PROGETTO FUOCO 2004
SABATO 20 MARZO 2004
CONVEGNO
INSTALLAZIONE E GESTIONE DELLE CALDAIE A LEGNA SU
PICCOLA SCALA:
ASPETTI NORMATIVI, TERMOTECNICI E PROGETTUALI
SALA SALIERI – CENTRO CONGRESSI EUROPA – FIERA DI VERONA
INTRODUZIONE:
MODERATORE
Ing. Carmelo La Torre – Rivista Installatore Italiano
- Panoramica dei combustibili legnosi e caratteristiche energetiche
Dr. Walter Francescato – AIEL – Padova
- Legislazione e normative di riferimento per l’impiego energetico delle biomasse e l’installazione
degli apparecchi termici
Ing. Alberto Colucci – Agenbiella – Biella
- Aspetti tecnici e costitutivi e di regolazione per le macchine termiche alimentate a biomassa nel
range 15 – 60 Kw
Ing. Claudio Scalabrini – SINTE – Roma
- Dimensionamento, installazione e gestione degli apparecchi termici a legna per uso residenziale
Ing. Diego Cattaneo – Università di Brescia
- Esempi applicativi di impianti a legna tal quale e sminuzzata per uso domestico
Aldo Chiariglione – Esperto del settore - Torino
A cura di Simone Serafin
PANORAMICA DEI COMBUSTIBILI LEGNOSI E
CARATTERISTICHE ENERGETICHE
Dr. Walter Francescato – AIEL
Noi oggi parleremo di legno-energia o biomassa legnosa :
la componente legnosa della biomassa = dendromassa (legno+corteccia di piante
legnose)
La dendroenergetica: è un settore specialistico della bioenergetica che si occupa della
produzione della dendromassa e del suo impiego come combustibile.
I comparti di provenienza
del legno-energia
Il comparto forestale
Il fuori foresta
CEDUI
FUSTAIE
PRODOTTI DI SCARTO DELLE
UTILIZZAZIONI DELLE FUSTAIE
TAGLI INTERCALARI
CEDUI A CORTA E MEDIA
ROTAZIONE
SIEPI E FASCE TAMPONE
RESIDUI DELLE POTATURE
Il comparto industriale
SCARTI DI LAVORAZIONE
Il comparto urbano
ABBATTIMENTI E POTATURE
AI SENSI DEL DPCM 8 MARZO 2002
Il comparto dei rifiuti
COMPONENTE LEGNOSA DEI RSU
SOLO IMPIANTI GRANDE TAGLIA
DOTATI DI ELETTROFILTRI
IL CONSUMO DI LEGNO-ENERGIA IN ITALIA
30%
IL CONSUMO DI LEGNO-ENERGIA IN ITALIA
UN QUADRO DI SINTESI
NOZIONI DI DENDROENERGETICA
Peso e volume (1)
Il rapporto fra la massa del combustibile legnoso e il suo volume, può essere
espresso con tre differenti e distinte unità di misura:
PESO SPECIFICO:
si riferisce alla sostanza legnosa delle pareti cellulari (cellulose, emicellusose,
lignine etc.) con cui si struttura il corpo legnoso.
La sostanza legnosa ha un peso specifico di 1,5 che NON varia per le diverse
specie legnose.
Peso e volume (2)
MASSA VOLUMICA:
si riferisce al peso e al volume del corpo legnoso (corpo poroso) o al singolo
pezzo di combustibile densificato (pellet e briquette); composti da un’insieme di
sostanze e da vuoti (lumi vascolari etc.) riempiti da aria e/o acqua.
Spesso la massa volumica è indicata come peso specifico apparente oppure
anche solamente come peso specifico.
Si esprime in kg/m3.
Peso e volume (3)
MASSA STERICA:
è impiegata per gli ammassi dei combustibili legnosi tal quali (legna da ardere,
cippato e pellet) che presentano al loro interno degli spazi vuoti, più o meno
grandi in funzione della pezzatura e della forma.
Si esprime in kg per unità di volume sterico (msr e msa).
Unità di misura
Unità di misura
Simbolo
tonnellata
chilogrammo
metro cubo
metro stero
alla rinfusa
metro stero
accatastato
t
kg
m3
msr
msa
Briquettes
Pellets
Legna da ardere
Legna da ardere
Legna da ardere
Cippato
Cippato
Pellet
Rapporti di conversione per il legno-energia (Fonte: JONAS)
UNITA’ DI MISURA DEL CONTENUTO ENERGETICO DEL LEGNO
SISTEMA INTERNAZIONALE
MJ/kg
MJ/m3
MJ/ms
kWh/kg
kWh/m3
kWh/ms
ALTRE UNITA’ IN USO
kcal/kg
kcal/m3
tep/t
tep/m3
Btu/kg
Btu/m3
Equivalenze tra unità di misura
kJ
kcal
kWh
tep
Btu
1
0,239
0,278x10-3
23,88x10-9
0,948
1 kcal
4,1868
1
1,163x10-3
0,1x10-6
3,968
1 kWh
3.600
860
1
86x10-6
3.413
1 tep
41,87x106
10x106
11,63x103
1
39,68x106
1 Btu
1,055
0,252
0,293x10-3
25,2x10-9
1
1 kJ
Di un combustibile legnoso si definiscono:
POTERE CALORIFICO (P.C.):
Quantità di energia termica che si può ricavare dalla combustione completa
riferita all’unità di peso.
E’ generalmente espresso in MJ/kg o kWh/kg.
E’ quasi sempre fatto riferimento al potere calorifico inferiore.
DENSITÀ ENERGETICA (E):
E’ il rapporto tra il contenuto energetico del legno e il volume sterico in cui è
compreso, che si esprime anche come rapporto tra il potere calorifico inferiore
del volume solido e il volume apparente.
E’ generalmente espresso in MJ/ms o kWh/ms.
L’ACQUA NEL LEGNO
Il legno, per la sua struttura e architettura chimico-istologica, presenta una
doppia porosità:
macroporosità costituita dalle cavità dei vasi conduttori e dalle cellule
parenchimatiche;
- microporosità della sostanza legnosa vera e propria (cellulosa, emicellulosa e
lignina).
La biomassa legnosa normalmente non si trova allo stato anidro, ma ha un
contenuto di umidità variabile.
COME SI ESPRIME L’UMIDITA’ del LEGNO:
Per indicare l’umidità del legno, generalmente esprimendola in termini
percentuali, esistono due criteri:
1. Umidità sul secco (anidro) u
u = (peso umido – peso anidro)/peso anidro x 100
2. Umidità sull’umido (tal quale o commerciale) w
w = (peso umido – peso anidro)/peso umido x 100
POTERE CALORIFICO (1)
Il potere calorifico di una sostanza combustibile esprime la quantità di energia
che può essere ricavata dalla combustione completa di un’unità di peso.
L’umidità del legno modifica – riducendolo - il potere calorifico del legno.
Parte dell’energia liberata nel processo di combustione è infatti assorbita
dall’evaporazione dell’acqua e quindi non è disponibile per l’uso termico
desiderato.
POTERE CALORIFICO (2)
L’evaporazione dell’acqua «consuma» 2,44 MJ/kg, pertanto si distingue:
1. Potere calorifico superiore (P.C.S.): nel prodotto della combustione si considera
l’acqua allo stato liquido;
2. Potere calorifico inferiore (P.C.I.): l’acqua liberata è considerata allo stato di
vapore, ovvero è stata sottratta l’energia termica necessaria per l’evaporazione
dell’acqua.
POTERE CALORIFICO (3)
Se riferito all’unità di peso, il potere calorifico del legno nelle diverse specie, a
parità di umidità, varia molto poco.
Tuttavia è risaputo che tendenzialmente il legno di latifoglie ha un potere
calorifico allo stato anidro leggermente inferiore a quello delle conifere.
Giordano, per il legno anidro, riporta 18,1 MJ/kg e 17,6 MJ/kg, rispettivamente
per le conifere e le latifoglie.
Jonas e Hartman indicano due valori molto simili sia per le conifere che per le
latifoglie, rispettivamente 18,9 MJ/kg e 18,5 MJ/kg.
POTERE CALORIFICO (4)
DETERMINAZIONE ANALITICA DEL POTERE CALORIFICO
L’algoritmo che esprime la relazione tra contenuto idrico (w) e P.C.I. del legno:
(riportata in HARTMAN)
P.C.I.w = [18,5*(100 – w) – 2,44*w] / 100
POTERE CALORIFICO (5)
5,0
POTERE CALORIFICO DEL LEGNO IN FUNZIONE DEL CONTENUTO IDRICO
4,5
Potere calorifico (kWh/kg)
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Contenuto idrico (w %)
55
60
65
70
75
POTERE CALORIFICO (6)
Variazione del potere calorifico inferiore in funzione del contenuto idrico sul
secco (u) e sul tal quale (w) – (Fonte: HELLRIGL)
u
0
12
18
25
35
50
75
100
150
w
0
10,7
15,3
20
25,9
33,3
42,9
50
60
P.C.I.
(MJ/kg)
18.5
16,3
15,3
14,3
13,7
11,5
9,53
8,03
5,94
P.C.I.
(kWh/kg
5,14
4,53
4,25
3,98
3,81
3,20
2,65
2,23
1,65
Si può rilevare che il calo di umidità (sul secco) dal 100%, facilmente riscontrabile nei
legni leggeri allo stato fresco, al 18% (valore medio per la legna ben stagionata in
legnaia) fa raddoppiare il potere calorifico.
PCI con w 20% (Fonte: HOLZ)
Specie
Kg/mc
kWh/kg
Faggio
750
4,0
Cerro
900
4,2
Olmo
640
4,1
Pioppo
470
4,1
Larice
660
4,4
Abete rosso
450
4,5
Pino silvestre
550
4,4
combustibili legnosi di origine agricola
•Legna da ardere
(siepi e boschetti)
LEGNA DA ARDERE:
Parametri energetici indicativi
Unità di misura
Valori
Massa volumica
kg/m3
600-850
Umidità (w)
%
20
Potere calorifico inferiore
kWh/kg
4-4,5
Densità energetica
kWh/msa (spacconi)
1785-2529
kWh/msa (da stufa)
2168-3071
Densità energetica
kWh/msr (da stufa)
1275-1806
Ceneri
% (in peso)
0,2-0,5
Legno cippato
(siepi, boschetti e potature)
Dens.en (kWh/msr)
Variazione della Dens.en. in funzione di u in conifere e latifoglie
1000
900
800
Abeti
700
Latifoglie
600
500
400
0
20
40
60
80
umidità sul secco %
100
CIPPATO
Parametri energetici indicativi
Unità di misura
Valori
Massa sterica
kg/msr
220-350
Umidità (w)
%
30
Potere calorifico
inferiore
kWh/kg
3-3.6
Densità energetica
kWh/msr
650-980
Ceneri
% (in peso)
0,2-0,8
L’IMPORTANZA DI SAPERE QUELLO CHE COMPRO O CHE VENDO!
Il volume risolve parzialmente il problema umidità ma non quello
della COMPOSIZIONE SPECIFICA
Umidità
Specie
Kg/msr
(w = 30%)
Differenza di contenuto energetico
VOLUME
Diff.
MJ/msr
Faggio
312
3.950
Abete
221
2.954
Diff.
PESO
MJ/kg
996 MJ/msr
12,7
0,70 MJ/kg
13.4
Se acquisto a VOLUME (30 msr - 16 €/msr)
COMPOSIZIONE CIPPATO
Contenuto energetico (MJ)
Diff. MJ
Diff. %
Cent €/MJ
100% faggio
118.500
29.880
- 25,21
0.40
100% abete
88.620
0.54
50% di faggio e 50 % di abete
103.560
0.46
Se pago il cippato di abete come quello di faggio: ogni 10 carichi perdo € 1500
P.C.I.w = [18,5*(100 – w) – 2,44*w] / 100
PESO + UMIDITA’ = CONTENUTO ENERGETICO DEL CARICO
5,0
POTERE CALORIFICO DEL LEGNO IN FUNZIONE
DEL GRADO DI UMIDITA'
4,5
Potere calorifico (kWh/kg)
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Umidità del legno (w %)
55
60
65
70
75
UN ESEMPIO PRATICO
UN ESEMPIO DI
FATTURAZIONE
SULLA BASE DEL
CONTENUTO
ENERGETICO DEL
CARICO
PARTENDO DA
UNA BASE DI
€ 60/t con w 35%
19,3 €/MWh
I
MJ/t
MWh/t
w (%)
14312,00
14102,60
13893,20
13683,80
13474,40
13265,00
13055,60
12846,20
12636,80
12427,40
12218,00
12008,60
11799,20
11589,80
11380,40
11171,00
10961,60
10752,20
10542,80
10333,40
10124,00
3,98
3,92
3,86
3,80
3,75
3,69
3,63
3,57
3,51
3,45
3,40
3,34
3,28
3,22
3,16
3,11
3,05
2,99
2,93
2,87
2,81
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
€/t
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
76,87
75,75
74,62
73,50
72,37
71,25
70,12
69,00
67,87
66,75
65,62
64,50
63,37
62,25
61,12
60,00
58,88
57,75
56,63
55,50
54,38
Il Pellet
ll pellet deriva da un processo industriale attraverso il quale la segatura
o le scaglie di legno vergine polverizzate, con una umidità compresa
tra 10-14%, sono trasformate in piccoli cilindri.
Nella fase di formazione del pellet il calore di processo attiva l’effetto
legante della lignina; solitamente quindi non è necessario l’uso di
collanti naturali.
PELLET
Parametri energetici indicativi
Unità di misura
Valore
Lunghezza
mm
10-50
Diametro
mm
6-10
Massa volumica
kg/m3
1150-1400
Massa sterica
kg/msr
> 650
Umidità (w)
%
8-12
Potere calorifico inferiore
kWh/kg
4,7-5
Ceneri
% (in peso)
0,3 - <1
L’importanza della qualità
Standard ITEBE
Paramètres
Unité
Poêle
Chaudière
Longueur (90% en masse)
Diamètre
Contenu en eau
Masse volumique apparente
Masse volumique spécifique
PCI brut
Teneur en cendres
mm
mm
%
kg/m3
kg/m3
kWh/kg
%
10 à 30
6 +/- 1
10 à 50
8 à 10 +/- 1
Teneur en Na+
BIG
Incinération
<10
> 650
1200 à 1400
>4,7
<1
Pas de contraintes
> 16
Pas de contraintes
> 580
Pas de contraintes
Affiché sur l’emballage
Pas de contraintes
%
<300
Pas de contraintes
Teneur en Chlore - ClTeneur en soufre -S
Teneur en azote –N
%
%
%
< 0,3
0,08
< 0,3
Teneur en liants naturels
(amidon, ligno, huile
végétale)
mg/kg
Affichage obligatoire de
la nature et de la teneur
Limitée à 5%
Pas de contraintes
Pas de contraintes
Pas de contraintes
Affichage obligatoire
de la nature et de la
Pas de contraintes
teneur
Limitée à 5%
Tolérance bois de rebut
Qualitatif
Interdit
Interdit
Pas de contraintes
Composés organiques halogénés
Métaux lourds
Arsenic – A
Cadmium – Cd
Chrome – Cr
Cuivre – Cu
Mercure – Hg
Plomb – Pb
Zinc – Zn
3 mg/kg
0,8 mg/kg
0,5 mg/kg
8 mg/kg
5 mg/kg
0,05 mg/kg
10 mg/kg
100 mg/kg
Valeurs issues de la norme DIN 51731 valables pour les 3
catégories ne comprenant pas de bois de rebut
•Briquette (potature)
BRIQUETTES
Parametri energetici indicativi
Unità di
misura
Valore
Massa volumica
kg/m3
> 900
Umidità (w)
%
< 15
Potere calorifico
inferiore
kWh/kg
4,6-5,2
Ceneri
% (in peso)
0,5-1
Confronto energetico ed economico fra i combustibili legnosi e i più
comuni combustibili fossili
Combustibile
PCI
(kWh/kg)
Equivalenza
energetica
Prezzo indicativo
(€/kg)
Costo
equivalente (€)
∆ prezzo
(%)
Legno stagionato (w 20%)
Cippato (w 35%)
Pellets (w 8%)
Gasolio
Olio combustibile
GPL
Metano (kWh/mc)
4
3
47
11 9
11 7
12 8
10 0
1 00
1 33
0 85
0 34
0 34
0 31
0 40
0 12
0 06
0 20
0 90
0 60
1 09
0 72
0 12
0 08
0 17
0 30
0 21
0 34
0 29
-33 33
41 84
152 10
70 94
183 85
140 00
1 kWh = 860 kcal
LEGISLAZIONE E NORMATIVE DI RIFERIMENTO PER L’IMPIEGO
ENERGETICO DELLE BIOMASSE LEGNOSE E L’INSTALLAZIONE DEGLI
APPARECCHI TERMICI
Ing.. Alberto Colucci – Agenbiella
“LA LEGGE CHE NON C’E’!!”
L’installazione degli apparecchi funzionanti a legna ( ISPESL – VV.F. )
Impiego energetico dei combustibili legnosi ( solidi )
CENTRALE TERMICA
SCHEMA CALDAIA CIPPATO/PELLET
1) Deposito cippato/pellet
2) Estrattore a rastrello
3) Centralina idraulica
4) Coclea trasversale
5) Coclea inferiore
6) Sistema antincendio
7) Rivestimento refrattario
8) Focolare a griglia
9) Condotti aria secondaria
10) Ventilatore aria primaria
11) Ventilatore aria secondaria
12) Contenitore ceneri
13) Ciclone multiplo
14) Quadro di comando
15) Caldaia
16) Ventilatore fumi
D.M. 01/12/1975 titolo I
RACCOLTA H
•
Norme di sicurezza per apparecchi contenenti acqua surriscaldata.
T > 100 °C
(alla pressione atmosferica)
•CAPITOLO H.8 : “Generatori a combustibile solido ( non polverizzato)”
•Dispositivo di allarme luminoso o sonoro
•Uno scambiatore di calore di emergenza
•I dispositivi devono agire sull’aria comburente
•Per focolari alim. Manualmente è obbligatoria la presenza continua del
fuochista
D.M. 01/12/1975 titolo II
RACCOLTA R
•Norme di sicurezza per apparecchi contenenti acqua calda.
T < 100 °C
(alla pressione atmosferica)
• Cap.R.3.A.:
Impianti termici ad acqua calda con vaso di espansione aperto
• Cap.R.3.B.:
Impianti termici ad acqua calda con vaso di espansione chiuso
Cap.R.3.C.:
Impianti funzionanti con generatori di calore alimentati con combustibili
solidi non polverizzati.
I generatori di calore possono essere installati solo in impianti del tipo di
espansione aperto.
• Cap.R.3.C.: devono essere provvisti di :
•Vaso espansione
•Tubo di sicurezza
•Dispositivo di allarme acustico
•Dipos. di arresto dell’immissione dell’aria comburente
•Termometro con pozzetto di controllo
•Manometro con flangia per il manometro di controllo
•Cap.R.3.C.: devono altresì soddisfare ad una delle seguenti condizioni
A.Siano inseriti in impianti a circolazione naturale sprovvisti di organi
d’intercettazione sul circuito dell’acqua calda
B.Siano corredati di un riscaldatore d’acqua di consumo o di uno scambiatore
di calore di emergenza muniti di scarico di sicurezza termico ( oppure può
essere installata una o più valvole di scarico termico)
C.Siano forniti di focolare meccanico e adduzione meccanica totale dell’aria
comburente.
•Cap.R.3.C.: Ed. 1999 – Raccolta R
Impianti con generatori alimentati con combustibili solidi non polverizzati
( ancora in fase di approvazione )
- potenza utile nominale < 300 KW
- impianti a vaso di espansione aperto
- impianti a vaso di espansione chiuso
Normative dei VV.F
LEGGE 13/07/66 n.615
•Provvedimenti contro l’inquinamento atmosferico ( zone A e B )
L’esercizio di impianti termici alimentati con combustibili minerali solidi o
liquidi, a ciclo continuo o occasionale , nonché l’esercizio di impianti
industriali e di mezzi motorizzati che diano luogo ad emissione in atmosfera di
fumi, polveri, gas e odori di qualsiasi tipo……….
LEGGE 13/07/1966 n° 615
• Art. 8 :
Ogni impianto termico di potenzialità superiore alle 30.000 Kcal/h ( 34,9 KW)
•Art.12 :
Sono esenti da qualsiasi limitazione di impiego i seguenti combustibili :
- comb. Gassosi ( metano – gpl )
- distillati di petrolio ( gasolio + oli comb. fluidi )
- legna e carbone di legna
•Regolamento di attuazione della L.615/66
•Art.1 : Impianti con P>30.000 Kcal/h ( 34,9 KW ) non inseriti in un ciclo
industriale
•Art.6 : camini
•Art.7 : canali da fumo
•ART.14 : Caratteristiche dei combustibili ( non compare la legna )
CIRCOLARE n° 73 DEL 29/09/1971
•Norme di sicurezza per impianti termici ad olio combustibile od a gasolio.
•Potenzialità sup. alle 30.000 Kcal/h ( 34,9 KW) e sino a 4.000.000 Kcal/h (
4651,16 KW )
D.M. 12/04/1996
•“Approvazione della regola tecnica di prevenzione incendi per la
progettazione, la costruzione e l’esercizio degli impianti alimentati da
combustibili gassosi”
•Portata termica maggiore di 35 KW
•Combustibili gassosi alla pressione di
0,5 bar
D.M. 12/04/1996
•All’interno di una singola unità immobiliare ad uso abitativo…………….non
concorrono ai fini del calcolo della potenza complessiva , gli apparecchi
domestici di portata termica singola non superiore a 35 KW , quali apparecchi di
cottura alimenti, stufe, caminetti…………..
C.T. ad alimentazione promiscua
•Circolare N.10760/4183 del 16/05/74
•Parere favorevole da parte dei VV.F. alla coesistenza in un unico locale di
caldaie ad uso riscaldamento alimentate a combustibile liquido ed a gas di rete.
•Per comb. Liquido+ legna o gassoso+ legna ? Caldaie policombustibile ?
D.M. 16/02/1982
•Determinazione delle attività soggette alle visite di prevenzione incendi.
•
•Attività n.46 : depositi di legnami da costruzione e da lavorazione, di legna da
ardere………… e di altri prodotti affini
- da 50 a 1.000 q.li
- superiori ai 1.000 q.li
Legge 07/12/1984 n° 818
• Attività 46 : Deposito….legna da ardere…
•Misure più urgenti :
- 0 :generalità
- 1.1 :aerazione
- 2.1 : divieti e limitazioni
- 5.3 : sistemi di vie d’uscita
- 7 : ( >1000 q.li ) imp. fissi di estinzione
LEGGE 09/01/91 n° 10
•NORME PER L’ATTUAZIONE DEL PIANO ENERGETICO NAZIONALE
IN MATERIA DI USO RAZIONALE DELL’ENERGIA, DEL RISPARMIO
ENERGETICO E DELLO SVILUPPO DELLE FONTI RINNOVABILI DI
ENERGIA
•D.P.R. 412/93
•D.P.R. 551799
•
•Art. 28 : “Relazione tecnica sul rispetto delle prescrizioni.”- progetto da parte
di tecnico abilitato ( professionista ) – non si fà riferimento a potenze ( P><35
KW).
•Art.29 : “Certificazione delle opere e collaudo “( Legge 46/90 )
•Art. 30 : “Certificazione energetica degli edifici”
•Art.31 :“Esercizio e manutenzione degli impianti“verifica del rendimento di
combustione.
•
D.P.R 412/1993
•Art.1 : “ Definizioni “
f) impianto termico………………non rientrano le stufe ed i caminetti……
•Art.6 : “ Rendimento minimo dei generatori di calore”
comma 2 : non sono soggetti i generatori di calore alimentati a combustibili
solidi.
•Art. 11 : “ Esercizio e manutenzione degli impianti termici e controlli relativi
“. Compilazione libretti di centrale e di impianto.
LEGGE 05/03/1990 n° 46
•NORME PER LA SICUREZZA DEGLI IMPIANTI
•Art. 1 : “ ambito di applicazione “per edifici adibiti ad uso civile.
- c) impianti di riscaldamento e di climatizzazione azionati da fluido liquido,
aeriforme, gassoso e di qualsiasi natura o specie
D.P.R 06/12/1991 n° 447
•Regolamento di attuazione della L.46/90
•Art.4 : “ Progettazione “per gli impianti di cui alla lettera c), per le canne
fumarie collettive ramificate, per gli imp. di climatizz. con pot. frigorifera
=>40.000 frig/h.
•Art.7 : “ Dichiarazione di Conformità “
•Verifiche e sanzioni mai attuate !!!
UNI 10201 30/09/1993
•Generatori di calore alimentati con combustibili solidi provenienti dalla
lavorazione dei residui agricoli e/o forestali. Definizioni, prove termiche e
requisiti.
•Campo di applicazione sino a 3 MW.
UNI 10683 DEL 31/03/1998
•Installazione di generatori di calore a legna con potenza al focolare < 35 KW.
•(legna in tronchetti e brichette compresse)
•In revisione da parte del CTI - E02028340 del 12/03/04
–Installazioni ammesse.( si con apparecchi a gas tipo C )
–Installazioni non ammesse.( non con apparecchi a gas di tipo B)
NORME SOSTITUITE DA E.N
•UNI 9026 del 30/06/87 :Termocucine alimentate con combustibili solidi. Prova
termica e limiti di accettazione.
••UNI 9841 del 31/07/91 :Termocaminetti a legna con fluido a circolazione
forzata. Requisiti e prove.
UNI 9841 DEL 31/07/1991
•Definisce le prestazioni energetiche e le modalità di prova.
•Si applica ai termocaminetti per riscaldamento funzionanti a legna ( ad aria o ad
acqua calda )
•Sempre vaso di espansione aperto
•Possibilità di inserire uno scambiatore di calore per collegarsi ad un impianto a
vaso chiuso.
NORMATIVA EN 303-5/1999
•Generatori di calore per combustibili solidi sino a 300 KW.
- rendimento utile nominale
- emissioni inquinanti ( CO – COG –
Polveri)
- dimensionamento serbatoio di accumulo
- dimensionamento camino
NORME TECNICHE EUROPEE
•TC 057 – Caldaie per riscaldamento centralizzato ( Pot.< 300 KW)
•TC 166 – Camini
•TC 281 – Apparecchi,combustibili solidi e accenditori per barbecues.
•TC 295 – Apparecchi di riscaldamento domestici a combustibile solido.
•TC 335 – Biocombustibili solidi
D.P.C.M 08/03/2002
•Disciplina delle caratteristiche merceologiche dei combustibili aventi
rilevanza ai fini dell’inquinamento atmosferico, nonché delle caratteristiche
tecnologiche degli impianti di combustione.
•In revisione da parte della Conferenza Stato-Regioni
•Art.3 : “Combustibili consentiti”
- legna da ardere
•
- carbone di legna
- biomasse combustibili ( allegato III )
•ALLEGATO III :” Individuazione delle biomasse combustibili e delle loro
condizioni di utilizzo”
•1. Tipologia e provenienza
•2. Condizioni di utilizzo
•Polveri totali ( in funzione della potenza termica nominale installata)
•Carbonio organico totale ( COT )
•Monossido di carbonio ( CO )
•Ossidi di azoto ( NO2)
•Ossidi di zolfo ( SO2)
•
NECESSITANO :
Normative per installazione stufe ed apparecchi a pellets
Regole tecniche per l’installazione di
chiuso
impianti ad acqua calda a vaso
Metodologie di misura in campo degli inquinanti sui piccoli apparecchi
Linee guida condivise con i VV.F. e l’ISPESL.
ASPETTI TECNICI E COSTITUTIVI E DI REGOLAZIONE PER LE MACCHINE
TERMICHE ALIMENTATE A BIOMASSA NEL RANGE 15 – 60 kW
Ing.. Claudio Scalabrini – SINTE - Roma
Cenni sull’evoluzione del mercato europeo
•Le richieste dell’utenza e le scelte istituzionali dei diversi paesi della CE
negli ultimi cinque anni hanno favorito la segmentazione dei due seguenti
mercati:
•
Paesi di lingua tedesca e del nord Europa
Paesi dell’area mediterranea
Per le macchine alimentate a biomassa in Italia non c’è stata
un’innovazione tecnologica direttamente stimolata da incentivi o da
obbiettivi istituzionali
Da parte delle istituzioni si hanno solo incentivi locali o nazionali per
l’acquisto e per l’installazione senza favorire l’innovazione
I cambiamenti tecnologici o di configurazione impiantistica sono il
risultato dell’ evoluzione delle richieste dell’utenza
Nuove sensibilità alla installazione e alla conduzione
nell’area mediterranea
•1) installazione dell’accumulo in parallelo in caldaie alimentate a
tronchetti è previsto dalla normativa EN 303-5 ed il mercato comincia a
recepirlo
2) il recepimento della direttiva europea PED consente “formalmente” di
installare il vaso chiuso anche se la normativa UNI legata ad un
aggiornamento della raccolta R per impianto a vaso aperto con caldaia a
combustibile solido non è ancora disponibile.
3) E’ buona norma separare il circuito della caldaia da quello dell’utenza;
in questa situazione il vaso aperto sul primario, posto sopra appena
sopra la caldaia, presenta minori problemi•
- I produttori offrono la modulazione della potenza sia per caldaie
alimentate a tronchetti che per caldaie alimentate a combustibile sfuso
- Si è realizzato l’incremento progressivo delle prestazioni energetiche
nei termocamini ad aria ed ad acqua
INSTALLAZIONE DELL’ACCUMULO
IN PARALLELO ALLA CALDAIA
•Si richiedono i seguenti componenti:
Serbatoio di accumulo dimensionato per
»Ridurre spegnimenti della caldaia
»Utilizzo del calore anche a caldaia spenta
–Valvola di deviazione per la gestione dell’accumulo
–Regolazione del caricamento
dell’accumulo
–Programmazione dell’utilizzo
Formula per il
dimensionamento dell’accumulo:
Volume=15 X Qn X Tb (Qmin /Qn - 0,3)
•Qn= Pot. Nom. (kW)
•Tb= Autonomia (h)
•Qmin= Potenza minimale (kW)
Da EN 303-5
La modulazione della potenza consente
la diminuzione dei consumi
Caldaia alimentata a combustibili sfusi (progressivamente
standardizzati) con caricamento automatico
La miscelazione corretta comburente e combustibile è subordinata alla
regolazione della potenza mediante:
- sonde per controreazione
- logica di regolazione meccanico / elettronica messa a punto
sperimentalmente
La modulazione della potenza consente
la diminuzione dei consumi
Caldaia alimentata a tronchetto con caricamento manuale e discontinuo
(diverse essenze e pezzature con evoluzione dei parametri durante la
combustione)
La miscelazione corretta dell’aria primaria e secondaria è subordinata
alla regolazione della potenza mediante:
- sonde elettrochimiche per la controreazione
- logica di regolazione elettronica messa a punto su base strumentale
Principio di funzionamento
della regolazione CO / Lambda
Regolazione della potenza mediante la controreazione sulla temperatura
dell’acqua di caldaia
Regolazione della combustione mediante controreazione sui parametri di
concentrazione di O2 e di CO presenti nei fumi
•- la sonda λ legge i valori dell’ossigeno presente nei fumi•- la sonda CO
rileva l’ossido di carbonio presente nei fumi e ottimizza il valore di
consegna λ
DIMENSIONAMENTO, INSTALLAZIONE E GESTIONE DEGLI APPARECCHI
TERMICI A LEGNA PER USO RESIDENZIALE
Ing.. Diego Cattaneo – Università di Brescia
Principali criteri di scelta dell’impianto:
valutazioni dei consumi termici, combustibili disponibili in loco, potenza
della caldaia
Definizione della taglia della caldaia:
•Analisi energetica dell’edificio
•Edificio già attivo:
•15-25 W/m3
•Riferimento con i consumi esistenti
•Edificio in costruizione:
•Stratigrafia dei materiali sia per i muri perimetrali che per le chiusure orizzontali
•Eventuale legge 10/91 come riferimento
•Analisi dimensionale edificio
•Locale caldaia (Centrale termica, accumulatore termico, quadro elettrico e impiantistica
idraulica)
•Locale stoccaggio
•Canna fumaria
•Analisi territoriale
Funzionamento delle caldaie a legna
Caratteristiche delle attuali caldaie a legna:
•Rendimento globale fino al 90% equiparabile ai moderni sistemi a metano o
gasolio•Sicurezza e confort:•Accenzione automatica
•Dispositivi contro malfunzionamenti
•Rimozione delle ceneri (ogni 7 – 10 giorni)
•Pulizia degli scambiatori di calore
•Controllo della combustione•Elementi essenziali per aumentare sicurezza ambientale e
rendimento:•Flussi d’aria separata di aria primaria e secondaria creando una zona di
post combustione durante la fase di pirolisi
•Introduzione della sonda lambda
•Ricircolo dei fumi
Schema tipico di impianto
Funzionamento della caldaia a fiamma inversa
L’alimentazione dell’aria avviene mediante una ventola e separata in aria primaria (da
canalizzare sopra la griglia) garantendo l’avvio della gasificazione.
I gas sono trascinati verso il basso tramite la griglia e giungono alla camera sottostante
dove l’aria secondaria completa la combustione.
Elementi essenziali per una combustione completa:
• quantità d’aria immessa
• temperatura e turbolenza elevata nella camera di combustione
• permanenza dei gas caldi nel focolare per un tempo sufficiente al completamento delle
reazioni termochimiche
Particolarità della fiamma inversa è la localizzazione della combustione solo vicino alla
griglia stabilizzando la potenza della caldaia, garantendo una combustione controllata e
diminuendo le emissioni inquinanti.Importante elemento qualitativo è la regolazione
dell’aria in base al fabbisogno di ossigeno misurato nei fumi da sonde apposite.
Accumulatore Termico
E’ un serbatoio isolato termicamente, collegato direttamente alla mandata della
caldaia tramite una pompa.Le funzioni sono:
• regolare funzionamento della caldaia evitando interruzioni dovute ad una insufficiente
richiesta di energia da parte dell’impianto di riscaldamento o acqua calda sanitari
• costituire un volano termico per l’impianto di riscaldamento e fa aumentare
notevolmente il confort d’esercizio, rendendolo identico a quello degli impianti
tradizionaliDimensionamento:
• quantità di legna contenuta nella caldaia
• potenza nominale termica
• carico termico dell’edificio (a parità di potenza termica della caldaia tanto è più piccola
l’abitazione tanto maggiore l’accumulatore per compensare le minori richieste delle
utenze)Dimensioni tipiche: 1000-2000 l
Boiler per l’acqua calda sanitaria (ACS)
E’ necessario per l’accumulo dell’ACS e di solito lo si usa con uno scambiatore di calore
interno collegato all’impianto mediante pompa e termostato. In estate, se si collegano tra
loro l’accumulatore termico al boiler dell’ACS, l’accumulatore permette di ricaricare più
volte il boiler (meno attacchi e stacchi della caldaia)
Sistemi di sicurezza: Uno dei problemi legati all’impiego delle caldaie a legna è
l’inerzia termica superiore rispetto ai sistemi convenzionali a gas o metano. La caldaia
continuerà a bruciare legna creando un surplus di calore che deve essere
smaltito.Soluzioni:
• Vaso di espansione ( vaso espansione aperto)
• Scambiatore di calore interno con raffreddamento mediante acqua corrente in caso di
temperature troppo elevate in caldaia.
• Controlli di alimentazione dei circolatori separati dalla centralina elettrica di controllo
caldaia (i circolatori possono continuare a funzionare in caso di guasto alla centralina)
Dimensionamento dell’impianto
E’ necessario dimensionare adeguatamente l’impianto per non aggravare notevolmente i
costi dato che le caldaie a legna devono funzionare in continuo contrariamente ai sistemi
tradizionali. La caldaia sovradimensionata ha un funzionamento non ottimale in quanto è
soggetta a frequenti interruzioni della combustione (calo di rendimento)
Maggiore è l’utilizzo minori sono i costi base per la produzione del calore (Evitare
sovradimensionamenti)
Oltre ai parametri già esposti riguardo l’isolamento (15-25 W/m3) ed i consueti valori di
dispersione è necessario definire l’autonomia di combustibile che si desidera mantenere.
Solitamente nel caso di grandi impianti si dimensiona l’accumulo combustibile in modo
da avere un’autonomia di carico di 10-15 giorni (compromesso tra comodità e costi di
impianto).
Esercizio e manutenzione
Tempo di manutenzione (1 ora /mese con caldaie automatizzate):
• Tipologia di combustibile
• presenza o meno necessaria durante il caricamento
• necessità di interruzioni del sistema
• presenza di sistemi di controllo a distanza
Attività necessarie:
• controllo visivo mensile della caldaia
• regolazioni ed interventi di piccola manutenzione
• acquisto del combustibile
• gestione e smaltimento delle ceneri (1 volta a settimana)
Parametri economici
Investimento:
• mediamente superiore rispetto ad un sistema tradizionale a parità di confort
• 25% dovuto al sistema di stoccaggio (in edifici esistenti)
• 50% centrale con caldaie automatiche (con sistemi di pulizia dei gas e delle ceneri)
• 25% canna fumaria – montaggio e progettazione
Importante sottolineare che nel caso di caldaie a pezzi di legna i costi diminuiscono
notevolmente. Gli impianti a ciocchi sono consigliati per superfici piccole da riscaldare
mentre per condomini o gruppi di abitazioni è sostenibile un impianto a cippato
automatico.
Elemento importante per la valutazione economica è il prezzo della legna che può
oscillare da 0 a 11 € /qle a seconda della richiesta della zona. Nell’analisi è comunque da
considerare la detrazione IRPEF del 41% in 5-10 anni (Per i privati).
Parametri economici (II)
Abitazione privata 250-300 mq
Potenza 30 kWth
Fabbisogno totale di energia 39.000 kWh/anno
Soddisfabili con:• 3.900 m3 di Metano (0,6 €/m3)
• 3.800 l gasolio (0,8 €/l)
• 110 q.li legna da ardere (0,11 €/kg)Investimento per una centrale con caldaia a legna a
caricamento manuale :• Investimento
= 13.000-18.000 € +IVA
• equivalente centrale a metano
= 2.500 €
• Detrazione IRPEF 41%
= 5.330-7.380 €
• Spesa con legnosa da ardere utilizzato
= 1.250 €/anno
• Spesa con sistema a metano
= 2.350 €/anno
• Spesa con sistema a gasolio
=
3.050
€/annoIl
tempo
di recupero
dell’investimento rispetto al metano è dell’ordine 8-10 anni - Nel caso di autoproduzione
della legna i tempi si riducono a 4-5 anni.
Parametri economici (III)
Edificio pubblico (condominio 1.800-2.000 mq)
Potenza 170-180 kWth
Fabbisogno totale di energia 250.000 kWh/anno
Soddisfabili con:
• 25.100 m3 di Metano (0,5 €/m3)
• 21.000 l gasolio (0,65 €/l)
• 770 q.li di cippato (0,055 €/kg)Investimento per una centrale con caldaia a cippato con
caricamento automatico da locale stoccaggio (60 m3 autonomia di oltre 1 mese nella
stagione fredda) :• Investimento (comprese opere edili per lo stoccaggio) =
70.00080.000 €
• Equivalente centrale a metano
= 10.000-12.000 €
• Spesa con cippato
= 4.300 €/anno
• Spesa con metano
= 12.600 €/anno
• Spesa con gasolio
= 13.600 €/anno
Il tempo di recupero dell’investimento rispetto al metano è dell’ordine 7-8 anni - Nel caso
di autoproduzione della legna i tempi si riducono a 4-5 anni.