Funzionamento integrativo caldaia

Come spiegato nel capitolo 3, per ovviare ai momenti durante i quali l’acqua della laguna non è in grado di garantire lo scambio termico minimo richiesto, è previsto l’intervento integrativo di una caldaia a condensazione alimentata a gas metano. In caso di necessità viene comandato l’intervento della caldaia con conseguente produzione di acqua calda ad alta temperatura che cede calore, attraverso uno scambiatore a piastre, al fluido termovettore circolante nell’anello civile innalzandone la temperatura. Si tratta di una caldaia di potenza pari a 350 kW, installata nell’area sovrastante la centrale idrica.

Figura 6-16: Caldaia a gas con funzione integrativa

In questo paragrafo si vuole focalizzare l’attenzione sulle modalità di intervento della caldaia di integrazione sopra descritta, analizzando le dirette conseguenze in termini di variazione di prestazioni, amento dei consumi, impatto ambientale e costi economici. Si propongono, in particolare, due diversi scenari simulati: uno con temperatura di set point pari a 8 °C, l’altro con temperatura di set point pari a 10 °C. Per temperatura di set point, in tal caso, si intende quella minima che si vuole mantenere nel circuito dell’anello civile: quando lo scambio tra fluido termovettore dell’anello civile e l’acqua di laguna non è sufficiente a garantire la temperatura di set point voluta, il sistema di gestione comanda l’attivazione della caldaia.

Funzionamento integrativo caldaia Tset 8°C

La prima simulazione prevede di impostare la temperatura di set point a 8 °C. L’output ricavato, ossia l’energia termica fornita dalla caldaia, è visualizzabile nel grafico seguente, in funzione delle ore durante le quali la caldaia risulta attiva.

0,00! 20,00! 40,00! 60,00! 80,00! 100,00! 120,00! 140,00! 160,00! 180,00!

15-ott! 25-ott! 5-nov! 15-nov! 26-nov! 7-dic! 17-dic! 28-dic! 7-gen! 18-gen! 29-gen! 8-feb! 19-feb! 2-mar! 12-mar! 23-mar! 2-apr! 13-apr!

P

ot

enz

a [kW

]!

Figura 6-17: Energia termica fornita dalla caldaia con Tset 8 °C

Il generatore di calore risulta attivo per 1.844 ore sulle 4.368 totali del periodo di riscaldamento. L’energia termica erogata dalla caldaia, necessaria a mantenere una temperatura minima di 8 °C nel circuito dell’anello civile, è pari a 118.070 kWh (considerando il rendimento termico medio della caldaia pari al 90%) che corrispondono ad un utilizzo di metano di circa 11.950 Stm3. In termini monetari, considerando un costo medio di fornitura pari a 0,75 €/Stm3 di metano, ciò si traduce in una spesa di € 8.962,50. Per contro, si registra un miglioramento delle prestazioni della pompa di calore, conseguenza dell’aumento della temperatura di condensazione. Ciò si riflette in un aumento del COP medio stagionale della macchina da 4,29 a 4,45 che porta ad una riduzione dell’energia elettrica assorbita quantificabile in circa 1.750 kWh_el. Dal punto di vista economico il minor consumo elettrico equivale ad un risparmio di € 315,00, calcolato assumendo come costo medio di fornitura di 0,18 €/kWh_el. E’ evidente come il risparmio conseguito in relazione ai minori consumi elettrici sia irrisorio rispetto alla spesa da sostenere per l’approvvigionamento di metano.

E’ tuttavia doveroso sottolineare come l’energia termica prodotta dalla caldaia serva a riscaldare la totale portata di acqua che fluisce all’interno dell’anello civile (560 m3/h, dimensionati sulla totalità degli edifici da climatizzare): ne consegue che la spesa economica sostenuta debba essere ponderata sul numero di utenze

D’altro canto, nel modello realizzato, sono stati considerati i consumi energetici di sole due Tese sulle totali alimentate dal sistema; se, viceversa, fosse stata considerata la totalità delle utenze, si sarebbe registrato un aumento dei consumi di gas dovuto al drastico abbassamento della temperatura di ritorno dell’anello civile rispetto al caso in esame. In tal caso, l’aumento dei consumi di gas metano non risulterebbe comunque proporzionale al numero di utenze asservite, in quanto, di pari passo, aumenterebbe la quota parte di calore recuperato dallo scambio con l’acqua di laguna. A fronte di ciò, si stima una spesa media di approvvigionamento per le Tese in analisi di circa 3.500 €/anno; tale valore non giustifica comunque il risparmio elettrico conseguibile e tantomeno il ricorso frequente all’integrazione termica della caldaia. L’utilizzo della stessa deve perciò essere limitato alle situazioni di “emergenza” derivanti da necessità di carattere tecnico/tecnologico.

Funzionamento integrativo caldaia Tset 10°C

La seconda simulazione è caratterizzata da una temperatura di set point di 10 °C. Anche in questo caso, l’output ricavato è visualizzabile nel grafico seguente, in funzione delle ore di attivazione della caldaia.

0,00! 20,00! 40,00! 60,00! 80,00! 100,00! 120,00! 140,00! 160,00! 180,00!

15-ott! 25-ott! 5-nov! 15-nov! 26-nov! 7-dic! 17-dic! 28-dic! 7-gen! 18-gen! 29-gen! 8-feb! 19-feb! 2-mar! 12-mar! 23-mar! 2-apr! 13-apr!

P

ot

enz

a [kW

]!

Il generatore di calore risulta attivo per 2.513 ore sulle 4.368 totali del periodo di riscaldamento. L’energia termica erogata dalla caldaia, necessaria a mantenere una temperatura minima di 10 °C nel circuito dell’anello civile, è pari a 146.864 kWh (considerando il rendimento termico medio della caldaia pari al 90%) che corrispondono ad un utilizzo di metano di circa 14.850 Stm3. In termini monetari, considerando un costo medio di fornitura pari a 0,75 €/Stm3 di metano, ciò si traduce in una spesa di € 11.137,50. Per contro, si registra un miglioramento delle prestazioni della pompa di calore, conseguenza dell’aumento della temperatura di condensazione. Ciò si riflette in un aumento del COP medio stagionale della macchina da 4,29 a 4,56 che porta ad una riduzione dell’energia elettrica assorbita quantificabile in circa 2.885 kWh_el. Dal punto di vista economico il minor consumo elettrico equivale ad un risparmio di € 519,30, calcolato assumendo come costo medio di fornitura di 0,18 €/kWh_el. Come per il caso precedente, risulta evidente che il risparmio conseguito in relazione ai minori consumi elettrici sia irrisorio rispetto alla spesa da sostenere per l’approvvigionamento di metano.

A fronte delle considerazioni esposte in merito alla simulazione precedente, si stima una spesa media di approvvigionamento per le Tese in analisi di circa 4.300 €/anno. Tale valore non giustifica quindi il risparmio elettrico conseguibile: una temperatura di set point pari a 10 °C risulta decisamente elevata e non giustificabile a livello di costi di gestione.

Parametro Tset 8 °C Tset 10 °C U.M.

Ore funzionamento caldaia 1844,00 2.513,00 h/anno

Energia termica prodotta 118.070,00 146.864,00 kWht/anno

Consumo di metano 11.950,00 14.850,00 Stm3/anno

Costo approvvigionamento metano - Anello civile 8.962,50 11.137,50 €/anno

Costo approvvigionamento metano - Tese 108 e 109 3.500,00 4.300,00 €/anno

COP 4,45 4,56 -

Risparmio energia elettrica 1.750,00 2.885,00 kWhel/anno

Risparmio su acquisto energia elettrica 315,00 519,30 €/anno

Spesa effettiva stimata 3.185,00 3780,70 €/anno