Bruciando gas o gasolio per riscaldarsi si trasferisce e si accumula nell’atmosfera carbonio prelevato dalle profondità del sottosuolo, contribuendo in tal modo all’effetto serra. Viceversa, la combustione di biomassa non dà alcun contributo netto all’effetto serra, perché il carbonio che si sprigiona bruciando il legno proviene dall’atmosfera stessa e non dal sottosuolo.

1. Caldaie per la combustione di legna in ciocchi

Un impianto basato su tecnologie avanzate è costituito dai seguenti componenti:
• Caldaia a fiamma inversa • Accumulatore inerziale del calore
• Bollitore per acqua calda sanitaria
• Centralina di controllo.
Le caldaie più innovative e dalla resa migliore sono quelle a fiamma inversa, di cui ne esistono due tipi: Le caldaie a fiamma inversa sono cos. chiamate per la posizione della camera di combustione, situata al di sotto del vano nel quale viene caricata la legna. Si tratta generalmente di caldaie provviste di una ventola per la circolazione forzata dell’aria comburente.
In alcuni modelli (ad aria soffiata), la ventola posta sul lato anteriore della caldaia e spinge l’aria all’interno facendola fluire attraverso il combustibile fino allo scarico dei fumi. In altri modelli la ventola situata posteriormente sulla bocca di uscita dei fumi e aspira i gas combusti creando una depressione in caldaia che consente il richiamo dell’aria comburente dall’esterno.
Una parte dell’aria (primaria) viene introdotta in caldaia immediatamente sopra la griglia sulla quale  appoggiata la legna. L’aria primaria consente l’avvio della combustione (fase di gassificazione), con formazione di uno strato di braci a contatto della griglia e lo sviluppo di gas combustibili derivanti dalla pirolisi del legno (soprattutto monossido di carbonio e idrogeno).
I gas sprigionati vengono trascinati in basso attraverso la griglia e giungono nella camera sottostante, dove l’aggiunta dell’aria secondaria consente il completamento della combustione. Fattori essenziali per ottenere una combustione ottimale sono una giusta quantità di aria, temperatura e turbolenza elevate nella camera di combustione, e la permanenza dei gas caldi nel focolare per un tempo sufficiente al completamento delle reazioni termochimiche di combustione. L’inversione della fiamma consente di ottenere una combustione progressiva della legna, che non prende totalmente fuoco nel vano di carico ma brucia solamente quando giunge in prossimità della griglia. Questo fa sì che la potenza erogata dalla caldaia sia più stabile nel tempo, e che la combustione possa essere meglio controllata, aumentando considerevolmente il rendimento e riducendo le emissioni inquinanti. I modelli più avanzati si avvalgono di sistemi di regolazione a microprocessore, e raggiungono rendimenti termici oltre il 90%. Tra le innovazioni più significative, presenti anche in modelli di piccola potenza, vi è a regolazione dell’aria di combustione in base al fabbisogno di ossigeno, misurato nei fumi con apposita sonda (sonda lambda). La regolazione lambda consente di aggiustare e ottimizzare costantemente la quantità di aria durante l’intero ciclo di funzionamento della caldaia a legna, dall’accensione iniziale fino all’esaurimento del combustibile.

Produzione di acqua calda sanitaria

La produzione di acqua calda sanitaria mediante combustione della legna può essere attuata con diverse modalità. Il sistema più semplice consiste nell’utilizzare un bollitore con scambiatore interno e collegare questo all’impianto mediante una pompa e un termostato. Il sistema può essere attuato sia in impianti dotati di accumulatore inerziale, sia in impianti privi di questo. Un accumulatore inerziale termicamente ben isolato consente durante l’estate di ricaricare più volte il bollitore sanitario senza dover riaccendere la caldaia. Negli impianti privi di accumulatore inerziale il bollitore sanitario dovrebbe avere la capacità di almeno 300 litri. In questo caso, per produrre l’acqua calda d’estate occorre avere l’accortezza di caricare la caldaia con poca legna. Alcuni modelli di accumulatore inerziale per caldaie a legna sono dotati di bollitore o di scambiatore di calore sanitario incorporato, per cui non richiedono l’installazione di un bollitore separato. Assolutamente da evitare la produzione di acqua calda sanitaria per mezzo dello scambiatore di calore di emergenza situato all’interno della caldaia a legna. Questo scambiatore deve infatti essere permanentemente collegato ad una valvola di sicurezza termica e deve poter intervenire con la massima efficienza per raffreddare la caldaia in caso di emergenza. Viceversa, utilizzando questo scambiatore per produrre acqua sanitaria, si può provocare al suo interno la formazione di incrostazioni di calcare che ne possono compromettere il corretto funzionamento in caso di emergenza.

2. Caldaie a cippato

Le caldaie a cippato utilizzano legno vergine ridotto in piccoli pezzi della dimensione di qualche centimetro, caricato automaticamente per mezzo di appositi dispositivi meccanici. Il combustibile costituito da materiali di diversa origine, quali potature sminuzzate, scarti di segheria o biomasse derivanti dalle attività selvicolturali (taglio del bosco ceduo, diradamenti, tagli di conversione, ecc.). Gli impianti a cippato sono totalmente automatizzati e non hanno limiti dimensionali, potendo raggiungere potenze anche di diversi MW termici.
I rendimenti e il comfort sono gli stessi delle caldaie a gas/gasolio. Per le caratteristiche di automazione e risparmio di esercizio, gli impianti a cippato sono particolarmente indicati per il riscaldamento di edifici di dimensioni medie o grandi, quali alberghi, scuole, condomini, ospedali e centri commerciali.

Un impianto di riscaldamento a cippato è costituito dai seguenti componenti:
- Caldaia;
- Contenitore o apposito locale (silo) per lo stoccaggio del cippato;
- Sistema di movimentazione del combustibile;
- Centralina di regolazione;
- Eventuale accumulatore inerziale e bollitore per acqua sanitaria;
Poiché il caricamento del combustibile in caldaia avviene in modo automatico, è necessario che accanto al locale caldaia venga predisposto un locale (silo) per lo stoccaggio del combustibile. Al fine di facilitare le operazioni di scarico del cippato dai mezzi di trasporto, il silo situato spesso al di sotto del piano stradale. Dal silo di alimentazione il cippato viene estratto automaticamente e convogliato, per mezzo di una coclea dosatrice, nella caldaia, dove avviene la completa combustione mediante immissione di aria primaria e secondaria.
La combustione avviene in caldaie a griglia che può essere:
- fissa, per bruciare materiali fini e a basso contenuto di umidità
- mobile, per bruciare combustibili a pezzatura
- grossolana e ad alto contenuto di ceneri ed umidità (fino al 50% in peso di acqua), quali le biomasse forestali fresche di taglio.
Nei sistemi più avanzati il flusso di cippato e la combustione sono regolati in continuo da un microprocessore in base alla richiesta di energia dell’utenza e alla temperatura e concentrazione di ossigeno dei fumi. Il sistema può modulare la potenza erogata mantenendo la combustione ottimale anche con combustibili diversi, sia con pieno carico sia con il carico minimo. L’accensione del cippato può avvenire sia manualmente, sia automaticamente per mezzo di dispositivi sia elettrici sia a combustibile liquido (bruciatore pilota). In alcuni modelli esiste la funzione di mantenimento braci, che consente alla caldaia di mantenere una piccola quantità di brace accesa durante le pause di funzionamento, consentendo così la riaccensione immediata al riavvio dell’impianto.

3. Caldaie a pellets

Il pellet è un combustibile costituito da legno vergine essiccato e pressato in piccoli cilindretti, senza alcuna aggiunta di additivi. Il peso specifico del pellet sfuso di circa 6-700 kg/m3, molto più elevato di quello di altri combustibili legnosi non pressati (cippato, trucioli). Il potere calorifico raggiunge le 4200 kcal/kg, con una densità energetica di 3000/3400 kWh/m3. A causa della forma cilindrica e liscia e delle piccole dimensioni, il pellet tende a comportarsi come un fluido, il che agevola la movimentazione del combustibile e il caricamento automatico delle caldaie. Il trasporto può avvenire con autobotti, dalle quali il pellet viene pompato direttamente nel serbatoio di stoccaggio dell’impianto. L’elevata densità energetica e la facilità di movimentazione rendono il pellet il combustibile vegetale più indicato per impianti di riscaldamento automatici di tutte le dimensioni. Il pellet di legno può essere utilizzato nelle caldaie a cippato oppure in caldaie appositamente progettate. E’ anche possibile utilizzare il pellet in alcuni modelli di caldaie a gasolio, per mezzo di speciali bruciatori.

Un impianto di riscaldamento a pellets è costituito dai seguenti componenti:
- Caldaia
- Serbatoio del pellet
- Sistema di alimentazione del pellet
- Centralina di regolazione
- Eventuale accumulatore inerziale e bollitore per acqua sanitaria