Numerose spese supplementari che possono essere fatte nell'ambito della progettazione e della realizzazione si effettuano in vista di poter comandare e regolare meglio l'impianto. Il fatto che esse possano in parte autofinanziarsi mediante una riduzione del consumo di energia elettrica costituisce una aspetto secondario molto interessante.
Un calcolo della redditività realista e preciso che comprenda tutti i parametri è estremamente dispendioso e difficile da realizzare. I numerosi vantaggi procurati da una progettazione e da una realizzazione di qualità eccellente non possono essere espressi in termini di denaro. Gli esempi dei capitoli «3. Piccoli impianti - impianti senza distributore» e «4. Impianti con distributore» presentano un metodo tale da permettere di eseguire un calcolo della redditività. Altri metodi in questo settore, ossia per il calcolo della
redditività (ad es. per un convertitore di frequenza) possono essere tratti dai documenti forniti dai fabbricanti. Questi metodi si basano in generale sulle ore di servizio valutate per stati di carico corrispondenti. Si consiglia quindi di utilizzare tali metodi con una prudenza adeguata. Il rapporto sperimentale seguente dimostra ciò che è possibile fare nell'ambito del risparmio di energia elettrica. Raccomandiamo d'altronde a tutti i progettisti di giustificare le spese supplementari causate da un miglioramento delle caratteristiche dell'impianto e di non credere ad affermazioni che in pratica si dimostrano poi irrealizzabili.
9.4.1 Rapporto sperimentale concernente un risanamento Situazione iniziale
L'impianto Lacuna II è stato realizzato a Coira negli anni 1973/74. Per l'approvvigionamento termico delle diverse sottostazioni durante tutto l'anno sono state istallate due pompe a corrente continua di una potenza di 45 kW ognuna. Purtroppo le uscite degli utilizzatori non sono state munite di valvole passanti, cosicché la regolazione delle pompe delle tubazioni a distanza non è mai funzionata in modo perfetto (i 2 scambiatori di calore di una potenza calorifica di 755 kW, risp. di 375 kW venivano sollecitati in permanenza).
– Grandezze caratteristiche:
centrale progettata per 12 MW
istallazione 1973/74 6 MW
carico misurato 3 MW
A causa di una realizzazione soltanto parziale del progetto è stata consumata una quantità di energia molto minore di quella prevista. Utilizzazione dell'edificio Casa unifamiliare Casa plurifamiliare Edificio amministrativo Scuola 310 280 240 240 3.1 2.8 2.4 2.4 Eh MJ/m2a Ep MJ/m2a
Figura 9.4: nuovi valori del consumo di energia elettrica delle pompe per il riscaldamento secondo i valori mirati per gli edifici nuovi in [12]
Figura 9.5: schema di principio. Velocità di rotazione delle pompe di circolazione senza comando fino al 1985 e con comando a partire dal 1985.
Misure fase 1
Con la messa in esercizio della nuova regolazione delle pompe di circolazione nel 1985, la portata e la pressione di mandata sono state adeguate al carico effettivo dell'impianto (valore teorico troppo elevato: 220 kPa a pieno carico secondo il calcolo della rete delle tubazioni, 70 kPa per la differenza di pressione misurata effettivamente). Misure fase 2
Le nuove pompe (tre pompe inline di 2.2 kW) sono state dimensionate sulla base di un'analisi precisa dei diversi utilizzatori e regolate mediante un convertitore di frequenza a dipendenza di una differenza di pressione ∆p variabile. Contempo- raneamente ambedue le pompe delle caldaie (ognuna di 6.6 kW e 1'500 l/min) sono state sostituite da pompe di circolazione con motori a due velocità (2.2/0.4 kW, 1'000/500 l/min). Esse vengono ora comandate in funzione dell'esercizio delle pompe di circolazione delle tubazioni a distanza.
Descrizione del funzionamento dell'impianto attuale
Oggi le tre pompe delle tubazioni a distanza sono regolate progressivamente da un convertitore di frequenza. Globalmente, ossia insieme, soddisfano il fabbisogno al 100% (150 m3/h, 90 kPa). Se il carico dell'impianto aumenta al di sopra del 30% circa, una seconda pompa entra in funzione automaticamente. La terza pompa s'inserisce allorché il carico sale oltre al 60% circa. A partire dal momento in cui una seconda pompa destinata alle tubazioni a distanza entra in funzione, la carta di avviso d'esercizio delle pompe delle tubazioni a distanza comanda la commutazione della pompa della caldaia ad una velocità superiore.
Cosa si è ottenuto?
Tra il 1985 ed il 1991 le misure suddette hanno permesso di ridurre il consumo annuo di energia elettrica di 96'000 kWh, ciò che corrisponde ad un risparmio del 63%!
Quanto è costata la trasformazione?
Ai risparmi di 96'000 kWh/a (fr. 15'360.–) si contrappongono investimenti di
– pompe delle tubazioni a distanza/
delle caldaie ca fr. 50'000.– – adattamento idraulico della rete ca fr. 9'000.– ossia un totale di ca fr. 59'000.–
Ipotesi
– prezzo medio dell'elettricità: 0.16 fr./kWh – interesse nominale: 8%
– rincaro: 6% – durata di vita media
dell'impianto: 20 a [23] – fattore del valore attuale: 16.3514 [A5] Valore attuale netto:
- 59'000.– + 16.3514 . 15'360.– = 192'157.– > 0, ciò significa che l'investimento è estremamente redditizio!
Chi ha eseguito la realizzazione?
Committente: Comunità d'interessi LACUNA II
Progettazione/ De-Stefani AG
esecuzione: Industriestrasse 13 7000 Coira
Fornitore delle EMB Pumpenbau AG pompe e del sistema Erlenweg 4
di regolazione: 4310 Rheinfelden
Figura 9.6: schema di principio dell'impianto attuale
Consumo annuo Consumo di energia elettrica kWh Consumo di nafta I 185 1986 1991 151'691 107'481 55'834 855'000 882'000 872'000
Figura 9.7: evoluzione del consumo di energia dal 1985 al 1991
A1 Risultati dei calcoli 126
A2 Bibliografia 133
A3 Elenco dei fabbricanti 136
A4 Denominazioni e simboli 137
A5 Tabella dei valori attuali 139
A6 Tabelle di conversione 140
A7 Formulario per il calcolo della rete di tubazioni 141
1. DATI CONCERNENTI IL PROGETTO
Nome del progetto : ihhyd1 .ZRD
Data : 27.6.91
Designazione dell'impianto : piccolo impianto senza distributore
Numero dell'impianto : 1
Responsabile : INTEP/ef
Batteria tubi : a .ZRO
Valvole manuali :
Valvole termostatiche : DANFOSS
Raccordi di ritorno : BALLOFIX
Prodotto antigelo : GLICOLE DI PROPILENE
Rugosità dei tubi : 0.0450 mm
Temperatura di andata : 60°C
tm utilizzatore : 50°C
Percentuale di antigelo : 0%
Equilibratura della pressione : no
2. DATI CONCERNENTI LE TRATTE PARZIALI
Coefficiente R : 150 Pa
Velocità massima : 1.2 m/s
Temperatura ambiente : 20°C
3. RISULTATI DEI CALCOLI DELL'IMPIANTO
Utilizzatore più sfavorevole (n.) : 104.0
Massa volumetrica ( 60°C ) : 983.0 kg/m3
( 50°C ) : 987.8 kg/m3
Viscosità cinematica ( 60°C ) : 0.471E-06 m2/s
( 50°C ) : 0.551E-06 m2/s
Capacità termica specifica cp ( 50°C ) : 4176 J/kg,K
Rete - temperatura di ritorno : 41.04 °C
- differenza di temperatura : 18.96 K
- flusso di massa : 0.0834 kg/s
- perdita di pressione : 12970 Pa
Potenza dell'utilizzatore : 5170 W
Potenza del produttore : 6606 W
Perdite di calore : 1436 W (21.73%)
Pompe - prevalenza : 1.35 m
- portata : 0.31 m3/h