Recupero e distribuzione del calore a temperature ottimali
"Fallo e basta" e risparmia 50 %
Quando la domanda di raffreddamento e riscaldamento commerciale e i sistemi installati in modo convenzionale coincidono, di solito è necessario prestare attenzione. In determinate circostanze, esiste un notevole potenziale di risparmio di energia primaria. Questo è ciò che è successo nel negozio SPAR di Reichraming, vicino a Steyr. La ricompensa: l'assegnazione del premio 'Premio Energy Globe Alta AustriaAlla fine dell'anno scorso.
È possibile trasformare qualsiasi conversione di impianto in una "tesi di dottorato". Spesso, però, un progetto è già fuori dal tavolo prima che sia stata diagnosticata la fattibilità. Oppure si inizia e si fa. Perché anni di esperienza, stime corrette e buon senso sono spesso i migliori consiglieri.
Fig. 1: Negozio SPAR Reichraming
C'è ancora molto da fare
"Nel nostro caso, è stata una pompa di circolazione difettosa a far pendere la bilancia", ricorda l'anziano Harald Landerl. Sua moglie Maria gestisce l'unico negozio di alimentari di Reichraming, in Alta Austria, da 37 anni. Entrambi vivono lì da altrettanto tempo, come oggi il figlio Harald e la sua famiglia. "Il nostro noto ingegnere del riscaldamento Raimund Aschauer è venuto a dare un'occhiata a tutto. La sua conclusione: Harald, puoi ottenere qualcosa dal tuo impianto".
All'inizio Harald Landerl era titubante. Perché risparmiare denaro significa sempre prima investire. Questo è accaduto in grande stile 10 anni fa. All'epoca, il negozio era quasi raddoppiato, raggiungendo l'attuale superficie di 416 m². Furono installati una caldaia a pellet da 55 kW e un nuovo impianto di refrigerazione da 45 kW. Da allora, una piccola parte del calore di scarto del condensatore del sistema di refrigerazione ha occasionalmente riscaldato la piccola piscina sulla terrazza. Tuttavia, la maggior parte dell'energia termica veniva sprecata nell'ambiente, come accade in molti sistemi di refrigerazione commerciale. In realtà c'era qualcosa da guadagnare.
Fig. 2: Maria e Harald Landerl adorano il nuovo concetto di riscaldamento nel loro negozio SPAR.
Aschauer ha notato un altro "punto debole". Dalla conversione di 9 anni fa, la casa del figlio, che si trova più in alto, è stata collegata alla centrale termica del negozio e della casa dei genitori tramite un tubo lungo circa 20 metri. Come circuito di riscaldamento disaccoppiato, perché a causa della distanza e soprattutto del dislivello di 22 metri, è stato necessario installare uno scambiatore di calore nel mezzo. Un'idea sensata. Tuttavia, da allora la commutazione tra i due circuiti di riscaldamento è stata effettuata manualmente. Questo non era molto comodo e spesso comportava ore di funzionamento inutilmente elevate per il sistema di riscaldamento a pellet. Non c'era un serbatoio di accumulo. Anche in questo caso c'è sicuramente spazio per l'ottimizzazione.
E poi c'era la distribuzione del calore nel negozio e nelle aree abitative tramite radiatori, riscaldamento a pavimento e radiatori a soffitto. Poiché l'intera rete idraulica è collegata a un'unica centrale termica, le temperature di mandata desiderate venivano raggiunte aggiungendo acqua fredda e distribuendola con pompe di circolazione. Ciò avviene ancora oggi in innumerevoli impianti. Una distruzione di energia efficace, ma ancora praticata.
Il 50% è possibile
Fig. 4: Caldaia a pellet fornitrice di calore
Fig. 3: Cilindro tampone con scambiatore di calore
Fig. 5: Sistema di refrigerazione
Raimund Aschauer e il suo socio Albert Koppenberger si sono quindi confrontati con questi risultati. Dopo una prima valutazione approssimativa, sono stati in grado di dare a Harald Landerl una buona notizia: "Se accoppiamo il calore di scarto dell'impianto di refrigerazione, installiamo un serbatoio di accumulo, convertiamo l'impianto idraulico con miscelatori rendeMIX di Baunach e dotiamo l'intero impianto di riscaldamento di un moderno sistema di controllo, è possibile all'incirca dimezzare il consumo annuale di pellet". Questa sì che è una parola! Poiché, secondo i primi calcoli, l'ammortamento previsto per la conversione sarebbe stato di circa sette anni, l'imprenditore Landerl non ci ha pensato due volte e ha effettuato l'ordine. Dopo tutto, gli attributi "protezione dell'ambiente" e "conservazione delle risorse" sono molto importanti per l'attrezzista esperto e hanno contribuito alla decisione.
Fig. 6: Holger Müller spiega le funzioni del rendeMIX nella casa 1 (un secondo mixer 2×4 identico è ora appeso nella casa del giovane).
Due creatori al lavoro
Aschauer e Koppenberger (A&K) hanno elaborato un sofisticato sistema, idraulico e di controllo. La successiva discussione con Hauser è stata positiva e ha fatto sì che il fornitore di unità di refrigerazione e tecnologia di refrigerazione installasse un modulo di scambio termico sul nuovo serbatoio tampone personalizzato da A&K. Da allora, questo è stato utilizzato per immagazzinare il calore residuo di condensazione generato dal circuito di refrigerazione. Da allora, questo è stato utilizzato per estrarre il calore di scarto della condensazione generato dal circuito di refrigerazione e immetterlo direttamente nel buffer a un livello di temperatura compreso tra 45 e 50°C. Poiché il sistema di refrigerazione di un supermercato deve essere in funzione tutto l'anno, è difficile che ci siano fasi senza dissipazione di calore. Tuttavia, se il calore residuo dell'impianto di refrigerazione non è sufficiente a generare le temperature di conservazione richieste, solo allora la caldaia a pellet riscalda il cilindro tampone a doppio strato con una capacità di 2200 litri. E se non è richiesto calore di scarto, il condensatore assiale del sistema di refrigerazione installato è ancora disponibile per il rilascio all'aria esterna.
I nuovi conduttori idraulici
Questa misura, da sola, dovrebbe generare risparmi significativi. Il secondo grande potenziale risiedeva nella distribuzione del calore e nel buffering. Raimund Aschauer ha ricordato un seminario organizzato da HG Baunach GmbH. Holger Müller ha presentato il rendeMIX di Wels. Un miscelatore a più vie che rispondeva perfettamente alle esigenze. "Quando si tratta di accoppiare in modo efficiente radiatori e riscaldamento a pavimento, il nostro sistema brevettato offre i migliori risultati", afferma Müller.
Fig. 7: Partner di successo del progetto (da sinistra): Holger Müller, Harald Landerl jun., Albert Koppenberger, Raimund Aschauer.
"Il ritorno del radiatore diventa il flusso per le serpentine del pavimento. Il controllo intelligente del miscelatore 2×4 garantisce il mantenimento preciso dei rapporti di miscelazione e delle temperature. "Un altro vantaggio: la pompa di circolazione di aspirazione per il circuito di miscelazione è già integrata nel gruppo. Non sono nemmeno necessari deviatori idraulici, sensori o un modulo di controllo aggiuntivo. "Si potrebbe dire che il rendeMIX diventa il conduttore dell'intero sistema idraulico", afferma Müller, riassumendo i vantaggi in modo sorprendente.
Conversione in sole quattro settimane
I lavori sono iniziati nell'agosto 2014. I lavori sono stati completati in sole quattro settimane. Il bollitore a doppio strato, isolato con lana di pecora, è stato installato nel locale caldaia, che si trova in una dependance tra i due edifici residenziali (vedi schema).
Fig. 8: Schema semplificato dell'intero circuito di riscaldamento, illustrato in base alle condizioni reali in loco.
Hauser ha collegato il lato gas caldo del sistema compound al modulo di scambio di calore. Poiché il refrigerante deve essere evacuato e riempito, è necessario rivolgersi a un'azienda di refrigerazione specializzata. Poi, nei seminterrati di ciascuno dei due edifici residenziali, è stato installato un rendeMIX DN25 2×4 RH35 e collegato sul lato di mandata/ritorno all'alimentazione di calore e ai circuiti di riscaldamento a radiatori e a pavimento. Allo stesso tempo, tre pompe di circolazione diventavano superflue. L'elettrotecnico Albert Koppenberger ha ideato un concetto ingegnoso per il sistema di controllo. Con i regolatori UVR liberamente programmabili del produttore Technische Alternative, Amaliendorf, l'intero sistema di riscaldamento è ora collegato in rete in modo intelligente.
Fig. 9: Nuovo regolatore UVR nel locale caldaia
Questo ha reso superfluo l'intervento manuale. L'energia termica viene invece generata e tamponata in modo efficiente sul lato del generatore secondo una funzione logica e viene spostata solo dove è necessaria. Le temperature di mandata di tutti i circuiti di riscaldamento sono ora abbassate in modo tale da non compromettere il comfort, ma è necessario aggiungere solo la quantità di energia termica necessaria. Ciò è garantito dai due miscelatori rendeMIX. Il sistema di controllo a compensazione climatica assicura che nessuna stanza si raffreddi troppo, anche di notte. L'acqua nei circuiti di riscaldamento viene quindi fatta circolare costantemente a un livello di temperatura compreso tra 38 e 40 °C. Se una delle due caldaie degli edifici residenziali richiede temperature più elevate tra le 6.00 e le 22.00, il flusso viene brevemente aumentato a 55 °C e poi abbassato di nuovo una volta caricato il serbatoio di accumulo. Solo la caldaia dei grandi magazzini viene riscaldata elettricamente per mantenere le temperature richieste dalle norme igieniche.
Fig. 10: La bella conferma di un'idea visionaria. Albert Koppenberger con il certificato dell'Energy Globe Award Upper Austria.
Risparmi previsti in vista
Il fatto che Aschauer e Koppenberger non avessero promesso troppo era già chiaro al momento dell'ispezione dell'impianto alla fine di febbraio 2015. "Da quando la caldaia a pellet è stata installata nove anni fa, ho sempre ordinato il combustibile due volte l'anno", ricorda Harald Landerl, "13 tonnellate a settembre e altre 10 tonnellate a febbraio. E ora guardate quanto ce n'è ancora dopo la prima consegna da settembre 2014". Un'occhiata al magazzino dà l'idea che è ancora poco meno di metà pieno. "Non dovrò ordinare altro fino alla fine del periodo di riscaldamento 2014/15. E probabilmente ne rimarrà anche un po'. E probabilmente ne avanzerà anche un po', così da risparmiare effettivamente tra le 10 e le 12 tonnellate di pellet". Ciò significa che la realtà è molto vicina alla stima di 50% fatta all'inizio del progetto. Quasi un atterraggio di precisione.
Una conclusione positiva
In sintesi: Il calore residuo di un impianto di refrigerazione può essere utilizzato in modo sensato per il riscaldamento e la preparazione dell'acqua calda quando è richiesto contemporaneamente il calore. Il controllo intelligente è la chiave per una fornitura di calore orientata alla domanda. Inoltre, il miscelatore rendeMix impedisce lo spreco di calore nei circuiti di riscaldamento con temperature di mandata diverse. La combinazione di queste misure ha permesso a SPARMarkt Landerl di risparmiare energia e costi per circa il 50% e i due ingegneri dello stabilimento, Aschauer e Koppenberger, hanno ricevuto come riconoscimento speciale l'Energy Globe Award Upper Austria 2014 nella categoria "Fuoco". Congratulazioni ancora una volta a tutte le persone coinvolte per un progetto che è stato una vera e propria vetrina, semplicemente realizzato.
Il rendeMIX può fare di più
Oltre all'accoppiamento di un circuito ad alta e a bassa temperatura, come nell'esempio di SPARMarkt Landerl, il miscelatore a quattro vie rendeMIX può essere collegato direttamente a un serbatoio tampone a strati. In questo modo è possibile caricare e scaricare a due zone. Il vantaggio è che l'acqua calda, fredda e miscelata (grazie all'utilizzo del ritorno) entra ed esce solo dalle rispettive zone. In questo modo si crea uno scudo di sicurezza al centro dell'accumulo. In questo modo si mantiene la stratificazione nel serbatoio. Oltre a questo carico efficace, il rendeMIX scarica anche un cilindro in modo efficiente. Ciò significa, ad esempio, che il tempo di funzionamento degli impianti solari o delle piccole unità di cogenerazione può essere prolungato in modo economico. Inoltre, poiché il flusso di ritorno dai radiatori diventa il flusso per il riscaldamento a pavimento, l'acqua torna a una caldaia a condensazione a gas o a olio più fredda. In questo modo si produce più condensa e il calore di condensazione dei fumi raggiunge l'acqua di riscaldamento. In questo modo si risparmia energia primaria.
Achim Frommann
Workshop PR NutzWort
Sasbach (Germania)
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