Non fuori dal piolo
Modello di carattere: la tecnologia di riscaldamento presso R + F a Kassel
Il credo dell'azienda: "Il futuro è nelle tecnologie innovative e moderne". Dobbiamo affrontarli e trasmettere le nostre conoscenze ai nostri clienti: artigiani, progettisti, architetti. Naturalmente, possiamo argomentare in modo particolarmente convincente se abbiamo una nostra esperienza, ad esempio per quanto riguarda il risparmio energetico del vecchio rispetto al nuovo". Markus Ortlauf, che afferma ciò, è consulente tecnico del Casa all'ingrosso Richter + Frenzel. Si era espresso a favore di un impianto di riscaldamento insolito nella proprietà del grossista a Kassel.
Immagine 1: Sistema di riscaldamento Ecocraft nell'aula tecnica/di formazione della R + F di Kassel.
I risultati operativi dopo poco più di un anno hanno premiato lui e la sua azienda per la decisione non del tutto priva di rischi. La caldaia modulare "Ecocraft" di Vaillant è al centro della nuova tecnologia. Nella filiale dell'Assia settentrionale di R + F, le vecchie caldaie atmosferiche faticavano a raggiungere tassi di utilizzo accettabili e dovevano essere sostituite. Tuttavia, non poteva trattarsi di un prodotto standard, perché in Assia, patria di Viessmann e Buderus, bisogna avere qualche carta vincente per sopravvivere come fornitore di generatori di calore accanto ai due potenti concorrenti. Markus Ortlauf ha visto una delle carte vincenti nella caldaia a gas a condensazione a cascata "Ecocraft". Cascata significa che l'unità è costituita da moduli indipendenti flangiati in parallelo, ciascuno con una potenza fino a 40 kW. L'unità più piccola è composta da due celle, la più grande da sette. In questo modo si ottiene una potenza fino a 280 kW, a seconda della proprietà. Ogni singolo bruciatore può anche essere regolato su una scala mobile tra 12 e 40 kW, il che significa che la gamma di controllo si estende da 12 a 280 kW.
Interruzione senza conseguenze evidenti
Figura 2: L'impianto di distribuzione con i miscelatori rendeMIX (a sinistra del collaboratore di R + F Stefan Dornemann e un modello di installazione parallela a scopo formativo con un distributore Magra sullo sfondo.
Autosufficiente significa che se uno dei blocchi della cascata si guasta, i suoi vicini lavorano per lui. La caldaia non si guasta. Il malfunzionamento non è visibile all'esterno. La "Ecocraft" è quindi simile a un diesel solido, che può far fronte anche al guasto di un cilindro. Ortlauf: "Questa particolarità del modello ci dà l'opportunità di svolgere un ruolo più incisivo nel settore delle caldaie con Vaillant. Naturalmente, dobbiamo anche comunicarlo. Ecco perché abbiamo ampliato il locale tecnico con la 'Ecocraft' trasformandolo in un centro di formazione". Come seconda carta vincente, che parla soprattutto a favore della competenza di progettazione e consulenza del servizio esterno di Richter + Frenzel, la filiale di Kassel fa riferimento alla speciale commutazione dei tre circuiti di riscaldamento del complesso edilizio in combinazione con il sistema "rendeMIX" di HG Baunach GmbH & Co. KG di Hückelhoven, al confine tra Germania e Paesi Bassi. Questo sistema commuta in serie le reti ad alta e bassa temperatura, trasformando il flusso di ritorno di una in quello dell'altra rete di distribuzione del calore e ottimizzando così il rendimento energetico, soprattutto in combinazione con le caldaie a condensazione. Questa architettura, basata su un miscelatore multiplo molto speciale, è stata lanciata sul mercato circa cinque anni fa. Nel frattempo, ha superato la prova del nove in numerose referenze, ovvero ha dimostrato i suoi effetti di risparmio: perché garantisce le più basse temperature di ritorno e quindi i più alti guadagni di calore da condensazione.
Figura 3: Tabella dei valori.
Tre cerchi come un unico cerchio
Figura 4: Dispositivo di misurazione della condensa BrennCon www.consoft.de.
A Kassel, il "rendeMIX" ha trovato un terreno particolarmente stimolante, ovvero tre zone di temperatura: in primo luogo il complesso amministrativo come circuito di radiatori con una temperatura di mandata di circa 60 °C, in secondo luogo l'esposizione con riscaldamento a pavimento per un massimo di 40 °C e in terzo luogo, infine, il magazzino con serpentine nel pavimento per una temperatura di mandata fino a 30 °C. In linea di principio, questa terza sezione dovrebbe essere mantenuta solo al riparo dal gelo. In linea di principio, questa terza sezione dovrebbe essere mantenuta solo al riparo dal gelo. Lo schema del sistema si basa quindi sui seguenti valori: Uffici 62/42 °C, esposizione 40/30 °C, deposito 30/20 °C. Con "rendeMIX", praticamente l'intero complesso viene riscaldato con un unico circuito. In passato, le due vecchie caldaie atmosferiche utilizzavano tre miscelatori per miscelare tre temperature per ogni sottozona, e il ritorno comune non scendeva quindi mai sotto i 42 °C. L'impianto è entrato in funzione all'inizio della stagione di riscaldamento 2005/2006 e poche settimane dopo, in primavera, sono iniziati i corsi di formazione per artigiani e uffici di progettazione su "Ecocraft" e "rendeMIX". I primi corsi di formazione, oltre alla spiegazione funzionale, si sono dovuti accontentare di risultati selettivi tratti dalla realtà. La stabilità della temperatura e i livelli di utilizzo dei singoli flussi volumetrici attraverso le serpentine, i radiatori e gli scambiatori di calore di "Ecocraft" potevano essere letti solo dai valori momentanei dei termometri e dal bilancio di alcune settimane, ma non dal bilancio di due periodi di riscaldamento come confronto prima e dopo. Tale valutazione è ora disponibile. Nei due anni precedenti a "Ecocraft" e "rendeMIX", dal luglio 2003 al giugno 2004 e nello stesso periodo dal 2004 al 2005, il consumo di energia per il riscaldamento della Richter + Frenzel di Kassel è stato rispettivamente di 506.000 e 499.000 kWh. Appena in tempo per l'inverno 2005/2006, l'impresa di riscaldamento locale, Günter Tromp Haustechnik, Kassel, ha installato il generatore di calore modulare Vaillant e ha collegato i tre circuiti di riscaldamento in serie con il raccordo Baunach. Il risultato: solo 356.000 kWh. Questo valore non è stato adattato alle condizioni atmosferiche, ma è stato letto dal contatore del gas. Tuttavia, questo cambia poco la proporzionalità, poiché i dati climatici in questi tre anni non sono variati in modo significativo.
Ora Magra è distributore di rendeMIX
Se guardate l'installazione di Richter + Frenzel, noterete le complesse tubazioni dei singoli gruppi di miscelatori. Erano costosi. Nel caso di Richter + Frenzel, questo aspetto non ha avuto un ruolo significativo nella decisione perché, in primo luogo, volevano realizzare un sistema dimostrativo e, in secondo luogo, erano già in corso trattative con il produttore di raccordi Magra per saldare un distributore speciale per il "rendeMIX". Questo avrebbe poi ridotto i costi dell'attività commerciale e quindi reso l'architettura speciale della connessione di serie più interessante nel complesso in termini di costi e di installazione. Magra e Baunach hanno presentato il raccordo alla fiera SHK di Essen nel 2006. Combina lo schema "rendeMIX" con il principio della nota barra del collettore. La particolarità è che per ogni gruppo di miscelatori sono previste tre connessioni e non due, come nella versione standard: mandata calda, ritorno caldo e ritorno freddo. Il collettore consente di montare a flangia fino a cinque gruppi. Per evitare confusione, i singoli attacchi sono chiaramente etichettati. L'unica cosa da osservare è la sequenza dei circuiti di riscaldamento, collegandoli verso il generatore di calore con temperatura di ritorno decrescente. Per il resto, non ci sono differenze rispetto al collaudato sistema Magra.
Risparmi comprovati del 30 per cento
La moderna caldaia e la disposizione del circuito di riscaldamento hanno quindi ridotto i costi del gas naturale di circa il 30%. In linea di massima, due terzi di questo successo possono essere attribuiti al generatore di calore e un terzo al layout del sistema. Per ottenere questo risultato, HG Baunach GmbH & Co. KG ha dovuto convincere il progettista e Vaillant a realizzarlo. Se si considerano i tre singoli scarti e si tiene conto di alcune tolleranze, lo scarto totale ammonta a 40 K. Inizialmente, Vaillant non voleva imporre questa differenza tra la mandata e il ritorno sul generatore di calore, per timore che un singolo modulo potesse soffrire di mancanza d'acqua in condizioni sfavorevoli. Inizialmente, l'azienda di Remscheid aveva insistito su un troppopieno, un separatore idraulico. Questo perché "Ecocraft" appartiene alla famiglia degli scaldacqua a circolazione, che necessitano di portate minime. Gli ingegneri hanno risolto il problema dal punto di vista del sistema. Hanno creato una gerarchia di controllo armonizzata in modo tale che i singoli circuiti garantiscano sempre il volume minimo di acqua circolante quando i moduli sono in funzione, cioè non si abbassano completamente. I tre livelli di temperatura di Richter + Frenzel si adattano a un totale di 200 kW. Un Ecocraft con cinque moduli (5 x 40 kW) è quindi installato nella sala di formazione/tecnica. Gli operatori hanno contato il numero di avviamenti e hanno determinato un tempo medio di funzionamento della caldaia di 2,5 giorni per ogni avviamento. Questo non dovrebbe essere un dato particolarmente sorprendente per un sistema di riscaldamento modulante che può funzionare fino a pochi kilowatt. Negli inverni rigidi, la domanda di calore e la produzione di calore dovrebbero bilanciarsi a vicenda e il sistema dovrebbe funzionare praticamente ininterrottamente, ma se si considera un intero periodo di riscaldamento, 2,5 giorni parlano a favore di una configurazione di sistema molto solida.
Figura 5: Schema del circuito.
Utilizzo di un elevato potere calorifico
Ciò si riflette anche nell'utilizzo del potere calorifico. In genere i produttori promettono tassi di utilizzo del 105%. Tuttavia, spesso c'è un notevole divario tra la teoria e la pratica o tra il banco di prova e il campo. Ciò ha a che fare con temperature di ritorno troppo elevate. A un valore di circa 40 °C, si produce un terzo di condensa in meno rispetto al "guadagno" a 20 °C. Il risultato è una perdita del cinque per cento del rendimento. Il risultato è una perdita di efficienza del cinque per cento. Nella filiale di Richter + Frenzel, il triplo utilizzo del flusso fino a 20 °C non dovrebbe in realtà comportare differenze tra il rendimento termico di condensazione previsto e quello misurato. Tuttavia, i consulenti e i responsabili della formazione hanno voluto affidarsi a prove verificabili e hanno suggerito l'installazione di un dispositivo di misurazione BrennCon. Questo strumento legge l'acqua di condensa. In linea di principio, si tratta di un raccoglitore di condensa con un contenuto definito, che svuota un contenitore di riempimento alla volta nella rete delle acque reflue e determina il volume della condensa dall'aggiunta dei colpi. Il ricalcolo effettuato da Richter + Frenzel è stato estremamente soddisfacente: il consumo di gas di 4182 m3 o 43.284 kilowattora nel periodo dal 20 dicembre 2005 al 12 gennaio 2006 sono compensati da 94 g/kWh di condensa. La Figura 3 mostra una temperatura media di ritorno di circa 33 °C e un'efficienza termica della caldaia del 104% nel periodo considerato. Con una temperatura di ritorno di 42 °C - come in passato - la "Ecocraft" avrebbe dovuto accontentarsi di circa 4 % di efficienza in meno - e quindi sprecare molto.
Alcuni miglioramenti
Almeno 16.000 kilowattora sprecati. Nelle prime settimane di messa in funzione, il sistema era ancora basato su un software di controllo vecchio e non personalizzato per l'architettura a tre circuiti. Vaillant ha apportato dei miglioramenti. Anche la Figura 3 conferma il successo: a partire da gennaio, la quantità di condensa si è stabilizzata a circa 98 g/kWh, il che significa almeno mezzo punto percentuale in più o 2000 kWh. Un'altra lacuna iniziale: si era insinuato un errore di installazione. Probabilmente ciò è andato a scapito del valore di efficienza del sistema secondo l'ordinanza sul risparmio energetico. Purtroppo, come si è scoperto in seguito, uno dei sensori esterni segnalava costantemente temperature di gelo. Di conseguenza, anche in condizioni climatiche miti, la mandata nei radiatori avveniva a una temperatura massima della caldaia di 67 °C. Sebbene il flusso di ritorno fosse ancora intorno ai 30 °C, la perdita di calore nel sistema di distribuzione del calore aumenta con l'aumentare della temperatura del sistema, in conformità alla norma DIN 4701 Parte 10 "Valutazione energetica degli impianti di riscaldamento e ventilazione". Tuttavia, poiché la maggior parte del livello di distribuzione a Kassel si trova all'interno dell'involucro termico dell'edificio, è probabile che le perdite abbiano avuto un impatto minimo in euro e centesimi.
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