Stufa a legna attiva e autoalimentata – Zamboni

ALMA MATER STUDIORUM – UNIVERSITA’
DI BOLOGNA
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA
Sede di Bologna
TESI DI LAUREA
In Laboratorio CAD
STUDIO ED OTTIMIZZAZIONE DI UNA STUFA A
LEGNA ATTIVA ED AUTOALIMENTATA
CANDIDATO
Andrea Zamboni
RELATORE
Chiar.mo Prof. Ing. Luca Piancastelli
Anno Accademico 2009 - 2010
III Sessione
Problema della regolazione della
combustione
• Rischio di ebollizione
acqua nel tubo
scambiatore
• Soluzione
tradizionale: by-pass
fumi al camino
• Svantaggi: perdita di
energia dei fumi
Soluzione: progettazione di un
sistema di recupero energetico
• Sistema di recupero
dei fumi: riutilizza i
fumi combusti per
migliorare la
combustione e il
riscaldamento
• Sistema di recupero
energetico: converte
parte del calore in
elettricità
Funzionamento del recupero
fumi
• Il ventilatore aspira i
fumi caldi
• In caso di necessità
si indirizzano i fumi
ad un accumulatore
• Il flusso è regolato
da valvole
Il recupero termico
• L’aria viene
richiamata da un
ventilatore
• Attraversa
assialmente
l’accumulatore
riscaldandosi
• Viene convogliata
nell’inserto a legna,
oppure, se il fuoco è
spento, immessa
nell’ambiente
Vantaggi
• Fuoco acceso: utilizzo l’aria riscaldata
come comburente, migliorando il
rendimento di combustione
• Fuoco spento: l’aria cede calore all’acqua,
riscaldandola nello scambiatore
Funzionamento sistema
recupero energetico
• Effetto Seebeck:
conversione di
energia termica in
elettrica
• Termopile sul retro
dell’inserto
convertono parte del
calore in elettricità
Scambiatore di calore
• Problema: la
temperatura della
superficie del
caminetto è troppo
alta
• Soluzione:
interposizione di uno
scambiatore ad acqua
autoalimentato per
dissipare parte del
calore
Celle di Seebeck
• Le termopile recuperano il 7% della
potenza termica
• Disposte in serie, il contributo di ciascuna
si somma alle altre
• Immissione di corrente nella rete
domestica attraverso degli inverter
• Il sistema recupera 1,5 kW di elettricità,
tenendo conto delle perdite e dei
rendimenti
Posizionamento celle
• Le termopile della ditta Hi-Z Thecnology
vengono incollate sulla superficie dello
scambiatore con un collante resistente alle
alte temperature
• Il volume disponibile permette il
posizionamento di 60 celle disposte in
serie da 10
• La ditta fornisce i prodotti in stock di
elementi al prezzo di 1 $ cadauno
Vantaggi
• Riutilizzo di parte di energia della
combustione che altrimenti sarebbe persa
• Alimentazione dei componenti elettrici del
recuperatore di fumi e di altri presenti
nell’abitazione
• Produzione di energia elettrica a basso
costo: 1 Watt prodotto costa al cliente
meno di 1 centesimo di €
• La spesa per tale sistema è recuperabile
in 5-6 anni di utilizzo
Conclusioni
• Risparmio economico
grazie al recupero
energetico
• Sistema di
riscaldamento
ecologico
• Struttura compatta
Fine
Grazie per l’attenzione