Condensatore dei gas di scarico, aumento del flusso di ritorno ed efficienza del tampone
I condensatori di gas di scarico continuano la tendenza ecologica verso la tecnologia delle caldaie a condensazione
L'idea di estrarre calore aggiuntivo dai gas di scarico della combustione condensando il vapore acqueo in essi contenuto è ormai ampiamente accettata con il termine di tecnologia della condensazione per le caldaie a gas naturale e a olio combustibile. A questo proposito, si può ipotizzare che la tendenza verso la tecnologia a condensazione continuerà anche per le caldaie a legna e le unità di cogenerazione, soprattutto perché ci sono ulteriori vantaggi da registrare per ciascuna di queste tecnologie:
- Con le caldaie a legna, l'uso di condensatori di gas di scarico porta a una significativa riduzione delle emissioni di particolato, fino a 50%. (Fonte: ÖkoFEN)
- Nelle unità di cogenerazione, la parte del gas di scarico che viene convertita in elettricità aumenta anche il bilancio del potere calorifico, per cui l'aumento percentuale della potenza termica è maggiore rispetto alle caldaie.
- L'uso di condensatori di gas di scarico è un prerequisito per l'utilizzo congiunto di sistemi aria/gas di scarico (LAS) con altri generatori di calore.
La tabella seguente mostra i diversi combustibili e le efficienze dei generatori di calore:
| Gas naturale NT- Caldaia |
Gas naturale BW- Caldaia |
Gas naturale BW- CHP |
Olio da riscaldamento NT- Caldaia |
Olio da riscaldamento BW- Caldaia |
Olio da riscaldamento BW- CHP |
Legno NT- Caldaia |
Legno BW- Caldaia |
Legno BW- CHP |
|
| eta el | – | – | 30% | – | – | 45% | – | – | 10% |
| Ho / Hu | 111% | 111% | 114% | 106% | 106% | 109% | 108% | 108% | 109% |
| Perdite di gas di scarico | 18% | 4% | 4% | 13% | 4% | 4% | 12% | 5% | 5% |
| eta / Hu | 93% | 107% | 110% | 93% | 102% | 105% | 96% | 103% | 104% |
Fonti: iwo.de, vollbrennwerttechnik.de, ÖkoFEN
A prima vista, l'unità di cogenerazione a gasolio sorprende per un'efficienza appena inferiore a quella di una caldaia a condensazione a gas naturale e per il fatto che una caldaia a condensazione a legna batte una caldaia a condensazione a gasolio di un punto percentuale in termini di efficienza.
Dal nostro punto di vista, c'è molto da dire a favore dell'ulteriore crescita di questa tecnologia. Quindi, siate presenti fin dall'inizio e fate esperienza dove altri stanno ancora chiudendo gli occhi!
Utilizzare caldaie a condensazione significa comunque scendere al di sotto del punto di rugiada
Tuttavia, l'arte di utilizzare le caldaie a condensazione consiste nel mantenere la temperatura al di sotto del punto di rugiada, perché solo così il vapore acqueo contenuto nei fumi condensa e non c'è modo di aggirare questo fatto fisico. Da un lato, ciò significa che la distribuzione del calore deve funzionare con le temperature di ritorno più basse possibili. Dall'altro lato, significa anche che bisogna fare molta attenzione alla limitata fornitura di acqua fredda durante il caricamento per motivi di efficienza del buffer, in quanto l'esaurimento della stessa interromperà il caricamento del buffer. L'acqua fredda di un tampone è tanto preziosa in fase di carico quanto quella calda in fase di scarico!
Utilizzo del valore di condensazione in funzione dell'efficienza del buffer
I generatori di calore rigenerativi, come le caldaie a legna o le unità di cogenerazione, di solito richiedono una temperatura di ritorno minima regolata. Questa è spesso di circa 60°C e viene generata aggiungendo acqua di mandata al flusso di ritorno freddo dalla connessione tampone inferiore.
A causa del carico monozona, molta acqua di mandata della caldaia entra nel ritorno della caldaia e solo una piccola parte entra nel tampone.
Il cosiddetto boosting del flusso di ritorno (RLA) può essere utilizzato con un rendeMIX 2×3 per un caricamento particolarmente efficiente a due zone di un bollitore tampone. Con il caricamento a due zone, la parte superiore dell'accumulo viene riscaldata il più rapidamente possibile prelevando acqua calda dall'attacco centrale dell'accumulo.
Grazie al caricamento a due zone del rendeMIX 2×3, meno acqua di mandata della caldaia raggiunge il ritorno della caldaia e più il buffer.
Sebbene la temperatura del raccordo inferiore dell'accumulo e quindi la percentuale di acqua di mandata della caldaia che entra nell'accumulo aumentino man mano che l'accumulo viene caricato, l'aumento della temperatura del raccordo inferiore dell'accumulo indica solitamente che l'accumulo raggiungerà presto la fine della sua capacità di assorbimento del calore, poiché il caricamento deve essere interrotto quando la temperatura del raccordo inferiore dell'accumulo supera la temperatura di ritorno richiesta alla caldaia.
Solo poco prima della fine del caricamento a zona singola, l'aumento delle temperature sul collegamento inferiore del buffer porta a una maggiore velocità di caricamento.
Non appena la temperatura dell'acqua tampone sull'attacco centrale è superiore alla temperatura di ritorno richiesta, il carico a due zone del rendeMIX 2×3 accede all'acqua fredda sull'attacco inferiore.
Il caricamento a due zone del rendeMIX 2×3 assicura un caricamento molto più comodo ed efficiente del buffer grazie all'uso più economico della scarsa risorsa "acqua fredda".
A parità di alimentazione, la parte superiore del tampone si riscalda più velocemente e la parte inferiore rimane fredda più a lungo. Ciò significa che un maggiore comfort (acqua calda più veloce) non è in contraddizione con una maggiore efficienza (acqua fredda più a lungo).
Il confronto tra i due sistemi ha dimostrato che il tempo che intercorre tra l'accensione di una caldaia a legna e la disponibilità di acqua calda può essere dimezzato, raddoppiando al contempo la capacità di assorbimento del calore del tampone!
Come funziona il condensatore rendeMIX 3×3 e perché ha bisogno della valvola VTB?
Il caricamento a due zone del rendeMIX 2×3 con boost di ritorno integrato (RLA) carica il bollitore tampone in modo così efficiente perché riscalda l'acqua calda dal centro prima dell'acqua fredda dalla parte inferiore del tampone. Tuttavia, se sulla caldaia a legna o sull'unità di cogenerazione deve funzionare anche uno scambiatore di calore per la condensazione dei gas di scarico (condensatore), questo deve ovviamente essere alimentato con l'acqua più fredda proveniente dall'attacco più basso dell'accumulo, per ottenere il massimo beneficio, ossia scendere il più possibile al di sotto del punto di rugiada.
Il limitatore termostatico della temperatura di mandata (valvola VTB), con temperatura minima regolabile, ha il compito di garantire che l'acqua fredda prelevata dall'accumulo non sia superiore a quella necessaria per ottenere il massimo effetto calorifico. Ottimizza quindi l'efficienza del sistema prelevando dal buffer la quantità di acqua fredda necessaria, ma solo la minima possibile. A tal fine, monitora la temperatura dell'acqua di riscaldamento in uscita dal condensatore e regola la quantità di acqua di conseguenza: se nel condensatore scorre troppa acqua fredda, l'acqua di riscaldamento esce dal condensatore ben al di sotto della temperatura del punto di rugiada dei fumi (gas naturale ~56°C, legna: ~49°C, olio combustibile ~47°C) - la quantità di acqua viene ridotta; tuttavia, se nel condensatore scorre troppa poca acqua fredda, esce ben al di sopra della temperatura del punto di rugiada - la quantità di acqua viene aumentata. Troppa poca acqua riduce la resa di condensazione, poiché i gas di scarico non condensano sull'intera superficie del condensatore. Troppa acqua, invece, non utilizza la scarsa risorsa "acqua fredda" con sufficiente parsimonia, perché il condensatore non produce quasi più resa di condensazione.
Tuttavia, il condensatore rendeMIX 3×3 non richiede una pompa aggiuntiva per modificare la quantità di acqua che scorre attraverso lo scambiatore di calore per la condensazione dei fumi nel modo descritto: la pressione differenziale necessaria è semplicemente generata da una valvola di troppopieno all'uscita del gruppo verso il ritorno della caldaia a legna o dell'unità CHP. Come in precedenza, l'intero circuito della caldaia necessita di una sola pompa di circolazione. Questa può essere montata a flangia sul condensatore rendeMIX 3×3 o integrata nel generatore di calore. L'unico requisito per il suo utilizzo è che la tubazione tra la mandata del condensatore e il ritorno del generatore di calore sia collegata al condensatore rendeMIX 3×3 tramite un raccordo supplementare (tubo rosso con raccordo a T al raccordo 5 del condensatore rendeMIX 3×3).
Il servomotore del rendeMIX 3×3 Condenser è controllato tramite il segnale a tre punti 230V~ di un regolatore esterno, che mantiene costante la temperatura di ritorno al generatore di calore. In alternativa, il rendeMIX 3×3 Condenser FWR è dotato di un regolatore integrato a valore fisso con temperatura nominale regolabile e collegamento alla rete 230V~.
Solo con il condensatore rendeMIX 3×3 è possibile ottenere il meglio dal condensatore dei gas di scarico. e dal serbatoio di stoccaggio del tampone. Poiché la stratificazione ha un'influenza molto significativa sull'efficienza del tampone e questa non può essere creata o stabilizzata o protetta dalla distruzione durante il solo caricamento, è ovvio che il risultato migliore si ottiene utilizzando contemporaneamente il caricamento e lo scaricamento rendeMIX, come vi abbiamo già detto nel nostro rendePOST 4 al punto "Perché sono necessari entrambi: caricamento e scaricamento a due zone?".
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