Relazione specialistica



Documenti analoghi
Relazione specialistica

Caldaie a gasolio/gas di media e grande potenza

ristrutturazione centrali termiche comunali dei comuni di Trezzo d Adda (MI), Vaprio d Adda (MI), Pozzo d Adda (MI), Grezzago (MI) PROGETTO:

Tali fluidi, utilizzati in prossimità del punto di produzione, o trasportati a distanza, possono essere utilizzati per diversi impieghi:

Cos è una. pompa di calore?

RECUPERATORE DI CALORE AD ALTISSIMA EFFICIENZA ENERGETICA

GENERATORI A CONDENSAZIONE PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO GAMMA RENDIMENTI INSTALLAZIONE APPLICAZIONI IMPIANTISTICHE

Dimensionamento dei riscaldamenti a legna a carica manuale

MASAJA - MASAJA INOX DESCRIZIONE PER CAPITOLATO DIMENSIONI MASAJA / MASAJA INOX

Edifici Evoluti Bertelli Residenza via Mazzali

352&(662',&20%867,21(

Ispezioni per l efficienza energetica. Franco De Col, ispettore impianti termici

Essiccatori ad adsorbimento rigenerati a caldo

17 aprile 2013

Produzione del caldo e del freddo: energia dal sole e dalla terra

Banco Prova Caldaie. per generatori di energia termica avente una potenza nominale inferiore a 100kW

DESCRIZIONE U.M. QT. Prezzo unitario Prezzo totale

Gruppi energetici nella realizzazione sistemi Tiemme

CAMERA DEI DEPUTATI PROPOSTA DI LEGGE. d iniziativa del deputato NASTRI

HERCULES 32 kw 120 l. Caldaie a basamento, a camera stagna e tiraggio forzato con Boiler in acciaio Inox da 120 litri

Mynute Sinthesi Mynute Sinthesi

CASE CON SISTEMI INNOVATIVI COMPARATIVA IMPIANTI RISCALDAMENTO

BESST C.O.P. ~ 4,6 SERIE PECULIARITÀ. - Funzionamento invernale garantito fino a -15 C. con gas refrigerante ecologico R410A

IL COLLEGAMENTO IDRAULICO RACCOMANDAZIONI ED ESEMPI DI IMPIANTO

Mynute Sinthesi. Condensazione / Murali. Caldaie murali a condensazione, combinate istantanee, per impianti ad alta temperatura.

Dichiarazione di conformità per caldaie a carica manuale

RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA Scuola Elementare F.lli Rossetti Via San Zeno PROGETTO ESECUTIVO SOSTITUZIONE GENERATORE TERMICO

LA CONDENSAZIONE LA CONDENSAZIONE CFP MANFREDINI ESTE (PD) Insegnante. Padovan Mirko 1

SUPER SIRIO Vip. Libretto istruzioni. Installatore Utente Tecnico. Caldaie a basamento con accumulo a camera aperta (tipo B) e tiraggio naturale

NORME ORDINATE PER ARGOMENTO

IL RISPARMIO ENERGETICO E GLI AZIONAMENTI A VELOCITA VARIABILE L utilizzo dell inverter negli impianti frigoriferi.

LINEE GUIDA PER L ADOZIONE DI SISTEMI DI TERMOREGOLAZIONE E CONTABILIZZAZIONE DI CALORE

Raffrescamento solare di Schüco Raffrescamento innovativo ed ecologico con l energia solare

Caldaia a condensazione con sistema solare integrato PERFISOL HYBRID DUO

CAMERA DEI DEPUTATI PROPOSTA DI LEGGE. d iniziativa del deputato NASTRI

Vitomax - Tecnologia moderna per la generazione di calore nei grandi impianti

VITOPEND 100-W Caldaia murale a gas tradizionale ad elevato comfort sanitario con produzione d acqua calda integrata da 10.

LABORATORIO NORD - OVEST Offerta di energia. Il sistema Cogen-Barca

Futura Soluzione per il Riscaldamento Domestico. Da aria in acqua

ARES Condensing 32 Caldaia a basamento, a condensazione, per solo riscaldamento

METODOLOGIE DI RISPARMIO DI ENERGIA TERMICA

Mynute Low NOx Mynute Low NOx basse emissioni inquinanti di NOx Mynute Low NOx

Sistema ECOLOGICO per il recupero di energia da generatori termici

S3 Turbo Caldaia a legna. S3 Turbo ORA ANCHE CON SONDA LAMBDA A BANDA LARGA E SERVOMOTORI.

turboinwall Caldaie murali a gas ad alto rendimento per riscaldamento e produzione di acqua calda. Per installazioni a incasso.

ENERGiA. Sistema ECOLOGICO per il recupero di energia da generatori termici

VIESMANN. Foglio dati tecnici. VITODENS 100-W Caldaia murale a gas a condensazione da 6.5 a 35 kw. VITODENS 100-W modello WB1C

WHB / GXC CALDAIE A RECUPERO TERMICO

caldamente raccomandato

IL DIMENSIONAMENTO DEGLI IMPIANTI IDROSANITARI Miscelatori e riduttori di pressione

POMPE DI CALORE. Riscaldamento, produzione ACS istantanea e Raffrescamento con pompe di calore abbinate a un impianto fotovoltaico

Un marchio di eccellenza

Programma di sperimentazione

perfisol hybrid duo CAldAiA A basamento A CoNdeNsAZioNe CoN ACs solare integrato ComBinazione Caldaia + Solare

INIZIATIVE ENIA NEL CAMPO DELL ENERGIA: IL TELERISCALDAMENTO

Il fabbisogno di acqua calda. E = 1.16 V dt (Wh) (es: vasca da bagno di 160 l scaldata di 30 C assorbe 5.56 kwh)

IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE

Impianto di termovalorizzazione I cipressi (FI) Fasi di funzionamento dell'impianto: Prima fase. Schema. Sezione

Cogenerazione e teleriscaldamento urbano a Mirandola

EOLO Extra kw HP Pensile a condensazione con recuperatore di calore, per impianti ad alta temperatura. Pre Sales Dept.

Caldaie a pellet. maxima con sistema

Per lo sviluppo del teleriscaldamento: l acqua di falda come fonte energetica.

GUIDA ALLA COMPILAZIONE DELL AUTODIAGNOSI

COLLEGAMENTI TUBI/CANALI

RAPPORTI DI CONTROLLO

Come funziona una centrale a ciclo combinato? Aggiungere l immagine sotto e fare un mix dei due testi di spiegazione del funzionamento

VITODENS 100-E Caldaia murale a gas a condensazione per installazione ad incasso o a balcone da 7.9 a 26.0 kw

Eco Gas Comfort. Caldaia Modula NT (< 34 kw) Caldaia Modula II (< 115 kw) Tante identità, un unico gruppo

FLEXSTEEL. Canne Fumarie Flessibili Doppia Parete. Canne fumarie in acciaio Inox

Per una migliore qualità della vita.

Lavoro d anno Corso di Energetica Industriale Professore: Antonio Ficarella

ELIDENS DA 35 A 115 kw CALDAIE A GAS A CONDENSAZIONE

caldaia a pellet biodom 27

Informazioni Prodotto

Associazione professionale svizzera delle pompe di calore APP

Normativa ErP ed Etichettatura Energetica

Ministero dello Sviluppo Economico

Cogeneratori da 1 a 401 kw el., da 6 a 549 kw th

D.P.R. 26 agosto 1993, n. 412 Art. 5 Comma 9 "AL TETTO"

VITODENS 100-W Caldaia murale a gas a condensazione da 9.0 a 35 kw

Lavori intelligenti per il risparmio energetico

Workshop Edifici. Alessandro Fontana ANIMA Assotermica. Logo associazione nello schema

ThermoCondensor TC-AF Il ThermoCondensor alufer TC-AF è un recuperatore di calore indipendente adatto per il recupero di calore e la condensazione

Evoluzione tecnologica e mercato degli apparecchi ad uso privato

Per uso civile, industriale, agricolo per teleriscaldamento

ALLEGATO II. Calcolo della produzione da cogenerazione

ARCHITETTURA DEL SISTEMA

Generatori a Condensazione. Caldaie pensili e a basamento da 34 a 1100 kw

ALTRE MODALITA DI PRODUZIONE DI ENERGIA

TESTO. Art. 2. Sono abrogati i decreti ministeriali 10 gennaio 1950 e 2 agosto ALLEGATO

CALDAIE E RISCALDAMENTO: Gli incentivi possibili. 06/05/2008 1

IMPIANTI RISCALDAMENTO Descrizione

Relazione Energetica preliminare Palazzine Borghetto dei Pescatori

I CONSUMI ED IL RENDIMENTO

Direttiva certificazione energetica. Carival

FORNO CREMATORIO PER ANIMALI DA COMPAGNIA MOD.PET

EFFICIENZA ENERGETICA

Il Patto dei Sindaci Spunti per approfondimenti. Sistemi di riscaldamento Caldaie e Pompe di calore. Novembre 2011

BERICA IMPIANTI SPA- COGENERAZIONE

Rapporto ambientale Anno 2012

Transcript:

Relazione specialistica Dipl.-Ing. Matthias Raisch, Bosch Industriekessel GmbH Sfruttamento della condensazione Sfruttando la sperimentata tecnologia della condensazione, i gestori di caldaie a vapore o ad acqua surriscaldata possono ridurre i costi di gestione e le emissioni di CO 2 a beneficio dell ambiente. Il regolare impiego della tecnologia della condensazione consente di ammortizzare le spese supplementari in meno di 2 anni. Potere calorifico inferiore, potere calorifico superiore e calore di condensazione Il potere calorifico inferiore (H u o H i ) è l energia che si rende disponibile per effetto della combustione completa, quando i fumi di scarico a pressione costante sono riportati alla temperatura iniziale. Il vapore derivante dalla combustione resta in forma gassosa. Il potere calorifico inferiore si riferisce dunque unicamente al calore contenuto nei gas di scarico, non a quello contenuto nel vapore. Il rendimento viene calcolato in base al potere calorifico del combustibile, in quanto in passato era indispensabile scaricare il vapore contenuto nei gas di scarico sotto forma di gas mediante temperature elevate al fine di evitare la condensazione dei gas di scarico e l eventuale corrosione della caldaia, del sistema dei gas di scarico e della canna fumaria. Il potere calorifico superiore (H o o H s ) è l energia che si rende disponibile per effetto della combustione completa, quando i gas di scarico a pressione costante sono riportati alla temperatura iniziale. Il potere calorifico superiore comprende anche l energia sprigionata dalla condensazione del vapore contenuto nei gas di scarico, il calore di condensazione. Principi fondamentali dello sfruttamento della condensazione L energia contenuta nel vapore dei gas di scarico può oggi essere sfruttata grazie alla tecnologia della condensazione. I materiali resistenti alla corrosione, i sistemi dei gas di scarico e le canne fumarie resistenti all umidità consento di applicare tale tecnologia per periodi prolungati senza causare alcun danno. Per sfruttare la condensazione è necessario rendere disponibile non solo il calore contenuto nei gas di scarico, ma anche il calore di condensazione presente nel vapore.

2 Sfruttamento della condensazione L inversione di tendenza nell uso dei combustibili favorisce la tecnologia della condensazione L impiego dell olio pesante si è ridotto considerevolmente negli ultimi anni in Europa (ad esempio in Germania l olio pesante è proibito dal 1986 dalla TA-Luft (regolamentazione tedesca sul controllo dell inquinamento atmosferico) per potenzialità < 5 MW). Di tutte le caldaie con serbatoio dell acqua di grandi dimensioni fino a 20 MW installate in Germania negli ultimi 2 anni, il 25 % utilizza come combustibile il gas, il 40 % metano/olio leggero e il 35 % utilizza olio leggero. Una protezione attiva dell ambiente e soluzioni tecniche per migliorare lo sfruttamento della condensazione rappresentano oggi i motivi principali per il crescente impiego di gas naturale. Confrontando i dati tecnici determinanti per lo sfruttamento della condensazione si evince che il gas naturale offre il più elevato potenziale di sfruttamento (vedi tabella 1). Il gas naturale presenta: il più elevato contenuto di acqua nei gas di scarico il più elevato punto di rugiada il più elevato valore ph del condensato dei gas di scarico Rispetto all olio combustibile EL è disponibile un maggiore calore di condensazione a un livello di temperatura più elevato, quindi la condensazione dei gas di scarico inizia a temperature dei gas di scarico più elevate. I gas di scarico derivanti dalla combustione sono pressoché privi di fuliggine e di zolfo. Ciò consente di ridurre al minimo la pulizia delle superfici riscaldanti per garantire la massima efficienza ed evitare malfunzionamenti. Dal momento che anche il ph del condensato dei gas di scarico è superiore a quello dell olio combustibile EL, si riducono anche i costi per lo smaltimento del condensato. Confermata la possibilità di utilizzare olio combustibile a basso tenore di zolfo per lo sfruttamento della condensazione La crescente affermazione sul mercato dell olio combustibile a basso tenore di zolfo aumenta la richiesta di sistemi di condensazione anche per questo combustibile. Il basso tenore di zolfo nel combustibile (max. 50 ppm = 0,005 % in peso rispetto a 0,2 % in peso di zolfo dell olio combustibile EL) favorisce una combustione priva di fuliggine e residui. In questo modo la condensazione dei gas di scarico può essere sfruttata anche per l olio combustibile a basso tenore di zolfo. Test effettuati sul banco di prova dimostrano che, rispettando gli intervalli di pulizia previsti per lo scambiatore di calore, è possibile ottenere pressoché la stessa disponibilità di energia con l olio combustibile a basso tenore di zolfo di quella ottenuta sfruttando la condensazione di combustibili gassosi. La desolforazione quale ulteriore passaggio rende l olio combustibile a basso tenore di zolfo leggermente più costoso, tuttavia il costo viene compensato abbondantemente dal maggiore rendimento e dalla conseguente riduzione del consumo di combustibile (va aggiunto inoltre che a partire dal 2009 l aliquota d imposta verrà calcolata sulla base del tenore di zolfo con conseguente agevolazione fiscale rispetto all olio combustibile EL). Qualora le caldaie vengano utilizzate con combustibile misto, quindi gas naturale o olio combustibile EL (ad esempio in caso di contratti che impongono l utilizzo di più combustibili che, in caso di freddo particolarmente intenso, prevedono il funzionamento temporaneo della caldaia anche con olio combustibile EL) lo scambiatore di calore viene equipaggiato con bypass per il gas di scarico. Tabella 1: Dati tecnici dei diversi combustibili Combustibile Potere calorifico inferiore (H u ) [kwh/m³/kg] Potere calorifico superiore (H o ) [kwh/m³/kg] Rapporto H o /H u [%] Punto di rugiada gas di scarico [ C] Condensa teorica [kg/kwh] Valore ph [-] Gas naturale H 10,35 11,46 110,7 55,6 0,16 2,8 4,9 Gas naturale L 8,83 9,78 110,8 55,1 0,16 2,8 4,9 Propano 25,89 28,12 108,6 51,4 0,13 2,8 4,9 Butano 34,39 37,24 108,3 50,7 0,12 2,8 4,9 Olio combustibile EL* 11,90 12,72 106,9 47,0 0,10 1,8 3,7** * Qualità EL extra leggero : tenore max. di zolfo nel combustibile 0,2 % in peso Qualità olio combustibile a basso tenore di zolfo: tenore max. di zolfo nel combustibile 50 ppm = 0,005 % in peso ** Valore ph della condensa derivante da olio combustibile a basso tenore di zolfo: 2,3 4,5

Sfruttamento della condensazione 3 Lo sfruttamento della condensazione consente di ottenere rendimenti superiori al 100 % per quanto riguarda il potere calorifico inferiore H u Per poter sfruttare la condensazione i gas di scarico derivanti dalla combustione devono essere raffreddati a una temperatura inferiore al punto di rugiada. Per sfruttare tale potenziale le superfici riscaldanti e i sistemi di scarico, che vengono a contatto con i gas di scarico umidi, devono essere costruiti in acciaio inossidabile resistente alla corrosione. Il gas di scarico deve essere raffreddato con scambiatori di calore adeguati e acqua di ricircolo il più possibile fredda fino a raggiungere una temperatura inferiore al punto di rugiada. L influsso del punto di rugiada del gas di scarico e della temperatura dell acqua di ritorno sulla quantità di vapore acqueo condensato e sul rendimento della caldaia sono riportati nella Grafico 1. La Grafico 2 riporta curve di rendimento che mostrano il potenziale dello sfruttamento della condensazione. Grafico 2: Curve di rendimento per lo sfruttamento della condensazione (esempio caldaia ad acqua surriscaldata a gas) Campo di carico con il massimo delle ore di funzionamento annuali Sfruttando la condensazione è possibile aumentare considerevolmente i vantaggi aziendali ed economici legati alla produzione di acqua surriscaldata e vapore. Rispetto ai sistemi tradizionali con normali scambiatori di calore del gas di scarico, lo sfruttamento della condensazione permette una riduzione superiore al 10 % della quantità di combustibile (quindi dei relativi costi) e delle emissioni dannose. Lo sfruttamento della condensazione contribuisce quindi a salvaguardare l ambiente e rappresenta una possibilità di ridurre le emissioni di CO 2. 108 107 106 105 104 103 3.3 102 101 3.2 Grafico 1: Influsso della temperature dell acqua di ricircolo sul rendimento della caldaia e sulla quantità di condensa per il gas naturale (Ruhrgas) Gas naturale H, Rapporto aria/combustibile: 1,1 Rendimento caldaia in % 110 105 100 95 90 Condensa Rendimento Taupunkt 20 30 40 50 60 70 Temperatura dell acqua di ricircolo C 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Quantità di condensa in g/kwh Rendimento della caldaia, in riferimento a (H u ) % 100 99 98 97 96 95 94 93 Rendimento utile 95,9 % 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Carico caldaia % 1 Caldaia senza scambiatore di calore dei gas di scarico 70/50 C 2 Caldaia con scambiatore di calore dei gas di scarico per funzionamento a secco 3 Caldaia con scambiatore di calore dei gas di scarico per sfruttamento della condensazione 3.1 Temperatura acqua in entrata 50 C 3.2 Temperatura acqua in entrata 40 C 3.3 Temperatura acqua in entrata 30 C 3.1 2 1

4 Sfruttamento della condensazione Sistemi per lo sfruttamento della condensazione Le caldaie a condensazione e le caldaie murali a gas di potenza paragonabile sono generalmente costruite interamente in acciaio inossidabile. Le caldaie ad acqua surriscaldata con potenza superiore per il riscaldamento di edifici di grandi dimensioni e complessi edilizi non vengono costruite in acciaio inossidabile per motivi tecnici ed economici. Per lo sfruttamento della condensazione le caldaie vengono equipaggiate con speciali scambiatori di calore del gas di scarico in acciaio inossidabile integrati nella caldaia o installati come modulo separato (figure 1 e 2). Figura 2: Scambiatore di calore dei gas di scarico per montaggio separato o successivo Per le caldaie a vapore non vengono utilizzati sistemi integrati a causa del sistema di recupero di calore dai gas di scarico bifase adottato (vedi capitolo 9). In questo caso vengono utilizzati scambiatori di calore dei gas di scarico come moduli separati collegati alla caldaia sul lato dei gas di scarico (figura 2). Lo scambiatore di calore dei gas di scarico come modulo separato è particolarmente adatto per il montaggio successivo. La caldaia ad acqua surriscaldata raffigurata (figura 1) è costruita come caldaia a tubi da fumo a un focolare a tre giri con camera posteriore di inversione dei gas di combustione lambita dall acqua. Il design circolare consente di collegare all ampia superficie radiante del tubo da fumo una superficie di convezione nel 2. e 3. giro del gas di scarico. Ciò consente di ottenere un rendimento superiore al 95 % senza corpi elicoidali nei tubi da fumo e senza superfici riscaldanti aggiuntive. Campi d applicazione dello sfruttamento della condensazione negli impianti ad acqua surriscaldata Fino a pochi anni fa la principale applicazione dello sfruttamento della condensazione era nel settore delle caldaie a condensazione e delle caldaie murali a gas per il riscaldamento centralizzato e la produzione di acqua calda in unità abitative e condomini di piccole dimensioni. Nel frattempo lo sfruttamento della condensazione viene applicato anche a sistemi più grandi. Per i sistemi più piccoli sono in arrivo anche sistemi a olio a condensazione (grazie alla possibilità di utilizzare olio combustibile a basso tenore di zolfo). Sarà solo questione di tempo prima che lo sfruttamento di questo tipo di condensazione venga adottato anche per caldaie con potenze superiori. Figura 1: Sezione caldaia ad acqua calda UNIMAT con scambiatore di calore dei gas di scarico integrato Tubi da fumo 2. e 3. giro Focolare 1. giro Isolamento Manicotto per gas di scarico Manicotto per condensato gas di scarico Scambiatore di calore gas di scarico Manicotto per condensato gas di scarico Manicotto di scarico

Sfruttamento della condensazione 5 Determinanti per sfruttare al massimo la condensazione sono il sistema di riscaldamento e le temperature di esercizio. Condizione essenziale sono dei sistemi di riscaldamento in cui l acqua calda entra direttamente in circolo nella caldaia e nel corpo riscaldante. Per il resto è sufficiente utilizzare una caldaia a conduzione climatica per una regolazione scalare dell acqua. I nuovi sistemi di riscaldamento a pavimento e i corpi riscaldanti a bassa temperatura di grandi dimensioni sono particolarmente adatti per le caldaie a condensazione e per il funzionamento continuo a condensazione. Molti impianti vecchi sono dotati di corpi riscaldanti sovradimensionati e riescono quindi a produrre sufficiente potenza termina anche a basse temperature durante il periodo di riscaldamento. Ciò li rende idonei all impiego di caldaie a condensazione. Anche per i sistemi di riscaldamento con zone di temperatura diverse può essere conveniente sfruttare la condensazione alle basse temperature. In molti edifici sono state adottate misure di isolamento termico che consentono il riscaldamento anche a basse temperature di esercizio. Per la maggior parte dell anno è possibile mantenere temperature di ritorno che consentono lo sfruttamento della condensazione. I generatori di acqua calda ad alta pressione per impianti o sistemi di teleriscaldamento con circuito di riscaldamento primario per il riscaldamento di abitazioni e il relativo circuito di riscaldamento secondario per il riscaldamento di edifici funzionano generalmente con temperature di ritorno superiori a 100 C, quindi di gran lunga superiori al punto di rugiada, che di fatto impediscono lo sfruttamento della condensazione. Vengono comunque utilizzati scambiatori di calore dei gas di scarico per il funzionamento a secco che consentono di ottenere rendimenti fino al 98 %. In questi casi lo sfruttamento della condensazione è possibile solo se l impianto è dotato di un circuito secondario a bassa temperatura. Collegamento idraulico di scambiatori di calore a condensazione in caldaie ad acqua surriscaldata La condensazione può essere sfruttata al meglio con temperature di ritorno basse. Il flusso di ritorno a bassa temperatura (al di sotto del punto di rugiada dei gas di scarico del combustibile) fluisce attraverso lo scambiatore di calore a condensazione. In questo modo si forma della condensa sulle superfici riscaldanti dello scambiatore di calore. I gas di scarico vengono raffreddati, il circuito di riscaldamento a bassa temperatura si riscalda e rifornisce la rete dell acqua calda. Prima di ritornare nella caldaia, il ritorno di rete viene mescolato con acqua di mandata fino a raggiungere la temperatura minima di ritorno di 50 C grazie al modulo di mantenimento della temperatura di ritorno (figura 3). Uno speciale iniettore integrato nella caldaia permette il flusso e la miscelazione. Il campo di regolazione dei bruciatori può essere sfruttato al meglio. Anche in presenza di un carico ridotto il bruciatore funziona per periodi prolungati con temperature dei gas di scarico basse per uno sfruttamento ottimale della condensazione. Mantenendo elevata la temperatura di ritorno si evitano temperature dell acqua della caldaia inferiori al punto di rugiada del combustibile, che causerebbero fenomeni di corrosione all interno della caldaia. Figura 3: Allacciamento idraulico per uno sfruttamento ottimale della condensazione Ritorno Mandata Mandata Ritorno

6 Sfruttamento della condensazione Campi d applicazione dello sfruttamento della condensazione in caldaie a vapore I generatori di vapore con temperature del liquido fra 150 e 200 C vengono alimentate con acqua degassata e funzionano a temperature comprese fra 85 e 105 C. Le temperature dei gas di scarico di queste caldaie a vapore sono comprese fra 230 e 280 C per ragioni fisiche. Per ridurre le perdite di gas di scarico vengono montati scambiatori di calore dei gas di scarico per riscaldare l acqua di alimentazione. I gas di scarico, che nel campo a secco presentano temperature ben superiori al punto di rugiada, vengono raffreddati fino a raggiungere i 130 C. Con questo principio di funzionamento è impossibile sfruttare la condensazione. L impiego di un secondo stadio dello scambiatore di calore con utenze a bassa temperatura consente di sfruttare la condensazione anche in generatori di vapore ad alta pressione (vedi Grafico 3). Questo condensatore dei gas di scarico, come anche tutte le condutture dei gas di scarico e i tubi di scarico, sono costruiti in acciaio inossidabile. A differenza dei sistemi per il riscaldamento di edifici con specifiche temperature di sistema e di ritorno, nel settore industriale troviamo i più diversi sistemi di applicazione del vapore e di riscaldamento. Ciò determina l impiego di diversi sistemi di risparmio energetico e di recupero termico. E dunque necessario analizzare approfonditamente tutti i dispositivi che forniscono e consumano calore per individuare la soluzione più vantaggiosa. Una stretta collaborazione fra gestore, progettista e costruttore di caldaie è indispensabile per individuare la soluzione più efficiente nella molteplicità di opzioni. Collegamento di scambiatori di calore a condensazione in caldaie a vapore Negli impianti di alimentazione a vapore la condensa viene recuperata e riutilizzata per l alimentazione della caldaia. Vi sono tuttavia dei sistemi che riscaldano direttamente il vapore e non prevedono quindi il recupero della condensa (per es. produzione di polistirolo, umidificazione dell aria, produzione di pane) oppure che non permettono il recupero della condensa a causa della contaminazione da parte di sostanze estranee. Vi sono inoltre dispersioni causate da desalinizzazione, sfangamento, evaporazione e perdite. Si tratta di dispersioni estremamente diversificate. Possono superare la metà del vapore prodotto e devono essere compensate aggiungendo acqua. Dopo il trattamento, l acqua aggiunta raggiunge generalmente una temperatura massima di 15 C e può essere preriscaldata nel condensare dei gas di scarico. La temperatura ridotta dell acqua in entrata permette la condensazione dei gas di scarico e quindi di sfruttare al meglio tale fenomeno. Quest applicazione garantisce un elevato coefficiente di contemporaneità fra la disponibilità del calore di scarico e il fabbisogno di calore (vedi figura 4 variante A). In numerosi settori industriali, in particolare nell industria alimentare, vi è un elevato fabbisogno di acqua industriale. In questi casi l acqua industriale dolce viene preriscaldata mediante un condensare dei gas di scarico. In questo modo l acqua raggiunge temperature comprese fra ca. 50 e 70 C. Per riscaldare ulteriormente l acqua industriale è possibile utilizzare uno scambiatore di calore riscaldato a vapore (vedi figura 4 variante B). Grafico 3: Temperature gas di scarico/acqua nel recupero di calore dai gas di scarico bistadio Temperatura gas di scarico/acqua con carico al 100 % Stadio I: preriscaldamento acqua di alimentazione Stadio II: preriscaldamento acqua aggiuntiva/acqua industriale Grafico 4: Bilancio termico di un generatore di vapore con tecnologia della condensazione Dispersione di calore 7 % 260 240 Calore utile 8,5 % 220 200 180 Gas di scarico 240/140 C Calore utile preriscaldatore acqua di alimentazione Calore utile caldaia 89,5 % 5,9 % 160 140 120 100 80 60 Acqua di alimentazione 103/140 C Gas di scarico Acqua 140/50 C aggiuntiva 13/76 C 100 % potere calorifico H u 40 20 0 Stadio I: preriscaldamento acqua di alimentazione Circuito riscaldamento acqua industriale 30/50 C Stadio II: condensatore 100 + 11 % potere calorifico H o

Sfruttamento della condensazione 7 La Grafico 4 mostra il bilancio termico di un generatore di vapore ad alta pressione con scambiatore di calore dei gas di scarico integrato e condensatore dei gas di scarico per il preriscaldamento dell acqua industriale e dell acqua aggiunta in presenza di un elevato coefficiente di contemporaneità. Le uniche perdite di energia termica sono le perdite delle condutture e quelle per irraggiamento della caldaia, degli scambiatori di calore e delle condutture nonché la percentuale di condensa dei gas di scarico non utilizzabile per motivi fisici (dimensioni limitate delle superfici riscaldanti). Sistema di scarico dei gas in caso di sfruttamento della condensazione Tutti i dispositivi di scarico che vengono a contatto con gas di scarico condensati devono essere a tenuta di acqua e di gas ed essere costruiti con materiali resistenti alla corrosione. I componenti più soggetti a corrosione, quali il condensare e le condutture dei gas di scarico nonché le canne fumarie, vengono generalmente costruiti in acciaio inossidabile. Lo sfruttamento della condensazione determina temperature dei gas di scarico estremamente basse, fino a ca. 50 C. In questi casi il normale tiraggio della canna fumaria non è sufficiente a scaricare i gas mediante depressione. L impianto di scarico dei gas, compresa la canna fumaria, dovrebbe quindi essere a tenuta di gas ed essere predisposto per il funzionamento in sovrapressione sul lato di scarico in modo da consentire sezioni ridotte. Il bruciatore e il ventilatore dell aria di combustione devono essere in grado di superare tutti gli ostacoli fino alla canna fumaria. Ciò richiede una concertazione fra progettazione, verifica e coordinamento. Scarico e neutralizzazione della condensa Il condensatore e le condutture dei gas di scarico nonché la canna fumaria devono essere equipaggiati con adeguati dispositivi di scarico per l eliminazione della condensa. Le quantità teoriche di condensa sono riportate nella tabella 1. Le quantità effettive di condensa dipendono dal grado di condensazione e sono generalmente comprese fra 40 e 60 % della quantità teorica di condensa riportata nella tabella 1. La condensa derivante dalla combustione di gas naturale presenta un ph compreso fra 2,8 e 4,9 mentre il ph della condensa derivante dalla combustione di olio combustibile a basso tenore di zolfo si attesta fra 1,8 e 3,7 (per ph s intende il grado di acidità dei liquidi). Le temperature della condensa sono comprese fra 25 e 55 C. Per lo scarico nella fognatura è necessario rispettare le normative comunali vigenti. La Abwassertechnische Vereinigung (ATV - Associazione trattamento acque nere e rifiuti) ha pubblicato un documento che impone l utilizzo di una direttiva di neutralizzazione che garantisca un ph > 6 per focolari con sfruttamento della condensazione con una potenza termica a partire da 200 kw. L applicazione pratica di tale direttiva varia molto a seconda dei paesi e dei comuni. Al fine di garantire la neutralizzazione e conseguentemente l aumento del ph è possibile utilizzare filtri caricati con resine dolomitiche rinnovabili (granulato) per impianti di piccole dimensioni e serbatoi con dispositivi di dosaggio della soluzione di soda caustica (dispositivi di neutralizzazione dei liquidi) per impianti di grandi dimensioni. Figura 4: Schema a blocchi di una caldaia a vapore ad alta pressione con scambiatore di calore dei gas di scarico bistadio (economiser/condensatore dei gas di scarico) Modulo pompa di alimentazione Variante A Variante B Canna fumaria Condensatore gas di scarico Modulo service acqua Vapore Neutralizzazione condensato Economiser Moduli pompa verso l impianto di sfangamento ed espansione Caldaia a vapore Acqua aggiuntiva Acqua fredda

Calcolo di economicità Per calcolare il risparmio di combustibile e i tempi di ammortamento sarebbe necessario valutare ciascun caso utilizzando i metodi conosciuti. Valutazioni di massima non sono opportune. Nella valutazione degli investimenti per l acquisto di una caldaia ad acqua surriscaldata rispetto a quelli per l acquisto di una caldaia ad acqua surriscaldata con scambiatore di calore integrato è necessario tenere in considerazione i seguenti aspetti: Costo dello scambiatore di calore dei gas di scarico integrato in acciaio inossidabile, per bruciatori misti con bypass e dell allacciamento idraulico Costo della conduttura di scarico della condensa e della neutralizzazione a partire da 200 kw Eventualmente costo della conduttura di scarico dei gas in acciaio inossidabile, la canna fumaria viene generalmente costruita in acciaio inossidabile. Generalmente non sono previste spese supplementari per il focolare, l aumento degli ostacoli sul lato di scarico viene compensato dal minore flusso di gas di scarico derivante dal risparmio di combustibile. Tenendo in considerazione tutti questi aspetti l investimento supplementare per una caldaia ad acqua surriscaldata da 2,5 kw con condensatore dei gas di scarico integrato rispetto a una caldaia ad acqua surriscaldata tradizionale viene calcolato in ca. 20 000,- EUR canna fumaria esclusa. Calcolando un carico medio del 60 %, tali costi vengono ammortizzati dopo ca. 4 200 ore di funzionamento. Il calcolo si basa su un rendimento dell impianto superiore del 7,5 % e su un prezzo del gas naturale di 40 Cent/m³. Potenziale dello sfruttamento della condensazione Il settore della distribuzione di calore a corto raggio con allacciamento diretto di tutte le utenze offre un grande potenziale, finora inesplorato, per lo sfruttamento della condensazione. Un maggior numero di analisi sull economicità e studi di fattibilità sulla condensazione dei gas di scarico effettuati su sistemi esistenti di distribuzione di calore a corto raggio porterebbero spesso alla conclusione che la quantità di calore necessaria durante il periodo di riscaldamento potrebbe essere ottenuta anche a temperature inferiori. In molti casi sarebbe possibile sfruttare la condensazione. I fornitori di calore potrebbero essere più concorrenziali e, allo stesso tempo, salvaguardare l ambiente. In base alle attuali conoscenze, lo sfruttamento della condensazione è possibile anche con generatori di vapore ad alta pressione. La necessaria tecnologia è già disponibile ed è ben collaudata. Un applicazione più vasta a livello industriale sarebbe possibile se i progettisti analizzassero a fondo i consumatori di calore e dessero più spazio al riscaldamento graduale con circuiti a bassa temperatura. Nuovi concetti di riscaldamento permetterebbero lo sfruttamento della condensazione in vasti settori dell industria di produzione di vapore. I maggiori investimenti nell ambito degli impianti ad acqua surriscaldata e delle caldaie a vapore vengono finanziati dal ridotto consumo di combustibile. Anche l ambiente beneficia delle minori emissioni di sostanze nocive. La riduzione delle emissioni di CO 2 contribuisce a salvaguardare l ambiente. Impianti di produzione: Stabilimento di produzione 1 Gunzenhausen Bosch Industriekessel GmbH Nürnberger Straße 73 91710 Gunzenhausen Germania Stabilimento di produzione 2 Schlungenhof Bosch Industriekessel GmbH Ansbacher Straße 44 91710 Gunzenhausen Germania Stabilimento di produzione 3 Bischofshofen Bosch Industriekessel Austria GmbH Haldenweg 7 5500 Bischofshofen Austria www.bosch-industrial.com Bosch Industriekessel GmbH Figure solo a titolo di esempio Con riserva di modifiche 07/2012 TT/SLI_it_FB-Brennwertnutzung_01