Misura in opera del rendimento di combustione UNI 10389

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1 Misura in opera del rendimento di combustione UNI Il metodo da utilizzare per eseguire in esercizio l analisi dei prodotti della combustione e la determinazione del rendimento di combustione dei generatori di calore è definito dalla Norma UNI recentemente ripubblicata con l edizione La nuova versione della norma può essere utilizzata per tutti I generatori di calore alimentati a combustibile gassoso e/o liquido, compresi I generatori modulari, installati a batteria o a condensazione, purchè adibiti al riscaldamento degli ambienti e/o alla produzione di acqua calda sanitaria. La UNI NON può essere utilizzata nel caso di impianti ad uso produttivo i generatori di calore alimentati a combustibile solido. 1

2 In particolare sono definite le istruzioni per eseguire: - La misura della portata termica del generatore di calore; - Il campionamento e l analisi dei prodotti della combustione; - La misurazione in opera della temperatura dei p.d.c. e dell aria comburente; -La misura in opera delle concentrazioni di: - ossigeno - anidride carbonica -monossido di carbonio - Il calcolo del rendimento di combustione; - La misura in opera dell indice di fumosità (per i soli generatori alimentati con combustibili liquidi). Occorre sottolineare che si tratta di una norma da utilizzarsi durante l esercizio degli impianti con strumenti da campo che inevitabilmente hanno un ragionevole tolleranza di misura, ovvero che prevedono valori di computo standard. Per eseguire la misura del rendimento di combustione la norma UNI prevede una successione di controlli differenziati, a seconda che gli stessi siano eseguiti nell ambito delle verifiche periodiche dell impianto, o in occasione della verifica dell ente controllore. In ambedue i casi devono essere messi a disposizione dell operatore il libretto di impianto o di centrale e il libretto d uso e manutenzione del generatore 2

3 Inoltre l operatore che accinge ad effettuare la misura deve assicurarsi di operare rispettando le condizioni di sicurezza per se stesso e per persone, animali e beni che potrebbero essere compromesse dall esecuzione delle misure in condizioni di non sicurezza. A questo scopo, prima di procedere all effettuazione della prova possono essere esaminati, oltre alle condizioni oggettive dell impianto e dei luoghi, anche la documentazione tecnica a corredo dell impianto stesso come la dichiarazione di conformità o il risultato di accertamenti specialistici. Il Manutentore La stessa Norma due figure professionali, due modi di intervento L operatore incaricato dell effettuazione delle verifiche periodiche deve: 1. effettuare il controllo sul generatore regolato alla potenza termica del folocalre effettiva; 2. registrare le misure ottenute nel libretto di impianto o di centrale* *in questo caso non è necessario riportare le misure nel rapporto di prova. 3

4 Il Verificatore incaricato dall autorità competente. L operatore dell ente controllore deve : 1. effettuare la misurazione alla potenza termica del focolare effettiva; se non coincide con quella nominale, si deve effettuare comunque la misura, riferendo sul rapporto di prova la differenza. Se l operatore non può eseguire la misura della portata di combustibile procede facendo riferimento alle precedenti misurazioni effettuate dal manutentore, oppure al dato di targa dell apparecchio. Il Verificatore incaricato dall autorità competente. L operatore dell ente controllore deve : 2. effettuare la misura alla presenza del responsabile dell esercizio e della manutenzione o di un suo rappresentante; 3. Non deve modificare le condizioni di funzionamento dell apparecchio, non deve effettuare nessuna manovra compreso l agire sulla regolazione dell impianto; 4. Utilizzare le funzioni previste dal costruttore dell apparecchio per l effettuazione delle misure del rendimento. In questa fase è possibile utilizzare utensili comuni, come un cacciavite, per smontare il mantello 4

5 Il Verificatore incaricato dall autorità competente. L operatore dell ente controllore deve : 5. segnalare sul libretto di impianto o di centrale le circostanze che impediscono l esecuzione della misura, come ad esempio la mancanza della presa; 6. Segnalare se è stato possibile effettuare la misura del rendimento utilizzando una procedure diversa da quelal prevista dalla norma, nel rapporto di prova occorre precisare i motivi che hanno impedito di utilizzare la Norma. 7. utilizzare un apparecchio di misura in grado di stampare la data e l ora della misura, i parametri di combustione importanti e un codice identificativo dell apparecchio di misura; 8. il rapporto di prova deve essere redatto conformemente al modello riportato nella norma in almeno tre copie identiche, una copia deve essere trattenuta dal verificatore, una dal responsabile dell impianto ed una inviata all ente 9. astenersi dall inserire all interno del rapporto di prova i consigli o giudizi all impianto. Ma può segnalare sul rapporto di prova al Responsabile dell esercizio e della manutenzione quelle situazioni che possono compromettere il buon funzionamento dell impianto. 5

6 Il prelievo e la misura della temperatura dei prodotti della combustione deve avvenire in corrispondenza dell apposita presa di campionamento realizzata con un foro passante nel condotto di evacuazione dei p.d.c.... In alternativa, quando previsto dal fabbricante dell apparecchio la presa dei p.d.c. può anche essere posta in sito diverso. La presa di campionamento deve avere un diametro maggiore di 10 mm dopo l effettuazione della misura deve essere chiusa a tenuta. e Il Responsabile dell esercizio e della manutenzione deve assicurare che per ciascun generatore sia presente una presa di campionamento. Se il condotto di scarico dei fumi è parte integrante dell apparecchio, come nel caso degli apparecchi di tipo C (tranne C6), il foro può essere eseguito solo dopo avere ottenuto l autorizzazione del produttore; in questo caso devono essere seguite le istruzioni specifiche del produttore stesso. La presa di campionamento, dove non già predisposta dal fabbricante del generatore di calore, deve essere situata il più vicino possibile al punto di uscita dei prodotti della combustione dall apparecchio. 6

7 Nel caso di generatori a gas con bruciatore atmosferico dotati di dispositivo rompitiraggio-antivento, la presa di campionamento, dove non già predisposta dal fabbricante del generatore di calore, deve essere posta a valle del rompitriraggio, preferibilmente a una distanza pari a due diametri del canale di fumo, oppure, se all interno di questo tratto è presente una curva, a una distanza pari a un diametro dopo la curva 7

8 Quando a valle del generatore sono disposti sistemi di recupero del calore, il foro deve essere situato sul tratto di condotto di evacuazione dei prodotti della combustione in uscita da questi sistemi; se il calore recuperato serve a preriscaldare l aria comburente, la misura della temperatura dell aria comburente deve essere effettuata prima del suo Preriscaldo. Nel caso di scarico dei prodotti della combustione a parete, se il collegamento fra il generatore di calore e il terminale di tiraggio o di scarico non consente di praticare la presa di campionamento, e il fabbricante del generatore non ha predisposto o indicato un apposito punto di prelievo nel circuito fumi, il controllo della combustione non può essere effettuato. 8

9 Se non è possibile realizzare un punto di prelievo dei prodotti della combustione, la misura non può essere effettuata e nel rapporto di controllo devono essere indicati i motivi che rendono la misura non eseguibile e l operatore deve prescrivere il lavori necessari alla realizzazione di un punto di prelievo dei prodotti della combustione. Alcuni tipi di generatori di calore richiedono la presenza di due fori, generalmente predisposti dal fabbricante dell apparecchio: il primo foro consente la misurazione della temperatura dell aria comburente mentre il secondo foro consente il prelievo dei prodotti della combustione per l analisi di combustione. In questi casi si utilizzano strumenti multifunzione dotati di doppia sonda di temperatura o, in alternativa, si rileva e memorizza la temperatura dell aria comburente con la caldaia a regime. Al termine della misurazione l operatore deve chiudere stabilmente il foro, in modo da garantire la tenuta del condotto 9

10 LA MISURA DELLA TEMPERATURA DELL ARIA COMBURENTE Può essere effettuata: 1) vicino alla bocca di aspirazione dell aria nei generatori di calore con bruciatore ad aria soffiata, tranne il caso di preriscaldamento dell aria comburente tramite recupero del calore dai prodotti della combustione 2) Vicino l ingresso dell aria nei generatori di calore a gas con bruciatore ad aria aspirata, camera di combustione aperta e tiraggio naturale o con ventilatore sulla linea di scarico dei prodotti della combustione c) nel punto del condotto di alimentazione dell aria comburente nei generatori di calore a gas con camera di combustione stagna, a tiraggio naturale o con ventilatore sulla linea di scarico dei prodotti della combustione,predisposto dal fabbricante del generatore di calore o praticato, a cura del responsabile per l esercizio e la manutenzione, seguendo le indicazioni che il fabbricante deve fornire in proposito. STRUMENTAZIONE Le misura della temperatura dei P.D.C. e dell aria comburente, delle concentrazioni di ossigeno, anidride carbonica e monossido di carbonio, devono essere effettuate con uno strumento portatile multifunzione avente i seguenti requisiti minimi. Parametro Intervallo di misura Risoluzione Accuratezza Valore minimo misurato CO ppm 1ppm +/- 20 ppm o 5% 20ppm O % 0,1% +/- 0,3% 0,3% CO % 0,1% +/- 0,2% 0,2% Temp. P.d.c. * C 1 C +/- 2 C o 1,5% Temp aria comb C 1 C +/- 1 C *se si utilizza la sonda fumi anche per misurare la temp. dell aria comburente occorre che il fabbricante dell apparecchio garantisca il funzionamento fino a -20 C 10

11 STRUMENTAZIONE Lo strumento multifunzione deve essere verificato e tarato periodicamente, in secondo le istruzioni fornite dal costruttore; deve essere la riferibilità della misura ai campioni nazionali del Sistema Nazionale di Taratura (SNT). In assenza di tali istruzioni, lo strumento deve essere verificato e tarato almeno una volta ogni 12 mesi. L operatore, deve effettuare le misure seguendo, le istruzioni e le avvertenze riportate dal fabbricante sul libretto d uso e le indicazioni della norma- La misura del tempo deve essere effettuata mediante cronometro. Misura dell indice di fumosità Può essere uno strumento meccanico o elettronico a sé stante, oppure può essere integrato nello strumento multifunzione. In ogni caso deve essere dichiarato idoneo ai sensi della presente norma dal fabbricante. 11

12 Nel caso dei generatori a combustibile liquido deve essere effettuata anche la misura dell indice di fumosità. Si può utilizzare un apposito strumento oppure un analizzatore multifunzione; in ambedue i casi i fumi sono aspirati dal condotto di scarico e fatti passare in un filtro. Il grado di annerimento del filtro viene confrontato visivamente con una serie di campioni e per somiglianza si ottiene l indice di Bacharach. Misura dell indice di fumosità Può essere uno strumento meccanico o elettronico a sé stante, oppure può essere integrato nello strumento multifunzione. In ogni caso deve essere dichiarato idoneo ai sensi della presente norma dal fabbricante. 12

13 CONDIZIONI PER L EFFETTUAZIONE DELLA MISURA Ogni misura deve essere eseguita quando il generatore di calore si trova a regime, cioè alla potenza termica per la quale tale misurazione è prevista. Lo stato di regime si ritiene raggiunto quando si è stabilizzata la temperatura dei p.d.c., cioè quando la temperatura non varia più di ±2 C. Per gli apparecchi a gas collegati a canne collettive, lo stato di regime si ritiene raggiunto dopo almeno 10 min dall accensione dell apparecchio. Raggiunto lo stato di regime, l operatore deve verificare l assenza di riflusso, anche parziale, dei p.d.c. in ambiente. Se questa condizione non è soddisfatta, tutte le eventuali operazioni di misurazione non possono avere luogo. CONDIZIONI PER L EFFETTUAZIONE DELLA MISURA L operatore deve rilevare la temperatura del fluido (acqua o aria) in mandata dal generatore di calore, utilizzando il termometro disponibile sull impianto o sull apparecchio. Il valore della temperatura di mandata deve essere indicato sul rapporto di prova o sulla documentazione eventualmente prevista dalla vigente legislazione. L operatore procede con le successive operazioni anche se non può determinare la temperatura del fluido in mandata e segnala l anomalia nel rapporto di controllo. L analisi dei prodotti della combustione e la misurazione in opera del rendimento di combustione si effettuano alla massima potenza termica effettiva del focolare nelle condizioni di normale funzionamento del generatore di calore. 13

14 CONDIZIONI PER L EFFETTUAZIONE DELLA MISURA Se non è possibile, anche escludendo il termostato ambiente, raggiungere lo stato di regime alla massima potenza termica del focolare effettiva per un periodo di tempo sufficiente a effettuare le misure : -se il generatore è di tipo combinato, lo si fa funzionare in produzione di acqua calda sanitaria; il rendimento così ottenuto è allora riferito alla potenza termica del focolare effettiva durante la produzione di acqua calda sanitaria; -se il generatore ha solo la funzione riscaldamento, il controllo della combustione deve essere effettuato alla potenza termica del focolare massima ottenibile, costante per il tempo necessario alla effettuazione delle misurazioni; il rendimento ottenuto deve essere riferito a tale potenza. LA MISURA L operatore deve evitare l ingresso di aria dal foro durante la prova, perchè la misura della temperatura e delle concentrazioni potrebbero essere falsate dall ingresso di aria fredda e dalla conseguente diluizione dei prodotti della combustione. La sonda di campionamento deve essere inserita nel condotto di scarico dei p.d.c. ad una profondità tale che l elemento sensibile possa rilevare la temperatura dei prodotti della combustione nel punto più caldo. 14

15 LA MISURA Ai fini della determinazione del rendimento di combustione devono essere rilevati i seguenti parametri: -temperatura dei prodotti della combustione; -temperatura dell aria comburente; -concentrazione di ossigeno o, in alternativa, di anidride carbonica, nei prodotti della combustione; -concentrazione di ossido di carbonio nei prodotti della combustione; -indice di fumosità (per i soli generatori alimentati con combustibili liquidi). LA MISURA L INDICE DI FUMOSITA La determinazione dell indice di fumosità [If]] deve essere il risultato di tre singole misure. La prova si ritiene superata se almeno due delle tre misure forniscono risultati non superiori a quello limite. La misurazione dell indice di fumosità si effettua con un apposito strumento in grado di fornire un risultato esprimibile nella scala di Bacharach. Se la carta da filtro risulta anche parzialmente bruciata o umida per effetto della condensa, la misurazione deve essere ripetuta. Per eventuali altri sistemi di prelievo seguire le istruzioni del fabbricante dell apparecchio. 15

16 N. Di Bacharach CO ppm f.secchi CO2 % F.secchi T. Fumi ( C) Metano ,7-10, GPL ,5 12, Gasolio Olio combustibile BTZ 1% Olio Comb. 3%S Indice di Bacharach: Questa misura deve essere eseguita solo per i generatori alimentati con combustibili liquidi, la misura prevede tre rilievi che devono essere annotati sul libretto negli appositi spazi. La prova si considera superata se almeno due delle tre misurazioni forniscono risultati migliori di quelli richiesti (2 per il gasolio e 6 per l olio combustibile). VERIFICHE Rispetta l indice di Bacharach: Se l indice di fumosità, nel caso dei generatori a combustibile liquido, è maggiore di 2 per il gasolio e 5 per l olio combustibile, l esito della misurazione deve essere considerato negativo. 16

17 LA MISURA RISULTATI La misura di ogni parametro deve essere effettuata almeno tre volte, a intervalli di tempo uguali nel periodo di prova ritenuto necessario dall operatore, e ogni volta almeno 120 s dopo l inizio del campionamento. La durata della prova e il numero di misure effettuate per ogni parametro possono essere aumentati a giudizio dell operatore qualora riscontri misurazioni anomale o valori non significativi. La determinazione del valore di ogni singolo parametro, escluso l indice di fumosità, è ottenuto dalla media aritmetica delle prime tre misure significative. Eventuali misure anomale non devono essere prese in considerazione per la determinazione del valore misurato; tuttavia, se a giudizio dell operatore sono riconducibili alle condizioni di esercizio dell impianto, devono essere annotate nel rapporto di controllo. Temperatura fumi ( C): il valore è ottenuto dalla media aritmetica della tre misurazioni significative. Il punto di prelievo definito dal costruttore dal generatore, o definito dal manutentore, secondo i casi. Occorre evitare l ingresso dell aria dall esterno del condotto di scarico per non falsare le misurazioni. Temperatura aria comburente ( C): il valore è ottenuto dalla media aritmetica della tre misurazioni significative. Il punto di prelievo è nei pressi della bocca di aspirazione dei generatori ad aria soffiata, ingresso dell aria nella camera di combustione dei generatori a camera aperta; sul condotto aria dei generatori stagni ovvero punto di prelievo definito dal costruttore. O 2 (%) oppure CO 2 (%): il valore è ottenuto dalla media aritmetica della tre misurazioni significative. E possibile, secondo il tipo di strumento rilevare la concentrazione % di O2 oppure di CO2 che sono tra loro in relazione. 17

18 CO nei fumi secchi (ppm v/v): il valore è ottenuto dalla media aritmetica della prime tre misure significative. Il valore misurato rappresenta la concentrazione di CO nei fumi così come rilevato dallo strumento, ed è detto anche CO Diluito. A questo proposito si precisa che, per evitare che l eccesso d aria necessario alla combustione possa essere utilizzato per falsare la misura, la norma fissa il limite di concentrazione di CO in riferimento ai fumi secchi, cioè senza aria in eccesso ( 1000pp/m). Occorre infine prestare attenzione all incertezza di misura dello strumento, ad esempio se dalla lettura otteniamo una misura di CO = 100 ppm, essendo prevista una tolleranza del 20ppm nella misura il valore (tabella precedente) diventa: CO diluito = CO medio + 20 cioè 120 ppm Questo è il valore da indicare nel libretto e da utilizzare come base per il calcolo del CO stechiometrico (senza aria e acqua). Nella parte seguente, relativa ai valori calcolati, dovrà essere indicato il valore del CO stechiometrico, ma anche in questo caso si sottolinea che i nuovi strumenti multifunzione forniscono automaticamente il risultato del valore calcolato. CO nei fumi secchi e senz aria (ppm v/v) E la concentrazione di CO nei fumi ma in riferimento alle condizioni di combustione stechiometrica, questo valore è detto anche stechiometrico, corretto, non diluito, normalizzato. Il valore del parametro è generalmente fornito dallo strumento multifunzione secondo le relazioni: Per il calcolo, a seconda del tipo di misura effettuato (concentrazione di ossigeno o concentrazione di anidride carbonica) vengono utilizzate le seguenti relazioni CO stechiometrico = CO fumi secchi [21/(21-O 2 )] nel caso della misura dell ossigeno e CO fumi secchi [CO 2 teorica /CO 2 ] nel caso della misura dell anidride carbonica Dove il valore di CO 2 t vale: 11, 7 per il metano; 13,9 per il GPL 15,1 per il gasolio 15,7 per l olio combustibile I valori tra [n ] sono l indice d aria. Occorre verificare il flusso di calcolo degli strumenti che forniscono i valori. 18

19 LA MISURA Misura della potenza termica del focolare Generatori alimentati a gas. Si rileva la portata volumetrica al contatore durante il funzionamento del generatore nelle condizioni di prova e la si moltiplica per il PCI (15 C e 1013 mbar). I periodo di lettura è di almeno 120s, ovviamente la lettura deve essere successivamente rapportata la consumo orario. Metano CH 4 9,45 kwh/m 3 Butano C 4 H 10 32,25 kwh/m 3 Propano C 3 H 8 24,44 kw/m 3 Miscela 30/70 (propano/butano) 26,78 kw/m 3 LA MISURA Misurazione della potenza termica del focolare Generatori alimentati a gas. Se l impianto non è dotato di contatore volumetrico, si considera come potenza termica del focolare misurata quella nominale dichiarata dal produttore. Diversamente, se previsto dal fabbricante dell apparecchio, l operatore può risalire alla potenza termica del focolare tramite la misura della pressione del gas dalle apposite prese, avendo l accortezza di controllare che l apparecchio sia alimentato almeno alla minima pressione, indicata dal fabbricante, per avere la potenza termica nominale del focolare. 19

20 LA MISURA Misurazione della potenza termica del focolare Generatori alimentati a combustibile liquido. Nota la portata nominale dell ugello e la pressione di polverizzazione, si ricava la portata massica G, in kilogrammi/ora utilizzando le tabelle o le curve fornite dal fabbricante dell ugello e la si moltiplica per i seguenti poteri calorifici inferiori convenzionali: a)gasolio 11,86 kwh/kg, in kw; b)olio combustibile 11,47 kwh/kg, in kw. LA MISURA ATTENZIONE!!! Se la misura è eseguita dall operatore incaricato dalla competente dall operatore incaricato dalla competente autorità è compito del responsabile dell impianto di provvedere a fare trovare installato un manometro che consenta la lettura della pressione di polverizzazione del combustibile e provvedere a fornire le informazioni sulla portata nominale dell ugello installato all interno della testa di combustione. 20

21 LA MISURA PER TUTTI I TIPI DI COMBUSTIBILE E accettabile una differenza tra la potenza termica del focolare misurata e la potenza termica del focolare nominale non maggiore del 10% della potenza termica del focolare nominale. Se la potenza termica del focolare misurata è maggiore del 10% della potenza termica del focolare nominale il responsabile dell impianto deve provvedere ad una corretta regolazione prima di procedere con la misura. Se la potenza termica del focolare è stata volutamente ridotta, tale nuova regolazione deve essere annotata nel libretto di impianto o di centrale LA MISURA Misura in opera del rendimento di combustione di generatori di calore in batteria, moduli termici e generatori modulari ELEMENTO TERMICO = Un elemento termico è costituito da uno scambiatore di calore e da un bruciatore (o porzione). 21

22 LA MISURA Misura in opera del rendimento di combustione di generatori di calore in batteria, moduli termici e generatori modulari MODULO TERMICO = Un modulo termico è un generatore di calore costituito da due o più elementi termici da esso inscindibili. 1 MT > 2 ET LA MISURA Misura in opera del rendimento di combustione di generatori di calore in batteria, moduli termici e generatori modulari GENERATORE DI CALORE MODULARE = Un generatore di calore modulare è costituito da uno o più moduli termici predisposti dal fabbricante per funzionare singolarmente o contemporaneamente in un unico circuito idraulico 1GM > 1 MT > 2 ET 22

23 LA MISURA Secondo ISPESL:Gruppo di moduli termici installati in batteria la cui installazione non è predisposta dal fabbricante. Ciascun modulo termico è un generatore che va dotato dei dispositivi di sicurezza, protezione, controllo, espansione richiesti dalla raccolta R. Secondo l'interpretazione di alcuni Dipartimenti ISPESL interpellati, questa disposizione si applica anche nel caso in cui i singoli generatori sono di potenza inferiore a 35 kw. LA MISURA Misura in opera del rendimento di combustione di generatori di calore in batteria, moduli termici e generatori modulari GENERATORI IN BATTERIA= L impianto con generatori in batteria è costituito da più generatori non predisposti dal fabbricante per funzionare contemporaneamente in un unico circuito idraulico. 23

24 LA MISURA Inoltre, secondo ISPESL Il generatore modulare deve intendersi predisposto dal fabbricante quando questi fornisce: - il generatore modulare completo di ogni accessorio oppure - i singoli moduli, insieme con un disegno esecutivo ove siano indicati tutti i componenti, sia elettrici sia meccanici, costituenti il generatore modulare completo, le relative dimensioni ed i collegamenti atti a garantire il buon funzionamento e la sicurezza, come previsto dal progetto del fabbricante LA MISURA Misura del rendimento per GENERATORI IN BATTERIA non a condensazione Se ogni generatore è collegato al proprio camino la misura si esegue su ogni singolo generatore mentre è in funzione e i rimanenti generatori non sono in funzione. 24

25 LA MISURA Misura del rendimento per GENERATORI IN BATTERIA non a condensazione Se ogni generatore è collegato ad un collettore la misura si esegue su ogni singolo generatore mentre è in funzione e i rimanenti generatori sono in funzione. LA MISURA Misura del rendimento per GENERATORI IN BATTERIA a condensazione Stesse modalità di misura previste per i generatori in batteria di tipo tradizionale, la determinazione del rendimento è quella prevista per i generatori a condensazione. 25

26 LA MISURA Misura del rendimento per GENERATORI MODULARI Sono presenti o reperibili istruzioni del fabbricante per eseguire il campionamento dei p.d.c. e la misura in opera del rendimento? NO Si tratta di un generatore modulare con un unica targa? NO Sono presenti diversi generatori con targhe diverse SI SI SI Si procede secondo le istruzioni del fabbricante del modulo Si procede considerando il generatore come un unico generatore Si procede come se fossero generatori in batteria LA MISURA Misura del rendimento per GENERATORI MODULARI Si procede considerando il Si tratta di un generatore generatore come un unico modulare con un unica targa? generatore 26

27 LA MISURA Misura del rendimento per GENERATORI MODULARI Sono presenti diversi generatori con targhe diverse Si procede come se fossero generatori in batteria PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO La temperatura medi dei prodotti della combustione è superiore al valore della temperatura di rugiada? Si procede calcolando comunque il calore sensibile 5 perso al camino, quindi si applica lo specifico percorso di calcolo previsto per i generatori a condensazione NO SI Si procede normalmente al calcolo del rendimento Indice d aria n 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 O 2 (%) 0 1,91 3,5 4,85 6,0 7,0 CH 4 metano 59,0 57,2 55, ,5 51,2 C 3 H 8 propano 54,7 52,9 51,2 49,7 48,3 47,0 GPL (30/70) 54,5 52,7 51,0 49,5 48,1 46,8 C 4 H 10 butano 54,0 52,1 50,4 48,9 47,5 46,5 Gasolio 52,0 50,4 48,7 47,3 45,9 44,6 27

28 PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione PERDITA CALORE SENSIBILE QS Qs = [A1 /(21 - O 2 ) + B] (t f - t a ) Se si misura l ossigeno Qs = [A2 /CO 2 + B] (t f - ta) Se si misura la CO 2 A1 A2 B Metano 0,66 0,38 0,010 Propano/GPL/butano 0,63 0,42 0,008 Gasolio 0,68 0,50 0,007 Olio combustibile 0,68 0,52 0,007 POTENZA TERMICA 100 % PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione PERDITA CALORE SENSIBILE QS Qs = [A1 /(21 - O 2 ) + B] (t f - t a ) Se si misura l ossigeno Qs = [A2 /CO 2 + B] (t f - ta) Se si misura la CO 2 Calore utile η comb = 100 Q S [%] POTENZA TERMICA 100 % 28

29 PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione PERDITA CALORE SENSIBILE QS η comb = 100 Q S [%] POTENZA TERMICA 100 % Calore utile Per quanto concerne l incertezza di misura, sono in corso sperimentazioni per una sua definizione strutturata. Allo stato attuale si ritiene accettabile riportare il valore di η comb con un incertezza di ±2,0, salvo trattazione più accurata. PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione MINORE PERDITA CALORE SENSIBILE QS η comb = 100 Q S [%] CALORE LATENTE DI VAPORIZZAZIONE η combcond = 100 Q S + ET [%] Calore utile Comprende quota calore latente vaporizzazione (ET recupero % sul PCI ) POTENZA TERMICA 100 % 29

30 PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] La misurazione in opera del rendimento di combustione può essere eseguita sia in funzionamento per riscaldamento sia, quando possibile, in funzionamento per produzione di acqua calda sanitaria. Lo sviluppo del flusso di calcolo di ET utilizza dati chimico fisici riportati in tabelle allegate alla norma che possono, essere utilizzati sia con riferimento all aria sia con riferimento ai prodotti della combustione con un grado di approssimazione accettabile. L operatore non ha necessità di applicare le formule di calcolo, perché è lo strumento multifunzione che fornisce i risultati. E comunque importante conoscere lo sviluppo delle flusso di calcolo. PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] L operatore deve procedere al rilievo delle seguenti grandezze fisiche: -la temperatura dei p.d.c. in uscita dalla caldaia, t f [ C]; -la temperatura dell aria comburente in ingresso alla caldaia, t a [ C]; -la concentrazione di ossigeno nei p.d.c. secchi, O2 [%] (gli strumenti con la cella della C0 2 calcolano il valore dell O 2 e procedono con il calcolo). L operatore deve annotare la temperatura di ingresso e in uscita dell acqua in caldaia durante la misura 30

31 PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] Noti: O 2, ta, tf, In riferimento è alla combustione completa di 1 m 3 di combustibile gassoso o a 1 kg di gasolio. 1.Calcolare Qs, 2.Calcolare l indice d aria n con la formula: n = 21 / (21 - O 2 ). PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] Noti: O 2, ta, tf, Q S, n, Calcolare il volume dei fumi secchi, Vfs, in condizioni TPN (1013 mbar e 0 C), con la formula: Vfs = VF n. VF (m 3 fumi), VA (m 3 aria) AC (kg acqua ) PCI (Mj) CH 4 * 8,52 9,52 1,61 35,90 C 3 H 8 21,81 23,81 3,21 92,83 GPL (30/70) 23,80 25,95 3,45 101,72 C 4 H 10 28,45 30,95 4,02 112,47 GASOLIO * 10,41 11,09 1,17 42,70 * 1 m3 TPN di combustibile gassoso ** 1 kg di combustibile liquido 31

32 PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] Noti: O 2, ta, tf, Q S, n, Vfs, Calcolare il volume dei fumi secchi effettivo, corretto alla temperatura dei fumi all uscita dalla caldaia, Vfs eff, con la formula: Vfs eff = Vfs (273 + t f) / 273. PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] Noti: O 2, ta, tf, Q S, n, Vfs, Vfs eff Calcolare la massa dei fumi secchi effettiva, corretta alla temperatura dei fumi all uscita dalla caldaia, Mfs eff, con la formula: Mfs eff = Vfs eff MVf.. Temperatura ( C) Xa o Xf (kg acqua/kg aria secca) MVa o MVf (kg aria secca/m3) Hcond (Mùj/kgcond) 30 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,359 32

33 PROCEDURA PER IL CALCOLO DEl RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] Noti: O 2, ta, tf, Q S, n, Vfs, Vfs eff, Mfs eff Calcolare il volume di aria secca, in condizioni TPN, Vas con la formula: Vas = VA n.. VF (m 3 fumi), VA (m 3 aria) AC (kg acqua ) PCI (Mj) CH 4 * 8,52 9,52 1,61 35,90 C 3 H 8 21,81 23,81 3,21 92,83 GPL (30/70) 23,80 25,95 3,45 101,72 C 4 H 10 28,45 30,95 4,02 112,47 GASOLIO * 10,41 11,09 1,17 42,70 * 1 m3 TPN di combustibile gassoso ** 1 kg di combustibile liquido PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] Noti: O 2, ta, tf, Q S, n, Vfs, Vfs eff, Mfs eff Vas, Calcolare il volume di aria secca effettiva Vas eff alla temperatura dell aria comburente ta, con la formula: Vas eff = Vas (273 + ta) /

34 PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] Noti: O 2, ta, tf, Q S, n, Vfs, Vfs eff, Mfs eff Vas, Vas eff Calcolare la massa di aria secca effettiva alla temperatura dell aria comburente, con la formula: Mas eff (in kilogrammi) = Vas eff MVa. Temperatura ( C) Xa o Xf (kg acqua/kg aria secca) MVa o MVf (kg aria secca/m3) Hcond (Mùj/kgcond) 30 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,359 PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] Noti: O 2, ta, tf, Q S, n, Vfs, Vfs eff, Mfs eff Vas, Vas eff, Mas eff Calcolare l acqua presente nell aria comburente in ingresso con la formula: AR = Mas eff Xa 0,5 Si assume, convenzionalmente, che l umidità nell aria comburente sia pari al 50% dell umidità alla saturazione. Temperatura ( C) Xa o Xf (kg acqua/kg aria secca) MVa o MVf (kg aria secca/m3) Hcond (Mùj/kgcond) 30 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,359 34

35 PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] Noti: O 2, ta, tf, Q S, n, Vfs, Vfs eff, Mfs eff Vas, Vas eff, Mas eff, AR Calcolare l acqua presente nei fumi di combustione in uscita dalla caldaia con la formula: AF = Mfs eff Xf Temperatura ( C) Xa o Xf (kg acqua/kg aria secca) MVa o MVf (kg aria secca/m3) Hcond (Mùj/kgcond) 30 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,359 PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] Noti: O 2, ta, tf, Q S, n, Vfs, Vfs eff, Mfs eff Vas, Vas eff, Mas eff, AR, AF Calcolare la quantità di acqua effettivamente condensata con la formula: CD = AC + AR - AF Temperatura ( C) Xa o Xf (kg acqua/kg aria secca) MVa o MVf (kg aria secca/m3) Hcond (Mùj/kgcond) 30 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,359 35

36 PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] Noti: O 2, ta, tf, Q S, n, Vfs, Vfs eff, Mfs eff Vas, Vas eff, Mas eff, AR, AF, CD Calcolare l energia recuperata dall acqua effettivamente condensata con la formula: ER = CD Hcond Temperatura ( C) Xa o Xf (kg acqua/kg aria secca) MVa o MVf (kg aria secca/m3) Hcond (Mùj/kgcond) 30 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,359 PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] Noti: O 2, ta, tf, Q S, n, Vfs, Vfs eff, Mfs eff Vas, Vas eff, Mas eff, AR, AF, CD, ER Calcolare l incremento del rendimento di combustione dovuto alla condensazione, con la formula: ET = ER / PCI

37 PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO Calcolo del rendimento di combustione η combcond = 100 Q S + ET [%] Noti: O 2, ta, tf, Q S, n, Vfs, Vfs eff, Mfs eff Vas, Vas eff, Mas eff, AR, AF, CD, ER, ET Calcolare il rendimento di combustione ηcomb, in presenza di condensazione, con la formula: ηcomb = Qs + ET Per quanto concerne l incertezza di misura, sono in corso sperimentazioni per una sua definizione strutturata. Allo stato attuale si ritiene accettabile riportare il valore di ηcomb con un incertezza di ±2,0, salvo trattazione più accurata. MISURA E VERIFICA DEL CO Il valore rilevato di CO deve essere riportato alla condizione di prodotti della combustione secchi e senz aria moltiplicando il valore misurato per il valore dell indice di aria n che si ottiene da uno dei seguenti rapporti: CO stechiometrico = CO fumi secchi [21/(21-O2)] nel caso della misura dell ossigeno e CO fumi secchi [CO2teorica /CO2] nel caso della misura dell anidride carbonica Dove il valore di CO2t vale: 11, 7 per il metano; 13,9 per il GPL 15,1 per il gasolio 15,7 per l olio combustibile I valori tra [n ] sono l indice d aria. Occorre verificare il flusso di calcolo degli strumenti che forniscono i valori. 37

38 MISURA E VERIFICA DEL CO Per altri combustibili il valore di CO 2t deve essere indicato dal fornitore del combustibile stesso. Se la concentrazione di CO riportata alla condizione di prodotti della combustione secchi e senz aria risulta maggiore di 0,1% (1 000 ppm) e non è possibile ricondurla al disotto di questo valore, l esito del controllo della combustione è da considerarsi negativo, a prescindere dal valore misurato del rendimento di combustione. VALORI CALCOLATI Indice d aria (n): % n = CO 2t /CO 2 se lo strumento misura la CO 2 ovvero n = 21/(21- O 2 ) se lo strumento misura l O 2 dove CO 2t è funzione del tipo di combustibile e vale 11,7 per il metano, 13,9 per il GPL e 15,1 per il gasolio. Alcuni strumenti titolano questo valore come eccesso d aria, ciò che ci consente di differenziare i due tipi di indicatori è l unità di misura; infatti nel caso dell indice d aria siamo in presenza di un numero adimensionale, mentre nel caso dell eccesso d aria siamo in presenza di un valore percentuale (%). Il valore dell indice d aria e dato dalla media delle tre letture (n1 + n2+ n3) /3 =n m Mentre per determinare l eccesso d aria percentuale (e) si applica e = (nm 1) *

39 CO 2 (%) oppure O 2 (%): è il parametro non misurato dallo strumento (O 2 ovvero CO 2 ) viene calcolato dallo strumento sulla base delle reazioni di combustione che correlano tra loro i seguenti quattro parametri CO 2 percentuale nei fumi secchi O 2 percentuale nei fumi secchi CO percentuale nei fumi secchi Indice d aria (n) oppure eccesso d aria (e) percentuale Noti due parametri è possibile ricavare il valore degli altri due; quindi lo strumento semplifica ciò che gia era reso graficamente dal triangolo di Ostwald. η c η ex DPR412 - Se il rendimento di combustione calcolato, diminuito di 2(%), è inferiore al limite definito dal Dpr 412 e se non è possibile ricondurre il generatore ai valori di rendimento prestabilito, l esito della misurazione deve essere considerato negativo. Deve inoltre essere emessa prescrizione per la sostituzione del generatore Altre verifiche effettuate: in relazione all esito indicare indicare P per positivo, N per Negativo e NC per non controllabile, per i seguenti elementi: Stato delle coibentazioni, Stato della canna fumaria Dispositivi di regolazione e controllo Sistema di aerazione del locale 39

40 Nell ambito della verifica periodica effettuata dal manutentore e dei controlli eseguiti dagli enti che hanno in carico la sorveglianza, deve essere eseguita la misura del rendimento di combustione. I valori di rendimento di combustione riscontrati devono risultare superiori ai limiti definiti dallo stesso Regolamento e che sono riportati nella tabella successiva. Nel caso in cui la misura evidenzi valori inferiori al limite minimo consentito devono essere eseguite le manutenzioni necessarie per ripristinare le condizioni di corretto utilizzo del generatore e se, dopo avere effettuato la manutenzione, continuano ad essere rilevati dei valori irregolari, occorre sostituire il generatore entro 300 giorni dalla data della verifica. Il testo del Regolamento specifica che il rendimento di combustione deve essere misurato alla massima potenza termica effettiva del focolare, nelle condizioni di normale funzionamento; questo significa che è ammessa, come peraltro indicato anche dalle norme tecniche, anche l effettuazione della misura in regime di modulazione del bruciatore, cioè a potenza termica ridotta; in questo caso nel rapporto di misura occorre specificare le condizioni di effettuazione della prova. Nella tabella sottostante sono riportati i valori dei rendimenti di combustione minimi previsti per una serie di apparecchi diversi in base alla potenza termica nominale 40

41 Valore minimo rendimento di combustione I generatori di calore ad acqua calda installati prima del 29/10/1993 devono avere un rendimento di combustione (caldaie standard) ηc > ηu -2 = LogPn I generatori di calore ad acqua calda installati dal 29/10/1993 al 31/12/1997 devono avere un rendimento di combustione (caldaie standard) ηc > LogPn I generatori di calore ad acqua calda installati dal 01/01/1998 al 8/10/2005 devono avere un rendimento di combustione (caldaie standard) ηc > LogPn (caldaie bassa temp.) ηc > ,5LogPn (caldaie condensazione) ηc > LogPn I generatori di calore ad acqua calda installati dal 8/10/2005 devono avere un rendimento di combustione (caldaie a condensazione) ηc > LogPn (caldaie di altro tipo) ηc > LogPn Per valori di Pn maggiori di 400 kw si applica il limite massimo corrispondente a 400 kw Modifiche da DM Valore minimo rendimento di combustione generatori ad aria I generatori ad aria calda (utilizzati prevalentemente in ambienti industriali e nelle serre) installati nei nuovi impianti, ristrutturazioni e per la sostituzione di quelli esistenti, devono avere un rendimento di combustione (definito come il rapporto tra la potenza termica convenzionale e la potenza termica utile) superiore a: Generatori installati prima del 29/10/93 µc = ( logpn) % [-6] Generatori installati dopo del 29/10/93 µc = ( logpn) % [-3] Il valore del rendimento è funzione della potenza termica nominale e si calcola con la formula : µc = ( logpn) % dove log Pn = logaritmo in base 10 della potenza nominale espressa in kw. Per potenza nominale superiore a 400 kw il valore del rendimento di combustione deve essere uguale o superiore al valore sopra indicato e calcolato a Pn = 400 kw. 41

42 Valore minimo rendimento di combustione Potenza Fino al 28/10/93 Dal 29/10/93 al 31/12/97 Dal 01/01/97 al 08/10/05 Dal 8/10/2005 nominale Tutte Tutte Standard Bassa temp. Condensazione Tutte Condensazione 15 84,4 86,35 86,35 88,76 92,18 90,35 92, ,6 86,60 86,60 88,95 92,30 90,60 92, ,8 86,80 86,80 89,10 92,40 90,80 92, ,0 86,95 86,95 89,22 92,48 90,95 92, ,1 87,09 87,09 89,32 92,54 91,09 93, ,4 87,40 87,40 89,55 92,70 91,40 93, ,0 88,00 88,00 90,00 93,00 92,00 94, ,4 88,35 88,35 90,26 93,18 92,35 94, ,6 88,60 88,60 90,45 93,30 92,60 94, ,8 88,80 88,80 90,60 93,40 92,80 94, ,0 88,95 88,95 90,72 93,48 92,95 94, ,2 89,20 89,20 90,90 93,60 93,20 95,20 Valore minimo R e n d i m e n ti c o m b u s ti o n e 98,0 96,0 94,0 92,0 90,0 88,0 86,0 84,0 82,0 80,0 78, Potenze nominali 42

43 L operatore rilascia un rapporto di prova. Il rapporto deve contenere i risultati di tutte le misure effettuate e le informazioni essenziali affinché il controllo possa essere eventualmente ripetuto nelle medesime condizioni. Il rapporto di prova deve contenere: -i dati identificativi dell operatore; -i dati identificativi dell impianto sottoposto a controllo e del suo responsabile; -il riferimento alla presente norma; -i dati identificativi degli apparecchi di misura; - i risultati di prova; -le stampe prodotte dagli apparecchi di misura; -le informazioni supplementari che, a giudizio dell operatore, abbiano una relazione con i contenuti tecnici del rapporto e i suoi possibili usi; -la data di esecuzione del controllo; -le firme leggibili dell operatore e del responsabile dell impianto o della persona da lui delegata. Nella norma è riportato un esempio di modello di rapporto di prova. 43

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