Risparmiate i raccordi, risparmiate i tempi di assemblaggio

Riscaldamento a gasolio con impianto idraulico semplificato e ottimizzato per l'efficienza

La versione standard dell'idraulica Baunach regola il ritorno di un circuito di radiatori alla mandata di un impianto di riscaldamento a pavimento a bassa temperatura con precisione in termini di gradi e litri. Il lato ad alta temperatura è di competenza della caldaia a gasolio o a gas, che funziona su una scala mobile. L'uso di energie rinnovabili, tuttavia, è per lo più associato a temperature costanti dell'acqua di caldaia - e di conseguenza a un miscelatore aggiuntivo per i radiatori. Un tecnico del riscaldamento ha quindi suggerito un'estensione dello schema "rendeMIX". Baunach ha messo in pratica il suggerimento. Come? L'esempio del centro di riscaldamento di Backnang lo spiega.

Casa Backnang

Non c'è modo migliore per dirlo: "L'efficienza della caldaia da sola non è un metro di giudizio per un riscaldamento economico. Le combinazioni caldaia/caldaia - anche se si tratta di nuovi sistemi di caldaie a condensazione - sono vecchie come il riscaldamento centrale in termini di tecnologia di sistema. La responsabilità sta quindi nel migliorare l'efficienza annuale di un impianto: ciò significa che non è necessario considerare solo i singoli componenti, ma valutare l'intero sistema di riscaldamento, dalla cantina al soggiorno. Un'elevata efficienza energetica richiede un perfetto coordinamento del sistema. Secondo questa massima, tratta da un opuscolo, è necessario procedere alla progettazione e all'installazione. Tuttavia, per qualche motivo, la pratica non sempre si attiene a questo imperativo. L'implementazione, infatti, spesso tradisce gran parte del potenziale di efficienza. La rinuncia ai punti di efficienza, ovviamente, ha anche a che fare con il fatto che l'annodamento in un'unità ottimale dovrebbe spesso essere fatto manualmente, con raccordi e componenti aggiuntivi che aumentano i costi. E soprattutto con un'alta intensità di tempo: pensare, registrare la domanda, impostare correttamente e controllare - è costoso, chi paga per questo?

Fig. 1: Schema del circuito del raccordo a due miscelatori.

Fig. 2: Sezione del "centro di riscaldamento" dello stoccaggio tampone Olymp. Le canne fumarie diagonali temperano l'acqua di accumulo (acqua di caldaia) nella caldaia a condensazione a gasolio. Lo scambiatore di calore di condensazione a valle è nascosto nell'ispessimento del tubo dei fumi dietro la caldaia.

L'idea del sistema

Per questo motivo alcuni produttori stanno risolvendo l'attuale compito di ridurre il consumo di energia primaria con offerte di sistema ben ponderate dalla fabbrica - il che, naturalmente, richiede artigiani innovativi che riconoscano il vantaggio energetico e siano in grado di trasmetterlo al cliente in modo argomentato. Il "centro di riscaldamento" ecologico del Lavoro Olympus GmbH rappresenta un'alternativa alla costruzione di sistemi di riscaldamento convenzionali. Per inciso, le frasi iniziali citate sopra provengono dal volantino di questo generatore di calore. In linea di principio, spiegano già l'essenza del centro multi-energetico: fonte di calore, generazione, stoccaggio e distribuzione hanno lo stesso peso. Nel caso dell'unità centrale Olymp, generare e immagazzinare significa che i tubi dei gas di scarico attraversano diagonalmente un serbatoio di accumulo, fungono da scambiatori di calore e riscaldano il contenuto del serbatoio di accumulo di 350 l a una temperatura massima di 75 °C.

L'accumulatore di calore a due zone consente di immagazzinare temperature diverse in base al loro livello e di prelevarle in base alla domanda. "Se l'acqua calda di riscaldamento è sufficiente come flusso, si dovrebbe prima prelevare l'acqua calda di riscaldamento dal centro di ogni serbatoio di accumulo prima di miscelare la preziosa acqua calda con l'acqua fredda in modo autonomamente distruttivo", afferma Hans-Georg Baunach, il secondo di un trio di apologeti dell'efficienza che ha rinnovato in modo esemplare un impianto di riscaldamento a gasolio a Backnang, nel Baden-Württemberg. La sua azienda ha sviluppato il miscelatore a più vie "rendeMIX", che esegue in modo indipendente lo scarico (e il carico) a due zone a temperatura corretta sulla caldaia Olymp.

Carico e scarico a due zone

Scarico a due zone In origine, il "rendeMIX" voleva solo accoppiare due circuiti di riscaldamento con livelli di temperatura diversi, ovvero collegare un riscaldamento di superficie a bassa temperatura a valle dei radiatori ad alta temperatura, rendendo il ritorno dei radiatori la mandata del riscaldamento a pavimento. Ciò richiede, tra l'altro, un bypass interno per compensare in modo indipendente le diverse portate dei radiatori, da un lato, e delle serpentine dei tubi nel massetto, dall'altro, sulla parte del raccordo. Nel frattempo, però, il "rendeMIX" può fare molto di più. Ad esempio, come appena detto, può caricare e scaricare zone a temperatura graduata in un serbatoio di accumulo, integrare il calore solare e altro ancora. Il tipo di miscelatore "3×4" (tre connessioni al tampone, quattro ai due circuiti di riscaldamento), installato a Backnang e di cui si dirà tra poco, decide tra le tre zone calda (in alto), calda (al centro) e fredda (in basso) in un unico serbatoio. Naturalmente, il buffer deve contenere connessioni appropriate. Il centro di riscaldamento Olymp è in grado di fornire questo servizio.

Il terzo partner innovativo del progetto Backnang, Fabian Lutz, amministratore delegato di Malu GmbH di Weissach im Tal, vicino a Stoccarda, unisce la tecnologia Olymp e Baunach per formare un'unità solida. "Per noi pensare e agire in modo ecologico è una direttiva; siamo guidati dal rispetto per la natura. Ciò significa che utilizziamo le risorse nel modo più economico possibile. Quando ci rendiamo conto che c'è ancora una riserva, ci sforziamo di utilizzarla", spiega l'ingegnere termotecnico nella sua proposta a Baunach di "aggiornare" una variante del miscelatore "rendeMIX" in modo da poterla sostituire ai componenti convenzionali esistenti nella "centrale termica" Olymp-Öko senza alcuno sforzo di installazione quando si tratta di collegare un circuito a bassa temperatura a un circuito ad alta temperatura secondo lo schema Baunach.

Capacità triplicata nella stessa memoria

Se ne parla concretamente: un aumento del tasso di utilizzo annuale dal sette al dieci per cento, un migliore utilizzo del volume di accumulo esistente grazie a un carico e uno scarico intelligenti e orientati alla temperatura, in modo che la capacità di stoccaggio aumenti di due o tre volte, una riduzione del lavoro del bruciatore a 4.000 avviamenti per 2.000 ore di funzionamento, ergo tempi di funzionamento lunghi, in media mezz'ora, in una casa residenziale con 270 m2 di superficie riscaldata, con radiatori al piano superiore e riscaldamento a pavimento al piano terra.

Certo, né la caldaia Olymp buffer né il mixer multidirezionale "rendeMIX" sono una novità. Ciò che rende la ristrutturazione dell'edificio residenziale di Backnang così degna di nota sono i dati di funzionamento appena menzionati come risultato della conversione della nuova caldaia alla tecnologia di miscelazione di Hückelhoven e del suo adattamento progettuale alle caldaie ad accumulo tampone per due circuiti di miscelazione: La caldaia a condensazione a gasolio con una potenza massima di 24 kW contiene di serie due gruppi di miscelazione abbastanza normali con due miscelatori a tre vie per i due circuiti di alta e bassa temperatura alimentati separatamente e quindi in modo non ottimale. A causa della temperatura relativamente elevata del ritorno del comune radiatore/riscaldamento, la resa della condensa è limitata anche nella versione di fabbrica. L'unità di riscaldamento centrale è alimentata dal "bruciatore a razzo" di MHG. Il volume d'acqua della caldaia relativamente grande, pari a 350 l, consente di installare il bruciatore blu di MHG, che in linea di principio non è del tutto silenzioso. Fabian Lutz giustifica questa decisione con la buona esperienza che ha avuto con questa tipologia per molti anni. "Certo, il livello sonoro è leggermente superiore a quello della concorrenza, ma la quantità d'acqua smorza la risonanza. In ogni caso, le emissioni sonore non sono aumentate in modo udibile, come ci hanno confermato i residenti della casa".

Scambiatore di calore esterno a condensazione

Carico e scarico La fiamma blu segnala una conversione in gran parte priva di perdite dell'energia chimicamente legata all'olio combustibile in calore. Il bruciatore è stato sviluppato anni fa in collaborazione con il Centro Aerospaziale Tedesco (DLR). Nel frattempo, il commercio offre la terza generazione. Oltre al principio del tampone, va detto che la caldaia non funziona con uno scambiatore di calore integrato ma con uno scambiatore di calore a condensazione a valle. Si trova nel condotto dei gas di scarico all'esterno della camicia, appena prima dell'ingresso nel camino. Un corrispondente deviatore con pompa forza un flusso parziale esclusivamente del ritorno freddo dal riscaldamento a pavimento in e attraverso questo scambiatore di calore, con il risultato che un'alta percentuale di vapore acqueo si condensa. Il calore rilasciato nel processo riscalda il flusso parziale e il volume d'acqua ora caldo fluisce nella zona corrispondente dell'armadio di riscaldamento tampone. La condensa acida si riversa nella rete fognaria attraverso un'unità di neutralizzazione.

Info

Dalla pratica per la pratica

La tecnologia di riscaldamento si trova sempre più spesso ad affrontare questa situazione in combinazione con le fonti di energia rinnovabile come il legno, i pellet, il solare - e in futuro anche in combinazione con le centrali elettriche virtuali che vogliono immagazzinare l'energia elettrica di controllo negativa in un boiler per il riscaldamento: circuito ad alta temperatura più circuito a bassa temperatura più temperatura costante dell'acqua del boiler. Nell'articolo è già stato fatto notare che con questi progetti viene omessa la possibilità di far funzionare direttamente il circuito ad alta temperatura con una temperatura di caldaia scorrevole in funzione della temperatura esterna. In passato, i tecnici del riscaldamento dovevano quindi installare manualmente un miscelatore a tre vie per i radiatori dietro il "rendeMIX". Ciò occupava spazio e faceva perdere tempo all'installazione. Malu GmbH, che si confronta sempre più spesso con queste condizioni, è rimasta delusa da questo compromesso forzato sull'installazione. Ha parlato con HG Baunach GmbH & Co. KG a Hückelhoven: Un miscelatore a tre vie e il collettore "rendeMIX" non possono essere inseriti in un unico raccordo? E' possibile progettare le connessioni di questo raccordo in modo così flessibile che i suoi raccordi si adattino alle tubazioni di mandata/ritorno della maggior parte dei generatori di calore e della "centrale termica" Olymp, in modo da doverlo solo svitare e avvitare? Certo che sì, ha risposto l'ufficio tecnico di Baunach. Riconoscendo questa lacuna nel programma, hanno progettato la combinazione del "rendeMIX" con un mixer a tre vie, che è stata presentata per la prima volta al ISH 2015Il circuito a bassa temperatura, sotto forma di riscaldamento a pavimento, viene alimentato dalle tre zone calda, calda e fredda secondo il classico schema "rendeMIX", anche se all'ingresso sono sempre aperte solo due porte. I sensori di temperatura all'uscita del miscelatore decidono da quali zone il miscelatore a più vie preleva l'acqua. Da questo punto di vista, la sua posizione momentanea con due ingressi aperti e un'uscita non differisce da quella di un mixer a tre vie convenzionale. In questo modo, reagisce anche al consueto segnale a tre punti del controllo standard di quasi tutte le caldaie. In altre parole, il "rendeMIX" è in grado di gestire qualsiasi controller che aziona un normale motore per mixer a tre vie. Naturalmente, questo vale a maggior ragione per il miscelatore ad alta temperatura del nuovo raccordo.

Con questo circuito, è importante che il volume del flusso parziale corrisponda esattamente all'uscita dello scambiatore di calore a condensazione. La regolazione si effettua innanzitutto con l'aiuto della matematica, calcolando la portata in base alla ripartizione desiderata tra mandata e ritorno e ai kilowatt del condensatore (2,5 kW). La regolazione fine viene poi effettuata misurando la temperatura dei fumi:

La preparazione dell'acqua calda in estate è considerata un'operazione critica. Questo avviene quando non è disponibile acqua fredda dal ritorno del riscaldamento a pavimento. Per garantire che gran parte del calore latente dei fumi venga comunque utilizzato per la preparazione dell'acqua calda sanitaria, la portata deve essere regolata manualmente fino a quando la temperatura dei fumi non raggiunge il punto più basso, cioè fino a quando non scende ulteriormente. La pompa deve essere regolata di conseguenza. Questo perché se l'acqua di raffreddamento immessa nello scambiatore è troppo poca, la temperatura dei gas di scarico non scenderà al minimo possibile. Di conseguenza, i guadagni di condensa sarebbero limitati. Anche se il flusso di massa tornerebbe nel serbatoio di stoccaggio a una temperatura relativamente alta, potrebbe essere stato di qualche litro, cioè di qualche caloria, in più.

Come regolare la condensa?

Se il flusso di acqua di raffreddamento verso lo scambiatore di calore esterno è troppo grande, invece, il calore di condensazione rilasciato non è sufficiente ad aumentare sensibilmente la temperatura del ritorno nella caldaia tampone e quindi la temperatura della zona. Ciò comporterebbe una miscelazione del serbatoio di stoccaggio, che ridurrebbe anche l'aumento del potere calorifico. Pertanto, i litri devono essere bilanciati con precisione con l'aiuto della pompa a flusso parziale. La misura di ciò è la variazione della temperatura dei gas di scarico di cui sopra. Quando questo inizia a salire, il flusso è corretto. Fabian Lutz abbrevia la spiegazione: "È sufficiente osservare il sensore dei gas di scarico dietro lo scambiatore di calore. L'acqua fredda di raffreddamento scorre automaticamente già all'avvio. È sufficiente regolare il volume al quale il Celsius vuole salire. O meglio, esattamente a questo volume, basta interrompere la regolazione, poi le condizioni sono giuste.

In inverno, quando le temperature sono inferiori allo zero e il sistema è possibilmente in funzionamento continuo, lo scambiatore di calore avrebbe bisogno di una portata maggiore o di una temperatura di afflusso inferiore. Proprio questa, la temperatura più bassa, viene fornita automaticamente dal miscelatore a più vie. Ora invia il flusso di ritorno di 30 grammi del riscaldamento a pavimento acceso al condensatore. E il condensatore porta l'afflusso da 30 °C a 50 °C. Il "rendeMIX" decide in base alle temperature se la caldaia ad accumulo deve assorbire questa fornitura o se deve arrivare direttamente nei locali abitativi.

Nessun problema di legionella

La sua libertà quasi infinita nella regolazione della temperatura si nasconde nella denominazione "3×4": tre connessioni sull'armadio di riscaldamento - in alto, al centro e in basso - e quattro vie sul miscelatore, ovvero mandata e ritorno per i circuiti del radiatore e del riscaldamento a pavimento. Questa architettura consente un'ampia varietà di varianti di miscelazione. Primo: la caldaia si spegne alla temperatura dell'acqua tampone di 75 °C e si accende quando la temperatura dell'acqua tampone scende sotto la temperatura nominale o quando la temperatura di mandata scende sotto la temperatura nominale. La temperatura target del tampone è di 55 °C, in modo che lo scambiatore di calore dell'acqua dolce abbia a disposizione una capacità di prelievo sufficiente. Olymp fornisce l'eco-sistema con un riscaldatore d'acqua a flusso continuo di serie. Con esso, il problema della legionella non esiste, almeno dal lato della caldaia. A causa dell'acqua potabile fredda, la temperatura sulle pareti dello scambiatore di calore non supera i 55 °C, anche a 75 °C di portata. Ciò significa che le piastre in acciaio inox sul lato dell'acqua potabile rimangono in gran parte prive di depositi di calcare.

Sulle superfici che entrano in contatto con l'acqua di riscaldamento non c'è comunque alcun rischio, perché l'intero sistema funziona con acqua trattata e completamente desalinizzata. Tuttavia, questo non ha nulla a che fare con una specifica del produttore Olymp. L'ingegnere del riscaldamento Lutz giustifica il trattamento con le pompe ad alta efficienza installate: "Quando sono state introdotte, non ne abbiamo riconosciuto la necessità. Ci sono stati alcuni difetti. Oggi, grazie a pompe ad alta efficienza, riempiamo automaticamente il sistema con acqua completamente desalinizzata e inseriamo anche un separatore magnetico di fanghi nelle tubature. I composti di ferro non devono assolutamente depositarsi nei magneti permanenti delle pompe ad alta efficienza. All'inizio, quando non abbiamo preso queste precauzioni, in alcuni casi le pompe si sono guastate dopo pochi mesi. Spesso dovevamo rimuovere le teste e pulirle".

Allo schema del circuito

Le direzioni di flusso del tipo "3×4" sono mostrate nel diagramma del circuito (vedere Fig. 1). I collegamenti 1, 7 e 2 collegano il "rendeMIX" alla caldaia, i collegamenti 3, 4, 6 e 5 ai circuiti di riscaldamento. Il collegamento 1 invia l'acqua tampone a 70 °C nell'esempio in direzione del raccordo Baunach con il miscelatore a tre vie in alto e il miscelatore a più vie ("rendeMIX") al centro della sezione dell'immagine con lo sfondo grigio. Il collegamento 7 carica o scarica la centrale Olymp tramite il "rendeMIX" e tramite il 2 il ritorno fluisce sia nella zona fredda della caldaia che nello scambiatore di calore a condensazione.

Più sole nel bacino idrico

Per sottolineare ancora una volta questo aspetto: La particolarità del design "rendeMIX" in questa versione a due miscelatori è che un singolo attuatore (spina) di tre ingressi ne collega sempre solo due all'uscita, come appena descritto nel circuito di alimentazione del riscaldamento a pavimento. Lo schema consente di miscelare solo acqua calda con acqua fredda o calda con acqua calda, ma non calda con acqua fredda. Il collettore di miscelazione gestisce quindi in modo molto economico l'alimentazione dell'acqua di riscaldamento nel tampone e ne aumenta la capacità utile di un verificabile 200%, che corrisponde a una triplicazione del volume effettivo del tampone. Il fatto che al posto dell'acqua calda venga utilizzata l'acqua tampone del centro o il ritorno del radiatore - se l'acqua calda è sufficiente - provoca questi due effetti: In primo luogo, l'accumulo rimane caldo più a lungo nella parte superiore e, in secondo luogo, poiché questo schema restituisce l'acqua fredda dal riscaldamento a pavimento all'accumulo nella parte inferiore, aumenta il divario tra caldo e freddo e quindi il volume di accumulo dell'acqua calda tra queste due zone.

La base di acqua fredda dovuta al ritorno freddo dal circuito di riscaldamento a pavimento aumenta il rendimento solare oltre all'apporto di acqua calda e ai guadagni di calore di condensazione nello scambiatore di calore a condensazione nel caso di un impianto solare termico aggiuntivo sul tetto della casa: non solo l'unità centrale Olymp, ma anche tutti gli altri serbatoi sono messi nella posizione di "solo" 40 g di acqua solare termica.

rendimento solare rendeMIX