La miscelazione intelligente risolve i problemi
"Il sistema vale ogni euro"
Nel 2004 la Corporazione SHK di Schweinfurt si è trasferita in un nuovo edificio associativo. Il nuovo edificio nella zona industriale di Hainig doveva essere un "centro di risparmio energetico". Da un lato si voleva operare in modo esemplare in termini di energia, dall'altro si voleva mostrare il maggior numero possibile di tecnologie diverse. Tutto è stato fatto con iniziativa e impegno, ma c'era una cosa che infastidiva il direttore della corporazione Josef Bock: il serbatoio di accumulo, che è carico di energia termica proveniente dalla pompa di calore, dalla caldaia a pellet e dall'impianto solare, non era stratificato in modo ottimale. Un buon consiglio era costoso.
Fig.1: L'amministratore della corporazione Josef Bock davanti al nuovo edificio della corporazione in Mathäus-Stäblein-Straße. Gran parte del lavoro è stato svolto dai membri stessi.
La vecchia sede della Camera dell'Artigianato locale era ormai al collasso: Mancavano sale di formazione moderne per le aziende associate e le condizioni d'esame per gli apprendisti non erano più ideali. L'edificio nella zona industriale di Hainig a Schweinfurt non ha solo un aspetto attraente nei colori blu, verde e giallo. Attira l'attenzione anche per la sua architettura moderna e per l'allestimento dignitoso con camini in acciaio inox, lavorazioni in rame e impianto solare sul tetto e sulla facciata. All'interno, l'edificio è un alveare di attività colorate, con alunni di diverse fasce d'età che sembrano aver preso possesso dell'edificio. Josef Bock spiega: "Oltre all'educazione degli adulti, qui organizziamo regolarmente progetti scolastici sul tema della tecnologia nei mestieri. Gli studenti di terza media svolgono qui un tirocinio di due settimane. I bambini di oggi sono gli apprendisti di domani e a loro volta sono i lavoratori specializzati di dopodomani. Il mestiere di idraulico richiede molto ai lavoratori qualificati: un alto livello di conoscenze generali, una comprensione tecnica della teoria e la necessaria esperienza pratica. Si può imparare a posare un tubo in una settimana, ma installare una pompa di calore geotermica in modo che funzioni correttamente in termini di efficienza energetica richiede un po' più di conoscenza".
In evidenza: Educazione degli adulti
Fig. 2: Una delle sale di formazione in cui si svolgono i corsi di formazione per installatori di servizi HVAC.
Ad esempio, viene formato il "tecnico del servizio clienti SHK". Oltre che a Schweinfurt, questo programma di formazione è disponibile solo a Traunstein. Il corso di perfezionamento "Specialista elettrico" comprende 48 ore di insegnamento e ogni azienda specializzata che voglia sostituire una pompa di riscaldamento, ad esempio, deve dimostrare di aver seguito questo corso di perfezionamento. Alcune aziende non se ne rendono (ancora) conto, ma in caso di incidente sono al sicuro, dice l'amministratore delegato. Per la prima volta quest'anno viene offerto anche il corso di "Consulente energetico". In collaborazione con l'ufficio amministrativo distrettuale competente, questo ulteriore programma di formazione verrà successivamente ampliato. È stata inoltre acquistata una termocamera. L'interesse per queste immagini è decisamente alto, come conferma il numero crescente di richieste. Josef Bock non vuole che le aziende associate si lascino sfuggire a cuor leggero le opportunità di nuove aree di business.
Per tutti: condizioni ottimali
Fig. 3: In questa sala di formazione è disponibile una moderna postazione di lavoro per ogni partecipante.
L'edificio dispone di due sale di formazione. Una di esse contiene apparecchi di riscaldamento a gas di vari fornitori e copre quindi l'intera gamma della tecnologia di riscaldamento a gas, mentre l'altra è dedicata alla tecnologia di riscaldamento a olio. C'è anche un laboratorio informatico con dodici postazioni di lavoro. Qui, ad esempio, si può tenere il corso di formazione "Consulente energetico" e ogni postazione ha il suo moderno schermo piatto. In questo modo il formatore può anche accedere al software di formazione della ZV SHK. L'edificio dispone anche di un'officina, di uffici e di una sala per le pause, che possono essere utilizzati per presentazioni specialistiche - ad esempio su pompe di calore, caldaie a pellet, energia geotermica, ecc. Qui si contano fino a 1.000 visitatori all'anno. Josef Bock vede la sua corporazione come un'organizzazione di servizi per i suoi membri, che lo sprona costantemente a sviluppare e offrire nuovi servizi.
Una sala: utenti diversi
Fig. 4: La nuova sala costruita nei locali della corporazione offre ora condizioni esemplari per gli esami di mestiere. Durante il periodo senza esami, gli studenti imparano a lavorare con diversi materiali nei corsi pratici.
Ad esempio, la nuova sala aggiunta nel 2006. Qui si tengono gli esami per la nuova professione di meccanico di impianti. Le condizioni d'esame per la nuova professione sono cambiate e sono diventate più esigenti, così come le condizioni dell'esame pratico. Lo spazio nella BTZ della Camera dell'Artigianato non era più ideale, quindi si è deciso di costruire un ampliamento nella nuova sede della corporazione. Qui, 16 apprendisti possono sostenere gli esami contemporaneamente. Qui si tengono regolarmente anche altri corsi di formazione per il mestiere di lattoniere. Inoltre, vengono organizzati progetti con gli studenti delle scuole secondarie, che imparano a lavorare con diversi materiali e strumenti. Ad esempio, vengono eseguiti lavori di muratura, pavimentazione o segatura. Oltre alle attività pratiche, in questi progetti viene incoraggiato anche il lavoro di squadra. Quest'anno si costruirà insieme un'intera casa, ovviamente in miniatura, nel salone. Nella seconda parte del progetto, vengono insegnate le basi dell'elettrotecnica, ad esempio per quanto riguarda la tecnologia di controllo nel settore del riscaldamento, al fine di mostrare che cos'è effettivamente l'elettricità e di sottolineare i pericoli dell'elettricità e le sue possibilità. Anche la lavorazione del legno svolge un ruolo importante. Qui giocano un ruolo importante la manipolazione di diversi tipi di legno, il tema della tutela dell'ambiente e la sperimentazione di semplici utensili, ma anche la teoria, l'osservazione delle misure, ecc. Alla fine, i bambini portano a casa un pezzo realizzato da loro stessi, come una casetta per uccelli.
Esemplare: aiutare le persone ad aiutarsi da sole
Fig. 5: L'integrazione nella facciata consente di catturare in modo ottimale i raggi solari anche in inverno.
Ma non è tutto nella casa della corporazione di Schweinfurt: la cosiddetta "classe pratica" non dovrebbe passare inosservata. La classe pratica, composta da 25 studenti di una scuola secondaria (7 nazioni), trascorre un anno presso la gilda. Secondo Josef Bock, questi studenti raramente vivono un'esperienza positiva. Insieme agli insegnanti, dovrebbero fare esperienze positive e imparare a pensare in modo positivo, lontano da voti e rimproveri. Mentre all'inizio prevalgono la menzogna, l'imbroglio e la mancanza di fiducia, in seguito si imparano l'affidabilità, la puntualità e la fiducia. In collaborazione con la scuola, vengono assegnati compiti che combinano teoria e pratica. Ad esempio, si preparano torte e gli alunni si rendono conto che devono saper leggere, pesare e calcolare. In questo modo si vuole motivare gli alunni a non vedere la matematica come una fastidiosa teoria, ma come uno strumento importante nella vita di tutti i giorni, incoraggiando così il loro desiderio di imparare. La migliore ricompensa per Josef Bock e i suoi colleghi è la possibilità di inserire questi alunni in un apprendistato.
Molteplici fonti di calore e un serbatoio di accumulo
Fig. 6: La memoria con gli ingressi e le uscite e i tre rendeMIX.
I locali della corporazione sono ben utilizzati, circa 80%, stima Josef Bock. Non è possibile fare di più, perché oltre al lavoro d'ufficio organizza lui stesso molti dei corsi di formazione per adulti. L'edificio si sviluppa su tre piani e le due sale di formazione misurano 85 metri ciascuna.2 grande, il laboratorio 120 m2, la sala pausa 120 m2. Con gli uffici, i servizi igienici, i bagni e la cucina, ca. 700 m2 area. L'intero edificio è riscaldato da una pompa di calore con un assorbitore di superficie. Nei locali della corporazione sono stati posati circa 400 metri di tubature. La pompa di calore ha una potenza di 8,7 kW, perfettamente sufficiente durante il periodo di transizione. Nei giorni più freddi, subentra una caldaia a pellet. Tutti gli apparecchi di riscaldamento dell'edificio possono immettere il loro calore nel sistema, indipendentemente dal fatto che si tratti di caldaie a gasolio o a gas o di sistemi solari. Tutto il calore generato in qualsiasi punto della casa finisce nel serbatoio tampone da 1500 litri in cantina. Nella costruzione del nuovo edificio, per i membri della corporazione era importante essere "all'avanguardia" e avere il maggior numero possibile di tecnologie disponibili sul mercato in loco e in azione.
Errore cardinale: miscelazione nel serbatoio di stoccaggio
Fig. 7: "Non abbiamo mai avuto 20° C in questo punto", Josef Bock indica la zona fredda nel serbatoio tampone.
Dalle parole di Josef Bock si capisce quanto il problema debba averlo "infastidito", perché dice: "È davvero vergognoso, abbiamo avuto un errore nel serbatoio di accumulo". Sapendo bene che questo sistema non è "fuori dagli schemi" e non può essere facilmente confrontato con altri sistemi a causa della varietà dei circa 18 generatori di calore. Il problema non era né l'elevato consumo energetico né le celle frigorifere. Il gran numero di connessioni e pompe sul bollitore ha fatto sì che l'acqua nel bollitore si mescolasse. Lo si poteva vedere anche direttamente dai sensori di temperatura installati. L'aspetto davvero fastidioso era che le sessioni di formazione sugli apparecchi a gas dovevano talvolta essere annullate perché il serbatoio non era più in grado di assorbire il calore e gli apparecchi funzionavano male. Inoltre, né l'impianto solare collegato era in grado di immettere in modo ottimale il calore generato, né l'erogazione di acqua calda in cucina funzionava sempre in modo soddisfacente. Josef Bock aveva già incontrato Hans-Georg Baunach alla ISH 2005, che aveva presentato alla corporazione il suo concetto di collettore di miscelazione rendeMIX. All'epoca, l'interesse per il prodotto era ancora limitato. Josef Bock commenta: "Quello che sta costruendo è relativamente semplice, ma bisogna capire cosa sta accadendo da un punto di vista mentale. Una volta capito questo, si possono usare argomenti positivi per convincere i clienti che hanno problemi simili a quelli che avevamo noi".
Soluzione semplice: non mescolare mai il caldo con il freddo
Proprietario dell'azienda Hans-Georg Baunach ha ispezionato per la prima volta il sistema in loco. Spiega il problema come segue: "Non dipende solo dalla quantità di calore contenuta nell'accumulatore tampone, ma anche dal beneficio che ne deriva. Se voglio avere una vasca da bagno piena di acqua a 40° C, allora mi serve relativamente poco se la distribuzione della stessa quantità di calore nell'accumulo può produrre solo due vasche a 25° C. Ma un bollitore misto non è solo troppo freddo per produrre acqua potabile, tanto che è necessario accendere le caldaie. È anche troppo caldo per assorbire il calore solare, ad esempio: un doppio colpo. Tuttavia, se ho una buona stratificazione, la quantità di calore contenuta nel tampone si concentra in un'area più piccola possibile, con le temperature più alte possibili e pronta per la dissipazione del calore, mentre il restante volume sottostante ha le temperature più basse possibili per l'assorbimento del calore. Il principio rendeMIX è molto semplice: non mescolare mai acqua calda con acqua fredda, ma sempre acqua calda con acqua calda o acqua calda con acqua fredda! Tuttavia, questo semplice principio deve essere applicato in modo coerente se si vuole ottenere successo ed efficienza rigenerativa nell'idraulica. Ed è esattamente quello che facciamo noi".
Un mixer, tre processi, molti vantaggi: il rendeMIX
Fig. 7: Josef Bock mostra l'ingresso del sistema pipe-in-pipe nel serbatoio tampone.
Ma da dove prende l'acqua calda il mixer multivia rendeMIX?
- O dal flusso di ritorno di un circuito di riscaldamento a temperatura più elevata - in questo caso il produttore parla di "utilizzo del ritorno". In questo metodo, le reti ad alta e a bassa temperatura sono collegate in serie. Il flusso di ritorno di un circuito ad alta temperatura diventa il flusso di un circuito a bassa temperatura. Grazie a un bypass integrato, che agisce come un interruttore, i due circuiti rimangono disaccoppiati idraulicamente anche se la portata cambia. L'attuatore del miscelatore può essere controllato con il segnale a tre punti di qualsiasi normale controllo del circuito di riscaldamento. Questo processo riduce le temperature di ritorno e i flussi volumetrici in modo che le caldaie a condensazione possano sudare fino a 10% in più di condensa e i tamponi possano assorbire fino a 50% in più di calore.
- In alternativa, l'acqua calda proviene dal centro di un serbatoio tampone. Ciò porta al processo di "scarico a due zone", in cui si accede prima alla zona fredda inferiore del buffer finché non fornisce più una temperatura sufficiente. Solo allora si accede alla zona calda sovrastante, dove l'acqua calda proveniente dal collegamento superiore dell'accumulo viene ora miscelata con l'acqua calda proveniente dal centro dell'accumulo, in modo che sia ancora necessaria una quantità di acqua calda significativamente inferiore rispetto alla miscelazione a tre vie con l'acqua fredda proveniente dal ritorno del circuito di riscaldamento. Allo stesso tempo, l'intero ritorno dell'acqua fredda confluisce nel buffer. Questa estrazione di calore fa sì che il tampone rimanga caldo più a lungo nella parte superiore e si raffreddi più rapidamente in quella inferiore. Anche con un solo circuito di riscaldamento, il calore ad alta temperatura utilizzabile per la preparazione dell'acqua calda sanitaria aumenta fino a un terzo. Se si devono alimentare più circuiti di riscaldamento, è possibile combinare lo scarico a due zone con l'utilizzo del ritorno, raddoppiando così l'efficienza dell'accumulo.
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Fig. 8: Felici del successo del progetto comune: da sinistra a destra Herbert Spiegel (HD Spiegel Innovation), il capo artigiano Berthold Sterzinger (che ora ha installato un rendeMIX a casa sua), Hans-Georg Baunach, HG Baunach GmbH & Co. KG e Joachim Jost (Sonnenkraft GmbH).
Al contrario, questo processo a due zone può essere utilizzato anche per caricare l'accumulatore tampone se il generatore di calore deve essere dotato di un aumento della temperatura di ritorno, come nel caso di una caldaia a legna e di un'unità di cogenerazione. In questo caso, viene caricata prima la zona calda superiore e solo successivamente la zona fredda inferiore, in modo che l'accumulo si riscaldi più rapidamente nella parte superiore e rimanga freddo più a lungo nella parte inferiore.
Il concetto idraulico di Schweinfurt
Nel caso di Schweinfurt, sono stati utilizzati tutti e tre i metodi: Le caldaie delle due aule di formazione, ognuna dotata di una propria pompa e di una valvola di non ritorno, e la caldaia a pellet del grande capannone caricano il buffer attraverso un comune booster di ritorno rendeMIX 2×3 (RLA) in un processo a due zone, che mantiene la temperatura di ritorno costante a circa 55° C tramite un regolatore integrato nell'attuatore. In questo modo si ottengono temperature di mandata più elevate, quasi indipendenti dall'uscita, con un intervallo di temperatura di circa 70/55° C, che vengono immesse nel buffer in alto. L'alimentazione in funzione delle condizioni atmosferiche dei circuiti ad alta temperatura - radiatori al piano superiore e Venkon al piano terra del vecchio edificio - è assicurata da un 3mix 2×2, il cui ritorno può essere utilizzato dai circuiti a bassa temperatura - riscaldamento a pavimento al piano terra del vecchio edificio e in due nuovi edifici - prima di essere immesso nel collegamento centrale del buffer. Infine, l'alimentazione controllata dalle condizioni atmosferiche è fornita da un rendeMIX 3×2, che combina lo scarico a due zone con l'utilizzo del ritorno. In questo modo si ottiene un flusso di volume estremamente elevato di acqua di ritorno più fredda possibile. È stato inoltre importante limitare il numero di connessioni al buffer al minimo necessario: la distribuzione principale del calore è collegata solo tramite tre connessioni per limitare la portata d'acqua nel buffer all'equalizzazione idraulica tra generatori e utenze. La caldaia murale a condensazione, originariamente installata per riscaldare l'edificio, si occupa della regolazione dei circuiti di miscelazione in base alle condizioni atmosferiche e, tramite un quarto collegamento, garantisce la portata d'acqua di servizio solo per il decimo superiore del buffer. A queste tre tubazioni (calda, tiepida e fredda) sono collegati anche un modulo di carica solare termico a stratificazione con valvola di commutazione e una stazione di acqua dolce di Sonnenkraft nella stanza vicina. La pompa di calore è collegata in parallelo tra le connessioni tampone superiore e inferiore e deve essere messa in funzione solo quando tutti gli altri generatori di calore sono spenti, poiché il suo basso ΔT e l'elevato flusso volumetrico distruggono qualsiasi stratificazione. È in funzione solo quando non si svolgono sessioni di allenamento e viene spenta uno o due giorni prima per consentire al tampone di raffreddarsi.
In alto: il sistema pipe-in-pipe
Che cos'è il sistema Pipe-in-pipe? Con SPP, il tubo di circolazione viene posato nel tubo di mandata. Questo passaggio direttamente nel tubo dell'acqua calda consente di risparmiare sui costi del materiale e, soprattutto, sui tempi di installazione. In una nuova installazione, il tubo interno può essere inserito immediatamente - cioè prima di pressare e avvitare - e posato insieme al tubo di mandata. In caso di ristrutturazione o retrofit, come nel caso della corporazione di Schweinfurt, è stato utilizzato un dispositivo di inserimento aggiuntivo, che facilita notevolmente l'inserimento del tubo. L'elemento centrale del sistema è un raccordo con un manicotto. Il tubo viene fatto passare (attraverso e fuori) con il pezzo stampato; il tubo viene fissato con il manicotto. Sono possibili anche cambi di direzione. L'estremità del tubo di plastica viene fatta passare attraverso lo speciale raccordo FSP, brevettato da Spiegel Innovation. Non sono necessari strumenti speciali o crimpature. Grazie al cosiddetto sistema unidirezionale nel foro, il tubo di plastica viene tenuto in posizione e impedito di scivolare fuori. In questo modo si completa l'installazione del tubo di circolazione. Altri motivi per cui questo sistema non dovrebbe mancare in nessuna installazione di acqua potabile:
- L'elevato effetto di risparmio energetico dell'impianto internocircolazione, come in questo ha portato ad una riduzione delle emissioni di CO2–rispetto al sistema convenzionaledi 1500 kg di CO2 per anno. In relazione al PPW da HD Spiegel Innovazione ancora una volta circa 1000 kg di CO2 meno, quindi insieme circa 3 tonnellate di CO2 all'anno salvato per questo sistema! In uno casa unifamiliare, le emissioni di CO2-Uscita di circa 1,5-2 tonnellate all'anno.essere abbassato.
- Questo sistema significa che il regolamento W551 (ΔT di 5 K) e altri igieaspetti tecnici senza alcun problema.
- Il design di questa forma specialeevita le cavità e non ha bisogno disulle guarnizioni, che provoca il ristagno dell'acquae i siti di germinazione. Anche con Scambiatori di calore tubo-in-tubo o il Spada di circolazione con combinazione di turniQuesto obiettivo è stato raggiunto in modo ottimale.
In futuro, gli installatori sarannoprogettazione igienica di attrezzature per la ristorazionee le loro connessioni (stagnazionepericolo), al fine di evitare di batteri e legionella. Perché Scambiatore di calore tubo-in-tubo (PPW) per un modulo per l'acqua dolce? Per il collegamento di un sistema di circolazione su un impianto di acqua dolcemodulo (alimentazione all'ingresso dell'acqua fredda)I seguenti svantaggi derivano dall'uso del sistema La possibile calcificazione del modulo e soprattutto il "feed-back" da parte delle altetemperatura di circolazione più elevata nella zona fredda del serbatoio di accumulo e quindi la distruzione associata della stratificazione. Con PPW, questi svantaggi appartengono al passato.sicurezza. L'installazione viene effettuata nel collaudato La tecnologia "pipe-in-pipe", a seconda della progettazione del serbatoio di stoccaggio, nella "zona calda". Con lo spostamentoche possono essere utilizzati in un sistema di stoccaggio continuo.riscaldare l'acqua, non c'è un circuitoè previsto un collegamento. Invece la circolazione attraverso l'acqua freddaintegrato nell'ingresso. Come risultato la stratificazione del serbatoio di stoccaggio viene distrutta, quindiI sistemi lar possono fornire energia solo al quando la temperatura del serbatoio di accumulo è superiore alla temperatura di circolazione. Con Aiuto della modanatura HD Mirror il tubo di circolazione è collegato alnell'area dell'acqua calda dell'impianto. sistema di stoccaggio e quindi l'opIl sistema può essere utilizzato in qualsiasi momento. Diversi produttori di accumulatori (Nau, Solarfocnoi, IFF Kollmannsberger, Fröling) set questa spada di circolazione già con i lorosistemi di stoccaggio. L'azienda HD Spiegel L'innovazione continua a concentrarsi su Produttori e rivenditori di sistemi di stoccaggio chenel loro programma.vogliono fare.
Soluzione perfetta: cliente soddisfatto
"Sono entusiasta", afferma Josef Bock, riassumendo il risultato del lavoro congiunto. "Non abbiamo mai avuto temperature di circa 20 °C laggiù nel tampone". L'azienda Baunach ha progettato il sistema e Josef Bock stesso ha installato tutto. "Entro nei radiatori a una temperatura da 0 °C a -5 °C con circa 40-45 °C, esco dai radiatori a 32-35 °C al massimo, entro nel riscaldamento a pavimento, il capannone annesso ha un'attivazione in cemento, ad esempio, c'è anche un riscaldamento a parete nell'edificio e un sistema di ventilazione con recupero di calore". Il flusso di ritorno dai sistemi a bassa temperatura ha quindi solo una temperatura compresa tra 19 e 29° C circa. Ciò significa che solo l'acqua fredda raggiunge la zona fredda del serbatoio tampone, dove può essere riscaldata. Abbiamo raggiunto questo obiettivo e ne siamo orgogliosi", afferma Josef Bock, riassumendo il risultato degli sforzi compiuti. L'aspetto che ritiene particolarmente vantaggioso del sistema di Hans-Georg Baunach è la sua personalizzazione in base alle condizioni del sito: Il cliente non deve reinstallare l'intero sistema, ma i miscelatori rendeMIX sono personalizzati per il sistema. La formazione sui riscaldatori non deve più essere interrotta perché il serbatoio di accumulo può assorbire senza problemi il calore generato (fino a 200 kW) dalle aule di formazione. Questa energia non deve essere sprecata, ma può essere utilizzata in modo ottimale. Naturalmente Josef Bock ha incluso il sistema rendeMIX nei suoi programmi di formazione. Per lui è un dovere assicurarsi che i suoi maestri artigiani non solo conoscano il sistema, ma sappiano anche come utilizzarlo. "Per noi rendeMIX è lo stato dell'arte!".
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