Gestione delle emissioni della caldaia della scuola

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1 Gestione delle emissioni della caldaia della scuola Ph.D. Ing. Michele Damiano Vivacqua responsabilità Codice civile art Chiunque cagiona danno ad altri nello svolgimento di un'attività pericolosa, per sua natura o per la natura dei mezzi adoperati, è tenuto al risarcimento, se non prova di avere adottato tutte le misure idonee a evitare il danno. Codice penale art. 40 Non impedire un evento, che si ha l obbligo giuridico di impedire, equivale a cagionarlo. 1

2 Il rigurgito di una caldaia a gas potrebbe provocare intossicazioni da CO a causa di una canna fumaria non adatta. Il mancato controllo della tenuta della tubazione del gas potrebbe causare un disastro. L inosservanza delle distanze da materiali combustibili potrebbe causare un incendio. È importante eseguire sempre tutte le verifiche e documentarle con stampe, foto e filmati, come prevede il D.M.37/08. Le operazioni di controllo e manutenzione dell impianto termico devono essere eseguite conformemente alle istruzioni tecniche elaborate dal costruttore dell impianto o, in mancanza di queste, conformemente a quelle predisposte dal fabbricante del singolo elemento costituente l impianto; in assenza anche di queste ultime, i controlli devono essere svolti in base alle norme UNI e CEI elaborate per lo specifico componente o tipo di apparecchio. In mancanza di tali specifiche indicazioni, i controlli di cui all allegato H devono essere effettuati almeno una volta l anno (art. 11 comma 4 DPR 412/93). 2

3 Gli impianti termici dotati di macchine o sistemi diversi dai generatori di calore (pompe di calore, scambiatori di calore al servizio delle utenze degli impianti di teleriscaldamento, sistemi solari attivi, ecc..) devono essere muniti di un libretto di impianto predisposto dal costruttore e/o dall installatore e/o manutentore nel quale è descritto l impianto, l elenco degli elementi da sottoporre a verifica, i limiti di accettabilità di detti elementi in conformità alle leggi vigenti e la periodicità prevista per le manutenzioni e le verifiche (comma 17 art. 11 del DPR 412/93). Il rapporto di controllo tecnico costituisce anche una sorta di abilitazione al funzionamento in sicurezza dell impianto. L apposizione di note di vario genere negli spazi destinati alle osservazioni, raccomandazioni e prescrizioni, deve essere eseguita con estrema cura dal manutentore ed in modo assolutamente chiaro al fine di far comprendere all occupante se l apparecchio può o meno essere fatto funzionare in sicurezza. L apposizione del maggior numero di note ed indicazioni mette al riparo da eventuali responsabilità il manutentore. Lo scopo principale deve però essere quello di far comprendere all utente le condizioni di efficienza e sicurezza dell impianto stesso. 3

4 Tiraggio e combustione Una buona combustione è solo possibile con il giusto tiraggio. Il D.Lgs. 152/06 chiede la regolazione automatica del tiraggio direttamente sul generatore di calore oppure dispositivi inseriti sul canale da fumo. Questo significa che si dovrà dare molta importanza al tiraggio e al funzionamento della canna fumaria! Il funzionamento di una canna fumaria si basa sul principio che un fluido caldo è più leggero dello stesso fluido freddo e per cui tende a salire. Anche i fumi sono un fluido e se riscaldati diventano più leggeri dell aria esterna e tendono a salire, mentre l aria fredda esterna viene aspirata dall effetto tiraggio, passando l apertura di ventilazione e il generatore per arrivare alla base del camino. Per questo motivo si deve misurare il tiraggio sempre solo con generatore acceso alla massima potenza e tutte le altre verifiche sono inutili ed errate. 4

5 analisi di combustione su centrali Le analisi di combustione su generatori di calore di centrali termiche devono rispondere alle prescrizioni del D.Legs. 311, D.P.R. 59/09 e rispettare i limiti severi del D.legs. 152/06: a. Generatore a gas: rendimento, CO, NO2x (NO+NO2) b. Generatore a gasolio: rendimento, nerofumo, CO, NO2x (NO+NO2) c. Generatore a legna, pellett o cippato : rendimento secondo DPR 59/09, analisi polveri e oltre 150 kw anche CO, NO2x (NO+NO2) e SO2 La nuova norma UNI La norma UNI Analisi dei prodotti della combustione e misurazione in opera del rendimento di combustione si divide in due parti: Parte 1: generatori di calore a combustibile liquido e/o gassoso prevede alcune sostanziali migliorie e semplificazioni per gli operatori rispetto alla precedente versione Rimane uguale il metodo di misura Aggiunge il metodo di calcolo del rendimento di caldaie a condensazione Rimane l obbligo annuo della manutenzione strumenti Parte 2: generatori per combustibile solido (in elaborazione al CTI) 5

6 La norma UNI prevede delle procedure particolari che l operatore deve eseguire per calcolare il tiraggio alle condizioni più gravose per l impianto: 1. verifica della stabilità di tiraggio (per. es. mediante 3 misure) 2. compensazione della temperatura con la formula riportata nella norma stessa (0,05 Pa/ C) 3. tiraggio minimo richiesto dal generatore di calore 4. precisione del micromanometro +/ 0,5Pa 5. risoluzione 0,1 Pa L industria offre manometri o analizzatori universali che eseguono questa misura e la compensazione con programmi automatici. La combustione La combustione è il processo chimico di ossidazione tra un combustibile (p.es. gas naturale) e il comburente (aria) che ha come effetto la produzione di calore, fumi e inquinanti. per es. combustibile: gas naturale o metano (CH4) Comburente: l aria ambiente (miscela di 21% ossigeno e 79% azoto) la reazione chimica che sviluppa la combustione è la seguente: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Calore metano + ossigeno = anidride carbonica + vapore acqueo + calore 6

7 Nella combustione inoltre abbiamo altri fenomeni di ossidazione che sono tutti inquinanti per l ambiente: 1. Ossidazione imperfetta del carbonio: C + O2 = CO + PM (polveri sottili, fuliggini) 2. Ossidazione dell azoto: N2 + O2 = NOx NO + NO2 3. Ossidazione dello zolfo: S + O2 = SO2 L analisi di combustione L analisi di combustione ha lo scopo di stabilire se il generatore brucia correttamente e se i parametri rientrano nei limiti di legge La procedura dell analisi di combustione è imposta dalla norma UNI (per i combustibili liquidi e gassosi) L analisi di combustione si esegue mediante appositi strumenti elettronici multifunzione. Esistono anche sistemi digitali per le analisi di combustione con analizzatori senza display e funzionamento attraverso palmari o PC Nel caso di centrali termiche a gas e gasolio si devono usare analizzatori a 4 sensori in grado di analizzare anche NO+NO2 oppure i sistemi semiautomatici a fiale 7

8 Una buona combustione si caratterizza da un elevato rendimento e basse emissioni inquinanti. Per ottenere un buon risultato si deve trovare il migliore equilibrio di miscelazione del combustibile con l aria e un ottimo scambio termico dei fumi con l acqua del riscaldamento (scambiatore di caldaia) Una buona combustione richiede: basso indice (eccesso) d aria ridotto volume dei fumi basso volume di O2 alto valore di CO2 alta temperatura di fiamma (camera di combustione calda) Una cattiva combustione comporta uno spreco di energia con riduzione del rendimento e aumento dell inquinamento! Per capire se un generatore funziona correttamente come progettato dal fabbricante il tecnico confronta il risultato con i dati forniti nelle istruzioni e certificazioni, ma soprattutto i risultati devono essere entro i valori limite di legge: Il tiraggio deve essere entro i parametri indicati dal produttore Il rendimento deve essere entro i limiti di legge Il monossido di carbonio CON deve essere inferiore N a ppm Inoltre nelle centrali termiche: Il monossido di carbonio CON deve essere entro i limiti previsti Gli ossidi di azoto come somma di NO+NO2 devono essere inferiore a 350 mg/m3 per il gas e 500 g/m3 per il gasolio 8

9 L analisi di combustione secondo UNI si esegue nel seguente modo: 1. praticare un foro in prossimità dell attacco fumi, oppure usare la predisposizione del fabbricante 2. cercare la vena principale dei fumi attraverso la temperatura fumi più alta (eventualmente con il cono snodato) 3. posizionare il sensore Ta nel flusso dell aria comburente 4. attivare la misura automatica UNI con 3 prove e calcolo del valore medio (o UNI per il pellet o legna) 5. al termine della misurazione stampare l analisi e riportare i valori medi riportati sulla stampa sull allegato G e sul libretto d impianto (o di centrale) Alcune particolarità della UNI Art l articolo indica come si deve eseguire la misura della potenza termica effettiva negli impianti se è disponibile un contatore del gas: 1. Leggere i m3 del contatore per 120 secondi 2. Moltiplicare il risultato per 30 per ottenere il consumo per ora (m3 / h) 3. Moltiplicare il risultato con 9,45 kwh /m3 per ottenere la potenza del focolare effettivo. Esempio: lettura 0,10 m3/h in 120 secondi potenza = 0,10 x 30 x 9,45 =28,35 kw 9

10 Art La potenza effettiva va segnata nel libretto d impianto o di Centrale Art nel caso di una batteria di caldaie (2 o più caldaie collegate ad una canna fumaria) si devono eseguire l analisi di combustione su ogni caldaia Art nel caso di una caldaia a moduli (2 o più moduli compongono una caldaia) si devono eseguire l analisi di combustione come segue: Sull unità caldaia se questa ha una targa fumi e unico attacco fumi Su ogni modulo in tutti gli altri casi Rendimento di condensazione Nelle caldaie classiche il vapore d acqua contenuto nei fumi non è condensato. Ciò significa che si ottiene solamente il calore chimico della combustione. Abbassando la temperatura dei fumi sotto la temperatura di condensazione (Tr) si recupera anche il calore latente che è accumulato nel vapore acqueo e che viene sprigionato nella sua condensazione. Più bassa è la temperatura fumi, più condensa viene prodotta, maggiore sarà il recupero di calore latente e più alto sarà il rendimento di combustione. Art il calcolo del rendimento di condensazione viene calcolato solo quando la temperatura fumi scende sotto il punto di rugiada, altrimenti si calcola il rendimento normale 10