Nel caso del ricupero del calore (abbreviazione: RDC) il calore in eccesso e sfruttabile che proviene da un processo oppure da un impianto viene ricondotto, senza indugi, come calore utile allo stesso processo oppure allo stesso impianto. Con l'adozione di questo provvedimento si ottiene un gra- do più elevato di utilizzazione dell'impianto. Ideale nel caso di questa applicazione è il fatto che la quantità di calore residuo prodotto concorda in modo ampio, sia cronologicamente, sia per quantità, con il corrispon- dente fabbisogno di calore.
L'utilizzazione del calore residuo (abbreviazione: UCR) è presente allor- ché il calore in eccesso prodotto in un processo o in un impianto viene uti- lizzato nuovamente per altri processi oppure per altri impianti, sia contem- poraneamente, sia anche con spostamenti nel tempo degni di nota. In questo modo non è possibile migliorare il grado di utilizzazione di un singolo im- pianto, bensì lo sfruttamento dell'energia nell'ambito di parecchi impianti collegati l'uno con l'altro. L'utilizzazione del calore residuo esige che la domanda di calore ed il fabbisogno esterno concordino cronologicamente oppure che un accumulatore di calore permetta di superare i lassi di tempo intermedi. Affinché gli investimenti siano redditizi, anche la fonte di calo- re deve essere a disposizione per tutta la durata di prelievo del calore.
Ricupero del calore RDC Utilizzazione del calore residuo UCR
Utilizzazione dell'energia nell'azienda - Tecniche fondamentali dell'energia 4.2 / 49
Calore residuo non utilizzabile
Processo 1 Calore residuo Calore residuo 1 non sfruttabile UCR Processo 2
Calore residuo 2 non sfruttabile
Ener gia utile 2 Ener gia utile 1 Processo Calore di ricupero RDC Ener gia utile
Scambio di calore indiretto attraverso un fluido
intermediario – senza variazione di fase – con variazione di fase (pompa di calore, termocondotta)
4.2 / 50 Utilizzazione dell'energia nell'azienda - Tecniche fondamentali dell'energia
Nel caso dell'utilizzazione del calore residuo occorre rispettare i criteri seguenti:
1. livello della temperatura
oltre 400 ˚C per la produzione di corrente elettrica oltre 100 ˚C per certi processi di produzione oltre 60 ˚C per l'acqua calda
oltre 40-55˚C per il riscaldamento a bassa temperatura oltre 25 ˚C per il riscaldamento ad aria
oltre 10-15˚C per l'impiego nelle pompe di calore 2. Accordo cronologico e quantitativo di offerta e domanda 3. Impurità; aria inquinata da pulviscolo, fibre, odori, vapori;
liquidi aggressivi
4. È necessario che sia a disposizione un abbonato (utente) adatto nella pro- pria azienda oppure nelle vicinanze immediate (ad es. teleriscaldamento per un quartiere residenziale)
5. Concordanza della durata di vita dell'impianto
Procedimento per il ricupero del calore Temperatura Offerta-Domanda Impurità Abbonati Durata di vita dell'impianto del fluido intermediario
}
Ricupero del calore Principali possibilità di utilizzazione
Trasmissione diretta (raro il contatto con il flusso
delle sostanze)
Procedimento di ricupero tramite superfici
di scambio
Scambio di calore diretto (ad es. scambiatore a
piastre o a tubi)
Procedimento rigenerativo mediante accumulatore termico (ad es. scambiatore
Gli scambiatori di calore (SC) servono a trasmettere il calore contenuto in un mezzo ad un secondo mezzo, senza che i due mezzi siano in contatto diretto. In generale il flusso termico viene ceduto attraverso un elemento di separazione. A seconda della direzione del flusso di ambedue i mezzi si distingue tra:
Tipiche strutture di scambiatori di calore (a dipendenza dallo stato di ambedue i mezzi) • liquido/liquido: SC a piastre SC a fascio tubiero SC a tubo doppio • gassoso/gassoso: SC a piastre SC a tubo di vetro SC a termocondotta SC a rotazione • gassoso/liquido: SC a lamelle
Nel processo RDC a ricupero, il calore viene trasmesso da una corrente d'aria all'altra mediante superfici di scambio fisse.
• scambio di calore diretto su superfici di scambio SC a flusso di
uguale direzione
SC a flusso e riflusso SC a flusso incrociato
Scambiatori di calore SC SC a flusso di uguale direzione SC a flusso e riflusso SC a flusso incrociato Strutture di SC RDC mediante processo di ricupero Utilizzazione dell'energia nell'azienda - Tecniche fondamentali dell'energia 4.2 / 51
1 Adduzione di aria esterna 2 Aria di smaltimento 3 Scambiatore di calore 4 Aerotermo eventuale 5 Aspirazione
4.2 / 52 Utilizzazione dell'energia nell'azienda - Tecniche fondamentali dell'energia
• scambio di calore indiretto attraverso un fluido intermediario (senza variazione di fase del fluido intermediario)
• scambio di calore indiretto attraverso un fluido intermediario (con varia- zione di fase del fluido intermediario): ad esempio pompa di calore invece di torre di raffreddamento nel caso della preparazione dell'acqua refrige- rata (utilizzazione del calore ricuperato ad un livello di temperatura ele- vato per il preriscaldamento del materiale di processo oppure del riscal- damento ambiente).
Nel procedimento rigenerativo RDC il calore viene trasportato da una cor- rente d'aria all'altra attraverso un accumulatore termico che oltre al calore può anche trasmettere umidità.
5 Pompa di circolazione 2 Acqua, glicole 6 Valvola di regolazione 1 Aria esterna 2 Preriscaldatore 3 Refrigeratore 4 Aria di smaltimento RDC rigenerativo Aria esterna Zona di chiusura Aziona- mento del rotore Involucro Rotore Aria di smaltimento
Fonte:
Elektrowärme international, 50 (dicembre 1992) Ulteriori informazioni Collana «RAVEL nel settore del calore» Fascicolo 1:
Elektrizität und Wärme – Grundlagen und Zusammen- hänge (n. ordinazione 724.357 d) Fascicolo 2:
Ricupero del calore ed utilizzazione del calore residuo (n. ordinazione 724.355 i) Fascicolo 3:
Pompe di calore
(n. ordinazione 724.356 i) Fascicolo 4:
Produzione combinata di forza e calore
(n. ordinazione 724.358 i; verrà pubblicato nel 1995) Ordinazione:
UCFSM, 3000 Berna
Flussi energetici durante l'utilizzazione di un impianto RDC nella ventilazione di un capannone industriale
Utilizzazione dell'energia nell'azienda - Tecniche fondamentali dell'energia 4.2 / 53
Aerazione e ventilazione con ricupero del calore
Fabbisogno supplementare di energia ca 5% Aria viziata 79% Facciata 6% Tetto 12% Fonti di calore interne 26% Pavimento 3% Aria di smaltimento ca 5% Ricupero del calore fino a 74%