17/10/2013. calda alimentati a biomassa SOLIDO

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1 1 1 1 Questa presentazione illustra i principali elementi contenuti nella legislazione e nelle norme tecniche di volta in volta richiamate Questa presentazione ma non sostituisce gli atti richiamati e a cui occorre puntualmente riferirsi per le progettazione, realizzazione, verifica e manutenzione degli al fine di garantire la sicurezza delle persone, degli animali e dei beni

2 Gli calda sono costruzioni relativamente sicure, ma non è sempre stato così, aumenti incontrollati della temperatura possono determinare aumenti della pressione dell acqua all interno dei circuiti fino alla rottura degli stessi. Una volta messo in comunicazione l interno dell impianto con l esterno, l acqua in esso contenuta in determinare condizioni di pressione e temperatura si trasforma immediatamente in vapore e l espansione determinando uno scoppio. Le norme, relative all impianto idraulico connesso ai generatori hanno lo scopo di assicurare la permanenza di condizioni di esercizio sicure, limitando temperatura e pressione di funzionamento entro determinati parametri. Inoltre all interno dell impianto è necessario assicurare che l acqua sia sempre presente, pertanto occorrerà prevedere dei dispositivi di alimentazione e che la stessa non si trasformi in vapore che tratta di termici calda destinati alla produzione di acqua calda per servizi igienici sanitari alimentati da generatore a combustibili solidi di potenzialità termica la focolare fino a 35 kw è la Gli apparecchi considerati sono quelli di tipo domestico quali stufe, caminetti e termocucine, con caldaia incorporata, funzionanti con combustibili solidi non polverizzati (diametro maggiore di 1 mm), a caricamento manuale, automatico ed automatico-manuale, a circolazione forzata o naturale del fluido termovettore I generatori possono essere ad installazione singola o in batteria con altri generatori di calore, ma con potenza del focolare o complessiva dei focolari fino a 35 kw, oltre trova applicazione la ovvero la Raccolta R di INAIL. Il sistema di espansione può essere con vaso aperto o chiuso

3 definisce i modi di progettazione ed installazione degli di riscaldamento con acqua alla temperatura massima di 110 C. temperatura di 110 C è superiore a quella di ebollizione dell acqua, pertanto se la pressione nell impianto è minore di 0,5 bar l acqua si trasforma in vapore creando sia problemi di funzionamento che di sicurezza I GENERATORI DI CALORE Il generatore di calore, per progettazione e costruzione, deve essere realizzato in modo da risultare sicuro nelle condizioni più gravose d esercizio. Ogni generatore deve essere dotato della marcatura (prevista dalle norme di prodotto), riportante almeno le seguenti indicazioni: - marchio del fabbricante; - numero di fabbrica; - tipo o numero di modello dell apparecchio; - massima pressione di funzionamento [bar]; - potenza termica utile resa all acqua [kw]; - potenza termica utile resa all ambiente [kw]; - rendimento termico globale

4 I GENERATORI DI CALORE Inoltre ogni apparecchio deve essere accompagnato da un manuale di installazione e manutenzione redatto a cura del fabbricante. Nel libretto il fabbricante deve indicare, se l apparecchio può essere montato solo in i a vaso di espansione aperto o indifferentemente in a vaso di espansione chiuso che a vaso di espansione aperto. pressione massima di esercizio del generatore e dei componenti non deve essere minore della pressione massima di esercizio dell'impianto IMPIANTI A VASO DI ESPANSIONE APERTO (CON CO APPARECCHIO) Configurazione tubo di sicurezza P T vaso di espansione aperto indicatore di pressione indicatore di temperatura termostato di comando del circolatore sistema di circolazione (no per circolazione naturale) dispositivo di attivazione dell allarme acustico tubo di carico allarme acustico termostato di blocco (no per caricamento manuale)

5 IMPIANTI A VASO DI ESPANSIONE APERTO (CON CO APPARECCHIO) Configurazione vaso di espansione aperto Nell impianto a vaso aperto l acqua contenuta è in comunicazione con l atmosfera, il vaso d espansione aperto è il punto di comunicazione ed è posto alla sommità dell impianto. vaso di espansione tubo di sfogo tubo di troppo pieno Il vaso di espansione deve avere capacità utile non minore del volume di espansione dell acqua dell impianto. Il vaso è costituito da un recipiente coperto, posto sopra il punto più alto raggiunto dall'acqua dell'impianto, l altezza deve essere sufficiente ad assicurare, una pressione maggiore della pressione atmosferica, durante il le funzionamento dell impianto (minimo 5m). Il vaso di espansione deve essere dotato a sua volta di un tubo di sfogo comunicante con l'atmosfera di sezione almeno uguale a quella del tubo di sicurezza e di un tubo di troppo pieno deve avere lo scarico visibile e andamento con pendenza verso il basso. Come tubo di sfogo può essere utilizzato anche il tubo di troppo pieno di sezione adeguata IMPIANTI A VASO DI ESPANSIONE APERTO (CON CO APPARECCHIO) Configurazione vaso di espansione aperto Il vaso d espansione, e i tubi di sicurezza, di carico e di troppo pieno devono essere protetti contro l'azione del gelo. Il vaso d espansione può essere posto all'aperto solo se non c è pericolo di gelo

6 IMPIANTI A VASO DI ESPANSIONE APERTO Configurazione tubo di sicurezza Ogni generatore deve essere collegato al tubo di sicurezza. tubo di carico Il tubo di sicurezza mette in comunicazione il generatore con l atmosfera e sbocca nel vaso di espansione, l andamento della tubazione non deve presentare dispositivi di intercettazione e tratti in contropendenza. Negli con più generatori è ammesso l'impiego di un unico tubo di sicurezza al servizio di più generatori, in questo caso i singoli tratti di tubazione di sicurezza che collegano i generatori singoli sono dimensionati per la potenza termica del singolo generatore e la tubazione di sicurezza comune è dimensionata in base alla potenza complessiva servita IMPIANTI A VASO DI ESPANSIONE APERTO Configurazione Solo nel caso di più generatori collegati ad un unica tubazione di sicurezza i singoli tratti di tubazione di sicurezza possono essere intercettati con l uso di una valvola a tre vie che in una posizione collega la tubazione e nella seconda posizione collega il generatore all ambiente. tubo di sicurezza tubo di carico E possibile usare quale tubo di sicurezza una tubazione che fa parte dell impianto ma devono essere rispettate le rimanenti condizioni di installazione, inoltre è possibile impiegare più tubi in alternativa ad un unico tubo. Il diametro interno del tubo di sicurezza (d s ) non deve essere minore di 18 mm e deve essere calcolato secondo la relazione seguente: d s = ,4 Q [mm] dove: Q è la potenza termica utile resa all acqua del/dei generatore/i

7 IMPIANTI A VASO DI ESPANSIONE APERTO (APPARECCHIO CO) Configurazione tubo di sicurezza tubo di carico Il tubo di carico ha lo scopo di garantire il rapido riempimento del generatore di calore con l acqua proveniente dal vaso di espansione dove lmente è posto un gruppo di riempimento a galleggiante. Il tubo di carico collega direttamente il vaso d espansione alla parte inferiore del generatore di calore, non deve presentare tratti in contropendenza e non deve essere intercettato. Il diametro interno del tubo di carico (d c ) non deve essere minore di 18 mm e deve essere calcolato secondo la relazione seguente: d c = ,0 Q [mm] Il tubo di sicurezza e il tubo di carico possono essere collegati tra di loro attraverso un tubo detto di circolazione, che ha lo scopo di permettere la 13 circolazione naturale dell acqua dell impianto IMPIANTI A VASO DI ESPANSIONE CHIUSO A CARICAMENTO AUTOMATICO (CON CO APPARECCHIO) vaso di espansione chiuso valvola di sicurezza dispositivo automatico di regolazione temperatura (disp fabbricante) indicatore di temperatura indicatore di pressione T T P termostato di comando circolatore sistema di circolazione termostato di blocco scambiatore di calore di sicurezza

8 IMPIANTI A VASO DI ESPANSIONE CHIUSO A CARICAMENTO AUTOMATICO (CON CO APPARECCHIO) I sensori di sicurezza della temperatura devono essere installati sull apparecchio e nella posizione indicata da fabbricante Nell ambito di un impianto a vaso chiuso possono essere usati esclusivamente generatori previsti per questo tipo di installazione. T T P Non è possibile modificare apparecchi aggiungendovi dispositivi non previsti dal fabbricante per adattarli ai requisiti previsti per gli a vaso chiuso VASO D ESPANSIONE CHIUSO Il vaso d'espansione ha lo scopo di compensare l'aumento di volume dell'acqua dovuto all aumento della temperatura, viene installato sia negli di riscaldamento che in quelli di produzione di acqua calda sanitaria, inoltre, i vasi d espansione sono utilizzati anche come «autoclavi» negli di distribuzione idrosanitari. Il vaso di espansione chiuso a membrana (diaframma) è costituito da un contenitore chiuso suddiviso in due parti da una membrana che separa l acqua dal gas (azoto) e che agisce da compensatore della dilatazione. Quando aumenta la temperatura, nel vaso si produce un aumento di volume della parte contenente l acqua e un conseguente diminuzione del volume della parte contenente aria, inoltre si rileva un aumento della pressione rispetto al valore di precarica a freddo, fino a raggiungere il valore corrispondente alla massima dilatazione

9 VASO D ESPANSIONE CHIUSO Il vaso d espansione deve essere direttamente collegato al generatore con una tubazione di diametro maggiore o uguale a 18 mm. tubazione di collegamento non deve presentare intercettazioni e non deve presentare riduzioni di sezione, è possibile installare valvole a tre vie che consentono il collegamento del vaso con l atmosfera per le operazioni di manutenzione e sostituzione. valvola a tre vie deve essere protetta contro le manovre accidentali. Il tubo di collegamento al vaso d espansione deve essere realizzato in modo da non presentare punti di accumulo di incrostazioni o depositi VASO D ESPANSIONE CHIUSO Nel caso di più generatori di calore collegati allo stesso impianto o allo stesso circuito secondario, ogni generatore di calore deve essere collegato direttamente al vaso di espansione o al gruppo dei vasi di espansione dell'impianto. I vasi di espansione, le tubazioni di collegamento devono essere protetti dal gelo ove tale fenomeno possa verificarsi

10 VASO D ESPANSIONE CHIUSO Il volume nominale del vaso di espansione chiuso deve essere dimensionato in relazione al volume di espansione dell'acqua dell'impianto e alla differenza di quota di installazione del vaso rispetto l impianto. Le norme prevedono formule di calcolo specifiche per vasi con e senza diaframma, alcuni produttori mettono a disposizione tabelle di scelta in base a parametri standard VALVOLE DI SICUREZZA valvola di sicurezza è un organo di sicurezza che viene azionato direttamente dal fluido contenuto (pressione), la valvola ha il compito di scarica la quantità d acqua necessaria per non fare aumentare oltre un certo limite la pressione di esercizio dell impianto. Le valvole ordinarie non sono state sottoposte a nessuna prova sperimentale del loro corretto funzionamento, mentre le valvole qualificate sono state provate sperimentalmente (verifica portata e taratura certificata)

11 VALVOLE DI SICUREZZA Le valvole sono individuate attraverso una serie di parametri, tra i quali la sezione di scarico e la pressione di taratura. Nella scelta della valvola occorre considerare anche un ulteriori parametro: la sovrappressione di apertura, cioè la differenza percentuale di pressione che sommata alla pressione di taratura determina l apertura di tutte le valvole prodotte. Il valore di sovrappressione è definito dal fabbricante della valvola VALVOLE DI SICUREZZA Sovrappressione di scarico <10% piena portata di scarico della valvola deve verificarsi a valori di pressione P s <1,1 P taratura. Scarto di chiusura <20% valvola deve richiudersi entro valori di pressione P r >0,8 P taratura. Sicurezza positiva Le prestazioni della valvola sono garantite anche in caso di deterioramento o rottura della membrana. Diametro di uscita maggiorato Questa caratteristica rende trascurabile la diminuzione della capacità di scarico o la variazione del comportamento in apertura o chiusura per effetto della presenza della tubazione di convogliamento

12 VALVOLE DI SICUREZZA Sugli termici con generatori di potenza nominale del focolare fino a 35kW sono ammesse anche valvole di sicurezza ordinarie. Dimensionamento delle valvole di sicurezza pressione di scarico della valvola non può superare la pressione massima di esercizio dell apparecchio per riscaldamento Le valvole di sicurezza devono essere dimensionate in base alla seguente formula: A=0,005qF/0,9K A è l area della minima sezione trasversale netta dell orifizio della valvola in centimetri quadrati; q è la capacità di scarico di vapore della valvola di sicurezza q=q/0,58 ; Q è la potenza nominale del generatore (kw); F è il fattore di pressione desunto da un prospetto riportato nella in funzione della pressione di scarico p ; K è il coefficiente di efflusso, dichiarato dal fabbricante. K ha un valore maggiore per le valvole qualificate rispetto alle valvole ordinarie Il diametro della minima sezione trasversale dell'entrata della valvola deve comunque essere uguale o maggiore di 15 mm. pressione di scarico della valvola, pari alla pressione di taratura, aumentata della sovrappressione, non può superare la pressione massima di esercizio del generatore di calore. pressione massima esistente in ogni punto dell impianto non deve superare quella massima di esercizio di ogni suo componente. valvola di sicurezza deve essere collegata alla parte più alta del generatore di calore o alla tubazione di uscita, entro 1 metro dal generatore. tubazione di collegamento della valvola al generatore non deve essere intercettabile e non deve avere sezione inferiore a quella di ingresso della valvola di sicurezza. tubazione di scarico della valvola di sicurezza deve avere lo stesso diametro di uscita della valvola, andamento discendente e scarico visibile

13 IL TERMOSTATO DI BLOCCO Il termostato di blocco deve provocare l interruzione dell alimentazione del combustibile e il non superamento del valore limite di temperatura (110 C). Il termostato di blocco dell alimentazione del combustibile è prescritto solo per apparecchi a caricamento automatico, deve interrompere l'apporto di combustibile entro i limiti di temperatura stabiliti anche in caso di guasto del sistema sensibile. L'elemento sensibile del dispositivo di protezione deve essere applicato sulla tubazione di mandata a monte di qualsiasi organo di intercettazione, oppure può essere installato direttamente dal fabbricante sull apparecchio di tipo domestico con caldaia incorporata SCAMBIATORE DI CALORE DI SICUREZZA Il fabbricante può valutare che il solo interruttore di blocco asservito all alimentazione del combustibile non è sufficiente a garantire la sicurezza del generatore, e di conseguenza può adottare un sistema che permetta di smaltire il calore prodotto in eccesso all esterno del generatore. Tipicamente si intende uno scambiatore di calore di sicurezza, a scarico aperto visibile, il cui primario è immerso nel corpo caldaia ed alimentato su secondario da acqua fredda a perdere. In questo caso il flusso dell acqua di raffreddamento è attivato da una valvola autoazionata sensibile alla temperatura. Le tubazioni di collegamento al gruppo di misura dell acqua fredda e alla tubazione dello scambiatore dell acqua calda non devono essere intercettabili. 26 pressione a monte del circuito di raffreddamento deve essere di almeno 1,5 bar

14 I dispositivi di scarico termico sono suddivisibili in 2 gruppi:. le VST valvole di scarico termico. le VSST valvole di scarico di sicurezza termico VST a sensore incorporato Il sensore è immerso nella tubazione e agisce direttamente sullo stelo che comanda l otturatore della valvola. Raggiunta la temperatura di taratura, lo stelo manda in apertura la valvola. Al di sotto di tale temperatura la valvola ritorna in chiusura. Devono essere installate nelle immediate vicinanze del generatore di calore, l acqua di raffreddamento è derivata solo dal caricamento dell impianto. L intervento della VST può portare, in tempi brevi, ad un forte svuotamento dell impianto se non è presente il sistema di 27 caricamento VST a sensore incorporato

15 VST a sensore incorporato VST A SENSORE ESTERNO E REINTEGRO Questo tipo di VST incorpora una valvola che serve a reintegrare l acqua scaricata dalla VST stessa, perché estremamente importante assicurare che il focolare e le tubazione dei fumi siano sempre a contatto con acqua. Il sensore esterno agisce sullo stelo che apre contemporaneamente sia la via di scarico sia la via di reintegro dell impianto

16 VST A SENSORE ESTERNO E REINTEGRO Anche queste VST, come quelle del tipo con sensore incorporato, sono ad azione positiva. presenza del reintegro assicura un asportazione del calore più efficiente e di maggior durata, in quanto non c è il pericolo che l impianto si svuoti in modo significativo e che quindi interrompa la circolazione del fluido

17 VSST A DOPPIA SICUREZZA Servono a limitare la temperatura dell acqua negli con generatori di calore a combustibili solidi e dotati di bollitori incorporati o di appositi dissipatori o scambiatori termici di sicurezza. Queste VSST sono dotate di sensori a distanza che fanno aprire le valvole con temperature superiori a quella di taratura, facendo passare acqua fredda di rete attraverso gli scambiatori VSST A DOPPIA SICUREZZA L elemento sensibile di queste valvole esercita la sua azione sfruttando le variazioni di volume del liquido in esso contenuto. Per maggior sicurezza dello scarico, il sistema di espansione del fluido è sdoppiato. In tal modo le valvole possono intervenire anche in caso di avaria di uno dei due elementi sensibili. Al di sotto della temperatura di taratura, le valvole ritornano in chiusura

18 VSST A DOPPIA SICUREZZA valvola autoazionata che attiva il flusso dell acqua di raffreddamento dello scambiatore di calore di sicurezza può non essere montata direttamente dal fabbricante sull apparecchio. Le caratteristiche della valvola necessarie devono essere riportate nel manuale di installazione e manutenzione dell apparecchio e l installatore deve seguire le indicazioni riportate dal fabbricante in tale manuale. Nella realizzazione di un impianto a vaso chiuso non è consentito modificare un apparecchio privo delle caratteristiche necessarie per questa tipologia di impianto aggiungendovi accessori (sicurezza, regolazione e controllo) non previsti dal fabbricante

19 IMPIANTI A VASO DI ESPANSIONE CHIUSO A CARICAMENTO MANUALE O AUTOMATICO-MANUALE vaso di espansione chiuso valvola di sicurezza dispositivo automatico di regolazione temperatura (disp fabbricante) T T P indicatore di temperatura indicatore di pressione termostato di blocco termostato di comando circolatore termostato allarme acustico allarme acustico scambiatore di calore di sicurezza sistema di circolazione IMPIANTI A VASO DI ESPANSIONE CHIUSO A CARICAMENTO MANUALE E AUTOMATICO-AUTOMATICO (APPARECCHIO CO) vaso di espansione chiuso valvola di sicurezza dispositivo automatico di regolazione temperatura (disp fabbricante) indicatore di temperatura indicatore di pressione termostato di blocco termostato di comando circolatore termostato allarme acustico allarme acustico scambiatore di calore di sicurezza sistema di circolazione Se i generatori non sono dotati dei dispositivi di sicurezza, quelli mancanti devono essere installati sulla tubazione di mandata entro 1 metro di distanza dal generatore Nella realizzazione di un impianto a vaso chiuso non è consentito modificare un apparecchio privo delle caratteristiche necessarie per questa tipologia di impianto aggiungendovi accessori (sicurezza, regolazione e controllo) non previsti dal fabbricante

20 PROTEZIONI IN CASO DI ARRESTO DELLA CIRCOLAZIONE DELL ACQUA Negli a vaso chiuso, dove la circolazione dell acqua è assicurata da un elettropompa, l arresto della pompa non deve determinare il superamento del limite di temperatura previsto dalla e dal fabbricante dell apparecchio. Se è possibile che la temperatura del generatore possa superare la temperatura limite, anche se è in atto il blocco del flusso di combustibile, deve essere previsto un sistema per smaltire il calore residuo SISTEMA ANTICONDENSA Come anticipato, per evitare la formazione di condensa e i pericoli ad essa connessi, negli con caldaie tradizionali si evita che l acqua ritorni in caldaia troppo fredda in due modi. Il primo consiste nel dotare l impianto di un by-pass tra mandata e ritorno con una pompa attivata da un termostato quando la temperatura di ritorno è troppo bassa: ad esempio sotto i 60 C

21 Il secondo consiste nel modulare i flussi d acqua, attraverso il by-pass di cui sopra, con una valvola miscelatrice e una sonda di minima Con le caldaie a combustibili solidi si preferisce, invece, ricorrere all uso di valvole autoazionate e preregolate, in quanto queste valvole (1) sono più semplici e pratiche da utilizzare, (2) richiedono minor spazio, (3) non necessitano di collegamenti elettrici, (4) non sono starabili

22 DISPOSITIVI ANTICONDENSA Le caldaie tradizionali a combustibili liquidi o gassosi, il ritorno dell acqua in caldaia a temperature troppo basse può causare shock termici e portare alla formazione di condense corrosive: fenomeni molto temibili per la tenuta e la durata delle caldaie. Per ovviare a tali fenomeni e ai conseguenti danni si utilizzano generalmente pompe anticondensa oppure regolazioni con sonda di minima. Anche con generatori di calore a combustibile solido, il ritorno dell acqua a temperature troppo basse può provocare gli inconvenienti e i pericoli di cui sopra, inoltre può portare alla formazione di creosoto, un altro temibile pericolo GRUPPO DI CIRCOLAZIONE ANTICONDENSA È un gruppo essenzialmente costituito da un blocco di fusione in ottone nel quale sono assemblati: una pompa, una valvola anticondensa, una valvola di ritegno a gravità e tre valvole di intercettazione a sfera. valvola di ritegno a gravità ha il compito di rendere possibile la circolazione naturale del fluido anche se la pompa si ferma, ad esempio, per mancanza di energia elettrica

23 IMPIANTI CON PIU APPARECCHI DI CUI ALMENO UNO DI TIPO DOMESTICO I circuiti idraulici degli devono essere dotati dei dispositivi di espansione, sicurezza, protezione e controllo previsti per gli singoli, la capacità di espansione, le capacità di scarico e le pressioni massime di esercizio devono essere coerenti con i valori caratteristici degli apparecchi installati. T T P P T T IMPIANTI CON PIU APPARECCHI DI CUI ALMENO UNO DI TIPO DOMESTICO Nel caso di gruppi termici preassemblati (apparecchio + accessori) il fabbricante specifica i limiti di pressione e di contenuto di acqua dell impianto per i quali i gruppi sono coerenti con le prescrizioni di sicurezza. T T P P T T

24 IMPIANTI CON PIU APPARECCHI DI CUI ALMENO UNO DI TIPO DOMESTICO I circuiti idraulici comprendenti apparecchi ad uso domestico e generatori in batteria devono essere dotati di accessori e dispositivi dimensionati per la potenza complessiva dell impianto. Sono accettati i sistemi a vaso chiuso che impiegano gruppi termici con dispositivi installati a bordo direttamente dai fabbricanti. Deve essere garantita la circolazione dell acqua in ogni gruppo termico collegato allo stesso circuito idraulico. Il circuito dell acqua non deve essere intercettato. Quando la capacità di acqua presente nella caldaia è < 5l, può essere presente l intercettazione, ma deve essere presente un sistema che interrompe l apporto di calore se viene a mancare la circolazione Quando la capacità di acqua presente nella caldaia e > 5l, può essere presente l intercettazione, ma deve essere presente un sistema protezione contro la sovrappressione (VDS) o la comunicazione con 47 l atmosfera (valvola tre vie con una aperta all esterno) ESEMPI DI IMPIANTI TRATTI DA BIBLIOGRAFIA TECNICA

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