Dimensionamento dei riscaldamenti a legna a carica manuale

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1 Dimensionamento dei riscaldamenti a legna a carica manuale Claudio Caccia ing. el. STS, consulente energetico dipl. fed. AELSI - Associazione per l energia del legno della Svizzera italiana Energia legno Svizzera Corso Riscaldamenti a legna 1 Temi trattati Panoramica sulle caldaie a carica manuale Caratteristiche dei sistemi a carica manuale Dimensionamento del generatore di calore e dell accumulatore di calore Corso Riscaldamenti a legna 2

2 Caldaie a carica manuale I fabbricanti parlano in genere di caldaia a fiamma inversa, caldaia a fiamma rovesciata, caldaia a gasogeno, caldaia a gasificazione. Con ciò si intende il principio secondo cui la combustione (ossidazione dei gas) non avviene nella zona dove si trova il combustibile. In pratica, ogni sistema di riscaldamento a legna è a gasificazione, in quanto la maggior parte dell energia viene generata dall ossidazione ( C) dei gas che la legna libera durante la fase di pirolisi ( C). Corso Riscaldamenti a legna 3 Caldaie a carica manuale a caricamento frontale a caricamento superiore Corso Riscaldamenti a legna 4

3 Caratteristiche Negli impianti di riscaldamento a legna, centrali, a caricamento manuale il generatore di calore non funziona in modo continuo il generatore di calore viene sovraddimensionato rispetto al fabbisogno effettivo di potenza termica dell edificio è necessario un accumulatore di calore, che aumenta l autonomia tra un caricamento e il prossimo Corso Riscaldamenti a legna 5 Sovraddimensionamento Per miminizzare il dispendio di tempo per l utente, si dimensiona il sistema in modo da poter fornire l energia necessaria (sotto forma di legna), in ca. 2 cariche al giorno (periodo più freddo) 24 h potenza nominale risc. a legna potenza media sulle 24 h Corso Riscaldamenti a legna 6

4 Dimensionamento: procedimento Fabbisogno effettivo di potenza termica dell edificio [kw] Fabbisogno giornaliero di calore [kwh] Volume di legna caricabile nella camera di combustione potenza nominale della caldaia [kw] Volume dell accumulatore di calore Comfort ricercato = numero massimo di cariche giornaliere (desiderate) Potenza minima di funzionamento della caldaia (nel rispetto delle normative) Corso Riscaldamenti a legna 7 Normogramma dimens. caldaia = fabbisogno giornalierio di energia termica Q carica nec. = calore utile fornito con una carica completa. Q term. nec.= fabbisogno di potenza termica Corso Riscaldamenti a legna 8

5 Normogramma dimens. accumulatore sec. CEN Corso Riscaldamenti a legna 9 Dimensionamento: esempio Ipotesi: Edificio con un fabbisogno di potenza termica calcolato di 10 kw Fabbisogno giornaliero di energia termica: 10 kw x 18 h = 180 kwh Comfort di gestione desiderato: standard (max 2 cariche al giorno) Una carica completa di legna deve apportare 100 kwh di energia, equivalente a ca. 30 kg di legna (ca. 3.7 kwh/kg) la capienza della camera di combustione dovrà essere grossomodo di 60 l (ca. 2 l /kg), e quindi la potenza di ca. 24 kw (ca. 0.4 kw/l) Corso Riscaldamenti a legna 10

6 Dimensionamento: esempio (cont.) a) Potenza nominale necessaria caldaia a legna: 24 kw Modello scelto: b) potenza nominale: 24 kw c) Energia termica apportata con ogni carica: 135 kw d) potenza minima secondo omologazione*: 12 kw rapporto d / a = 12 / 24 = 0.5 dal normogramma: volume accumulatore ca l * per rispettare le norme CEN sulle emissioni Corso Riscaldamenti a legna 11 Dati tecnici Pe le caldaie omologate, il fabbricante mette a disposizione i dati riguardanti la potenza nominale, la potenza minima e il volume della camera di combustione. Esempio: Corso Riscaldamenti a legna 12

7 Dimensionamento: aspetti generali 1 In generale, è consigliabile attenersi agli schemi idraulici, alle direttive e ai componenti ausiliari proposti dal fabbricante. Per combinazioni particolari (p.es. legna + collettori solari) è necessario tenere conto di altri aspetti (p.es. volume accumulatore). Il sistema di resa del calore (radiatori, ecc.) deve essere concepito in modo da permettere una temperatura di ritorno il più bassa possibile. La distribuzione dalla caldaia al resto dell impianto deve avvenire a temperatura di andata costantemente elevata. In genere il fabbricanto offre un sistema adatto allo scopo, che include il sistema di anticondensa. Corso Riscaldamenti a legna 13 Regolazione Corso Riscaldamenti a legna 14 La regolazione della caldaia (anti condensa, aria primaria, aria secondaria, sonda lambda, tiraggio dei fumi, ecc.) è fondamentale per garantire un esercizio efficiente e per ridurre al minimo la manutenzione. Alcuni fabbricanti propongono regolazioni che sono in grado di gestire anche il circuito di distribuzione del calore (sonda esterna, pompa di circolazione, valvola a tre vie, ecc.) e la carica dell accumulatore / scalda acqua. Oltre alla messa in servizio, è consigliabile proporre al committente anche una ottimizzazione/verifica dell esercizio, dopo alcune settimane.

8 Dimensionamento: aspetti generali 2 Nell accumulatore deve avvenire una stratificazione, da favorire con allacciamenti di sezione adeguata, con deflettori di flusso. Gli allacciamenti devono essere dotati di un sifone, per impedire circolazioni parassite. Per ridurre le perdite, è necessario isolare l accumulatore e tutti gli allacciamenti in modo adeguato. La produzione dell acqua calda sanitaria può essere realizzata con uno scambiatore sanitario istantaneo in caldaia, con uno scalda-acqua separato o con un accumulatore combinato nel quale lo scalda-acqua è immerso a bagnomaria. È consigliabile applicare schemi semplici e di provata efficacia e dotare il sistema di elementi utili a verificare il buon funzionamento (sonde t.). Corso Riscaldamenti a legna 15 Esempio di schema idraulico (principio) regolazione, sonda esterna temp. collettori solari termici caldaia vaso esp. risc. gruppi riscaldamento Corso Riscaldamenti a legna 16 accumulatore combinato (con scalda acqua)

9 Esempio di schema di principio Corso Riscaldamenti a legna 17 Accumulatore combinato legna-solare Corso Riscaldamenti a legna 18 Accumulatore combinato (riscaldamento acqua calda), per sistema solare + legna (o altro): 1. A post-riscaldamento o circuito imp. risc. 2. R post-riscaldamento o circuito imp. risc.; 3. A post-riscaldamento o circuito imp. risc. 4. R post-riscaldamento o circuito imp. risc. 5. Manicotto per il registro riscaldante elettrico 6. Scambiatore di calore del circuito imp. solare 7. Sonda termica 8. Termometro 9. Scarico imp. risc. 10. Acqua calda 11. Circolazione 12. Acqua fredda 13. Sfiatatoio (spurgo aria). A = andata; R = ritorno le curve verso il basso servono a creare un sifone

10 Gestione di caldaie a carica manuale Il dimensionamento corretto della caldaia e dell accumulatore semplificano l impegno del gestore per il caricamento. La legna deve essere ben stagionata (ca. 2 anni al coperto) e nelle vicinanze della caldaia deve essere possibile stoccare un quantitativo che garantisca l esercizio per alcune settimane (e a breve distanza il fabbisogno annuale). Ad intervalli regolari, è opportuno pulire la camera di combustione e gli scambiatori di calore, per mantenere un buon rendimento. Corso Riscaldamenti a legna 19 Conclusioni I riscaldamenti a legna centrali a carica manuale rappresentano una variante molto valida, a condizione che - il gestore sia disposto ad occuparsi del caricamento e della manutenzione ordinaria (pulizia, evacuazione ceneri) ed impari a conoscere bene il proprio impianto (intervalli tra una carica e l altra, ecc.) - il dimensionamento e l installazione avvengano secondo le regole dell arte - si utilizzino prodotti di qualità, (marchio di qualità), semplici da gestire - il consumo annuo di legna rimanga entro limiti ragionevoli Corso Riscaldamenti a legna 20

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