Impianti di riscaldamento Rendimento di combustione Rendimento

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17/11/2010
Impianti di riscaldamento
Rendimento di combustione
Misura in opera del rendimento di combustione
UNI 10389
Il metodo da utilizzare per eseguire in esercizio l’analisi dei prodotti della
combustione e la determinazione del rendimento di combustione dei generatori
di calore è definito dalla Norma UNI 10389 recentemente ripubblicata con
l’edizione 2009.
La nuova versione della norma può essere utilizzata per tutti I generatori di
calore alimentati a combustibile gassoso e/o liquido
liquido, compresi I generatori
modulari, installati a batteria o a condensazione, purchè adibiti al
riscaldamento degli ambienti e/o alla produzione di acqua calda sanitaria.
La UNI 10389 NON può essere utilizzata nel caso di impianti ad uso produttivo i
generatori di calore alimentati a combustibile solido.
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In particolare sono definite le istruzioni per eseguire:
- La misura della portata termica del generatore di calore;
- Il campionamento e l’analisi dei prodotti della combustione;
- La misurazione in opera della temperatura dei p.d.c. e dell’aria
comburente;
-La misura in opera delle concentrazioni di:
- ossigeno
- anidride carbonica
-monossido di carbonio
- Il calcolo del rendimento di combustione;
- La misura in opera dell’indice di fumosità (per i soli generatori alimentati
con
combustibili liquidi).
Occorre sottolineare che si tratta di una norma da utilizzarsi durante
l’esercizio degli impianti con strumenti da “campo” che inevitabilmente
hanno un ragionevole tolleranza di misura , ovvero che prevedono valori di
computo standard.
Per eseguire la misura del rendimento di combustione la norma UNI 10389 prevede una
successione di controlli differenziati, a seconda che gli stessi siano eseguiti
nell’ambito delle
verifiche periodiche dell’impianto, o in occasione della
verifica dell’ente controllore.
In ambedue i casi devono essere messi a disposizione dell’operatore
il libretto di
impianto o di centrale e il libretto d’uso e manutenzione del generatore
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Inoltre l’operatore che accinge ad effettuare la misura deve assicurarsi di
operare rispettando le condizioni di sicurezza per se stesso e per persone,
animali e beni che potrebbero essere compromesse dall’esecuzione delle
misure in condizioni di non sicurezza.
A questo scopo, prima di procedere all’effettuazione della prova possono
essere esaminati, oltre alle condizioni oggettive dell’impianto e dei luoghi,
anche la documentazione tecnica a corredo dell’impianto stesso come la
dichiarazione di conformità o il risultato di accertamenti specialistici.
Il Manutentore
La stessa Norma due figure professionali, due modi
di intervento
L’operatore incaricato dell’effettuazione delle
verifiche periodiche deve:
1. effettuare
il
controllo
sul
generatore
regolato alla potenza termica del folocalre
effettiva;
2. registrare le misure ottenute nel libretto di
impianto o di centrale*
*in questo caso non è necessario riportare le misure nel rapporto di prova.
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Il Verificatore incaricato dall’autorità
competente.
L’operatore dell’ente controllore deve :
1.
effettuare la misurazione alla potenza termica del focolare
effettiva; se non coincide con quella nominale, si deve
effettuare comunque la misura, riferendo sul rapporto di prova
la differenza. Se l’operatore non può eseguire la misura della
portata di combustibile procede facendo riferimento alle
precedenti misurazioni effettuate dal manutentore, oppure al
dato di targa dell’apparecchio.
competente.
2.
effettuare
la
dell’esercizio
misura
e
della
alla
presenza
del
manutenzione”
“responsabile
o
di
un
suo
rappresentante;
3.
Non
deve
modificare
le
condizioni
di
funzionamento
dell’apparecchio, non deve effettuare nessuna manovra
compreso l’agire sulla regolazione dell’impianto;
4.
Utilizzare le funzioni previste dal costruttore dell’apparecchio
per l’effettuazione delle misure del rendimento. In questa fase
è possibile utilizzare utensili comuni, come un cacciavite, per
smontare il mantello
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competente.
5.
segnalare sul libretto di impianto o di centrale le circostanze
che impediscono l’esecuzione della misura, come ad esempio
la mancanza della presa;
6.
Segnalare se è stato possibile effettuare la misura del
rendimento utilizzando una procedure diversa da quelal
prevista dalla norma, nel rapporto di prova occorre precisare i
motivi che hanno impedito di utilizzare la Norma.
7.
utilizzare un apparecchio di misura in grado di stampare la data e
l’ora della misura, i parametri di combustione importanti e un
codice identificativo dell’apparecchio di misura;
8.
il rapporto di prova deve essere redatto conformemente al
modello riportato nella norma in almeno tre copie identiche, una
copia
deve
essere
trattenuta
dal
verificatore,
una
dal
responsabile dell’impianto ed una inviata all’ente
9.
astenersi dall’inserire all’interno del rapporto di prova i consigli
o giudizi all’impianto. Ma può segnalare sul rapporto di prova al
Responsabile
dell’esercizio
e
della
manutenzione
quelle
situazioni che possono compromettere il buon funzionamento
dell’impianto.
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Il prelievo e la misura della temperatura dei prodotti della combustione deve
avvenire in corrispondenza dell’apposita presa di campionamento realizzata
con un foro passante nel condotto di evacuazione dei p.d.c..
In alternativa, quando previsto dal fabbricante dell’apparecchio la presa dei
p.d.c. può anche essere posta in sito diverso
diverso..
La presa di campionamento deve avere un diametro maggiore di 10 mm e
dopo l’effettuazione della misura deve essere chiusa a tenuta
tenuta..
Il Responsabile dell’esercizio e della manutenzione deve assicurare che per
ciascun generatore sia presente una presa di campionamento. Se il condotto di
scarico dei fumi è parte integrante dell’apparecchio , come nel caso degli
apparecchi di tipo C (tranne C6) , il foro può essere eseguito solo dopo avere
ottenuto l’autorizzazione del produttore; in questo caso devono essere seguite le
istruzioni specifiche del produttore stesso.
La presa di campionamento, dove non già predisposta dal fabbricante del
generatore di calore, deve essere situata il più vicino possibile al punto di uscita
dei prodotti della combustione dall’apparecchio.
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Nel caso di generatori a gas con bruciatore atmosferico dotati di
dispositivo rompitiraggiorompitiraggio-antivento,
antivento la presa di campionamento, dove
non già predisposta dal fabbricante del generatore di calore, deve essere
posta a valle del rompitriraggio, preferibilmente a una distanza pari a due
diametri del canale di fumo, oppure, se all’interno di questo tratto è
presente una curva, a una distanza pari a un diametro dopo la curva
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Quando a valle del generatore sono disposti sistemi di recupero del
calore, il foro deve essere situato sul tratto di condotto di evacuazione
dei prodotti della combustione in uscita da questi sistemi; se il calore
recuperato serve a preriscaldare l’aria comburente, la misura della
temperatura dell’aria comburente deve essere effettuata prima del suo
Preriscaldo.
Nel caso di scarico dei prodotti della combustione a parete, se il
collegamento fra il generatore di calore e il terminale di tiraggio o di
scarico non consente di praticare la presa di campionamento, e il
fabbricante del generatore non ha predisposto o indicato un apposito
punto di prelievo nel circuito fumi, il controllo della combustione non può
essere effettuato .
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Se non è possibile realizzare un punto di prelievo dei prodotti della combustione,
la misura non può essere effettuata e nel rapporto di controllo devono essere
indicati i motivi che rendono la misura non eseguibile e l’operatore deve
prescrivere il lavori necessari alla realizzazione di un punto di prelievo
dei prodotti della combustione.
Alcuni tipi di generatori di calore richiedono la presenza di due fori,
generalmente predisposti dal fabbricante dell’apparecchio: il primo foro
consente la misurazione della temperatura dell’aria comburente mentre
il secondo foro consente il prelievo dei prodotti della combustione per
l’analisi di combustione.
In questi casi si utilizzano strumenti multifunzione dotati di doppia
sonda di temperatura o, in alternativa, si rileva e memorizza la
temperatura dell’aria comburente con la caldaia a regime.
Al termine della misurazione l’operatore
deve chiudere stabilmente il foro, in
modo da garantire la tenuta del
condotto
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LA MISURA DELLA TEMPERATURA DELL’ARIA COMBURENTE
Può essere effettuata:
1) vicino alla bocca
di aspirazione
dell’aria nei
generatori di calore
con bruciatore
ad aria soffiata,
tranne il caso di
preriscaldamento
dell’aria
comburente tramite
recupero del calore
dai prodotti della
combustione
2) Vicino l’ingresso
dell’aria nei
generatori di calore a
gas con bruciatore
ad aria aspirata,
camera di
combustione aperta
e tiraggio naturale o
con ventilatore sulla
linea di scarico dei
prodotti della
combustione
c) nel punto del condotto di
alimentazione dell’aria
comburente nei generatori di
calore a gas con camera di
combustione stagna, a tiraggio
naturale o
con ventilatore sulla linea di
scarico dei prodotti della
combustione ,predisposto dal
fabbricante del generatore di
calore o praticato, a cura del
responsabile per l’esercizio e la
manutenzione, seguendo le
indicazioni che il fabbricante
deve fornire in proposito.
STRUMENTAZIONE
Le misura della temperatura dei P.D.C. e dell’aria comburente, delle
concentrazioni di ossigeno, anidride carbonica e monossido di
carbonio, devono essere effettuate con uno strumento portatile
multifunzione avente i seguenti requisiti minimi.
Parametro
Intervallo di
misura
Risoluzione
Accuratezza
Valore minimo
misurato
CO
0 – 2000 ppm
1ppm
+/- 20 ppm o
5%
20ppm
O2
0 – 21%
0,1%
+/- 0,3%
0,3%
CO2
0 – 20%
0,1%
+/- 0,2%
0,2%
Temp. P.d.c. *
0°-400°C
1°C
+/- 2°C o 1,5%
Temp aria
comb.
0°-400°C
1°C
+/- 1°C
*se si utilizza la sonda fumi anche per misurare la temp. dell’aria comburente occorre che il
fabbricante dell’apparecchio garantisca il funzionamento fino a -20°C
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STRUMENTAZIONE
Lo strumento multifunzione deve essere verificato e tarato periodicamente, in
secondo le istruzioni fornite dal costruttore; deve essere la riferibilità della
misura ai campioni nazionali del Sistema Nazionale di Taratura (SNT).
In assenza di tali istruzioni, lo strumento deve essere verificato e tarato
almeno una volta ogni 12 mesi.
L’operatore, deve effettuare le misure seguendo, le istruzioni e le avvertenze
riportate dal fabbricante sul libretto d’uso e le indicazioni della normanorma-
La misura del tempo deve essere effettuata mediante cronometro.
Misura dell’indice di fumosità
Può essere uno strumento meccanico o elettronico a sé stante, oppure può
essere integrato nello strumento multifunzione. In ogni caso deve essere
dichiarato idoneo ai sensi della presente norma dal fabbricante.
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Nel caso dei generatori a combustibile liquido deve essere effettuata anche la
misura dell’indice di fumosità. Si può utilizzare un apposito strumento oppure
un analizzatore multifunzione; in ambedue i casi i fumi sono aspirati dal
condotto di scarico e fatti passare in un filtro. Il grado di annerimento del filtro
viene confrontato visivamente con una serie di campioni e per somiglianza si
ottiene l’indice di Bacharach.
Misura dell’indice di fumosità
Può essere uno strumento meccanico o elettronico a sé stante, oppure può
essere integrato nello strumento multifunzione. In ogni caso deve essere
dichiarato idoneo ai sensi della presente norma dal fabbricante.
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CONDIZIONI PER L’EFFETTUAZIONE DELLA MISURA
Ogni misura deve essere eseguita quando il generatore di calore si trova a
regime, cioè alla potenza termica per la quale tale misurazione è prevista.
Lo stato di regime si ritiene raggiunto quando si è stabilizzata la temperatura
dei p.d.c. , cioè quando la temperatura non varia più di ±2 °C.
Per gli apparecchi a gas collegati a canne collettive, lo stato di regime si ritiene
raggiunto dopo almeno 10 min dall’accensione dell’apparecchio.
Raggiunto lo stato di regime, l’operatore deve verificare l’assenza di riflusso,
anche parziale, dei p.d.c. in ambiente.
Se questa condizione non è soddisfatta, tutte le eventuali operazioni di
misurazione non possono avere luogo.
L’operatore deve rilevare la temperatura del fluido (acqua o aria) in mandata dal
generatore di calore, utilizzando il termometro disponibile sull’impianto o
sull’apparecchio.
Il valore della temperatura di mandata deve essere indicato sul rapporto di
prova o sulla documentazione eventualmente prevista dalla vigente
legislazione.
L’operatore procede con le successive operazioni anche se non può
determinare la temperatura del fluido in mandata e segnala l’anomalia nel
rapporto di controllo.
L’analisi dei prodotti della combustione e la misurazione in opera del
rendimento di combustione si effettuano alla massima potenza termica
effettiva del focolare nelle condizioni di normale funzionamento del
generatore di calore.
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Se non è possibile, anche escludendo il termostato ambiente, raggiungere lo
stato di regime alla massima potenza termica del focolare effettiva per un
periodo di tempo sufficiente a effettuare le misure :
-se il generatore è di tipo combinato, lo si fa funzionare in produzione di acqua
calda sanitaria; il rendimento così ottenuto è allora riferito alla potenza termica
del focolare effettiva durante la produzione di acqua calda sanitaria;
-se il generatore ha solo la funzione riscaldamento, il controllo della
combustione deve essere effettuato alla potenza termica del focolare massima
ottenibile, costante per il tempo necessario alla effettuazione delle misurazioni; il
rendimento ottenuto deve essere riferito a tale potenza.
LA MISURA
L’operatore deve evitare l’ingresso di aria dal foro durante la prova, perchè la
misura della temperatura e delle concentrazioni potrebbero essere falsate
dall’ingresso di aria fredda e dalla conseguente diluizione dei prodotti della
combustione.
La sonda di campionamento deve essere inserita nel condotto di scarico dei
p.d.c. ad una profondità tale che l’elemento sensibile possa rilevare la
temperatura dei prodotti della combustione nel punto più caldo.
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LA MISURA
Ai fini della determinazione del rendimento di combustione devono essere
rilevati i seguenti parametri:
-temperatura
dei prodotti della combustione;
-temperatura
dell’aria comburente;
-concentrazione
di ossigeno o, in alternativa, di anidride
carbonica, nei prodotti della combustione;
-concentrazione
di ossido di carbonio nei prodotti della
combustione;
-indice di fumosità (per i soli generatori alimentati con combustibili liquidi).
LA MISURA
L’INDICE DI FUMOSITA’
La determinazione dell’indice di fumosità [If
[If]] deve essere il risultato di tre
singole misure.
La prova si ritiene superata se almeno due delle tre misure forniscono
risultati non superiori a quello limite.
La misurazione dell’indice di fumosità si effettua con un apposito
strumento in grado di fornire un risultato esprimibile nella scala di
Bacharach.
Se la carta da filtro risulta anche parzialmente bruciata o umida per effetto
della condensa, la misurazione deve essere ripetuta.
Per eventuali altri sistemi di prelievo seguire le istruzioni del fabbricante
dell’apparecchio.
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N. Di
Bacharach
CO
ppm f.secchi
CO2
% F.secchi
T. Fumi
(°C)
Metano
0
80
9,7 - 10,5
100 – 130
GPL
0
80
11,5 – 12,8
100 – 130
Gasolio
0–1
140
12 – 14
140 – 160
Olio
combustibile
BTZ 1%
2–4
140
12 – 13
160 - 180
Olio Comb.
3%S
2-4
140
12 - 13
180 - 200
Indice di Bacharach: Questa misura deve essere eseguita solo per i generatori
alimentati con combustibili liquidi, la misura prevede tre rilievi che devono essere
annotati sul libretto negli appositi spazi. La prova si considera superata se almeno
due delle tre misurazioni forniscono risultati migliori di quelli richiesti (2 per il gasolio
e 6 per l’olio combustibile).
VERIFICHE
Rispetta l’indice di Bacharach: Se l’indice di fumosità, nel caso dei generatori a
combustibile liquido, è maggiore di 2 per il gasolio e 5 per l’olio combustibile, l’esito
della misurazione deve essere considerato negativo.
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LA MISURA
RISULTATI
La misura di ogni parametro deve essere effettuata almeno tre volte, a
intervalli di tempo uguali nel periodo di prova ritenuto necessario dall’operatore,
e ogni volta almeno 120 s dopo l’inizio del campionamento.
La durata della prova e il numero di misure effettuate per ogni parametro
possono essere aumentati a giudizio dell’operatore qualora riscontri misurazioni
anomale o valori non significativi.
La determinazione del valore di ogni singolo parametro, escluso l’indice di
fumosità, è ottenuto dalla media aritmetica delle prime tre misure significative.
Eventuali misure anomale non devono essere prese in considerazione per la
determinazione del valore misurato; tuttavia, se a giudizio dell’operatore sono
riconducibili alle condizioni di esercizio dell’impianto, devono essere annotate
nel rapporto di controllo.
Temperatura fumi (° C): il valore è ottenuto dalla media aritmetica della tre
misurazioni significative. Il punto di prelievo definito dal costruttore dal generatore ,
o definito dal manutentore, secondo i casi. Occorre evitare l’ingresso dell’aria
dall’esterno del condotto di scarico per non falsare le misurazioni.
Temperatura aria comburente (° C): il valore è ottenuto dalla media aritmetica
della tre misurazioni significative. Il punto di prelievo è nei pressi della bocca di
aspirazione dei generatori ad aria soffiata, ingresso dell’aria nella camera di
combustione dei generatori a camera aperta; sul condotto aria dei generatori
stagni ovvero punto di prelievo definito dal costruttore.
O2 (%) oppure CO2 (%): il valore è ottenuto dalla media aritmetica della tre
misurazioni significative. E’ possibile, secondo il tipo di strumento rilevare la
concentrazione % di O2 oppure di CO2 che sono tra loro in relazione.
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CO nei fumi secchi (ppm v/v): il valore è ottenuto dalla media aritmetica della prime tre
misure significative. Il valore misurato rappresenta la concentrazione di CO nei fumi così come
rilevato dallo strumento, ed è detto anche CO Diluito. A questo proposito si precisa che, per
evitare che l’eccesso d’aria necessario alla combustione possa essere utilizzato per falsare la
misura, la norma fissa il limite di concentrazione di CO in riferimento ai fumi secchi, cioè senza
aria in eccesso ( 1000pp/m).
Occorre infine prestare attenzione all’incertezza di misura dello strumento, ad esempio se
dalla lettura otteniamo una misura di CO = 100 ppm, essendo prevista una tolleranza del
20ppm nella misura il valore (tabella precedente) diventa:
CO diluito = CO medio + 20 cioè 120 ppm
Questo è il valore da indicare nel libretto e da utilizzare come base per il calcolo del CO
stechiometrico (senza aria e acqua).
Nella parte seguente, relativa ai valori calcolati, dovrà essere indicato il valore del CO
stechiometrico, ma anche in questo caso si sottolinea che i nuovi strumenti multifunzione
forniscono automaticamente il risultato del valore calcolato.
CO nei fumi secchi e senz’aria (ppm v/v)
E’ la concentrazione di CO nei fumi ma in
riferimento alle condizioni di combustione stechiometrica, questo valore è detto anche
stechiometrico, corretto, non diluito, normalizzato. Il valore del parametro è generalmente
fornito dallo strumento multifunzione secondo le relazioni:
Per il calcolo, a seconda del tipo di misura effettuato (concentrazione di ossigeno o
concentrazione di anidride carbonica) vengono utilizzate le seguenti relazioni
CO stechiometrico = CO fumi secchi [21/(21-O2)]
nel caso della misura dell’ossigeno
e
CO fumi secchi [CO2teorica /CO2]
nel caso della misura dell’anidride carbonica
Dove il valore di CO2t vale:
11, 7 per il metano;
13,9 per il GPL
15,1 per il gasolio
15,7 per l’olio combustibile
I valori tra [n ] sono l’indice d’aria.
Occorre verificare il flusso di calcolo degli strumenti che forniscono i valori.
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LA MISURA
Misura della potenza termica del focolare
Generatori alimentati a gas.
Si rileva la portata volumetrica al contatore durante il funzionamento del
generatore nelle condizioni di prova e la si moltiplica per il PCI (15°C e 1013
mbar). I periodo di lettura è di almeno 120s, ovviamente la lettura deve essere
successivamente rapportata la consumo orario.
Metano CH4
Butano C4H10
Propano C3H8
9,45 kWh/m3
32,25 kWh/m3
24,44 kW/m3
Miscela 30/70 (propano/butano)
26,78 kW/m3
LA MISURA
Misurazione della potenza termica del focolare
Generatori alimentati a gas.
Se l’impianto non è dotato di contatore volumetrico, si considera come potenza
termica del focolare misurata quella nominale dichiarata dal produttore.
Diversamente, se previsto dal fabbricante dell’apparecchio, l’operatore può
risalire alla potenza termica del focolare tramite la misura della pressione del
gas dalle apposite prese, avendo l’accortezza di controllare che l’apparecchio
sia alimentato almeno alla minima pressione, indicata dal fabbricante, per avere
la potenza termica nominale del focolare.
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LA MISURA
Misurazione della potenza termica del focolare
Generatori alimentati a combustibile liquido.
Nota la portata nominale dell’ugello e la pressione di polverizzazione, si ricava
la portata massica G, in kilogrammi/ora utilizzando le tabelle o le curve fornite
dal fabbricante dell’ugello e la si moltiplica per i seguenti poteri calorifici inferiori
convenzionali:
a)Gasolio 11,86 kWh/kg, in kW;
b)Olio combustibile 11,47 kWh/kg, in kW.
LA MISURA
ATTENZIONE !!!
Se la misura è eseguita dall’operatore incaricato dalla competente autorità è
compito del responsabile dell’impianto di provvedere a fare trovare installato un
manometro che consenta la lettura della pressione di polverizzazione del
combustibile e provvedere a fornire le informazioni sulla portata nominale
dell’ugello installato all’interno della testa di combustione.
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LA MISURA
PER TUTTI I TIPI DI COMBUSTIBILE
E’ accettabile una differenza tra la potenza termica del focolare misurata e la
potenza termica del focolare nominale non maggiore del 10% della potenza
termica del focolare nominale.
Se la potenza termica del focolare misurata è maggiore del 10% della potenza
termica del focolare nominale il responsabile dell’impianto deve provvedere ad
una corretta regolazione prima di procedere con la misura.
Se la potenza termica del focolare è stata volutamente ridotta, tale nuova
regolazione deve essere annotata nel libretto di impianto o di centrale
LA MISURA
Misura in opera del rendimento di combustione di generatori di calore in
batteria, moduli termici e generatori modulari
ELEMENTO TERMICO = Un elemento termico è costituito da uno
scambiatore di calore e da un bruciatore (o porzione).
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LA MISURA
MODULO TERMICO = Un modulo termico è un generatore di
calore costituito da due o più elementi termici da esso inscindibili.
1 MT > 2 ET
LA MISURA
GENERATORE DI CALORE MODULARE = Un generatore di calore
modulare è costituito da uno o più moduli termici predisposti dal
fabbricante per funzionare singolarmente o contemporaneamente in un
unico circuito idraulico
1GM > 1 MT > 2 ET
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LA MISURA
Secondo ISPESL:Gruppo di moduli termici installati in batteria la cui
installazione non è predisposta dal fabbricante.
Ciascun modulo termico è un generatore che va dotato dei dispositivi di
sicurezza, protezione, controllo, espansione richiesti dalla raccolta R.
Secondo l'interpretazione di alcuni Dipartimenti ISPESL interpellati,
questa disposizione si applica anche nel caso in cui i singoli generatori
sono di potenza inferiore a 35 kW.
LA MISURA
GENERATORI IN BATTERIA= L’impianto con generatori in batteria è
costituito da più generatori non predisposti dal fabbricante per funzionare
contemporaneamente in un unico circuito idraulico.
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LA MISURA
Inoltre, secondo ISPESL
Il generatore modulare deve intendersi predisposto dal fabbricante quando questi
fornisce:
- il generatore modulare completo di ogni accessorio oppure
- i singoli moduli, insieme con un disegno esecutivo ove siano indicati tutti i componenti,
sia elettrici sia meccanici, costituenti il generatore modulare completo, le relative
dimensioni ed i collegamenti atti a garantire il buon funzionamento e la sicurezza, come
previsto dal progetto del fabbricante
LA MISURA
Misura del rendimento per GENERATORI IN BATTERIA non a
condensazione
Se ogni generatore è collegato al proprio camino la misura si esegue su ogni
singolo generatore mentre è in funzione e i rimanenti generatori non sono in
funzione.
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LA MISURA
Misura del rendimento per GENERATORI IN BATTERIA non a
condensazione
Se ogni generatore è collegato ad un collettore la misura si esegue su ogni
singolo generatore mentre è in funzione e i rimanenti generatori sono in
funzione.
LA MISURA
Misura del rendimento per GENERATORI IN BATTERIA a condensazione
Stesse modalità di misura previste per i generatori in batteria di tipo
tradizionale, la determinazione del rendimento è quella prevista per i
generatori a condensazione.
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LA MISURA
Misura del rendimento per GENERATORI MODULARI
Sono presenti o reperibili istruzioni del fabbricante per eseguire il
campionamento dei p.d.c. e la misura in opera del rendimento?
NO
Si tratta di un generatore
modulare con un’unica targa?
SI
Si procede secondo le
istruzioni del fabbricante del
modulo
SI
Si procede considerando il
generatore come un unico
generatore
NO
Sono presenti diversi generatori
con targhe diverse
SI
Si procede come se fossero
generatori in batteria
LA MISURA
Si tratta di un generatore
modulare con un’unica targa?
Si procede considerando il
generatore come un unico
generatore
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LA MISURA
Sono presenti diversi generatori
con targhe diverse
Si procede come se fossero
generatori in batteria
PROCEDURA PER IL CALCOLO DEL RENDIMENTO
La temperatura medi dei prodotti della combustione è superiore al
valore della temperatura di rugiada?
Si procede calcolando
comunque il calore sensibile 5
NO
perso al camino, quindi si
applica lo specifico percorso di
calcolo previsto per i generatori
a condensazione
Indice d’aria n
O2 (%)
SI
Si procede normalmente al
calcolo del rendimento
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
7,0
0
1,91
3,5
4,85 6,0
CH4
metano
59,0
57,2
55,5
54
52,5
51,2
C3H8
propano
54,7
52,9
51,2
49,7 48,3
47,0
54,5
52,7
51,0
49,5 48,1
46,8
54,0
52,1
50,4
48,9 47,5
46,5
52,0
50,4
48,7
47,3 45,9
44,6
GPL (30/70)
C4H10
Gasolio
butano
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Calcolo del rendimento di combustione
Qs = [A1 /(21 - O2) + B] × (t f - ta)
Se si misura l’ossigeno
PERDITA CALORE
SENSIBILE QS
Qs = [A2 /CO2 + B] × (t f - ta)
Se si misura la CO2
A1
A2
B
Metano
0,66
0,38
0,010
Propano/GPL/butano
0,63
0,42
0,008
Gasolio
0,68
0,50
0,007
Olio combustibile
0,68
0,52
0,007
POTENZA TERMICA 100 %
Qs = [A1 /(21 - O2) + B] × (t f - ta)
Se si misura l’ossigeno
PERDITA CALORE
SENSIBILE QS
Qs = [A2 /CO2 + B] × (t f - ta)
Se si misura la CO2
Calore utile
η
comb
= 100 – QS [%]
28
17/11/2010
PERDITA CALORE
SENSIBILE QS
η
comb
= 100 – QS [%]
Per quanto concerne
l’incertezza di misura, sono in
corso sperimentazioni per
una sua definizione
strutturata. Allo stato attuale
si ritiene accettabile riportare
il valore di ηcomb con
un’incertezza di ±2,0, salvo
trattazione più accurata.
Calore
utile
MINORE
PERDITA CALORE
SENSIBILE QS
η
comb
= 100 – QS [%]
CALORE LATENTE
DI VAPORIZZAZIONE
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
Calore utile Comprende quota calore
latente vaporizzazione (ET recupero %
sul PCI )
29
17/11/2010
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
La misurazione in opera del rendimento di combustione può essere
eseguita sia in funzionamento per riscaldamento sia, quando possibile, in
funzionamento per produzione di acqua calda sanitaria.
Lo sviluppo del flusso di calcolo di ET utilizza dati chimico fisici riportati in
tabelle allegate alla norma che possono, essere utilizzati sia con
riferimento all’aria sia con riferimento ai prodotti della combustione con
un grado di approssimazione accettabile.
L’operatore non ha necessità di applicare le formule di calcolo, perché è lo
strumento multifunzione che fornisce i risultati.
E’ comunque importante conoscere lo sviluppo delle flusso di calcolo.
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
L’operatore deve procedere al rilievo delle seguenti grandezze fisiche:
-la temperatura dei p.d.c. in uscita dalla caldaia, t f [°C];
-la temperatura dell’aria comburente in ingresso alla caldaia, ta [°C];
-la concentrazione di ossigeno nei p.d.c. secchi, O2 [%] (gli strumenti con la
cella della C02 calcolano il valore dell’O2 e procedono con il calcolo).
L’operatore deve annotare la temperatura di ingresso e in uscita dell’acqua
in caldaia durante la misura
30
17/11/2010
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
Noti: O2, ta, tf,
In riferimento è alla combustione completa di 1 m3 di combustibile
gassoso o a 1 kg di gasolio.
1.Calcolare Qs,
2.Calcolare l’indice d’aria n con la formula: n = 21 / (21 - O2).
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
Noti: O2, ta, tf, QS, n,
Calcolare il volume dei fumi secchi, Vfs, in condizioni TPN (1013 mbar
e 0°C) , con la formula: Vfs = VF × n.
VF (m3fumi),
VA (m3aria)
AC (kgacqua)
CH4*
8,52
9,52
1,61
35,90
C3H8
21,81
23,81
3,21
92,83
PCI (Mj)
GPL (30/70)
23,80
25,95
3,45
101,72
C4H10
28,45
30,95
4,02
112,47
GASOLIO *
10,41
11,09
1,17
42,70
* 1 m3 TPN di combustibile gassoso
** 1 kg di combustibile liquido
31
17/11/2010
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
Noti: O2, ta, tf, QS, n, Vfs,
Calcolare il volume dei fumi secchi effettivo, corretto alla temperatura
dei fumi all’uscita dalla caldaia, Vfs eff ,
con la formula: Vfs eff = Vfs × (273 + t f) / 273.
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
Noti: O2, ta, tf, QS, n, Vfs, Vfs eff
Calcolare la massa dei fumi secchi effettiva, corretta alla temperatura
dei fumi all’uscita dalla caldaia, Mfs eff, con la formula:
Mfs eff = Vfs eff × MVf.
.
Temperatura (°C)
Xa o Xf (kg acqua/kg
MVa o MVf (kg aria
Hcond
aria secca)
secca/m3)
(Mùj/kgcond)
30
0,02733
1,16469
2,431
35
0,03676
1,14574
2,419
40
0,04914
1,12740
2,407
45
0,06541
1,10963
2,395
50
0,08686
1,09242
2,383
55
0,11532
1,07573
2,371
50
0,15354
1,05955
2,359
32
17/11/2010
PROCEDURA PER IL CALCOLO DEl RENDIMENTO
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
Noti: O2, ta, tf, QS, n, Vfs, Vfs eff , Mfs eff
Calcolare il volume di aria secca, in condizioni TPN, Vas con la formula:
Vas = VA × n.
.
VF (m3fumi),
VA (m3aria)
AC (kgacqua)
PCI (Mj)
CH4*
8,52
9,52
1,61
35,90
C3H8
21,81
23,81
3,21
92,83
GPL (30/70)
23,80
25,95
3,45
101,72
C4H10
28,45
30,95
4,02
112,47
GASOLIO *
10,41
11,09
1,17
42,70
* 1 m3 TPN di combustibile gassoso
** 1 kg di combustibile liquido
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
Vas,
Calcolare il volume di aria secca effettiva Vas eff alla temperatura dell’aria
comburente ta, con la formula:
Vas eff = Vas × (273 + ta) / 273.
33
17/11/2010
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
Vas, Vas eff
Calcolare la massa di aria secca effettiva alla temperatura dell’aria comburente,
con la formula:
Mas eff (in kilogrammi) = Vas eff × MVa.
Temperatura (°C)
aria secca)
MVa o MVf (kg aria
secca/m3)
Hcond
(Mùj/kgcond)
30
0,02733
1,16469
2,431
35
0,03676
1,14574
2,419
40
0,04914
1,12740
2,407
45
0,06541
1,10963
2,395
50
0,08686
1,09242
2,383
55
0,11532
1,07573
2,371
50
0,15354
1,05955
2,359
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
Vas, Vas eff , Mas eff
Calcolare l’acqua presente nell’aria comburente in ingresso con la formula:
AR = Mas eff × Xa × 0,5
Si assume, convenzionalmente, che l’umidità nell’aria comburente sia pari al 50% dell’umidità alla saturazione.
Temperatura (°C)
aria secca)
MVa o MVf (kg aria
secca/m3)
Hcond
(Mùj/kgcond)
30
0,02733
1,16469
2,431
35
0,03676
1,14574
2,419
40
0,04914
1,12740
2,407
45
0,06541
1,10963
2,395
50
0,08686
1,09242
2,383
55
0,11532
1,07573
2,371
50
0,15354
1,05955
2,359
34
17/11/2010
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
Vas, Vas eff , Mas eff , AR
Calcolare l’acqua presente nei fumi di combustione in uscita dalla caldaia con la
formula: AF = Mfs eff × Xf
Temperatura (°C)
aria secca)
MVa o MVf (kg aria
secca/m3)
Hcond
(Mùj/kgcond)
30
0,02733
1,16469
2,431
35
0,03676
1,14574
2,419
40
0,04914
1,12740
2,407
45
0,06541
1,10963
2,395
50
0,08686
1,09242
2,383
55
0,11532
1,07573
2,371
50
0,15354
1,05955
2,359
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
Vas, Vas eff , Mas eff , AR, AF
Calcolare la quantità di acqua effettivamente condensata con la formula:
CD = AC + AR - AF
Temperatura (°C)
aria secca)
MVa o MVf (kg aria
secca/m3)
Hcond
(Mùj/kgcond)
30
0,02733
1,16469
2,431
35
0,03676
1,14574
2,419
40
0,04914
1,12740
2,407
45
0,06541
1,10963
2,395
50
0,08686
1,09242
2,383
55
0,11532
1,07573
2,371
50
0,15354
1,05955
2,359
35
17/11/2010
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
Vas, Vas eff , Mas eff , AR, AF, CD
Calcolare l’energia recuperata dall’acqua effettivamente condensata con la formula:
ER = CD × Hcond
Temperatura (°C)
aria secca)
MVa o MVf (kg aria
secca/m3)
Hcond
(Mùj/kgcond)
30
0,02733
1,16469
2,431
35
0,03676
1,14574
2,419
40
0,04914
1,12740
2,407
45
0,06541
1,10963
2,395
50
0,08686
1,09242
2,383
55
0,11532
1,07573
2,371
50
0,15354
1,05955
2,359
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
Vas, Vas eff , Mas eff , AR, AF, CD, ER
Calcolare l’incremento del rendimento di combustione dovuto alla condensazione,
con la formula: ET = ER / PCI × 100.
36
17/11/2010
η
combcond
= 100 – QS + ET [%]
Vas, Vas eff , Mas eff , AR, AF, CD, ER, ET
Calcolare il rendimento di combustione ηcomb, in presenza di condensazione, con
la formula: ηcomb = 100 - Qs + ET
Per quanto concerne l’incertezza di misura, sono in corso sperimentazioni per una
sua definizione strutturata. Allo stato attuale si ritiene accettabile riportare il valore
di ηcomb con un’incertezza di ±2,0, salvo trattazione più accurata.
MISURA E VERIFICA DEL CO
Il valore rilevato di CO deve essere riportato alla condizione di prodotti della
combustione secchi e senz’aria moltiplicando il valore misurato per il valore
dell’indice di aria n che si ottiene da uno dei seguenti rapporti:
CO stechiometrico = CO fumi secchi [21/(21-O2)]
nel caso della misura dell’ossigeno
e
CO fumi secchi [CO2teorica /CO2]
nel caso della misura dell’anidride carbonica
Dove il valore di CO2t vale:
11, 7 per il metano;
13,9 per il GPL
15,1 per il gasolio
15,7 per l’olio combustibile
I valori tra [n ] sono l’indice d’aria. Occorre verificare il flusso di calcolo
degli strumenti che forniscono i valori.
37
17/11/2010
MISURA E VERIFICA DEL CO
Per altri combustibili il valore di CO2t deve essere indicato dal fornitore del
combustibile stesso.
Se la concentrazione di CO riportata alla condizione di prodotti della
combustione secchi e senz’aria risulta maggiore di 0,1% (1 000 ppm) e non è
possibile ricondurla al disotto di questo valore, l’esito del controllo della
combustione è da considerarsi negativo, a prescindere dal valore misurato del
rendimento di combustione.
VALORI CALCOLATI
Indice d’aria (n): %
n = CO2t/CO2 se lo strumento misura la CO2
ovvero
n = 21/(21- O2) se lo strumento misura l’O2
dove CO2t è funzione del tipo di combustibile e vale 11,7 per il metano, 13,9 per il GPL e
15,1 per il gasolio.
Alcuni strumenti titolano questo valore come “eccesso d’aria”, ciò che ci consente di
differenziare i due tipi di indicatori è l’unità di misura; infatti nel caso dell’indice d’aria
siamo in presenza di un numero adimensionale, mentre nel caso dell’eccesso d’aria
siamo in presenza di un valore percentuale (%).
Il valore dell’indice d’aria e dato dalla media delle tre letture (n1 + n2+ n3) /3 =nm
Mentre per determinare l’eccesso d’aria percentuale (e) si applica
e = (nm – 1) * 100
38
17/11/2010
CO2 (%) oppure O2 (%): è il parametro non misurato dallo strumento (O2
ovvero CO2) viene calcolato dallo strumento sulla base delle reazioni di
combustione che correlano tra loro i seguenti quattro parametri
•CO2 percentuale nei fumi secchi
•O2 percentuale nei fumi secchi
•CO percentuale nei fumi secchi
•Indice d’aria (n) oppure eccesso d’aria (e) percentuale
Noti due parametri è possibile ricavare il valore degli altri due; quindi lo
strumento semplifica ciò che gia era reso graficamente dal triangolo di
Ostwald.
η c ≥ η ex DPR412 - Se il rendimento di combustione calcolato, diminuito di 2(%), è
inferiore al limite definito dal Dpr 412 e se non è possibile ricondurre il
generatore ai valori di rendimento prestabilito, l’esito della misurazione deve
essere considerato negativo. Deve inoltre essere emessa prescrizione per la
sostituzione del generatore
Altre verifiche effettuate: in relazione all’esito indicare indicare P per positivo,
N per Negativo e NC per non controllabile, per i seguenti elementi:
·
·
·
Stato delle coibentazioni,
Stato della canna fumaria
Dispositivi di regolazione e controllo
•Sistema di aerazione del locale
39
17/11/2010
Nell’ambito della verifica periodica effettuata dal manutentore e dei controlli
eseguiti dagli enti che hanno in carico la sorveglianza, deve essere eseguita
la misura del rendimento di combustione.
I valori di rendimento di combustione riscontrati devono risultare superiori
ai limiti definiti dallo stesso Regolamento e che sono riportati nella tabella
successiva.
Nel caso in cui la misura evidenzi valori inferiori al limite minimo consentito
devono essere eseguite le manutenzioni necessarie per ripristinare le
condizioni di corretto utilizzo del generatore e se , dopo avere effettuato la
manutenzione, continuano ad essere rilevati dei valori irregolari, occorre
sostituire il generatore entro 300 giorni dalla data della verifica.
Il testo del Regolamento specifica che il rendimento di combustione deve essere
misurato alla massima potenza termica effettiva del focolare, nelle condizioni di
normale funzionamento; questo significa che è ammessa, come peraltro indicato
anche dalle norme tecniche, anche l’effettuazione della misura in regime di
modulazione del bruciatore, cioè a potenza termica ridotta; in questo caso nel
rapporto di misura occorre specificare le condizioni di effettuazione della prova.
Nella tabella sottostante sono riportati i valori dei rendimenti di combustione
minimi previsti per una serie di apparecchi diversi in base alla potenza termica
nominale
40
17/11/2010
Valore minimo rendimento di combustione
I generatori di calore ad acqua calda installati prima del 29/10/1993 devono avere un
rendimento di combustione (caldaie standard)
ηc > ηu -2 = 82 + 2LogPn
I generatori di calore ad acqua calda installati dal 29/10/1993 al 31/12/1997 devono
avere un rendimento di combustione (caldaie standard)
ηc > 84 + 2LogPn
I generatori di calore ad acqua calda installati dal 01/01/1998 al 8/10/2005 devono
avere un rendimento di combustione
(caldaie standard) ηc > 84 + 2LogPn
(caldaie bassa temp.) ηc > 87 + 1,5LogPn
(caldaie condensazione) ηc > 91 + 1LogPn
I generatori di calore ad acqua calda installati dal 8/10/2005 devono avere un
rendimento di combustione
(caldaie a condensazione) ηc > 90 + 2LogPn
(caldaie di altro tipo) ηc > 88 + 2LogPn
Per valori di Pn maggiori di 400 kW si applica il limite massimo
corrispondente a 400 kW
Modifiche da DM 26 6 09
Valore minimo rendimento di combustione generatori ad aria
I generatori ad aria calda (utilizzati prevalentemente in ambienti
industriali e nelle serre) installati nei nuovi impianti, ristrutturazioni e
per la sostituzione di quelli esistenti, devono avere un rendimento
di
combustione (definito come il rapporto tra la potenza termica convenzionale e la potenza
termica utile) superiore a:
Generatori installati prima del 29/10/93 µc = (77 + 2 logPn) %
Generatori installati dopo del 29/10/93 µc = (80 + 2 logPn) %
[-6]
[-3]
Il valore del rendimento è funzione della potenza termica nominale e si calcola con la
formula :
µc = (83 + 2 logPn) %
dove
log Pn
= logaritmo in base 10 della potenza nominale espressa in kW.
Per potenza nominale superiore a 400 kW il valore del rendimento di combustione deve
essere uguale o superiore al valore sopra indicato e calcolato a Pn = 400 kW.
41
17/11/2010
Valore minimo rendimento di combustione
Potenza
Fino al
28/10/93
nominale
Dal 29/10/93
al 31/12/97
Dal 01/01/97
al 08/10/05
Dal 8/10/2005
Tutte
Tutte
Standard
Bassa temp.
Condensazione
Tutte
Condensazione
15
84,4
86,35
86,35
88,76
92,18
90,35
92,35
20
84,6
86,60
86,60
88,95
92,30
90,60
92,60
25
84,8
86,80
86,80
89,10
92,40
90,80
92,80
30
85,0
86,95
86,95
89,22
92,48
90,95
92,95
35
85,1
87,09
87,09
89,32
92,54
91,09
93,09
50
85,4
87,40
87,40
89,55
92,70
91,40
93,40
100
86,0
88,00
88,00
90,00
93,00
92,00
94,00
150
86,4
88,35
88,35
90,26
93,18
92,35
94,35
200
86,6
88,60
88,60
90,45
93,30
92,60
94,60
250
86,8
88,80
88,80
90,60
93,40
92,80
94,80
300
87,0
88,95
88,95
90,72
93,48
92,95
94,95
400
87,2
89,20
89,20
90,90
93,60
93,20
95,20
R e n d im e n ti c o m b u s tio n e
Valore minimo Rendimento di combustione
98,0
96,0
94,0
92,0
90,0
88,0
86,0
84,0
82,0
80,0
78,0
151
202
253
304
355
506
100
7 150
8
200
9
250
10 300
11
400
12
Potenze nominali
42
17/11/2010
L’operatore rilascia un rapporto di prova. Il rapporto deve contenere i risultati di
tutte le misure effettuate e le informazioni essenziali affinché il controllo possa
essere eventualmente ripetuto nelle medesime condizioni.
Il rapporto di prova deve contenere:
-i dati identificativi dell’operatore;
-i dati identificativi dell’impianto sottoposto a controllo e del suo responsabile;
-il riferimento alla presente norma;
-i dati identificativi degli apparecchi di misura;
- i risultati di prova;
-le stampe prodotte dagli apparecchi di misura;
-le informazioni supplementari che, a giudizio dell’operatore, abbiano una
relazione con i contenuti tecnici del rapporto e i suoi possibili usi;
-la data di esecuzione del controllo;
-le firme leggibili dell’operatore e del responsabile dell’impianto o della persona
da lui delegata.
Nella norma è riportato un esempio di modello di rapporto di prova.
43
17/11/2010
44

Impianti di riscaldamento Rendimento di combustione Rendimento

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