DATI DI COPERTINA E PREMESSA DEL PROGETTO
E02069601
Generatori di calore
Analisi dei prodotti della combustione e misurazione in opera del rendimento di combustione
Parte 1: Generatori di calore a combustibile liquido e/o gassoso
Heat generators
Flue gases analysis and measurement on site of combustion efficiency
Part 1:Heat generators feeded with liquid and/or gaseous fuels
ORGANO
COMPETENTE
CTI - Comitato Termotecnico Italiano
CO-AUTORE
CIG - Comitato Italiano Gas
SOMMARIO
La norma prescrive le procedure per eseguire in opera l’analisi dei prodotti della combustione e la
misurazione del rendimento di combustione dei generatori di calore.
Essa si applica a tutti i generatori di calore alimentati a combustibile gassoso e/o liquido,
destinati al riscaldamento degli ambienti e/o alla produzione di acqua calda sanitaria.
La norma non si applica agli impianti inseriti in cicli di processo e ai generatori di calore alimentati a
combustibile solido.
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codice progetto: E02069601
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DATI DI COPERTINA E PREMESSA DEL PROGETTO
RELAZIONI
NAZIONALI
E02069601
La presente norma è la revisione della UNI 10389:1994.
RELAZIONI
INTERN.LI
La presente norma è stata elaborata sotto la competenza degli enti federati all'UNI@
PREMESSA CTI - Comitato Termotecnico Italiano
CIG - Comitato Italiano Gas
@
La Commissione Centrale Tecnica dell'UNI ha dato la sua approvazione il giorno mese anno. @
@
VARIANTI
NAZIONALI
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1.
Scopo e campo di applicazione
La presente norma prescrive le procedure per eseguire in opera l’analisi dei prodotti della
combustione e la misurazione del rendimento di combustione dei generatori di calore.
Essa si applica a tutti i generatori di calore alimentati a combustibile gassoso e/o liquido,
destinati al riscaldamento degli ambienti e/o alla produzione di acqua calda sanitaria.
Sono definite le seguenti procedure:
misurazione della portata termica del generatore di calore;
campionamento e analisi dei prodotti della combustione;
misurazione in opera della temperatura dei prodotti della combustione e dell’aria
comburente;
misurazione in opera delle concentrazioni di ossigeno (O2) o anidride carbonica (CO2) e
di monossido di carbonio (CO);
calcolo del rendimento di combustione;
misurazione in opera dell’indice di fumosità (per i soli generatori alimentati con
combustibili liquidi).
-
2.
La presente norma non si applica a:
impianti inseriti in cicli di processo;
generatori di calore alimentati a combustibile solido.
Riferimenti
Non applicabile.
3.
Termini e definizioni, simboli e unità di misura
Ai fini della presente norma si applicano i termini e le definizioni seguenti.
1
2
3.1.
Definizioni
3.1.1
libretto di centrale1: Documento a corredo di ogni impianto termico avente potenza termica del
focolare maggiore di 35 kW, sul quale sono riportati i dati relativi all’impianto termico e ai suoi
componenti, al suo esercizio e alla sua manutenzione.
3.1.2
libretto di impianto2: Documento a corredo di ogni impianto termico avente potenza termica del
focolare non maggiore di 35 kW, sul quale sono riportati i dati relativi all’impianto termico e ai
suoi componenti, al suo esercizio e alla sua manutenzione.
3.1.3
rendimento di combustione: Rapporto tra la potenza termica convenzionale e la potenza termica
del focolare.
3.1.4
potenza termica convenzionale: Potenza termica del focolare diminuita della potenza termica
persa al camino.
3.1.5
potenza termica del focolare: Prodotto del potere calorifico inferiore del combustibile impiegato
per la portata di combustibile bruciato. Sinonimo di portata termica.
Definizione tratta dalla UNI 8364-3:2007, punto 3.8.
Definizione tratta dalla UNI 8364-3:2007, punto 3.9.
1
© UNI
3.1.6
valore nominale di un parametro: Valore dichiarato e garantito dal costruttore per il regime di
funzionamento continuo, e riportato in targa e nel libretto di istruzioni.
3.1.7
valore effettivo di un parametro: Valore che differisce da quello nominale in quanto modificato
su disposizione del responsabile dell’esercizio e della manutenzione dell’impianto, nel rispetto
delle prescrizioni del fabbricante
3.1.8
valore misurato di un parametro: Valore rilevato dall’operatore.
3.1.9
rapporto di prova: Documento sul quale sono riportati i risultati delle operazioni previste.
3.1.10
strumento portatile multifunzione: Apparecchio in grado di misurare contemporaneamente
almeno temperatura dei prodotti della combustione, concentrazioni di ossigeno (in alternativa di
anidride carbonica) e monossido di carbonio.
3.2.
Simboli e unità di misura
Prospetto 1 - Simboli e unità di misura
Grandezza
Rendimento di combustione
Potenza termica persa al camino
Potenza termica del focolare
Potenza termica convenzionale
Temperatura dei prodotti della combustione
Temperatura dell’aria comburente
Temperatura del fluido termovettore in mandata
Concentrazione di ossigeno nei prodotti della combustione
secchi
Concentrazione di anidride carbonica nei prodotti della
combustione secchi
Concentrazione di anidride carbonica nei prodotti della
combustione secchi teorici
Concentrazione di monossido di carbonio nei prodotti della
combustione secchi
Indice d’aria
Portata del combustibile liquido
Portata del combustibile gassoso
Indice di fumosità
Condizioni di temperatura e pressione normalizzate (0 °C e
1 013 mbar)
Unità di combustibile bruciato
Simbolo
ηcomb
Qs
Pf
Pc
tf
ta
tm
O2
Unità di misura
%
%
W
W
°C
°C
°C
% volume
CO2
% volume
CO2t
% volume
CO
ppm*
Massa di acqua prodotta dalla combustione
Massa di acqua presente nei fumi
Massa di acqua presente nell’aria comburente
Acqua effettivamente condensata
Energia recuperata dall’acqua effettivamente condensata
Incremento del rendimento di combustione dovuto alla
condensazione
Calore latente di condensazione dell’acqua
AC
AF
AR
CD
ER
ET
m3 per combustibili
gassosi
kg per combustibili
liquidi
kg/ucb
kg/ucb
kg/ucb
kg/ucb
MJ/ucb
%
Hcond
MJ/kg
2
© UNI
n
G
q
If
TPN
ucb
kg/h
m3/h
Massa di aria secca effettiva
Massa dei fumi secchi effettiva
Massa volumica aria secca
Massa volumica fumi secchi
Potere calorifico inferiore del combustibile
Volume teorico di aria comburente secca
Volume di aria comburente secca
Volume effettivo di aria comburente secca
Volume teorico dei fumi secchi
Volume dei fumi secchi
Volume effettivo dei fumi secchi
Umidità nell’aria comburente in condizioni di saturazione
Umidità nei fumi in condizioni di saturazione
-4
* 1 ppm = 1 x 10 % volume
M as eff
M fs eff
MV a
MV f
PCI
VA
V as
V as eff
VF
V fs
V fs eff
Χa
Χf
kg/ucb
kg/ucb
kg/m3
kg/m3
MJ/ucb
m3/ucb
m3/ucb
m3/ucb
m3/ucb
m3/ucb
m3/ucb
kg acqua / kg aria secca
kg acqua / kg fumi secchi
Prospetto 2 – Pedici
Simbolo
a
comb
cond
eff
f
s
4.
4.1
Riferimento
aria comburente
combustione
condensazione
effettive condizioni di misurazione
fumi di combustione
frazione secca
Operazioni preliminari
Generalità
All’operatore deve essere resa disponibile, per la consultazione a fini operativi e di sicurezza, la
pertinente documentazione prevista dalla vigente legislazione, e i libretti d’uso e manutenzione
del generatore di calore.
L’operatore deve inoltre assicurarsi di poter eseguire il controllo nel rispetto della propria e
dell’altrui sicurezza e senza causare guasti o malfunzionamenti all’apparecchio o all’impianto,
anche facendo riferimento a documentazioni tecniche, schemi e certificati relativi all’impianto
stesso e ai suoi componenti e accessori, ove esistenti.
4.2
Procedure operative particolari
4.2.1
Generalità
A seconda che il controllo della combustione venga eseguito da un operatore incaricato
dal responsabile per l’esercizio e la manutenzione dell’impianto o da un operatore
incaricato dall’autorità competente per gli adempimenti di legge, devono essere seguite le
seguenti diverse procedure.
4.2.2
Operatori incaricati dal responsabile per l’esercizio e la manutenzione
a) L’operatore deve effettuare le misurazioni sul generatore regolato alla potenza termica del
focolare effettiva;
3
© UNI
b) le misure ottenute e le operazioni effettuate devono essere riportate sul libretto di centrale
o di impianto;
c) al termine delle operazioni l’operatore si accerta che il generatore e l’impianto funzionino
in modo corretto.
4.2.3
Operatori incaricati dall’autorità competente
a) L’operatore deve effettuare la misurazione alla potenza termica del focolare effettiva;
qualora essa non coincida con quella nominale, l’operatore deve effettuare comunque la
misurazione, riferendo sul rapporto di prova della differenza; se l’operatore non può
eseguire la misurazione della portata del combustibile procede facendo riferimento alle
precedenti misurazioni eseguite dall’installatore/manutentore oppure al dato di targa del
generatore;
b) l’operatore deve effettuare la misurazione in presenza del responsabile dell’esercizio e della
manutenzione o di persona da lui incaricata; in nessun caso deve alterare, anche mediante
semplice regolazione, il funzionamento dell’apparecchio o dell’impianto, né effettuare
alcuna operazione ad esclusione di quelle previste dalla presente norma; può tuttavia
compiere le operazioni previste dal fabbricante dell’apparecchio e indicate sul libretto di
uso e manutenzione per l’esecuzione delle analisi di combustione, effettuabili anche con
l’ausilio di utensili di uso comune (per esempio smontaggio del mantello di una caldaia),
ripristinando al termine delle operazioni la situazione iniziale;
c) se l’operatore è impossibilitato ad effettuare le misurazioni deve segnalarlo sul rapporto di
prova, specificandone il motivo;
d) se l’operatore è in grado di effettuare le misurazioni, ma con una procedura difforme da
quella indicata nella presente norma, deve portare a termine il controllo, segnalando sul
rapporto di prova i motivi di difformità;
e) l’operatore deve impiegare un apparecchio di misura in grado di stampare la data, l’ora
della misurazione, i parametri rilevati e un codice identificativo dello stesso apparecchio;
f) il rapporto di prova deve essere redatto conformemente a quanto indicato nel punto 8.
Nota
Il rapporto è redatto in 3 copie: una copia per l’operatore, una per il responsabile dell’esercizio e della
manutenzione, e una per l’Ente che ha disposto la verifica;
g) l’operatore deve astenersi dall’inserire nel rapporto di prova consigli o giudizi, può
tuttavia segnalare sullo stesso al responsabile dell’esercizio e della manutenzione
situazioni riscontrate che a suo giudizio pregiudicano il corretto funzionamento
dell’impianto.
5.
Misurazione in opera del rendimento di combustione
5.1.
Campionamento dei prodotti della combustione
Il campionamento dei prodotti della combustione e la misurazione della temperatura degli
stessi devono essere eseguiti in corrispondenza di un'apposita presa di campionamento
passante nel condotto di evacuazione dei prodotti della combustione fatta salva una diversa
predisposizione della stessa a cura del fabbricante dell’apparecchio.
La presa di campionamento deve essere dotata di chiusura a tenuta, deve avere diametro non
minore di 10 mm, deve potere essere richiusa in modo stabile e mantenere la tenuta dopo
l’effettuazione delle misurazioni.
4
© UNI
La presa di campionamento, dove non già presente, deve essere praticata a cura del
responsabile per l’esercizio e la manutenzione a meno che sul generatore di calore sia già stata
praticata in precedenza una presa di campionamento che, a giudizio dell’operatore, consenta
una misurazione, conforme a quanto indicato dalla presente norma.
Se il condotto di evacuazione dei prodotti della combustione è parte integrante del generatore
di calore, il foro può essere praticato solo su autorizzazione del fabbricante del generatore, che
deve rilasciare le opportune istruzioni in merito.
La presa di campionamento, dove non già predisposta dal fabbricante del generatore di calore,
deve essere situata:
in generale il più vicino possibile al punto di uscita dei prodotti della combustione
dall’apparecchio.
nel caso di generatori di calore a gas con bruciatore atmosferico che dispongono di
dispositivo rompitiraggio-antivento la presa di campionamento deve di regola essere
situata a valle di tale dispositivo, preferibilmente a una distanza pari a due diametri del
canale di fumo, oppure, se all’interno di questo tratto è presente una curva, a una
distanza pari a un diametro dopo la curva.
Se a valle del generatore sono disposti sistemi di recupero del calore, il foro deve essere situato
sul tratto di condotto di evacuazione dei prodotti della combustione in uscita da questi sistemi;
se il calore recuperato serve a preriscaldare l’aria comburente, la misurazione della temperatura
dell’aria comburente deve essere effettuata prima del suo preriscaldamento
Nel caso di scarico dei prodotti della combustione a parete, se il collegamento fra il generatore
di calore e il terminale di tiraggio o di scarico non consente di praticare la presa di
campionamento, e il fabbricante del generatore non ha predisposto o indicato un apposito
punto di prelievo nel circuito fumi, il controllo della combustione non può essere effettuato.
Alcuni tipi di generatori di calore richiedono la presenza di due fori, generalmente predisposti
dal fabbricante dell’apparecchio: il primo foro consente la misurazione della temperatura
dell’aria comburente mentre il secondo foro consente il prelievo dei prodotti della combustione
per l’analisi di combustione. In questi casi si utilizzano strumenti multifunzione dotati di
doppia sonda di temperatura o, in alternativa, si rileva e memorizza la temperatura dell’aria
comburente con la caldaia a regime.
5.2.
Misura della temperatura dell’aria comburente
La misurazione della temperatura dell’aria comburente deve essere effettuata:
a)
nei pressi della bocca di aspirazione dell’aria nei generatori di calore con bruciatore ad aria
soffiata, fatto salvo il caso di preriscaldamento dell’aria comburente tramite recupero del
calore dai prodotti della combustione, come indicato nel punto 5.1;
b)
nei pressi dell’ingresso dell’aria nei generatori di calore a gas con bruciatore ad aria aspirata,
camera di combustione aperta e tiraggio naturale o con ventilatore sulla linea di scarico dei
prodotti della combustione;
c) in un punto opportuno del condotto di alimentazione dell’aria comburente nei generatori di
calore a gas con camera di combustione stagna, a tiraggio naturale o con ventilatore sulla
linea di scarico dei prodotti della combustione. Il punto deve essere predisposto dal
fabbricante del generatore di calore o praticato, a cura del responsabile per l’esercizio e la
manutenzione, seguendo le indicazioni che il fabbricante deve fornire in proposito. Al
termine della misurazione l’operatore deve chiudere stabilmente il foro, in modo da garantire
la tenuta del condotto.
5
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5.3.
Apparecchiatura
5.3.1
Generalità
Le misurazioni di temperatura dei prodotti della combustione e dell’aria comburente, delle
concentrazioni di ossigeno, anidride carbonica, monossido di carbonio, devono essere effettuate
con uno strumento portatile multifunzione avente i requisiti minimi di cui al prospetto 3.
Tali strumenti devono essere gestiti, verificati e tarati periodicamente, in conformità alle
istruzioni che devono essere fornite dal costruttore, in modo da garantire la riferibilità della
misura ai campioni nazionali del Sistema Nazionale di Taratura (SNT). In assenza di tali
istruzioni, lo strumento deve essere verificato e tarato almeno una volta ogni 12 mesi.
L’operatore, salvo diverse indicazioni contenute nella presente norma, deve effettuare le
misurazioni seguendo, per ciascun strumento, le istruzioni e le avvertenze riportate dal
fabbricante sul libretto d’uso.
La misurazione dei tempi deve essere effettuata mediante cronometro.
5.3.2
Strumenti multifunzione
Prospetto 3 - Requisiti minimi
Parametro
misurato
CO
Intervallo di
misura
0 ppm – 2 000 ppm
Risoluzione
Accuratezza
Valore minimo
misurato
±20 ppm o 5% del valore 20 ppm
misurato
0,3%
±0,3%
0,2%
±0,2%
±2 °C o 1,5% del valore
misurato
±1 °C
1 ppm
O2
0% - 21%
0,1%
CO2
0% - 20 %
0,1%
Temperatura prodotti 0 °C - 400 °C
1 °C
della combustionea)
Temperatura
aria -20°C - 100 °C
1° C
comburente
a) Qualora il fabbricante dello strumento multifunzione abbia previsto di poter utilizzare la sonda per la misurazione della
temperatura dei fumi anche per la misurazione della temperatura dell’aria comburente, deve garantire che la stessa possa
misurare una temperatura minima di -20 °C
5.3.3
Strumento di prelievo dei prodotti della combustione per la misura dell’indice di
fumosità
Può essere uno strumento meccanico o elettronico a sé stante, oppure può essere integrato
nello strumento multifunzione. In ogni caso deve essere dichiarato idoneo ai sensi della
presente norma dal fabbricante.
Per la gestione, verifica e taratura di questo strumento si fa riferimento al punto 5.3.1 per
quanto applicabile.
5.4.
Condizioni di misurazione
Ogni misurazione deve essere eseguita quando il generatore di calore si trova nello stato di
regime, alla potenza termica per la quale tale misurazione è prevista.
Lo stato di regime si ritiene raggiunto quando si sia stabilizzata la temperatura dei prodotti
della combustione, cioè quando la stessa non varia più di ±2 °C. Per gli apparecchi a gas
collegati a canne collettive, lo stato di regime si ritiene raggiunto dopo almeno 10 min
dall’accensione dell’apparecchio.
Raggiunto lo stato di regime, l’operatore deve verificare che non vi sia alcun riflusso, anche
parziale, dei prodotti della combustione in ambiente. Se questa condizione non è soddisfatta,
le operazioni di misurazione dei parametri di combustione, e conseguentemente il successivo
calcolo del rendimento di combustione, non possono avere luogo.
6
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L’operatore deve quindi rilevare la temperatura del fluido in mandata dal generatore di calore,
utilizzando la strumentazione disponibile sull’impianto o sull’apparecchio. Tale valore deve
essere indicato sul rapporto di prova o sulla documentazione eventualmente prevista dalla
vigente legislazione. In mancanza di tale strumentazione di misura della temperatura,
l’operatore procede in ogni caso all’analisi dei prodotti della combustione ed alla misura del
rendimento di combustione segnalando per iscritto tale situazione.
L’analisi dei prodotti della combustione e la misurazione in opera del rendimento di
combustione si effettuano alla massima potenza termica effettiva del focolare nelle condizioni
di normale funzionamento del generatore di calore.
Qualora non sia possibile, anche escludendo il termostato ambiente, raggiungere lo stato di
regime alla massima potenza termica del focolare effettiva per un periodo di tempo sufficiente
a effettuare le misurazioni di cui alla presente norma:
-
se il generatore è di tipo combinato, lo si fa funzionare in produzione di acqua calda
sanitaria; il rendimento così ottenuto è allora riferito alla potenza termica del focolare
effettiva durante la produzione di acqua calda sanitaria;
-
se il generatore ha solo la funzione riscaldamento, il controllo della combustione deve
essere effettuato alla potenza termica del focolare massima ottenibile, costante per il
tempo necessario alla effettuazione delle misurazioni; il rendimento ottenuto deve
essere riferito a tale potenza.
5.5.
Grandezze e misurazioni
5.5.1
Generalità
L’operatore deve evitare l’ingresso di aria dal foro durante la prova, in quanto la misurazione
della temperatura e delle concentrazioni potrebbero venire alterate rispettivamente
dall’ingresso di un fluido più freddo e dalla conseguente diluizione dei prodotti della
combustione.
La sonda di campionamento deve essere introdotta nel condotto di evacuazione dei prodotti
della combustione ad una profondità tale che l’elemento sensibile possa rilevare la temperatura
dei prodotti della combustione nel punto più caldo.
5.5.2
Determinazione del rendimento di combustione
Ai fini della determinazione del rendimento di combustione devono essere rilevati almeno i
seguenti parametri:
- temperatura dei prodotti della combustione;
- temperatura dell’aria comburente;
- concentrazione di ossigeno o, in alternativa, di anidride carbonica, nei prodotti della
combustione;
- concentrazione di ossido di carbonio nei prodotti della combustione;
- indice di fumosità (per i soli generatori alimentati con combustibili liquidi).
5.5.3.
Modalità di misurazione dell’indice di fumosità (solo per impianti alimentati con
combustibili liquidi)
La determinazione dell’indice di fumosità If deve essere il risultato di tre singole misure.
La prova si ritiene superata se almeno due delle tre misure forniscono risultati non superiori a
quello limite.
La misurazione dell’indice di fumosità If si effettua con un apposito strumento in grado di
fornire un risultato esprimibile nella scala di Bacharach.
Se la carta da filtro risultasse anche parzialmente bruciata o umida per effetto della condensa,
la misurazione deve essere ripetuta. Per eventuali altri sistemi di prelievo seguire le istruzioni
del fabbricante dell’apparecchio.
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5.5.4.
Risultati
La misurazione di ogni singolo parametro deve essere effettuata almeno tre volte, a intervalli di
tempo eguali nel periodo di prova ritenuto necessario dall’operatore, e ogni volta almeno 120 s
dopo l’inizio del campionamento. La durata della prova e il numero di misurazioni effettuate per
ogni parametro possono essere aumentati a giudizio dell’operatore qualora riscontri misurazioni
anomale o valori non significativi.
La determinazione del valore di ogni singolo parametro, escluso l’indice di fumosità, è ottenuto
dalla media aritmetica delle prime tre misure significative. Eventuali misure anomale non
devono essere prese in considerazione per la determinazione del valore misurato; tuttavia, se a
giudizio dell’operatore sono riconducibili alle condizioni di esercizio dell’impianto, ne deve fare
menzione nel rapporto di controllo.
5.6.
Misurazione della potenza termica del focolare
La misurazione della potenza termica del focolare si effettua come segue.
5.6.1.
Impianti termici alimentati a combustibile gassoso
Se l’impianto è dotato di contatore volumetrico, si rileva la portata in volume q, in metri
cubi/ora, e la si moltiplica per i seguenti poteri calorifici inferiori convenzionali riferiti alle
condizioni normalizzate (15 °C e 1,013 bar):
a)
gas naturale
9,45 kWh/m3, per ottenere la potenza termica del focolare in kilowatt;
b)
gas di petrolio liquefatti (GPL)
32,20 kWh/m3, per ottenere la potenza termica del focolare in kilowatt quando il gas
alimentato è butano;
26,70 kWh/m3, per ottenere la potenza termica del focolare in kilowatt quando il gas
alimentato è una miscela composta da butano (30%) e propano (70%);
24,40 kWh/m3, per ottenere la potenza termica del focolare in kilowatt quando il gas
alimentato è propano.
Se l’impianto è alimentato con altro combustibile gassoso i parametri necessari alla verifica
devono essere forniti dall’azienda erogatrice.
La portata in volume q si ricava rilevando dal contatore, quando il generatore di calore è a
regime, il volume di gas erogato in almeno 120 s.
Se l’impianto non è dotato di contatore volumetrico o di altro sistema di misura della portata, si
assume come potenza termica del focolare misurata quella nominale dichiarata dal fabbricante.
In alternativa, se la procedura è stata prevista dal fabbricante dell’apparecchio e le opportune
indicazioni sono state riportate sul libretto di uso e manutenzione, l’operatore incaricato dal
responsabile dell’esercizio e manutenzione può risalire alla potenza termica del focolare
tramite la misura della pressione del gas alle apposite prese, avendo l’accortezza di controllare
che l’apparecchio sia alimentato almeno alla minima pressione, indicata dal fabbricante, per
avere la potenza termica nominale del focolare.
5.6.2.
Impianti termici alimentati a combustibile liquido
Note la portata nominale dell’ugello e la pressione di polverizzazione, si ricava la portata
massica G, in kilogrammi/ora, dalle tabelle o dalle curve fornite dal fabbricante dell’ugello e
la si moltiplica per i seguenti poteri calorifici inferiori convenzionali:
a) gasolio
11,87 kWh/kg, per ottenere la potenza termica del focolare in kilowatt;
b) olio combustibile
11,47 kWh/kg, per ottenere la potenza termica del focolare in kilowatt;
Se l’impianto è alimentato con altro combustibile liquido, i parametri necessari alla verifica
devono essere forniti dall’azienda erogatrice.
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Nel caso di misurazione eseguita dall’operatore incaricato dalla competente autorità è compito
del responsabile dell’impianto
- provvedere a fare trovare installato un opportuno manometro che consenta la lettura
della pressione di polverizzazione del combustibile;
- provvedere a fornire le informazioni sulla portata nominale dell’ugello installato
all’interno della testa di combustione.
Sia per i combustibili gassosi sia per i combustibili liquidi è considerata accettabile una
differenza tra la potenza termica del focolare misurata e la potenza termica del focolare
nominale non maggiore del 10% della potenza termica del focolare nominale. Se la potenza
termica del focolare misurata è maggiore del 10% della potenza termica del focolare nominale
il responsabile dell’impianto deve provvedere ad una corretta regolazione prima di procedere
con la misurazione. Se la potenza termica del focolare è stata volutamente ridotta, tale nuova
regolazione deve essere annotata nel libretto di impianto o di centrale.
5.6.3
Misurazione in opera del rendimento di combustione di generatori di calore in batteria,
moduli termici e generatori modulari
5.6.3.1
Moduli termici, generatori di calore modulari e generatori di calore in batteria definizioni
Un modulo termico è un generatore di calore costituito da due o più elementi termici da esso
inscindibili.
Un elemento termico è costituito da uno scambiatore di calore e da un bruciatore (o porzione).
Un generatore di calore modulare è costituito da uno o più moduli termici predisposti dal
fabbricante per funzionare singolarmente o contemporaneamente in un unico circuito
idraulico.
L’impianto con generatori in batteria è costituito da più generatori non predisposti dal
fabbricante per funzionare contemporaneamente in un unico circuito idraulico.
5.6.3.2
Batterie di generatori di calore non a condensazione
Il campionamento dei prodotti della combustione e la misurazione in opera del rendimento di
combustione devono essere eseguiti secondo le modalità di cui ai punti 5.1, 5.2, tramite
apparecchiature conformi al punto 5.3, e nelle condizioni di prova di cui ai punti 5.4 e 5.5, su
ogni singolo generatore costituente la batteria. Il rendimento di combustione per ogni singolo
generatore di calore deve essere calcolato in conformità al punto 6.1, sulla base dei valori
misurati, con gli altri generatori non in funzione, se ogni generatore è collegato a un proprio
camino, in funzione se i prodotti della combustione dei generatori di calore in batteria
confluiscono in un collettore.
5.6.3.3
Batterie di generatori a condensazione
Si procede operativamente secondo le modalità del precedente punto 5.6.3.2, mentre il
rendimento di combustione per ogni singolo generatore di calore deve essere calcolato in
conformità al punto 6.2.
5.6.3.4
Moduli termici e generatori modulari
Il campionamento dei prodotti della combustione e la misurazione in opera del rendimento di
combustione devono essere eseguiti secondo le modalità indicate dal fabbricante degli stessi.
In assenza di tali indicazioni e nell’impossibilità di reperirle, le operazioni di cui sopra devono
essere condotte considerando il generatore modulare come un unico generatore nel caso sia
presente un’unica targa ed un unico condotto fumi, altrimenti deve essere trattato, ai fini della
misura, come una batteria.
I valori rilevati a seguito delle misurazioni effettuate, devono essere riportati sul rapporto di
prova di cui all’appendice A.
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6
Calcolo del rendimento di combustione
6.1
Calcolo del rendimento di combustione per caldaie non condensanti
La potenza termica persa al camino si ricava con le seguenti formule convenzionali:
Qs = [A1 /(21 - O2) + B] x (tf - ta)
nel caso di misurazione della concentrazione dell’ossigeno nei prodotti della combustione;
Qs = [A2 /CO2 + B] x (tf - ta)
nel caso di misurazione della concentrazione dell’anidride carbonica nei prodotti della
combustione.
dove:
A1, A2, B
sono i coefficienti, dati dal prospetto 4, per i diversi combustibili.
Prospetto 4 - Coefficienti per il calcolo del rendimento di combustione
A1
0,66
0,63
0,68
0,68
A2
0,38
0,42
0,50
0,52
B
0,010
0,008
0,007
0,007
Combustibile
gas naturale
propano/GPL/butano
gasolio
oli combustibili
Il valore di Qs ottenuto deve essere arrotondato al primo decimale dopo la virgola.
Il rendimento di combustione del generatore riferito alla potenza termica del focolare alla
quale è stata effettuata la misurazione, è dato da:
ηcomb = 100 - Qs
Per quanto concerne l’incertezza di misura, sono in corso sperimentazioni per una sua
definizione strutturata. Allo stato attuale si ritiene accettabile riportare il valore di ηcomb con
un’incertezza di ±2,0, salvo trattazione più accurata.
6.2
Calcolo del rendimento di combustione per caldaie a condensazione
6.2.1
Generalità
La procedura descritta si applica quando la temperatura media dei prodotti della
combustione all’uscita dalla caldaia è minore della temperatura di rugiada del vapore
d’acqua negli stessi. Se tale condizione non è verificata si utilizza la procedura di
misurazione già illustrata nel punto 6.1.
Il prospetto 5 mostra il valore che assume la temperatura di rugiada nei prodotti della
combustione, in funzione dell’indice d’aria (o in alternativa del contenuto di ossigeno O2) e del
tipo di combustibile.
La misurazione in opera del rendimento di combustione può essere eseguita sia in
funzionamento per riscaldamento sia, quando possibile, in funzionamento per produzione di
acqua calda sanitaria.
10
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6.2.2
Grandezze e misurazioni
L’operatore deve procedere al rilievo delle seguenti grandezze fisiche:
− la temperatura dei prodotti della combustione in uscita dalla caldaia, tf, in °C;
− la temperatura dell’aria comburente in ingresso alla caldaia, ta, in °C;
− la concentrazione di ossigeno nei prodotti della combustione secchi, O2, in percentuale in
volume.
L’operatore deve anche annotare, quando sono installati i termometri necessari per le
misurazioni, sia la temperatura di ingresso dell’acqua in caldaia, sia la temperatura dell’acqua in
uscita dalla caldaia durante la procedura di misurazione.
6.2.3
Calcolo del rendimento di combustione in presenza di condensazione
Per eseguire la valutazione del rendimento di combustione l’operatore può seguire la seguente
procedura, integrando le grandezze misurate dall’operatore con i dati chimico fisici ricavabili dai
prospetti 5, 6 e 7.
Nota: I dati chimico fisici riportati nel prospetto 6 possono, con approssimazione accettabile ai fini delle
misurazioni in campo oggetto della presente norma, essere utilizzati sia con riferimento all’aria sia
con riferimento ai prodotti della combustione.
In tutto quanto segue il riferimento è alla combustione completa di 1 m3 di combustibile
gassoso o a 1 kg di gasolio.
1. Calcolare Qs, con la formula di cui al punto 6.1.
2. Calcolare l’indice d’aria n con la formula: n = 21 / (21 – O2).
3. Calcolare il volume dei fumi secchi, Vfs, in condizioni TPN, con la formula:
Vfs = VF x n.
4. Calcolare il volume dei fumi secchi effettivo, corretto alla temperatura dei fumi
all’uscita dalla caldaia, Vfs eff , con la formula:
Vfs eff = Vfs x (273 + tf) / 273.
5. Calcolare la massa dei fumi secchi effettiva, corretta alla temperatura dei fumi
all’uscita dalla caldaia, Mfs eff , con la formula:
Mfs eff = Vfs eff x MVf.
6. Calcolare il volume di aria secca, in condizioni TPN, Vas con la formula:
Vas = VA x n.
7.
Calcolare il volume di aria secca effettiva Vas eff alla temperatura dell’aria comburente ta,
con la formula:
Vas eff = Vas x (273 + ta) / 273.
11
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8. Calcolare la massa di aria secca alla temperatura dell’aria comburente, con la formula:
Mas eff (in kilogrammi) = Vas eff x MVa.
9. Calcolare l’acqua presente nell’aria comburente in ingresso con la formula:
AR = Mas
eff
x Χa x 0,5
Nota Si assume, convenzionalmente, che l’umidità nell’aria comburente sia pari al 50% dell’umidità alla saturazione.
10. Calcolare l’acqua presente nei fumi di combustione in uscita dalla caldaia con la formula:
AF = Mfs eff x Χf
11. Calcolare la quantità di acqua effettivamente condensata con la formula:
CD = AC + AR - AF
12. Calcolare l’energia recuperata dall’acqua effettivamente condensata con la formula:
ER = CD x Hcond
13. Calcolare l’incremento del rendimento di combustione dovuto alla condensazione, con la
formula:
ET = ER / PCI x 100.
14. Calcolare il rendimento di combustione ηcomb, in presenza di condensazione, con la
formula:
ηcomb = 100 – Qs + ET
Per quanto concerne l’incertezza di misura, sono in corso sperimentazioni per una sua
definizione strutturata. Allo stato attuale si ritiene accettabile riportare il valore di ηcomb con
un’incertezza di ±2,0, salvo trattazione più accurata.
Prospetto 5 - Temperatura di rugiada in °C
Indice d’aria n
O2 (%)
1
0
1,1
1,91
1,2
3,5
1,3
4,85
1,4
6
1,5
7
2
10,5
CH4
C3H8
GPL (30/70)
C4H10
Gasolio
59
54,7
54,5
54
52
57,2
52,9
52,7
52,1
50,4
55,5
51,2
51
50,4
48,7
54
49,7
49,5
48,9
47,3
52,5
48,3
48,1
47,5
45,9
51,2
47
46,8
46,5
44,6
45,8
41,7
41,5
41
39,3
12
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Prospetto 6 – Umidità aria o prodotti della combustione in condizioni di saturazione,
massa volumica aria o prodotti della combustione e calore latente di condensazione
dell’acqua
Temperatura
(°C)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Χa o Χ f
MVa o MVf
(kg aria secca/m3)
1,29299
1,26968
1,24719
1,22549
1,20453
1,18427
1,16469
1,14574
1,12740
1,10963
1,09242
1,07573
1,05955
(kg acqua/kg aria secca)
0,00379
0,00542
0,00766
0,01069
0,01476
0,02017
0,02733
0,03676
0,04914
0,06541
0,08686
0,11532
0,15354
Hcond
(MJ/kg condensato)
2,502
2,49
2,478
2,466
2,454
2,443
2,431
2,419
2,407
2,395
2,383
2,371
2,359
Prospetto 7 - Parametri per il calcolo di ηcomb, in presenza di condensazione
VF
VA
CA
3
3
(m fumi)
(m aria)
(kgacqua)
CH4
*
8,52
9,52
1,61
C3H8
*
21,81
23,81
3,32
GPL (30/70)
*
23,8
25,95
3,57
C4H10
*
28,15
30,95
4,15
Gasolio
**
10,4
11,2
1,26
3
* I valori sono riferiti ad 1 m TPN di combustibile gassoso.
** I valori sono riferiti ad 1 kg di combustibile liquido.
7
PCI
(MJ)
35,79
93,2
102,38
123,82
42,7
Misurazione di CO e indice di fumosità
Il valore rilevato di CO deve essere riportato alla condizione di prodotti della
combustione secchi e senz’aria moltiplicando il valore misurato per il valore dell’indice
di aria n che si ottiene da uno dei seguenti rapporti:
n = 21 / (21 - O2)
se è stata rilevata la concentrazione di ossigeno nei prodotti della combustione;
n = CO2t/CO2
se è stata rilevata la concentrazione di anidride carbonica nei prodotti della combustione.
I valori convenzionali di CO2t da inserire nella formula sono riportati nel prospetto 8, in
funzione dei diversi combustibili.
13
© UNI
Prospetto 8 - Contenuto teorico di CO2 nei prodotti della combustione secchi
Combustibile
gas naturale
propano/GPL/butano
gasolio
olio combustibile
CO2t
11,7
13,9
15,1
15,7
Per altri combustibili il valore di CO2t deve essere indicato dal fornitore del combustibile
stesso.
Se la concentrazione di CO riportata alla condizione di prodotti della combustione secchi e
senz’aria risulta maggiore di 0,1% (1 000 ppm)3, e non è possibile ricondurla al disotto di
questo valore, l’esito del controllo della combustione è da considerarsi negativo, a prescindere
dal valore misurato del rendimento di combustione.
Per i generatori di calore alimentati a combustibile liquido se la verifica dell'indice di fumosità
If è negativa, e non è possibile migliorare la combustione, l'esito del controllo della
combustione è da considerarsi negativo, a prescindere dal valore misurato per il rendimento di
combustione.
L'indice di fumosità If si misura con le modalità riportate nel punto 5.5.3 ed i valori limite di
tale indice sono 2 per il gasolio e 6 per l'olio combustibile.
8.
Rapporto di prova
Al termine delle operazioni di cui alla presente norma l’operatore rilascia un rapporto di prova.
Il rapporto deve contenere i risultati di tutte le misurazioni effettuate dall’operatore e le
informazioni essenziali affinché il controllo possa essere ripetuto nelle medesime condizioni.
In particolare, il rapporto di prova deve contenere:
- i dati identificativi dell’operatore;
- i dati identificativi dell’impianto sottoposto a controllo e del suo responsabile;
- il riferimento alla presente norma;
- i dati identificativi degli apparecchi di misura;
- i risultati di prova;
- le stampe prodotte dagli apparecchi di misura;
- le informazioni supplementari che, a giudizio dell’operatore, abbiano una relazione con i
contenuti tecnici del rapporto e i suoi possibili usi;
- la data di esecuzione del controllo;
- le firme leggibili dell’operatore e del responsabile dell’impianto o della persona da lui
delegata.
Nell’appendice A è riportato un esempio di modello di rapporto di prova; tale modello prevede
di riportare le sole informazioni strettamente necessarie ai fini della misurazione effettuata in
campo del rendimento di combustione.
3
Il valore di 1 000 ppm è riportato solo ai fini della correttezza della misura del rendimento.
14
© UNI
APPENDICE A (informativa)
Modello di rapporto di prova
RAPPORTO DI PROVA
(norma di riferimento UNI 10389)
DATI IDENTIFICATIVI DELL'OPERATORE
Cognome e nome:
Indirizzo:
DATI IDENTIFICATIVI DELLA STRUMENTAZIONE UTILIZZATA
Marca:
Modello:
Codice identificativo:
Marca:
Modello:
Codice identificativo:
DATI IDENTIFICATIVI DEL RESPONSABILE DELL'IMPIANTO
Cognome e nome:
Indirizzo:
DATI IDENTIFICATIVI DEL GENERATORE DI CALORE
Codice del catasto impianti:
Ubicazione:
Impianto adibito a: riscaldamento ambienti □
Combustibile:
Data di installazione:
produzione acqua calda sanitaria □
Fluido termovettore:
Dati di targa
Caldaia:
Modello:
Matricola:
Bruciatore:
Modello:
Matricola:
Potenza termica al focolare (kW)
Potenza termica utile (kW)
DOCUMENTAZIONE IMPIANTO
NO , manca:
La documentazione è completa?
SI
VALORI RILEVATI
MISURATI
Portata combustibile (m3/h) (kg/h) (1) (2)
Temperatura fluido in mandata (°C)
Temperatura aria comburente (°C) (1)
Temperatura fumi (°C) (1)
O2 (%) oppure CO2 (%) (1) (4)
CO nei fumi secchi (ppm v/v) (1)
Indice di fumosità If (5)
CALCOLATI
Potenza termica del focolare (kW)
Indice d’aria n
CO nei fumi secchi e senz’aria (ppm v/v)
Potenza termica persa al camino Qs (%)
Recupero calore di condensazione ET (%)
(6)
Rendimento di combustione ηcomb (%) (7)
/ /
Rendimento minimo richiesto dalla legge vigente
15
© UNI
(%)
RAPPORTO DI PROVA
(norma di riferimento UNI 10389)
CONCLUSIONI
L'indice di fumosità rispetta i limiti prescritti dalla UNI 10389 ? (8)
NP
La concentrazione di CO nei fumi secchi e senz'aria rispetta il limite prescritto dalla UNI 10389 ?
Il rendimento di combustione è maggiore o uguale al valore minimo prescritto dalla legge vigente ? (9)
RACCOMANDAZIONI
PRESCRIZIONI
DATA:
ORA:
Firma operatore
Firma responsabile impianto
(1) Media di tre misure significative
(2) Cancellare l'unità di misura NON utilizzata
(3) Scrivere NE in caso di misura non effettuata
(4) Indicare solo la concentrazione del gas effettivamente misurata dallo strumento
(5) Solo per combustibili liquidi, riportare i valori delle tre misure significative
(6) Per caldaie non condensanti ET = 0
= 100 - Q + ET + 2
comb
s
(8) Barrare la casella NP [non previsto] per i generatori a combustibile gassoso
(7) Calcolato con la formula: η
(9) Barrare la casella NC [non calcolabile] quando almeno una delle risposte precedenti è NO
16
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NC
SI
NO
SI
NO
SI
NO