SISTEMI DI MONITORAGGIO DEI CONSUMI TERMICI

Nell’anno 2004, a seguito dell’acquisto delle nuove caldaie, è stato installato nella sottocentrale termica un sistema di acquisizione e registrazione dei consumi energetici connessi al riscaldamento e alla produzione di ACS. La contabilizzazione energetica è compiuta separatamente per tutte le tipologie di utenze alimentate dalla sottocentrale, ossia: Radiatori; UTA a 2 e 4 tubi; Fan-Coil; Acqua Calda Sanitaria.

Figura 2.24 - Schema semplificato dei misuratori di calore (centrale termica).

Tabella 2.18 - Caratteristiche del contabilizzatore di calore (centrale termica).

DISPOSITIVO MARCA MODELLO CARATTERISTICHE TECNICHE

Contabilizzatore di energia ABB SVM F2 Display LCD e interfaccia M-bus 2 ingressi a impulsi per contatori esterni

Sonde di temperatura / PT500

Sonde di temperatura a immersione

Elemento sensibile a termo resistenza Pt500Ω. Connessioni 2 o 4 fili diametro max 9 mm. Range temperatura: 0 – 180°C

Δt apprezzabile = 2 – 100 °C

Contatore volumetrico / WPH-T-HD-D

Contatore Woltmann per acqua calda fino a 120 °C Dimensioni costruzione DIN ISO 4064, DN 50 - 300 Pressione di funzionamento: fino 16 bar

Il sistema di acquisizione dei consumi, il cui schema semplificato è riportato nella figura 2.24, è inserito a valle degli scambiatori a piastre e alla valvola a tre vie che serve per regolare la temperatura di mandata del fluido termovettore alle utenze. Esso è costituito da un contatore volumetrico, inserito nella tubazione di ritorno del fluido termovettore, e da due sonde di temperatura poste in mandata e in ritorno. I segnali elettrici, in uscita da questi tre misuratori, sono inviati a un contabilizzatore di calore che elabora i segnali e invia il dato di consumo al PLC situato nel locale dei caldaisti. Unica eccezione è costituita dal circuito dell’acqua calda sanitaria, in cui il sistema di rilevamento dei consumi è localizzato a monte dei scambiatori di calore situati all’interno dei 4 serbatoi d’accumulo. Le caratteristiche del contabilizzatore di calore sono riportate nella tabella 2.18. Oltre ai misuratori di energia termica, sono presenti delle sonde che misurano la temperatura di mandata del fluido termovettore verso i terminali del riscaldamento (radiatori, ventilconvettori, UTA), le temperature dell’ACS, sia in mandata sia dentro i boiler, le temperature del fluido in mandata e ritorno dalle caldaie. Tutti i dati rilevati, di cui si riporta una sintesi

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nella tabella 2.19, sono inviati al PLC e salvati con cadenza oraria in diversi file in formato csv, la cui modalità di elaborazione e i risultati ottenuti sono presentati nel capitolo successivo.

Tabella 2.19 - Dati acquisiti ed elaborati (Riscaldamento e produzione ACS).

FILE archivio dati nel PLC Unità di Misura

Consumo energia acqua calda sanitaria MWh

Consumo energia scambiatore 1-2 (circuito radiatori) kWh Consumo energia scambiatori 3 e 4 (circuito UTA a 2 tubi) kWh Consumo energia scambiatori 5 e 6 (circuito UTA a 4 tubi) kWh Consumo energia scambiatori 7 e 8 (circuito Fan-coil) kWh

Temperatura esterna °C

Temperatura di mandata dalle caldaie °C

Temperatura di ritorno alle caldaie °C

Temperatura di mandata ACS ( accumuli 01 e 02) °C Temperatura di mandata ACS ( accumuli 03 e 04) °C Temperatura di mandata circuito radiatori °C Temperatura di mandata circuito UTA a 2 tubi °C Temperatura di mandata circuito UTA a 4 tubi °C Temperatura di mandata circuito fan-coils °C Temperature ACS dei singoli serbatoi di accumulo (1-2-3-4) °C

2.2.5.2 MONITORAGGIO RAFFRESCAMENTO

Figura 2.25 - Schema semplificato dei misuratori di calore (centrale frigorifera).

All’inizio del progetto di ricerca ci si è accorti che non era presente presso l’AOB, contrariamente a quanto avviene per la contabilizzazione del riscaldamento e dell’ACS, un sistema per il monitoraggio dei consumi di energia frigorifera. Si è deciso quindi di acquistare e installare un sistema di contabilizzazione dell’energia prodotta dai 4 gruppi frigoriferi presenti in centrale. Tale sistema (figura 2.25 e tabella 2.20), installato nella primavera del 2012 e funzionante a partire dal mese di maggio di tale anno, è costituito da 4 contatori di calore, ognuno di essi costituito da un misuratore di portata ultrasonico e da una coppia di sonde di temperature a contatto a resistenza di platino, installate nelle tubazione di mandata e ritorno che portano il fluido termovettore da ciascun gruppo frigo al

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separatore idraulico, incaricato della distribuzione del fluido freddo verso i vari reparti dell’ospedale. I segnali in uscita dai contabilizzatori d’energia vengono trasmessi, tramite interfaccia RS232, all’unità centrale che archivia i dati in una propria memoria interna e li invia ad un PC remoto, con il quale è possibile monitorare lo stato di funzionamento dei 4 gruppi frigo e archiviare in un apposito database tutti i dati (tabella 2.21) rilevati dal sistema.

Tabella 2.20 - Caratteristiche del contabilizzatore di calore (centrale frigorifera).

DISPOSITIVO MARCA MODELLO CARATTERISTICHE TECNICHE

Unità centrale M-Bus SIEMENS OZW10 Lettura max 750 dispositivi con interfaccia M-Bus

Conforme EN 1434-3

Contabilizzatore di energia SIEMENS SITRANS

FUE950

Calcolo e misura di: E, M, V, Th, Tc, K Range temperatura: -20 – +190°C

Contabilizzatore flusso

volumetrico SIEMENS SITRANS FST020

Display LCD Interfaccia M-bus

2 ingressi a impulsi per contatori esterni Range temperatura: 0 – 190°C

Δt apprezzabile = 2 – 120 °C

Sonde di temperatura G. Riccato /

Termometri a resistenza di platino Sensore: Pt 500 Ω.

Elemento: singolo a 2 fili Range temperatura: -20 – 200°C

Contatore volumetrico Controlotron 1012MS-8

Trasduttori a ultrasuoni Range temperatura: -18 – 60°C Precisione: +/- 5% portata volumetrica Risoluzione 0.03 m/s

Con lo scopo di valutare con maggiore precisione l’EER di ciascuna macchina installata nella centrale frigorifera, nell’autunno del 2012 è stato installato un sistema per il monitoraggio degli assorbimenti elettrici. In totale sono stati installati sei multimetri trifase (ABB mod. DMTME-I-485): quattro per la misura dei consumi elettrici dei compressori dei gruppi frigo; uno per la misura dei consumi elettrici della pompa di circolazione installata nella la linea che porta il fluido del nuovo gruppo Daikin (gruppo N°4) al condensatore; l’ultimo multimetro è dedicato alla misura degli assorbimenti dei 2 ventilatori collocati nella torre evaporativa del gruppo N°4. Tale sistema non è attualmente dotato di un apposito software per la registrazione dei dati storici di consumo, ma consente soltanto la visualizzazione dei valori istantanei e di quelli cumulati, a partire dall’inizio del periodo di rilevamento, delle varie grandezze acquisite. Per questo motivo, e per il forti ritardi che non hanno consentito l’installazione primaverile di tali dispositivi, non è stato possibile recuperare dati storici relativi ai consumi elettrici della sola centrale frigorifera. Una valutazione di essi è stata comunque fatta a partire dai dati orari relativi all’intero consumo elettrico dell’AOB.

Tabella 2.21 - Dati acquisiti ed elaborati (Raffrescamento).

FILE archivio dati nel PLC Unità di Misura

Consumo energia termica gruppo frigorifero N°1-2-3-4 kWh Portata fluido termovettore (gruppo N°1-2-3-4) m3/h Temperatura di mandata fluido termovettore (gruppo N°1-2-3-4) °C Temperatura di ritorno fluido termovettore (gruppo N°1-2-3-4) °C

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AUDIT ENERGETICO “AOB”

In questo capitolo saranno presentate le procedure che hanno consentito la redazione dell’audit energetico dell’Azienda Ospedaliera Brotzu, attraverso il quale si è ricostruito un quadro approfondito e realistico dei consumi e dei flussi energetici all’interno di essa. Nelle prime fasi del lavoro si è proceduto a reperire tutte le informazioni necessarie attraverso sopralluoghi in situ, colloqui con il personale tecnico dell’azienda e raccogliendo tutto il materiale cartaceo e digitale necessario, quest’ultimo contenente i dati acquisiti dai vari sistemi di monitoraggio presenti nell’azienda. Terminata la fase di raccolta delle informazioni e censito tutto il materiale in possesso, si è proceduto con l’elaborazione e la verifica dei dati, rilevando eventuali anomalie presenti. I dati alterati sono stati corretti, attraverso varie procedure numeriche, o integrati tramite ulteriori rilevamenti in situ. Tutti i risultati delle elaborazioni numeriche hanno consentito di realizzare un quadro finale esaustivo di tutta la contabilità energetica, dei flussi di energia in ingresso e uscita dagli impianti e la definizione degli indicatori energetici più significativi dell’AOB.

Nella prima parte del capitolo verrà descritta la modalità di elaborazione dei dati raccolti, mettendo in risalto le anomalie e incongruenze riscontrate per le varie tipologie di utenze e i metodi adottati per porvi rimedio. Nella seconda parte del capitolo sarà presentato il bilancio energetico dell’AOB, in cui è valutato l’ammontare dell’energia in ingresso alla struttura, insieme alla sua incidenza economica e al suo andamento storico, e gli usi finali di tali energia, suddivisa per tipologia di utenza. Infine sarà presentata una breve analisi degli indicatori energetici più significatici e del loro confronto con altre aziende ospedaliere del contesto nazionale.