acciaio inossidabile sono generalmente più convenienti nel lungo periodo e dovrebbero essere presentate 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 per le donne nel settore pubblicitario. https://www.hpacmag.com/human-resources/ad-canada-holds-first-women-in-industry-network-event/1004133708/
La domanda di permessi di costruzione per edifici residenziali continua a crescere. https://www.hpacmag.com/construction/demand-for-residential-building-permits-continues-to-grow/1004133714/
Action Furnace acquista da 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 di riconoscimento 2021. https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/hrai-recognizes-members-with-2021-achievement-awards/1004133651/