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Impianti termici a legna, cippato e pellet. Tecnologie, aspetti

1. 241 166 91 79 95 32 t legna 62 cippato 39 pellet 65 legna 15 cippato 37 pellet 10 da 15 a lt 50 kW da 50 a lt 100 kW 25 27 24 22 18 21 legna 58 cippato 39 pellet 65 legna 15 cippato 37 pellet 10 da 15 a 50 kW da 50 a 100 kW 12 3 3 2 1 legna 43 30 pellet 44 legna 12 cippato 27 ellet 5 da 15 a lt 50 kW da 50 a lt 100 kW 139 128 125 116 123 123 legna 43 cippato 38 pellet 61 legna 14 cippato 34 pellet 8 numero di misurazioni IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 67 La tabella 5 2 3 1 riporta i valori medi rilevati nel corso di 169 prove di combustione effettuate presso il BLT di Wieselbug Austria nel periodo 1999 2004 16 Tabella 5 2 3 1 Emissioni espresse in mg Nm COV de Polveri Caldaia a legna 131 5 100 22 Caldaia a cippato 155 2 28 28 Caldaia a pellet 125 2 48 17 Negli ultimi 25 anni lo sviluppo tecnologico delle caldaie di piccola media taglia ha consentito di abbattere drasticamente le emissioni di CO Figura 5 2 3 2 Risultati delle prove di certifica 20000 1 zione del BLT di Wieselburg blt josephinum at 14000 4e 12000 10000 e i 8000 6000 4000 Monossido di carbonio m o o 0 1980 1985 1990 1995 2000 anno Con riferime
2. KOFEN ITALIA KOFEN 3 AE M oekofen it OSA CALDAIE OSA 28 116 kW 25 350 kW osacaldaie it HEIZOMAT 15 300 kW 15 300 kW san hell com SANHILL HEITZMANN 20120kW 36850kW 36 850 kW heitzmann ch SCHMID ITALIA SCHMID 20 80 kW PO SS MW 10 150 kW holzfeuerung ch 11 52 kW 2 3 12 kW SHT HEIZTECNIK SHT Ano en sht at N 4 5 15 kW SOLARFOCUS SOLARFOCUS 2730 kW C 40460kW solarfocus at 40 60 kW 46 116KW 46 116 kW KALORINA 21 116 tatano it TERMOCABI TERMOCABI 2 25 KW 1 MW termocabi it bluenergysrl it THERMOROSSI THERMOROSSI 24 102 kW 18 32 kW termorossi com UNICAL UNICAL 25 46 KW a unicalag it 93 KW 5 8 MW 93 KW 5 8 MW UNICONFORT UNICONFORT uniconfortcom VIESSMANN 35 85 kW VIESSMANN K B 35 170kW 80 540KW A KW 4 MW viessmann it MAWERA 110 KW 13 MW WINDHAGER ITALIA WINDHAGER 18 50 kW 10 26 kW windhagerit Caldaia combinata legna a pezzi e pellet Caldaia combinata legna a pezzi e cippato COORDINAMENTO rs a PARTNER DEL PROGETTO AGENZIA REGIONALE PER SERVIZI DI SVILUPPO AGRICOLO ABRUZZO REGIONE ABRUZZO Regione Toscana Diritti Valori Innovazione Sostenibilit x REGIONE AUTONOMA FRIULI VENEZIA GIULIA Regione Lazio ASSESSORATO ALL AGRICOLTURA m REGIONE MARCHE 4 rsial 9 REGIONE LIGURIA Asam homan Sa Serrone nose ons Marc w Regione Siciliana Regione Umbria Giu
3. IMPIANTI TERMICI MANUALE PRATICO TECNOLOGIE ASPETTI PROGETTUALI NORMATIVA Regione Toscana Diritti Valori Innovazione Sostenibilit ASSOCIAZIONE ITALIANA ENERGIE AGROFORESTALI ENERGY IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET Regione Toscana Dotti Wala kn gt i ARSIA Agenzia Regionale per lo Sviluppo e l Innovazione nel settore Agricolo forestale Via Pietrapiana 30 50121 Firenze tel 055 27551 fax 055 2755216 2755231 www arsia toscana it email posta arsia toscana it Coordinamento della pubblicazione Tiziana Mazzei Gianfranco Nocentini ARSIA Autori Valter Francescato Eliseo Antonini AIEL Foto AIEL Progetto grafico Marco Dalla Vedova Stampa Litocenter Srl Limena Pd Finito di stampare nel mese di novembre 2009 Fuori commercio vietata la vendita ISBN 978 88 8295 110 8 Copyright 2009 ARSIA Regione Toscana IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET SOMMARIO PRESENTAZIONE INTRODUZIONE 1 COMBUSTIONE DEL LEGNO 1 1 Termini e concetti di base 1 2 Processo di combustione 1 3 Requisiti tecnico costruttivi degli apparecchi 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE 2 1 Principio di funzionamento delle caldaie manuali 2 2 Caldaie a legna 2 3 Accumulatore di calore e collegamenti idraulici 2 4 Caldaie a caricamento automatico 2 4 1 Tipologie di focolari 2 4 2 Caldaie sottoalimentate 2 4 3 Caldaie ad alimentazione laterale 2 4 4 Caldaie con focol
4. Rendimento della caldaia 1 Il rendimento dell apparecchio espresso dal rapporto tra la quantit d energia utile fornita dal vettore termico acqua e la quantit d energia primaria immessa nell apparecchio con il com bustibile pcy della massa in ingresso In questo caso accanto alle perdite nei gas di scarico contemplate nel rendimento al focolare sono considerate in aggiunta anche quelle per radia zione e le perdite della griglia Le perdite per radiazione derivano dal rilascio di calore della caldaia nel vano tecnico mentre le perdite dalla griglia sono legate ai residui incombusti nelle ceneri Il rendimento della caldaia di qualche punto percentuale pi basso del rendimento al focolare tuttavia attraverso il miglioramento della coibentazione della caldaia ed una efficace combustione i due valori possono avvicinarsi molto Rendimento d impianto n Anche il rendimento d impianto amp posto in relazione al rapporto tra l energia termica utile pro dotta e l energia immessa con il combustibile Tuttavia si tratta in questo caso di un parame tro calcolato su un ampio intervallo di osservazione con condizioni di utilizzo molto variabili periodo di riscaldamento anno solare riferito all intero sistema di conversione energetica Perci accanto alle perdite di esercizio sono anche tenute in considerazione le perdite del l impianto accensione raffreddamento e mantenimento brace cosi come le eventuali perdite ascrivibili al
5. basso possi bile per ottenere cos un ottimale processo di combustione quasi privo di emissioni di gas incombusti Un pi basso eccesso d aria anche un presupposto per l impiego di combustibili umidi In questo caso il fabbisogno di energia per la vaporizzazione dell acqua abbassa il livello di temperatura nel focolare e in aggiunta a questo il vapore formato aumentando il volume del flusso dei gas di scarico determina un ulteriore prelievo di energia dalla zona calda Con l ottimizzazione dell eccesso d aria assicurata una sufficiente temperatura di combustione evitando inutili perdite di calore del focolare Il contenimento delle perdite termiche per radia zione avviene attraverso l isolamento delle zone di combustione primaria e secondaria con ap positi rivestimenti quali ad esempio argilla refrattaria cemento refrattario e materiali ceramici Nella maggior parte degli apparecchi la quota pi consistente del calore disponibile non scambiato subito nel focolare ma piuttosto ceduto ad un vettore termico separato a contatto con la zona calda di combustione dei gas scambiatore di calore Attraverso il miglioramento dell ossidazione dei gas nella seconda camera di combustione si riduce anche la formazione di catrami e il deposito di fuliggine sulla superficie di scambio con il vettore termico Un precoce prelievo del calore dal focolare pu essere sensato nel caso d impiego di combu stibili molto secchi o di speciali dispositivi
6. composta da tubazioni ben isolate tubi di acciaio o di plastica sono isolati verso l esterno con schiuma di polietilene PE o di poliuretano PU La schiuma 52 3 MINIRETI DI TELERISCALDAMENTO di PU ha una pi bassa conduttivit del calore percio le condutture sono pi sottili rispetto a quelle in PE Le minireti possono essere realizzate con tubazioni rigide in acciaio coperte da un mantello di plastica nero oppure con tubi flessibili in plastica Nei grandi teleriscaldamenti sono installati tubi rigidi in acciaio che costituiscono un sistema di trasporto robusto idoneo per temperature fino a 140 C e pressione di 25 bar con diametri nominali DN da 20 a 1000 mm e lunghezza dei tubi singoli fino a 16 m poi saldati tra loro Per le curve e le diramazioni sono impiegate apposite forme coibentate in seguito Le forti dilatazioni termiche in lunghez za rendono necessario attuare dispendiose misure di compensazione Per la distribuzione secondaria e l allacciamento ad utenti domestici sono impiegati i tubi fles sibili Le tubazioni flessibili sono posate come tubi continui srotolati da un tamburo DN fino a 110 Essi sono leggeri e facili da piegare consentendo di lavorare con ridotti raggi di curvatura e una posa molto flessibile della conduttura bench le forme T riduzioni diramazioni risultino particolarmente costose tubi flessibili compensano da se le dilatazioni termiche perci posso no essere realizzati anche lungh
7. 1 kW m in questo modo si creano delle buone condizioni di partenza per un servizio efficiente ed economico L allacciamento di case unifamiliari con un basso fabbisogno termico 5 8 kW pu risultare talvolta poco interessante Situazioni in cui la lunghezza del tracciato compresa tra 4 e 6 metri per kW di potenza allacciata 0 25 0 16 kW m sono da considerare densit trop po basse che comportano un forte aumento delle perdite di rete Il dimensionamento della rete deve assicurare il fabbisogno richiesto dalle utenze evitando il sovradimensionamento che causa elevate perdite e sconvenienza economica Nel caso di reti con pi di 10 utenze deve essere considerato anche il fattore di contemporaneit d utilizzo che in funzione del tipo di utenze varia da 1 a 0 6 fattore di riduzione della potenza nominale Per il corretto dimensionamento della rete essenziale il rilievo dettagliato del fabbisogno di riscaldamento e ACS degli utenti incluse le perdite AI fine di minimizzare le perdite di rete la differenza di temperatura fra mandata e ritorno deve essere almeno di 30 C questo vale in particolare per i circuiti ad alta temperatura Nei sistemi ben dimensionati con circuiti a bassa temperatura per es mandata 60 C e ritorno sotto i 40 C la perdita media annua della rete inferiore al 10 mentre quando la rete mal dimensionata si possono raggiungere perdite superiori al 20 1 3 2 Tubazioni La rete di teleriscaldamento
8. 10 kW 73 Sopra i 10 fino a 200 kW 65 3 7 7 log Pn Sopra i 200 kW 83 Fino a 10 kW 76 Sopra i 10 fino a 200 kW 68 3 7 7 log Pn Sopra i 200 kW 86 Pn potenza nominale Prossimi sviluppi della EN 303 5 Attualmente operativo un gruppo di lavoro all interno del CEN TC 57 che presieduto dal l Austria la quale assieme a pochi altri paesi europei sta provvedendo a rivedere la norma la quale dovrebbe essere messa in approvazione per maggio 2010 Le principali modifiche riguarderanno l ampliamento dell intervallo di potenza che arriver fino a 500 kW l inserimento di due nuovi classi di rendimento 4 5 e l introduzione di un nuo vo principio secondo il quale i risultati delle prove di combustione eseguite con il combustibile pi problematico saranno ritenute valide anche per quello di qualit superiore Tabella 5 3 1 2 Limiti di emissione della UNI EN 303 5 per le tre classi di rendimento Tutte le emissioni sono calcolate con riferimento ai fumi secchi al 10 di ossigeno e in condi zioni normalizzate mg m a 0 C e 1 013 mbar mg Nm al 10 di O Potenza Alimentazione nominale OCG COV Polveri totali kW Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 1 Classe 2 Classe 3 lt 50 25000 8000 5000 200 300 150 Manuale gt 50a150 12500 5000 2500 1500 200 100 gt 150 a 300 12500 2000 1200 1500 200 100 200 180 150 lt 50 2500
9. Come le caldaie a legna anche quelle a cippato sono dotate di dispositivi di sicurezza che im pediscono la fuoriuscita dei gas esausti nel vano tecnico mantenendo ilfocolare costantemen te in depressione in caso di apertura della porta Inoltre anche in questo caso disponibile una valvola di scarico termico azionata in caso di surriscaldamento 8 2 2 Figura 2 4 9 1 Dispositivi di sicurezza contro il ritorno di fiamma delle caldaie automatiche 1 modificato A ESTINTORE DI SICUREZZA B SERRANDA RIBALTABILE O SARACINESCA C VALVOLA STELLARE D VALVOLA A CHIUSURA MONOCAMERA silo cippato contenitore acqua coclea estrazione regolatore termomeccanico caldaia coclea alimentazione silo cippato coclea estrazione regolatore termomeccanico caldaia VY YY Y VSE V serranda chiusa sensore temperatura Mt alimentazione estrazione caldaia alimentazione silo cippato coclea estrazione caldaia alimentazione IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 49 2 4 10 Sistemi di regolazione Le caldaie automatiche sono in genere in grado di lavorare a potenza parziale essendo dotate di speciflci sistemi di regolazione La combustione spesso ottimizzata sulla base dei parame tri che caratterizzano la condizione dei gas di scarico Regolazione di potenza Consente alla caldaia di lavorare in automatico ne
10. Ia xs 528 500 kW 270 m e e e 676 500 kW 100 670 320 kW 130 m war 220 kW 320 m pw 650 0 100 200 300 400 500 600 700 800 LEGENDA es 200 kW 320 m sono rispettivamente la potenza della caldaia e la lunghezza della rete di teleriscal damento 58 4 INVESTIMENTI E COSTI DI GESTIONE 4 2 Costo della rete Il costo della rete di teleriscaldamento pu costituire una voce significativa sull investimento complessivo principalmente in funzione della distanza del tracciato della onerosit delle ope razioni di scavo e ripristino e del numero e tipo di utenze collegate Si possono fare utili valutazioni e comparazioni esprimendo il costo della rete secondo due indici tecnico economici costo della rete per unit di potenza kW e costo della rete per unit di lunghezza m I grafici 4 2 1 e 4 2 2 illustrano i risultati del monitoraggio degli investimenti fatti su impianti a cippato di media potenza operativi da qualche anno in Italia Grafico 4 2 1 Costo della rete di teleriscaldamento in funzione della potenza kW 500 kW 200 m 540 kW 150m 700 kW 80 m 540 kW 300 m 500 kW 270 m 500 kW 100m 320 kW 130m 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 LEGENDA 500 kW 200 m si tratta di un impianto a cippato di 500 kW di potenza nominale a cui collegata una rete di teleriscaldamento di 200 metri complessivi 1
11. Sistemi di sicurezza I sistemi di alimentazione delle caldaie automatiche devono essere dotati di specifici dispositivi di sicurezza contro il ritorno di fiamma Le sicurezze sono solitamente localizzate in corrispon denza del pozzetto di carico tra la coclea di estrazione e quella di alimentazione del focolare Il solo pozzetto di carico non sufficiente ad assicurare che la fiamma non acceda al silo del cippato passando attraverso le due coclee comunicanti In questa zona da prevedere pertanto la presenza di un estintore di sicurezza ad acqua che in caso di ritorno di fiamma inonda la coclea di alimentazione figura 2 4 9 1 A Questo avviene con il superamento di una temperatura critica rilevata da un sensore posto sulla coclea colle gato ad un regolatore termomeccanico che apre la valvola dell estintore costituito solitamente da un contenitore d acqua d idonea capienza a seconda della dimensione della caldaia Poich si tratta di un comando di interruzione di flusso la sua apertura sempre garantita anche in caso d avaria Lo svantaggio di questo sistema e che nel caso in cui la valvola perda acqua evento purtroppo non raro in dispositivi mal funzionanti bagna il combustibile presente sulla coclea d alimentazione Inoltre esiste anche il rischio che la sonda di temperatura non rilevi il superamento del valore soglia e quindi l estintore non venga azionato Per tali motivi questo sistema di sicurezza ad acqua quasi sempre combin
12. comprensione di quanto sar detto suc cessivamente con riferimento alle caratteristiche delle caldaie e degli impianti termici Componente volatile la componente del legno prevalentemente gassosa rilasciata nella fase di riscaldamento del legno t gt 150 C In termini quantitativi inversamente proporzionale alla componente carboniosa carbone di legno Nei combustibili legnosi in media l 8596 della s s mentre pi bassa 74 76 nelle biomasse erbacee paglia Nei combustibili fossili carbone varia invece nel range 6 63 Figura 1 1 1 Suddivisione percentuale delle componenti del legno e loro comportamento du rante la combustione 6 Peso del materiale solido Evaporazione dell umidit del legno 85 del peso elementi volatili 100 nel legno legno secco 15 del peso M gt carbone di legna e a y 100 200 300 400 C Temperatura Acqua di combustione e punto di rugiada Nel corso della combustione del legno evapora sia l acqua di imbibizione durante le prime fasi della combustione sia l acqua di saturazione indicata anche come acqua di combustione Queste componenti determinano il contenuto d acqua nei fumi di scarico al camino sulla base del quale definito il loro punto di rugiada Ad esempio impiegando legno secco con un eccesso d aria di 1 5 il punto di rugiada pari a 45 e sale a 62 nel caso di impiego di legno umido Sotto il punto di rugiada si ha la condensazione d
13. di cippato umido M 40 50 con elevato contenuto di cenere A 1 5 3 Figura 2 4 3 4 Caldaia a cippato da 150 kW ad alimentazione laterale con griglia mobile rotativa e camera secondaria con flusso rotativo dei gas combustibili www kwbitalia it IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 33 Nei focolari mobili inclinati figura 2 4 3 5 gli scalini si muovono in senso orizzontale avanti indietro spostando gradualmente in avanti il cippato lungo il piano inclinato La caldaia dotata di numerosi e complessi dispositivi che VR FEAR NIT i Herrn ne del cippato e del letto di braci sopra i l intera superficie della griglia Questo aspetto particolarmente importante per garantire un apporto d aria primaria garantiscono un omogenea distribuzio equamente distribuita sulla superficie della griglia Diversamente possono crearsi scorie di fusione un elevata presenza di ceneri volatili e un troppo elevato eccesso d aria Il trasporto del cippato sopra la griglia deve essere quindi tranquillo e omogeneo per formare un letto uniforme privo di soluzioni di continuit che potrebbero formare zone di materiale incombu sto Gli stadi della combustione avvengono generalmente in tre sezioni separate della griglia perci l aria primaria sotto griglia e la velocit della griglia sono modulanti La griglia pu essere dotata di un sistema di raffreddamento ad acqua per minimizzare i fenomeni di fusione del
14. disturbi respiratori oltre a contribuire all effetto serra Oltre ai quattro sopracitati e misurabili parametri standard delle emissioni come per tutti i processi di combustione esistono poi ulteriori emissioni nocive Qui sono annoverati il gruppo degli idrocarburi policiclici aromatici IPA delle sostanze nocive a base di cloro HCI diossine e furani e dei metalli pesanti emessi con i gas di scarico Anche la sud divisione dimensionale delle ceneri volatili emesse in forma di polveri rappresenta un importan te criterio di valutazione Tuttavia questo sar trattato solo marginalmente nei prossimi capitoli tanto pi che nei piccoli apparecchi questi non sono valori per i quali sono imposti limiti di legge perci in questo ambito esistono pochi dati Lo stesso discorso vale per le emissioni di SO 5 2 2 Fattori di conversione Nei piccoli impianti a biomasse i valori di emissione fanno riferimento ad un contenuto di os sigeno O del 13 Il confronto con impianti di maggiore taglia richiede una conversione perch si fa spesso riferimento ad un contenuto di ossigeno dell 11 Il fattore di conversione il seguente 1 mg Nm al 13 O 1 25 mg Nm all 1196 Frequentemente inoltre i fattori d emissione sono riferiti non al ma piuttosto al contenu to energetico del combustibile impiegato MJ o kWh In questa fattispecie la conversione si complica poich essa dipende non solo dall O ma anche dal contenuto idrico e dal
15. dotate di un ventilatore attraverso il quale il focolare pu essere fornito di aria comburente e regolato indipendentemen te dal tiraggio del camino Il ventilatore pu immettere o aspirare l aria nel primo caso montato frontalmente sull apparec chio e produce una sovrapressione mentre nel secondo caso installato sulla parte iniziale della canna fumaria e produce all interno dell apparecchio una depressione Questo consente anche di assicurare in modo molto semplice e poco dispendioso la mancata fuoriuscita di gas residui durante le cariche successive per mezzo di un dispositivo che nel momento dell apertura della porta di carico aumenta i giri del ventilatore favorendone la loro aspirazione Occasionalmente il ventilatore collegato attraverso la porta di carico ad un apertura di aspirazione supplementare oppure ad un dispositivo di chiusura automatica del canale dell aria primaria Nei focolari con ventilatore ad immissione invece nel momento della carica successiva un dispositivo interrom pe il ventilatore e si apre un by pass collegato alla canna fumaria che scarica la sovrapressione Nei luoghi in cui non possibile il collegamento alla rete elettrica pubblica es baite e rifugi sono installate caldaie a tiraggio naturale Anche questi apparecchi sono stati molto migliorati nel tempo e attraverso speciali accorgimenti attuati sullo scambiatore sono state ridotte le per dite di tiraggio Scambiatore di calore Le caldaie a l
16. favorire la completa combustione del carbone residuo agevola la rimozione della cenere Il principio costruttivo della fiamma laterale consente la costruzione di apparecchi pi compat ti e di altezza pi contenuta perci rispetto ai focolari inferiori a parit di altezza dell apparec chio si possono ottenere vani di stoccaggio della legna pi capienti Sopra il letto di braci si trova la carica di legna che nel corso della combustione scivola verso il basso alimentando quasi di continuo il letto di braci In una caldaia a legna la combustione della carica impiega ca 5 o pi ore Il focolare inferiore consente una decomposizione pirolitica e gassificazione del combustibile relativamente con tinue Questo migliora l adeguamento della quantit d aria comburente nella fase di rilascio dei gas combustibili per cui si ottiene una migliore fase finale del fuoco e di conseguenza una migliore qualit della combustione La tecnica costruttiva del focolare a fiamma inferiore laterale con i suoi vantaggi sta alla base delle moderne caldaie centralizzate a legna e rappresenta oggi il principio di funzionamento pi applicato Rispetto ai focolari a fiamma superiore che caratterizzano gli apparecchi termici domestici esso non pu rinunciare all applicazione dei sistemi di aria forzata in aspirazione o immissione 2 2 Caldaie a legna Le caldaie a legna centralizzate provvedono alla produzione d energia termica sia per il riscal damento del
17. la faccia an teriore fino a riversarlo dentro una cunetta posizionata lungo il lato corto del silo all interno della quale trasportato al focolare per mezzo di una coclea o di un trasportatore a catena Gli estrattori a rastrelli garantiscono un elevata sicurezza di funzionamento anche con cippato molto eterogeneo e pertanto sono impiegati tipicamente negli impianti di taglia medio grande Nei piccoli impianti il sistema a rastrelli impiegato talvolta nei depositi prefabbricati oppure nei container preallestiti 42 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE Sistemi d alimentazione Nei piccoli impianti s impiegano generalmente sistemi d alimentazione meccanici a coclea sia per l estrazione dal silo che per l alimentazione del focolare La capacit di alimentazione tra l altro dipendente dall inclinazione del percorso di alimentazione la quale determina il livello di riempimento tra i passi delle coclee materiali fini pellet tendono a slittare indie tro lungo i percorsi inclinati riducendo la capacit di trasporto dell alimentatore Nei grandi impianti e nel caso di materiali problematici cippato grossolano si pu ricorrere anche a sistemi alternativi come ad esempio trasportatori a palette raschianti alimentatori vibranti alimentatori a nastro Il pellet spesso trasportato per via pneumatica 2 4 7 Fornitura stoccaggio e logistica del cippato molto importante prima di progettare il silo del cippato incontrare i possibili fo
18. lavorano a carico parziale si abbassano le temperature di combustione e cosi anche l emissione di NO L emissione di polveri totali non varia in funzione della potenza e del livello di carico termico ma varia invece in funzione di altri fattori quali la movimentazione del letto di braci la quantit e composizione delle ceneri nel combustibile o della disponibilit di zone di calma in camera di combustione che favoriscono la deposizione delle polveri Le caldaie a cippato mostrano tendenzialmente valori maggiori rispetto a quelle manuali a legna poich in queste ultime il letto di braci si trova in una condizione di maggiore calma Lo stesso accade anche nelle caldaie a pellet in particolare in quelle con focolare a caduta nelle quali raramente il letto di braci sottoposto ad una movimentazione meccanica Inoltre il pellet un combustibile relativamente povero di cenere Recentemente sono stati pubblicati i risultati di uno studio del Task 32 dell Agenzia Internazio nale per l Energia IEA www ieabcc nl nel quale sono riportati i valori del fattore d emissione di particolato delle caldaie rilevati in sette paesi europei AI di la delle problematiche relative ai metodi di misura dallo studio risulta che e le caldaie a legna tiraggio naturale mostrano valori in media pi o meno superiori ai 100 mg Nm nelle caldaie con tiraggio forzato e regolazioni elettroniche il valore medio scende sotto i 50 mg Nm e si
19. letto di braci che poggia su una griglia ribaltabile o un braciere a tazza o a tunnel bruciato re Qui sono immesse l aria primaria e secondaria da sotto e lateralmente attraverso i fori d iniezione figura 2 4 4 1 Nel braciere ribaltabile le ceneri sono scaricate in modo automatico periodicamente ad es ogni 16 ore nel raccoglitore sottostante Per assicurare inoltre che i depo siti di cenere siano completamente rimossi dalla griglia ribaltabile questa urta contro una piastra pulente verticale in corrispondenza del raccoglitore delle ceneri Figura 2 4 4 1 Caldaia a pellet con alimentazione a caduta del focolare e braciere a tazza www windhager it bruciatori a pellet possono essere anche offerti come elementi aggiuntivi che similmente ai bruciatori a metano o gasolio possono essere applicati ad una caldaia esistente la cui trasfor mazione perci particolarmente agevole I bruciatori a pellet possono essere sottoalimentati figura 2 4 4 2 oppure sono impiegati i bruciatori a tunnel nei quali i pellet cadono sul condotto di combustione tunnel mentre l aria comburente entra orizzontalmente e fa sviluppare la fiamma all interno del corpo della caldaia Figura 2 4 4 2 Bruciatore a pellet sottoalimentato www mepesrl it piastrina contro il ritorno di fiamma coclea per il controllo e la n regolazione condotto dell aria del flusso di primaria combustibile serranda candeletta di accensione ta
20. materiali costruttivi e la formazione di scorie di fusione Le caldaie sottoalimentate sono idonee all uso di cippato povero di cenere e con pezzatura molto regolare P16 P45 essendo il focolare alimentato da una coclea In tali caldaie pu es sere impiegato pellet mentre va esclusa la possibilit di usare corteccia o miscanto erbacee 2 4 3 Caldaie ad alimentazione laterale Il combustibile introdotto lateralmente nel focolare con l ausilio o di una coclea o di uno spintore Nel caso di cippato molto grossolano o di triturato sempre raccomandabile l im piego di uno spintore idraulico per l alimentazione del focolare figura 2 4 3 5 In questo tipo di caldaie sono molto diffuse quelle che presentano una griglia fissa figura 2 4 3 1 spesso dotate di un estrattore automatico delle ceneri oppure di una griglia ribaltabile autopulente figure 2 4 3 2 e 2 4 3 3 IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 31 Figura 2 4 3 1 Esempio di una caldaia da 50 kW a cippato www heizomat de ad alimentazione laterale con griglia fissa ed estrazione automatica delle ceneri Scambiatore di calore con turbolatore Quadro di controllo elettrico G Ventilatore Raschiatore Comando Estrattore primaria della cenere raschiatore automatico della cenere cenere lt ARIA COMBURENTE PRIMARIA E SECONDARIA lt GAS DI SCARICO Caldaie a griglia fissa Nelle caldaie ad alimentazione laterale a griglia fissa l aria p
21. mezzo di uno scambiatore a piastre Questa una forma molto igienica di preparazione dell ACS La figura 2 3 2 riporta uno schema semplificato di collegamento idraulico Figura 2 3 2 Schema di collegamento idraulico con integrazione solare 1 circuito di riscaldamento collettori solari X X 3 elettropompa elettropompa circuito solare N circuito riscaldamento 3 Ot valvol a tre vie miscelatrice f prelievo ACS mandata circuito klettropompa nticondensa caricamenti accumulator caldaia l J tomo LA valvola a tre vie litore per ACS miscelatrice accumulatore presa acquedotto P4 VALVOLA DI INTERCETTAZIONE amp ELETTROPOMPA VALVOLA DI NON RITORNO T RILEVATORE TEMPERATURA 26 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE Dimensionamento dell accumulatore Il volume dell accumulatore funzione dei seguenti fattori Campo di potenza della caldaia carico parziale Volume del vano di carico della legna e Potenza nominale Tipo di legna Effettiva differenza di temperatura nell accumulatore Aspettativa di comfort nella gestione Le caldaie che lavorano principalmente alla potenza nominale hanno bisogno di maggiori vo lumi di accumulo rispetto alle caldaie in grado di lavorare a carico variabile le quali producono minori surplus di calor
22. pellet griglia da 15 kW Leal ribaltabile fino a 30 kW Aa Focolari alimentati per Rack Be ellet a atazza fino a30 kW P braciere atunnel da 10 kw pellet bruciatore 30 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE 2 4 2 Caldaie sottoalimentate In questi apparecchi una coclea alimenta la bocca del focolare da sotto tabella 2 4 1 Una parte dell aria comburente immessa come aria primaria nella bocca del focolare In questa zona avvengono le fasi di essiccazione decomposizione pirolitica e gassificazione del combu stibile cosi come la combustione finale del carbone di legna Per la completa ossidazione dei gas combustibili l aria secon daria immessa nella seconda camera di combustione dove mescolata con i gas combu stibili Subito dopo i gas caldi cedono il calore all acqua in corrispondenza dello scambia tore prima di essere liberati in atmosfera attraverso la canna fumaria Con questo tipo di focolare pu essere impiegato cippato con contenuto idrico nel range 5 50 Lo spazio del focolare e l adiacente seconda camera di combustione devo no essere adattati alla qualit del combustibile in particolare il suo contenuto idrico per evitare mal funzionamenti e blocchi tecnici dell apparecchio Per esempio impiegando in un impianto costruito per l utilizzo di cippato fresco M 50 del cip pato molto secco nel focolare si possono raggiungere temperature eccessivamente elevate che possono provocare problemi sui
23. piccoli a cippato ca il 7096 delle caldaie sono del tipo con focolare a griglia ca il 2596 sono sottoalimentati e ca il 1096 sono caldaie ad ali mentazione laterale senza griglia con fondo a spinta Ulteriori varianti sviluppate sono la griglia rotativa a ribaltamento e a rullo Questi sviluppi mirano ad ottenere lo scuotimento del letto di braci e cosi un miglioramento del processo di combustione nella sua fase finale e di rimozione delle ceneri dalla griglia Tali dispositivi sono particolarmente efficaci quando si impiegano combustibili con elevato contenuto di cenere e basso punto di fusione delle ceneri scorie come ad es pellet di vite pellet di miscanto cereali energetici triticale cippato di pioppo cippato da potature Il mercato richiede in modo crescete questo tipo di caldaie 5 IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 29 Tabella 2 4 1 Classificazione dei principali focolari automatici 1 modificato en Potenza P Principio Tipo Schema HESS Combustibile Focolare 10 kw cippato ttoalimentato E fino a 2 5 MW pellet x v v N v x griglia fissa con raccoglitore EE cippato cenere Vv V da 25 kW ellet o griglia ZAT p ribaltabile Focolari a griglia E cippato alimentati j da 15 kw pellet lateralmente scalini FA fino gt 20 MW corteccia coclea s segatura o spintore griglia a rullo da 4 kW cippato laminato fino a 450 kW
24. prima trasformazione trasporto e stoccaggio della biomassa legnosa al fine di ottimiz zare i costi e i tempi relativi alla produzione dei combustibili legnosi e ha inoltre permes so di realizzare e monitorare impianti termici a carattere pilota Ulteriori importanti iniziative in corso di svolgimento sono state attivate nell ambito del progetto europeo Biomass Trade Centres cofinanziato dalla Commissione Euro con il programma Energia Intelligente per l Europa coordinato dall Associazione Italiana Energie Agroforestali e con la partecipazione di Arsia e di numerosi altri partner Questa iniziativa intende promuovere a scala regionale la diffusione dei combustibili legnosi in particolare della legna da ardere e del cippato tramite azioni di supporto 6 PRESENTAZIONE all organizzazione di piattaforme logistico commerciali perla produzione e la vendita di combustibili legnosi di supporto ai consumatori all acquisto di combustibili legnosi e attraverso azioni per il coordinamento e la formazione dei produttori e rivenditori In questo panorama di attivit abbiamo rilevato la necessit di mettere a disposizione degli attori della filiera legno energia un ulteriore strumento operativo che potesse completare il quadro delle informazioni disponibili per questa tipologia di filiera ed in particolare un manuale tecnico che prendesse in considerazione con i dovuti approfon dimenti e dettagli tecnici gli aspetti relativi agli impianti t
25. realizzato in tavole di legno inclinate A destra modulo mobile pre assemblato installato in Mugello Firenze www ecoenergie it Estrattori meccanici Il cippato estratto e condotto alla caldaia dal deposito o silo tramite dei sistemi meccanici La tabella 2 4 6 1 presenta le principali caratteristiche dei sistemi d estrazione pi impiegati nei piccoli e medi impianti Tabella 2 4 6 1 Principali caratteristiche dei sistemi di estrazione dei piccoli e medi impianti 1 7 Sistema di Misura PO el Capacit Ehe NOE combustibile altezza di estrazione stoccato del silo m msr h Silo a fondo circolare inelinato angolare fino 4 pellet 20 tramoggia Estrattore con molle cippato balestra Lt a i ii P16 P45 6 3 e braccio 9 buona fluidit articolato diametro di Estrattore circolare illazi cippato secco conico angolare eie alone fino a P45 10 3 1 5 finoa5m Estrattore cippato P16 a coclea circolare 245 P100 segatura 20 50 angolare fino a 10 m a rotativa trucioli nessun limite cippato Estrattore rettangolare binari P16 P100 10 20 arastrelli paralleli triturato 40 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE Estrazione dal silo con fondo inclinato pellet Rispetto al cippato il pellet presenta una fluidit e capacit di scorrimento maggiore perci la sua movimentazione meno problematica e onerosa Per movimentare i pellet sufficiente un piano inclinato 35 45 o una t
26. soprattutto le particelle che riescono a penetrare nel sistema respiratorio polmoni Mentre le particelle con d gt 10 um sono trattenute quasi completamente nel naso e nella gola nel cam po inferiore ai 2 5 um una gran parte delle particelle entra nei polmoni e sotto 1 um entrano negli alveoli e si depositano nei tessuti polmonari Tali particelle sono considerate particolar mente tossiche quando originate da processi di combustione perch sulle loro superfici adsor bono incombusti carboniosi o possono condurre metalli pesanti e cos fungono da vettori di trasporto di sostanze nocive irritanti tossiche cancerogene o mutagene Ossidi di azoto Inizialmente sono emessi in forma di NO e poi in presenza di ossigeno sono rapidamente ossidati in diossido di azoto NO entrambi i composti sono indicati come NO Essi derivano sostanzialmente dall azoto contenuto nel combustibile che nel legno assume IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 65 valori relativamente bassi 0 15 La reazione dell azoto con l ossigeno avviene a temperature superiori a 1300 C che nel corso della combustione del legno si manifestano per lo pi solo localmente e temporaneamente L NO un gas tossico con odore penetrante percepito a par tire da 1 ppm da 25 ppm crea bruciori agli occhi e da 150 ppm pu provocare danni all appa rato respiratorio Gli ossidi di azoto partecipano anche alla formazione dell ozono che provoca bruciore agli occhi mal di testa
27. tipo di legno impiegato Per un calcolo approssimativo vale la seguente formula empirica 1mg Nm 0 65 mg MJ 2 34 mg kWh 5 2 3 Livelli di emissione delle caldaie Si presentano di seguito i dati pi recenti pubblicati dai pi autorevoli gruppi di ricerca che si occupano di quest argomento a scala europea dati sono divisi in funzione del tipo d alimen tazione del tipo di combustibile e in parte anche della classe di potenza Si fatto riferimento in particolare ai parametri per i quali vale una limitazione di legge La figura 5 2 3 1 illustra i valori medi d emissione delle caldaie a legna cippato e pellet misurati dal TFZ di Straubing Germania in un decennio dal 1996 al 2006 66 5 RENDIMENTI ED EMISSIONI Figura 5 2 3 1 Valori delle emissioni nocive delle caldaie centralizzate Risultati di 10 anni di prove 1996 2006 presso il TFZ di Straubing www tfz bayern de 1 Monossido di carbonio mg Nm 13 O Polveri totali mg Nm 13 O2 Carbonio organico volatile mg Nm 13 O Ossidi di azoto 400 300 200 100 80 60 a 20 30 25 20 15 10 200 150 100 50 da 15 a lt 50 kW da 50 a lt 100 kW
28. uniformi codificati e valgono in senso lato come indicatori tecnico ambientali dell apparecchio 5 1 Rendimenti Si distinguono il rendimento al focolare dal rendimento della caldaia 8 1 1 Negli apparecchi termici domestici determinato solo il rendimento al focolare poich gran parte del calore utile diffuso nell ambiente da riscaldare e non indirettamente attraverso un vettore termico Solo per le caldaie centralizzate possibile determinare entrambi i rendimenti Struttura delle perdite di calore La figura 5 1 1 che si riferisce ad un tipico schema di flusso del calore di una piccola caldaia a cippato chiarisce la differenza tra 1 due rendimenti II rendimento al focolare comprende le perdite di calore nei gas di scarico le perdite nei residui combustibili che rimangono nelle ceneri e le perdite derivanti dalla combustione incompleta Il rendimento della caldaia invece include anche le perdite per radiazione della superficie della caldaia che nei piccoli impianti corrisponde mediamente al 3 i ipico di i flus ENERGIA PRIMARIA Figura 5 1 1 Tipico diagramma di flus ENERGIA PRIMARIA PERDITE so del calore di una caldaia a cippato 50 kW a potenza nominale 1 calore nei gas di scarico 1 5 incombusti nelle ceneri 0 1 combustione incompleta 3 perdite di calore dal corpo caldaia radiazione 62 5 RENDIMENTI ED EMISSIONI Come mostra il diagramma la maggior parte delle perdite di cal
29. 0 8000 5000 2000 300 150 Automatica gt 50 150 12500 5000 2500 1500 200 100 gt 150 300 12500 2000 1200 1500 200 100 72 5 RENDIMENTI ED EMISSIONI 5 3 2 Normativa italiana II limiti di emissioni e le caratteristiche delle biomasse combustibili sono definiti dal D Igs del 3 aprile 2006 n 152 denominato Norme in materia ambientale Testo Unico Ambientale TUA L allegato 1 parte Ill del decreto stabilisce i valori d emissione per specifiche tipologie d impian ti e al sottocapitolo 1 1 per impianti nei quali sono utilizzati combustibili solidi di cui all allega to X tra cui le biomasse combustibili tabella 5 3 2 1 Si applica agli impianti nuovi e a quelli anteriori al 2006 autorizzati a partire dal 12 marzo 2002 Tabella 5 3 2 1 Limiti di emissione del D lgs 152 2006 Potenza termica nominale installata 35 150 150kW gt 3 gt 6 kW lt 3MW lt 6MW lt 20MW gt 20MW Valori espressi in mg Nm Polveri totali 200 100 30 30 30 Carbonio organico totale COT 30 id 250 200 Monossido di carbonio CO 350 300 1500 1002 ecu ER 400 400 Ossidi di azoto espressi in NO a 500 500 3002 200 Ossidi di zolfo espressi in SO 200 200 200 200 valori si riferiscono ad un tenore di ossigeno nell effluente gassoso dell 11 2 Valori medi giornalieri La legislazione italiana richiede certamente di essere adeguata i
30. 35 kW cippato ma 683 35kWlegna jme 514 15 kW gasolio Egg 572 15kW pellet m 1113 15 kW legna 868 0 200 400 600 800 1 000 1 200 IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 54 Dal monitoraggio di alcuni bandi regionali che hanno finanziato 2000 2006 caldaie a legna cippato e pellet sono state estratte alcune informazioni tecnico economiche di seguito ripor tate l investimento include anche le opere edili e la rete di teleriscaldamento tabella 4 1 3 e grafici 4 1 3 e 4 1 4 Tabella 4 1 3 Principali caratteristiche tecnico economiche degli impianti 13 anne Potenza installata Investimento specifico massima minima medio kW Legna da ardere 34 100 35 20 611 Cippato lt 100 10 100 50 25 1028 Cippato gt 100 8 700 400 110 403 Pellet 8 45 30 28 542 TOTALE 60 Grafico 4 1 3 Costi specifico medio kW degli impianti distinti per tipo e classe di potenza tabella 4 2 3 2500 2000 1500 kW 1028 1000 611 542 2d 403 Caldaia a legna Caldaia cippato 100 Caldaia cippato 100 Caldaia pellet Grafico 4 1 4 Costi specifici degli impianti alimentati a cippato di media taglia realizzati negli ulti mi 3 5 anni in Toscana in Veneto e Friuli Venezia Giulia kW 540 kW 150 m xd 468 348 KW 500 m Eee717 700kW 80m e 478 350 kW 575 m x 609 540 kW 100 m rr c a 651 540 kW 300 m
31. 5 a 0 2 litri per kWh di energia termica prodotta dalla caldaia 1 Figura 2 4 5 1 Caldaia a pellet a condensazione www oekofen it mandata scambiatore ritorno aria di combustione condensati Combinazione con altre fonti di calore Generalmente le caldaie a cippato a pellet sono impiegate come uniche fonti di calore utiliz zate per tutto l anno in modo completamente automatico La combinazione di queste caldaie automatiche con una caldaia manuale a legna pu in ogni caso essere sensata sia sul piano del comfort di gestione che su quello economico Questa soluzione spesso adottata per la combi nazione legna pellet esistono diversi produttori che offrono sul mercato caldaie di tipo combi nato figura 2 4 5 2 e allegato IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 37 Figura 2 4 5 2 Caldaie combinate legna pellet a sinistra da 15 fino a 30 kW www eta italia it a destra da 25 kW www sht at Anche la combinazione con i combustibili fossili in particolare il metano puo offrire dei van taggi per lo pi nel caso di impianti di taglia medio grande collegati ad una rete di teleriscal damento A livello progettuale prevedendo di coprire i picchi di carico termico con una caldaia a metano si ottiene una riduzione dei costi di investimento e contemporaneamente si fa lavo rare la caldaia a cippato nella zona di carico funzionalmente pi favorevole carico di base In questo caso i due generatori di c
32. 85 180 In questo secondo grafico 4 2 2 si riporta per i medesimi impianti il costo della rete in relazione alla sua lunghezza Grafico 4 2 2 Costo della rete di teleriscaldamento in funzione della sua lunghezza m 500 kW 200 m 540 kw 150m 700 kW 80m 540 kW 300m 500 kW 270m 513 333 500 kW 100m 302 320 kW 130m 0 100 200 300 400 500 600 4 3 Costi di gestione e manutenzione Per impianti medio piccoli l ordine di grandezza dei costi di gestione e manutenzione annui pulizia controllo e riparazioni pu essere ricavato dal grafico 4 3 1 IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 59 Grafico 4 3 1 Costi di gestione e manutenzione anno per vari sistemi di riscaldamento 5 60 kW gasolio Egg357 60 kW RI 745 60 kW cippato M I 838 60 KW legna maaa 565 35 kW gasolio maa 286 35 kW pellet mas 628 35 kW cippato 753 35kWlegna 458 15 kW gasolio maaa 23 1 15 kW pellet Egg519 15 kW Ilegna ma 357 o 100 200 300 400 500 600 700 800 900 I medesimi costi riferiti dai gestori per impianti di taglia media 200 600 kW generalmente alimentati a cippato variano tra 2 500 e 4 000 anno 4 4 Spesa elettrica Il grafico 4 4 1 fornisce un ordine di grandezza della spesa di energia elettrica per il funziona mento degli apparecchi di piccol
33. INFRASTRUTTURE E SERVIZI
34. OGRAFIA 10 11 12 13 14 15 16 17 18 HARTMANN H Hrsg Handbuch Bioenergie Kleinanlagen 2007 2 Auflage Sonderpublikation des Bundesministeriums f r Verbraucherschutz Ern hrung und Landwirtschaft BMVEL und der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe FNR G lzow DE 224 S ISBN 3 00 011041 0 Mai 2007 BAGGIO P 2009 Le emissioni quadro generale sulla misura degli inquinanti Approfondimento sulle attivit sperimentali di caratterizzazione delle emissioni Atti dell incontro tecnico organizzato da Progetto Fuoco www progettofuoco com GREIMEL B GLETTLER R LAMMER H 2005 Beratungshandbuch Scheitholzfeuerungen 3 Auflage Regionalenergie Steiermark und Waldverband Steiermark Graz sterreich FNR Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e V 2004 4 Auflage Markt bersicht Scheitholzvergaserkessel Scheitholz pellet Kombinazionskessel Herausgegeben von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e V FNR mit F rderung des Bundesministeriums f r Verbraucherschutz Ern hrung und Landwirtschaft BMVEL FNR Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e V 2008 2 Auflage Markt bersicht Hackschnitzel Hei zungen Herausgegeben von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e V FNR mit F rderung des Bundesministeriums f r Verbraucherschutz Ern hrung und Landwirtschaft BMVEL AA VV 1995 La progettazione di impianti automatici di combustione a legna Programma d impulso PACER Energie rinnovabili Ufficio fede
35. SU Volume non me riempibile di estrazione Es tavole in legno o in metallo inclinate di 40 Barra anti schiacciamento della coclea 200 cm si Coclea di estrazione Serbatoi sotterranei Sacco o filtro PIANTA SEZIONE LATERALE Porta taglia fuoco REI 30 e stagna alla polvere Tavole legno 30 mm Bocchettone di aria Storz Coclea di EA estrazione Bocchettone di carico Storz A Pareti e copertura REI 90 Allungamento deltubo di carico alternativo altelo antiurto Tavole in legno ca 30 mm copertura della porta resistente all urto II pellet puo essere immagazzinato in serbatoi sotterranei di forma cilindrica o sferica fatti in cemento armato vetroresina o particolari materiali plastici II limite superiore del deposito posto ad una profondit di ca 0 8 m rispetto al livello del terreno e collegato al soprassuolo at traverso un pozzetto di ispezione da dove avviene il caricamento pneuma tico Lestrazione del pellet avviene an ch essa per via pneumatica ma in que sto caso le tubazioni rimangono sotto il livello del terreno Il flusso d aria di trasporto immesso attraverso una conduttura fino alla presa di prelievo posta sul corpo del serbatoio e da li attraverso una conduttura parallela di ritorno pompato fino alla caldaia IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 47 2 4 9
36. TI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 69 Figura 5 2 3 3 Tipica classificazione dimensionale delle polveri prodotte dalle caldaie a cippato e pellet misurate a potenza nominale 1 CALDAIA A CIPPATO 1 2 5 um gt 10um 2 5 10um CALDAIA A PELLET 50 kW 4 2 5 10 um 2 2 25 kW emissioni 5 1 2 5 um emissioni 3 di polveri totali ca 25 mg Nm di polveri totali ca 40 mg Nm gt 10 um 896 1 um 8396 La maggior parte delle polveri prodotte dalla combustione rientra nel campo dimensionale inferiore a 1 um figura 5 2 3 3 perci le misure complessive di riduzione delle polveri devono essere rivolte contestualmente anche alla riduzione del particolato Le misure di riduzione delle polveri si dividono in misure primarie che riguardano nuovi svi luppi tecnologici delle caldaie geometria della camera immissione di aria regolazioni e in misure secondarie che invece si riferiscono ai sistemi di separazione filtri Sul lato dello svi luppo tecnologico ci sono certamente ancora margini di miglioramento ad esempio recenti ricerche hanno dimostrato come attraverso una calibrata gradazione dell aria comburente e un minore eccesso d aria in particolare nella zona del letto di braci si ottiene un significativo effetto di riduzione dell emissione di polveri 70 80 17 Riguardo ai filtri i sistemi a gravit multiciclone non hanno nessun effetto di separazione sul particolato perci a valle del mul ticiclone si deve rico
37. a coclea bustione che va a regolare in modo raffinato Figura 2 4 10 2 Combinazione tra regola la quantit di combustibile o la quantit di aria zione di potenza e di combustione in una comburente caldaia a cippato 1 Negli impianti a griglia quale complemento alle regolazioni citate della potenza e della com bustione impiegata la regolazione dello spessore del combustibile per mezzo di sensori otti ci che misurano lo profondit della brace lungo le diverse parti della griglia Con la regolazione dell alimentazione e il movimento di alcuni elementi della griglia lo spessore del combustibile mantenuto costante Ci permette una ripartizione pi regolare dell aria primaria ed una migliore separazione dei processi di emissione dei gas e di ossidazione 6 IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 51 3 MINIRETI DI TELERISCALDAMENTO Il calore prodotto dalla caldaia pu essere trasportato ad altri edifici posti nelle vicinanze del l impianto attraverso una minirete di teleriscaldamento Generalmente si tratta di impianti di potenza termica compresa tra 50 e ca 500 1000 kW nei quali a differenza dei grandi teleri scaldamenti la temperatura dell acqua nella rete inferiore ai 95 3 1 Densit degli allacciamenti e dimensionamento Una minirete dovrebbe essere progettata cercando da un lato di contenerne la lunghezza e dall altro ricercando un elevata densit di utenze collegate con valori variabili da ca 0 5 a
38. a potenza Grafico 4 4 1 Spesa per l elettricit di diversi impianti 5 60 KW gasolio fo 104 60 kW pellet Egg 179 60 kW cippato uc 179 60kWlegna 104 35 kW gasolio mm 62 35 kW pellet a 107 35 kW cippato la 107 35kWlegna we 62 0 50 100 150 200 Per caldaie ed impianti di teleriscaldamento di media taglia il consumo di energia elettrica e la relativa spesa annua quelle riportata nel grafico 4 4 2 che deriva da dati rilevati in impianti in funzione con contatore elettrico dedicato 60 4 INVESTIMENTI E COSTI DI GESTIONE Grafico 4 4 2 Consumo e spesa per l elettricit di diversi impianti a cippato con differenti potenze e lunghezze di teleriscaldamento 12 48733 kWh a 1200 kW 1500 m 8772 29805 kWh a 700 kW 800m 536 15283 kWh a 540 kW 300m 2751 5913kWh a 500 kW 270 m m 1064 500 kW 100 m 1793 9960 kWh a 320 kW 130 m EY 6480 kWh a 15283 kWh a 220 kW 320 m 2527 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 LEGENDA 540 kW 1500 m il primo valore esprime la potenza termica della caldaia a cippato e il secondo la lun ghezza delle rete di teleriscaldamento In fase di progettazione molto importante il corretto dimensionamento delle elettropompe e della rete di riscaldamento 8 2 3 per non incorrere in costi eccessivi di energia elettrica che possono compromettere la sostenibilit finanziaria dell impianto In general
39. ali mentando periodicamente quanto basta il braciere Il lavoro in modali t accensione spegnimento in genere aumenta le emissioni rispetto al lavoro in continuo mentre la fase di mantenimento delle braci aumenta le perdite causate dalle fasi di stallo stand by della caldaia Regolazione della combustione La regolazione della combustione rappresenta una funzione di regolazione aggiuntiva rispetto alla regolazione di potenza Essa assicura un elevata qualit di combustione nella fase di spegni mento e un elevato rendimento ottimizzando il rapporto combustibile aria comburente Le caratteristiche del combustibile es massa volumica umidit tipo di legno possono cambiare nel corso della combustione specie impiegando il cippato perci i moderni impianti automatici sono equipaggiati con un sistema di regolazione che controlla in continuo la condizione della combustione regolandola in modo ottimale Nelle caldaie a cippato il sistema di regolazione pi frequente il sistema Lambda In questo caso la misura delleccesso d aria raggiunta per mezzo di una sonda Lambda a contatto dei gas di scarico L eccesso d aria regolato attraver 50 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE so la quantit di combustibile di aria comburente o di aria secondaria per cui il valore teorico dell eccesso d aria stabilito in funzione della potenza ed eventualmente delle caratteristiche del combustibile Per evitare situazioni di scars
40. alore devono lavorare in parallelo ovvero le singole potenze addizionate consentono di arrivare a coprire il carico termico massimo Tuttavia prevedendo di coprire il periodo di carico minimo con la caldaia a metano es produzione di ACS estiva i due generatori non lavorano contemporaneamente ma in modo alternato in tal caso risulta sensata l installazione di un accumulatore correttamente dimensionato La combinazione cippato metano consente di evitare o minimizzare le condizioni di lavoro a carico parziale o con carico particolarmente basso Coprendo con la caldaia a metano i carichi di punta invernali e quelli minimi estivi si d al generatore di calore a cippato il compito di fornire la pi grande quota di calore richiesto come illustrato nella tipica curva di carico termi co figura 2 4 5 3 Figura 2 4 5 3 Curva di carico termico annua con la combinazione cippato metano sui carichi di punta e su quelli minimi 1 Nella foto a destra un esempio di combinazione cippato metano 100 carico di picco 80 con caldaia a metano 60 40 carico minimo con caldaia a metano CARICOTERMICO carico di base caldaia 20 0 0 2000 4000 6000 8000 FUNZIONAMENTO ANNO 38 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE 2 4 6 Sistemi d estrazione e d alimentazione Le caldaie automatiche dispongono di un sistema meccanico di alimentazione del combusti bile dal silo Questo avvie
41. ambiatore che normalmente sempre dotato di un sistema di pulizia automatica di tipo meccanico e nelle classi di potenza maggiore gt 500 kW anche di sistemi pneumatici Nel caso di impiego di biocombustibili solidi che favoriscono i fenomeni corrosivi la vita utile dello scambiatore pu essere fortemente ridotta questo vale in parte anche per gli scambiatori di acciaio inossidabile Con l applicazione di uno scambia tore aggiuntivo dotato di separatore dei condensati le caldaie possono essere convertite nelle cosiddette caldaie a condensazione Attraverso l aggiunta del raffreddatore dei gas e del con densatore del vapore dei gas di scarico si pu ottenere un aumento della potenza termica del 10 20 a seconda del contenuto idrico e della temperatura del circuito di ritorno Il rendimento della caldaia aumenta perci oltre il 100 riferito all input energetico calcolato con il pcM del combustibile Per assicurare un ottimale funzionamento della caldaia a condensazione bisogna garantire che il ritorno non superi la temperatura di 30 35 C figura 2 4 5 1 Il condensatore consente inoltre un ulteriore effetto positivo ovvero la separazione delle pol veri dal 20 fino al 37 Nei modelli di caldaie pi recenti alimentati a pellet potenza lt 30 kW sono stati ottenuti valori di emissione delle polveri di 5 mg MJ 7 7 mg Nm 11 A seconda del contenuto idrico del legno si forma uno specifico volume di condensati che va da ca 0 0
42. are a caduta 2 4 5 Componenti delle caldaie automatiche e sistemi collegati 2 4 6 Sistemi d estrazione e d alimentazione 2 4 7 Fornitura stoccaggio e logistica del cippato 2 4 8 Fornitura stoccaggio e logistica del pellet 2 4 9 Sistemi di sicurezza 2 4 10 Sistemi di regolazione 13 15 17 17 18 23 28 28 30 30 34 35 38 42 44 47 49 3 MINIRETI DITELERISCALDAMENTO 3 1 Densit degli allacciamenti e dimensionamento 3 2 Tubazioni 3 2 1 Posa in opera 3 3 Fornitura di ACS nelle minireti 4 INVESTIMENTI E COSTI DI GESTIONE 4 1 Investimento per tipo di impianto e classi di potenza 4 2 Costo della rete 4 3 Costi di gestione e manutenzione 4 4 Spesa elettrica 4 5 Costi delle opere edili 5 RENDIMENTI ED EMISSIONI 5 1 Rendimenti 5 2 Emissioni 5 2 1 Composizione e impatto sulla salute 5 2 2 Fattori di conversione 5 2 3 Livelli di emissione delle caldaie 5 3 Normativa su emissioni e rendimenti 5 3 1 Normativa europea 5 3 2 Normativa italiana 5 4 Norme per la gestione manutenzione e sicurezza BIBLIOGRAFIA ALLEGATO Principali produttori e distributori di caldaie SOMMARIO 51 51 5 53 53 55 55 58 58 59 60 61 61 64 64 65 65 70 70 72 73 77 79 79 IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 5 PRESENTAZIONE La Regione Toscana attraverso l Arsia in questi ultimi anni si impegnata nella realizza zione di svariati progetti relativi alle agrienergie cio le energie
43. ato con altri siste mi quali ad esempio una serranda ribaltabile o a saracinesca figura 2 4 9 1 B La serranda tagliafuoco pu tuttavia essere applicata anche come unico sistema di sicurezza anche in que sto caso il dispositivo di bloccaggio a riarmo manuale senza collegamento elettrico attivato da un regolatore termomeccanico La serranda pu tuttavia essere ostacolata a causa della costipazione di materiale fine Una maggiore sicurezza offerta dalla chiusura con valvola stellare posta tra le due coclee che mantiene chiusa la via del fuoco verso la coclea di estrazione figura 2 4 9 1 C Si tratta di una valvola in acciaio che gira in una scatola di ghisa azionata da un motore elettrico Il vantaggio di questa relativamente costosa variante la predisposizione contro i corpi estranei ad es di metallo La valvola stellare utile anche nel caso di cippato irregolare con pezzi fuori misura che sono tagliati dagli orli affilati della valvola La chiusura a valvola stellare spesso combinata con un sistema di spegnimento ad acqua Una variante della chiusura a valvola stellare la valvola a chiusura monocamera in cui il dispositivo meccanico dotato di un potente coltello e contro coltello che consente di taglia re i pezzi fuori misura con notevole efficacia e minimo sforzo mantenendo quindi una bassa richiesta d energia elettrica del motore d azionamento figura 2 4 9 1 D 48 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE
44. ato valore soglia In linea di principio quindi considerata la capacit di modulazione di potenza della caldaia l accumulatore pu risultare non indispensabile Tuttavia spesso le caldaie automatiche lavorano a una potenza inferiore al 30 di quella nominale livelli nei quali si verifi cano le condizioni pi sfavorevoli della combustione emissioni nocive si abbassa il rendimento e possono manifestarsi fenomeni di condensazione nei gas di scarico Come conseguenza la vita utile dell apparecchio pu essere ridotta in particolare quando si fa uso di combustibili di bassa qualit Installando un accumulatore si minimizza la frequenza delle fasi di accensione spegnimento e si allunga il tempo di combustione riducendo al minimo le condizioni di lavoro dannose per l appa recchio Indicativamente il volume dell accumulatore dovrebbe essere dimensionato con ca 20 litri per kW di potenza nominale della caldaia in questo modo per portare il puffer a 40 C serve poco meno di un ora di funzionamento della caldaia a piena potenza 1 36 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE Scambiatore di calore e condensazione A differenza delle caldaie a legna nelle caldaie a cippato trovano anche impiego gli scambiatori orizzontali a tubi di fumo poich consentono di ottenere una pi compatta conformazione del l apparecchio Essi sono principalmente da uno fino a tre giri di fumo Per una confortevole pulizia bisogna assicurare una facile accessibilit dello sc
45. attore pu essere incli nato oppure piano in quest ultimo caso deve essere aggiunta un ulteriore coclea di estrazione inclinata verso il pozzetto di carico all interno del vano tecnico figura 2 4 6 4 IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 41 Figura 2 4 6 4 Estrattore a balestra sinistra e a braccio articolato destra Estrattore a coclea rotativa e conico Lestrattore a coclea rotativa attua accanto al lavoro d agitazione anche un azione di trasporto radiale del cippato sia umido che secco verso il punto di prelievo centrale Lestrattore conico lavora invece in posizione pi inclinata e compie un lavoro di agitazione che favorisce l auto scivolamento del cippato secco verso il sottostante pozzo di carico Nel caso il silo non sia a pianta circolare ma angolare l estrattore non mai in grado di svuotarlo completamente La filettatura delle coclee in questo caso generalmente dotata di alette di trascinamento che aumentano l efficacia di estrazione del cippato dal silo Estrattore a rastrelli l estrazione a rastrelli consente di agire sul totale volume del deposi to che ha sempre base rettangola re L estrattore composto da uno o pi binari installati ad una certa distanza l uno dall altro lungo i qua li scorrono avanti e indietro in sen so orizzontale dei rastrelli azionati da pistoni oleodinamici posizionati esternamente al deposito del cip pato rastrelli sono cuneiformi e spingono il cippato con
46. ca e Acqua sanitaria per 4 5 giorni d estate con una sola carica e Facile integrazione con il solare termico 24 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE Funzionamento Non appena la caldaia raggiunge la potenza minima a causa dell abbassamento della richie sta di calore il fuoco si spegne attraverso l interruzione dell aria e del combustibile oppure la quantit di calore in eccesso deve essere immagazzinata in un accumulatore che funge quindi da tampone puffer Diversamente la temperatura dell acqua continuerebbe a salire fino ad attivare i dispositivi di sicurezza della caldaia L accumulatore un serbatoio d acciaio termicamente isolato attraversato dalla circolazione del vettore termico l acqua durante le fasi di caricamento e di prelievo del calore Attraver so appositi dispositivi di immissione scambiatori l afflusso d acqua calda nella parte alta del puffer avviene in modo tale da minimizzare la turbolenza ottenendo una stratificazione della temperatura al suo interno si tratta dei cosiddetti accumulatori a stratificazione Qui l afflusso dell acqua di ritorno dal sistema di riscaldamento entra per lo pi attraverso delle condutture ascendenti laminari nelle diverse zone di temperatura Tipi di accumulatori Sul mercato sono disponibili diversi tipi di accumulatori a seconda che il bollitore sanitario sia separato oppure integrato nell accumulatore o che si tratti di un accumulatore che consen te l interazione con il solare termi
47. ca la variazione del volume inerziale in funzione dei kWh erogati dal carico di legna lungo le varie rette del rapporto fra il carico di riscaldamento medio dell edificio e la po tenza termica minima la quale corrisponde al 50 della potenza nominale del generatore IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 27 3000 p a ywn3 D Vo rete RA pi a s Oso litri awas P sereni ie jm ps E TA co sr ee FE GEHE LI Pausa EHEN ET 37 ra L43544 wz O 777 2 iI ppi cali ZA ee ela ie ee 1702 T r UPTP Z l C i i F KE pl PE Lvl ASPEN LE ah I A 107 n O sma ee 1 0 Pt E mie CCG dei ana dl ek L L1 0 50 100 k 150 200 250 200 1 20 kWh Contenuto di calore degli accumulatori La capacit di accumulo di calore quindi il volume necessario dell accumulo dipende dalla differenza di temperatura tra circuito dell accumulatore e circuito del riscaldamento secondo la direzione di miscelazione del circuito di riscaldamento Lo scarico dell accumulatore termi na quindi appena la temperatura di prelievo scende sotto la temperatura del circuito di riscal damento La differenza di temperatura tra l accumulo a massimo carico e il circuito di riscalda mento a seconda della configurazione del sistema di riscaldamento tra 25 e 50 C La capacit utilizzabile dell accumulo anch
48. carico dell accumulatore disinserita la pompa del circuito di riscalda mento pu invertire la direzione del flusso nell accumulatore e prelevare il calore dalla parte superiore del puffer IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 25 Figura 2 3 1 Schema idraulico di collegamento tra caldaia puffer e circuito di riscaldamento 1 circuito di riscaldamento gt lt VALVOLA DI INTERCETTAZIONE ELETTROPOMPA TY VALVOLA DI NON RITORNO XD RILEVATORE TEMPERATURA elettropompa circuito riscaldamento valvola tre vie miscelatrice mandata gaie circuito anticondensa elettropompal caricamenti Rn 2 A NT Eni 2 2 ritorno B8 valvola a tre vie accumulatore bollitore per ACS miscelatrice Combinazione con il solare termico I sistemi di riscaldamento a legna sono sempre pi spesso combinati con i collettori solari principalmente per la produzione di acqua calda sanitaria ACS e nei sistemi a bassa tempera tura anche di acqua calda per il riscaldamento In tal caso sono necessari particolari accumu latori con scambiatori di calore aggiuntivi e con la possibilit di essere allacciati a pi circuiti Proprio nel caso della combinazione con il solare termico sono particolarmente impiegati gli accumulatori a stratificazione In questo caso per la messa a disposizione d acqua calda sono spesso impiegate delle stazioni che riscaldano l acqua sanitaria per
49. co Nel caso di un accumulatore combinato con bollitore integrato la capacit di accumulo ridotta a causa della presenza del volume dedicato al sa nitario Nel caso di luoghi di difficile accesso sono disponibili anche accumulatori smontabili assemblabili sul posto sistemi di regolazione e di interfaccia tra accumulatore bollitore ed eventualmente solare termico sono generalmente preassemblati e offerti dagli stessi produt tori delle caldaie Collegamento idraulico La figura 2 3 1 mostra un tipico schema idraulico di collegamento tra la caldaia a legna l accu mulatore e il circuito di distribuzione del calore nell abitazione Nella fase di accensione inizial mente il circuito di riscaldamento chiuso con la valvola del ritorno valvola A chiusa valvola B aperta per consentire di raggiungere quanto pi rapidamente la temperatura di lavoro ca 60 C nel ritorno della caldaia Non appena la valvola A si apre l acqua calda fluisce sia nel circuito di riscaldamento che nel boiler Nel momento in cui il circuito di riscaldamento inizia a non richiedere pi calore comincia il caricamento dell accumulatore La pompa di circolazione riduce la pressione di flusso cos che l eccesso di volume tramite la pompa di carico dell accu mulo deve defluire nel puffer Non appena l immissione di calore dalla caldaia si arresta ad es con temperatura dei gas di scarico inferiore ai 60 C si chiudono entrambe le valvole A e B Mentre la pompa di
50. da rilevare tuttavia che di recente sono stati sviluppati modelli anche per l impiego in piccole caldaie Dai risultati fin qui resi pubblici stato dimostrato che senza un aggiuntivo fabbisogno di combustibile pu essere raggiunto un aumento medio della potenza e del ren dimento del 18 Inoltre attraverso la for mazione dei condensati si ottiene anche un notevole effetto di lavaggio del particolato presente nei gas di scarico con una conse guente riduzione delle emissioni 8 2 4 5 La tecnica di condensazione applicabile ai sistemi di riscaldamento a bassa tempe ratura radianti Per un applicazione conve niente di tale tecnica sono particolarmente interessanti le nuove costruzioni riscaldate a pellet nelle quali l aumento di rendimen to pu consentire un ulteriore interessante risparmio di combustibile il cui costo rela tivamente elevato 64 5 RENDIMENTI ED EMISSIONI 5 2 Emissioni 5 2 1 Composizione e impatto sulla salute Le emissioni nocive degli apparecchi a biomasse legnose sono composte principalmente da quattro elementi Monossido di carbonio CO e Polveri totali e Ossidi di azoto NO e Composti organici volatili COV C H Monossido di carbonio CO un gas inodore che appena emesso in atmosfera facilmente ossidato in CO Poich il CO facilmente misurabile utilizzato per rilevare la bont della combustione e rappresenta quindi il parametro di emissione pi spesso misu
51. delli e classi di potenza sono comunque molto basse Il rendimento misurato solitamente quando la caldaia lavora a potenza nominale e in teoria quando lavora invece a po tenza parziale dovrebbero aumentare le perdite di calore che in realt non si osservano Molte volte infatti il calo di carico termico con il conseguente abbassamento della temperatura dei fumi comporta una diminuzione delle perdite di calore nei gas di scarico e di conseguenza un aumento del rendimento Se tuttavia nei carichi termici pi bassi la caldaia non regolata bene e si manifesta un troppo elevato eccesso d aria anche il rendimento puo calare Evoluzione del rendimento Come si evince dai dati pubblicati dagli enti di certificazione preposti negli ultimi 25 anni il rendimento delle caldaie aumentato di ca 30 punti percentuali figura 5 1 3 IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 63 Figura 5 1 3 Evoluzione del rendimento in caldaie manuali ed automatiche di piccola taglia Risul tati delle prove di certificazione del BLT di Wieselburg blt josephinum at 100 90 80 70 60 rendimento 50 40 30 1980 1985 1990 Allo stato dell arte l ulteriore aumento di rendimento concepibile solo attraverso l introdu zione di scambiatori aggiuntivi con effetto di condensazione Nel settore delle biomasse la tecnica di condensazione impiegata solamente nei grandi im pianti
52. e dipendente dalla temperatura del circuito di riscal damento Nei sistemi di riscaldamento a bassa temperatura a pavimento o parete vi quindi nel puffer pi calore utile a disposizione In termini indicativi con una differenza di temperatura di 40 C e un volume del puffer di 100 litri kW possibile ottenere una potenza a pieno carico per 4 6 ore e una potenza parziale 50 per 9 2 ore senza che la caldaia a legna entri in funzione Approssimativamente met del carico termico accumulato nel puffer sufficiente a coprire il fabbisogno termico di una notte di riscaldamento Dispositivo anticondensa L impianto idraulico delle caldaie a legna cippato e pellet deve essere sempre provvisto di un dispositivo anticondensa Esso consiste di un collegamento idraulico tra mandata e ritorno che consente di miscelare i due circuiti in modo da garantire che la temperatura del ritorno non scenda al di sotto dei 60 C In questo modo sono minimizzati i fenomeni di condensa che possono compromettere la vita utile della caldaia Sul ritorno raccomandabile installare un termometro per rilevare la temperatura dell acqua prima dell ingresso in caldaia e controllare quindi la corretta funzionalit del dispositivo anticondensa 28 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE Elettropompa di circolazione molto importante che lelettropom pa di circolazione sia ben dimensio nata Ancora troppo spesso si osser vano pompe sovradimensionate che sono causa d
53. e grazie all adattamento del carico termico Grossi volumi di accumulo sono anche necessari nel caso di caldaie con grandi vani di carico della legna che per ogni carica producono un elevata quantit di calore Indicativamente prendendo come riferimento la sola potenza della caldaia nelle caldaie a legna sono raccomandabili almeno 55 litri kW installato ma sarebbe preferibile raggiungere i 100 VkW Questo vale anche per le cal daie a legna in grado di modulare la potenza che in ogni caso dovrebbero lavorare il pi possibile nei pressi della potenza nominale per minimizzare l emissione di sostanze nocive Gli accumulatori di calore provocano una perdita continua anche se molto limitata di calore che si ripercuote sul rendimento annuo dell impianto essi dovrebbero perci quando pos sibile essere collocati in parti riscaldate dell edificio Il dimensionamento dell accumulatore dovrebbe essere effettuato secondo la formula definita dalla norma UNI EN 303 5 Vsp 15 x Ts x Qux 1 0 3 x Q Qmin Vsp Capacit del serbatoio I Periodo di combustione h Potenza nominale kW Qmin Potenza termica minima kW Carico di riscaldamento medio edificio kW Esempio Casa monofamiliare 6 h legno duro Qu 20 kw Onin 10 kW 5096 potenza nominale Qh 8 kW ca 180 m Edificio nuovo 15 x 6 x 20 x 1 0 3 x 8 10 1 368 L impianto richiede un puffer di ca 1500 litri Il grafico seguente indi
54. e la spesa elettrica dovrebbe attestarsi attorno al 5 10 rispetto alle spese correnti annue 11 4 5 Costi delle opere edili Le opere edili per le caldaie a combustibili legnosi si riferiscono all adeguamento e o alla co struzione ex novo del vano tecnico e del silo per il cippato o per il pellet A partire dalle rilevazioni fatte in alcuni impianti a cippato gi realizzati e funzionanti si ripor tano tabella 4 5 1 alcuni valori di costo unitario m per la costruzione del deposito del cippato e in alcuni casi anche del vano tecnico della caldaia In tutti i casi si tratta di depositi interrati o seminterrati realizzati in calcestruzzo armato il costo comprende anche lo scavo di sbancamento e le opere di impermeabilizzazione Tabella 4 5 1 Indicazioni di costo delle opere edili in alcuni impianti a cippato Potenza caldaia Volume silo Volume vano Volume totale Costo unitario kW m tecnico m m m 300 90 90 333 3 540 120 150 270 2593 500 120 160 280 214 3 540 145 145 482 8 600 100 100 465 0 IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 61 5 RENDIMENTI ED EMISSIONI Ci sono molti parametri da prendere in considerazione per giudicare compiutamente la bont di un generatore termico a biomasse legnose Solo pochi di questi consentono tuttavia una oggettiva valutazione comparativa Tra questi i pi importanti sono il rendimento e il livello demissioni nocive che sono rilevati con metodi di prova
55. e rispetto allo spazio occupato dal combustibile nella quale l aria secondaria induce le fasi successive della combustione Figura 2 1 1 Principio del focolare a fiamma inferiore sinistra e laterale destra 1 ka gt ARIA PRIMARIA S a 1 USCITA GAS CALDI focolari a fiamma inferiore o rovesciata possiedono nel mezzo del corpo del focolare in posizione simmetrica una fessura allungata o un iniettore presso il quale al di sopra della su perficie del letto di braci si manifestano condizioni della combustione relativamente costan ti La camera di combustione sottostante occupa quindi una parte dell altezza di costruzione dell apparecchio che generalmente delimitata dal volume di riempimento del vano di stoc caggio della legna 18 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE Nei focolari a fiamma laterale si forma invece un flusso asimmetrico dei gas combustibili nell ambito della zona di combustione primaria letto di braci L iniettore dei gas combustibili attraverso il quale i gas entrano nella zona di combustione secondaria posto lateralmente cos che lo spazio rettangolare in cui si sviluppa la fiamma alimentato da flussi d aria primaria con differente intensit Qui potrebbero rimanere perci residui carboniosi non completamen te combusti Per evitare questo inconveniente una parte dell aria primaria pu essere fatta en trare attraverso una griglia che oltre a
56. ecchio tabella 5 3 1 2 Essa prescrive delle specifiche sulla conduzione della prova della caldaia per la determinazione dei valori di emissione nonch per il calcolo delle emissioni Per le caldaie a potenza regolabile tali valori non devono esse re superati sia alla potenza termica nominale che a quella minima Nel caso di alimentazione manuale la misura prevede due diverse fasi successive di combustione completa compresa quindi la ricarica Classi di rendimento Le caldaie sono sottoposte alle procedure standard di prova del rendimento termico nominale e sono classificate in base a tre curve di rendimento in funzione della potenza termica nomina le e a un coefficiente di classe tabella 5 3 1 1 Tabella 5 3 1 1 Classi di rendimento per potenze nominali e classi di rendimento Potenza nominale kW Classe di rendimento 3 2 1 10 73 00 63 00 53 00 50 77 20 67 20 57 20 100 79 00 69 00 59 00 150 80 06 70 06 60 06 200 80 81 70 81 60 81 250 81 39 71 39 61 39 300 81 86 71 86 61 86 Gli stati possono introdurre delle modifiche alle disposizioni della norma europea Ad esempio la legge austriaca sul risparmio energetico ha rivisto i livelli di rendimento per gli apparecchi a biomasse e prevede indici diversi per il rendimento minimo delle caldaie come riportato qui di seguito IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 71 Alimentazione manuale Rendimento minimo Austria UNI EN 303 5 classe 3 Fino a
57. ecessaria 300 500 kW 150 350 000 100 150 p presenza di terzo produttori bil rofessionali une 500 1000 kW 350 500 000 150 300 Caldaia pellet Canali commerciali fino a 35 kW 10 000 15 000 5 7 Bee facilmente accessibili Molto bassa Da valutazioni fatte su 55 esempi di impianti a cippato realizzati negli ultimi anni in Germania rispetto ai costi di installazione di un caldaia a cippato di potenza compresa tra 25 e 100 kW i costi posso essere cos ripartiti come descritto nella tabella 4 1 2 56 4 INVESTIMENTI E COSTI DI GESTIONE Tabella 4 1 2 Costo delle componenti di un impianto a cippato 5 Corpo caldaia 100 320 Tubazioni e allacciamenti 10 150 Sistema di estrazione senza silo 10 160 Montaggio 10 80 La struttura percentuale dei costi per una caldaia a cippato con potenza compresa tra 15 e 100 kW riportata nel grafico 4 1 1 Grafico 4 1 1 Incidenza percentuale delle varie parti di un impianto sul costo complessivo 5 SISTEMA ESTRAZIONE 17 ACCUMULATORE 7 CORPO CALDAIA 57 PERIFERICHE E CONTROLLO 13 MONTAGGIO 7 Il costo specifico kW escluse le opere edili per il silo distinguendo tipo di impianto e classi di potenza riportato nel grafico 4 1 2 Grafico 4 1 2 Costi specifici kW per diverse tipologie d impianto 5 60 kW gasolio m 259 60 kW pellet maaa 420 60 kW cippato 453 60kWlegna mw 383 35kWgasolio mum 337 35kW pellet ma 601
58. egna solitamente montano scambiatori di calore verticali a tubi di fumo attraverso i quali sono convogliati i gas caldi che scambiano il calore con il vettore termico posto al loro interno ovvero l acqua Alcuni modelli montano invece degli scambiatori a piastre Nelle caldaie a legna si trovano per lo pi scambiatori a 1 2 giri di fumo Gli scambiatori verticali richiedono pi spazio ma consentono una pi facile e confortevole pulizia poich le polveri che si staccano autonomamente o durante l operazione di pulizia cadono direttamente nel sottostante contenitore delle ceneri Nei tubi di fumo sono spesso inseriti dei turbolatori ovvero delle spirali che rendono pi costante i tempi di permanenza dei fumi caldi e rallentandoli favoriscono il contatto delle parti pi calde del flusso dei gas con lo scambiatore migliorando cosi il rendimento dell apparecchio I turbolatori sono collegati assieme da un dispositivo meccanico che consente il loro movimen to verticale lungo i tubi di fumo fungendo cos anche da sistema di pulizia meccanica dello scambiatore che pu essere azionato automaticamente oppure manualmente per mezzo di una leva esterna Regolazione La regolazione deve agire sulle tre fasi che caratterizzano il corso della combustione della ca rica di legna 1 fase di avvio 2 fase stazionaria potenza termica costante 3 fase di spegnimento 22 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE Nella fase d avvio la temperatura di lavoro des
59. ei gas che possono determinare un 10 1 COMBUSTIONE DEL LEGNO effetto corrosivo sia nel camino che in altre componenti dell impianto Nella maggior parte dei casi applicativi perci i fumi di scarico della combustione del legno in funzione del contenu to d acqua e dell eccesso d aria non dovrebbero scendere sotto ad una certa temperatura Tranne i casi in cui l energia d evaporazione dell acqua recuperata attraverso un condensatore essa rappresenta una perdita energetica che in particolare nel caso d impiego di combustibili molto umidi peggiora notevolmente il bilancio energetico complessivo Tuttavia poich il rendi mento dell apparecchio il pi delle volte riferito al potere calorifico inferiore pc e non a quel lo superiore il peso della differenza tra combustibili secchi e umidi gioca un ruolo marginale Numero dell eccesso d aria Per assicurare una completa ossidazione dei composti ossidabili contenuti nel legno general mente fornito al processo di combustione un surplus d aria ovvero un eccesso di ossigeno corrispondente alla quantit teorica necessaria per ossidare completamente il combustibile Il grado d eccesso d aria indicato con il numero Lambda A corrispondente al rapporto tra la quantit d aria complessivamente fornita nell unit di tempo al processo d ossidazione e la quantit d aria minima necessaria per la completa ossidazione A _ tot Per un
60. el letto di braci e delle pareti della camera di combustione essiccazione del combustibile attraverso l evaporazione e il rilascio dell acqua che avviene a partire da 100 C e decomposizione pirolitica della s s del legno per effetto della temperatura a partire da 150 C e gassificazione della s s del legno con ossigeno e formazione di gas combustibili CO e e carbone solido da ca 250 C gassificazione del carbone solido con vapore d acqua e O e formazione di CO da ca 500 C e ossidazione dei gas combustibili con ossigeno e produzione di CO H O nell ambito di un intervallo di temperature comprese tra 700 e 1400 C reale fino a ca 2000 C teorica trasferimento del calore della fiamma allo scambiatore e in seguito al nuovo combustibi le in ingresso Il legno dapprima riscaldato attraverso l irradiamento della fiamma del letto di braci e delle pareti della camera di combustione ma anche attraverso convezione e conduzione termica di calore nel combustibile L evaporazione dell acqua di imbibizione e saturazione inizia a partire da 100 C A questo punto procede il fronte d essiccazione dall esterno all interno del legno la velocit di tale fronte funzione della capacit di conduzione di calore ovvero della massa volumica del legno Non appena essiccate le particelle del combustibile inizia la decomposizione pirolitica del legno indotta dall aumento di temperatura Avviene cos la rott
61. ermici La presente pubblicazione contenente informazioni tecniche di dettaglio sulle tecno logie sugli aspetti progettuali e normativi inerenti gli impianti termici a combustibili legnosi rivolta non solo agli operatori agro forestali ma anche agli installatori degli impianti nonch agli utenti finali nella convinzione che soltanto con un corretto ap proccio tecnico si possa effettivamente garantire la sostenibilit economica ed ambien tale della filiera Maria Grazia Mammuccini Direttore Arsia IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 7 INTRODUZIONE In Toscana illegno quando viene utilizzato come combustibile trova impiego princi palmente in apparecchi domestici tradizionali Delle circa 1 7 milioni di tonnellate di legna consumate annualmente a scala regionale il 65 ancora impiegato in cami netti aperti e il 30 in stufe tradizionali e camini a inserto Negli ultimi anni la Regione Toscana in particolare attraverso le attivit dell Arsia ha promosso la diffusione delle moderne caldaie a legna cippato e pellet di piccola media potenza e le minireti di teleriscaldamento Le moderne caldaie sono gli apparecchi termici a combustibili legnosi caratterizzati dai pi alti rendimenti e dai pi bassi livelli di emissioni nocive Nonostante in Toscana il mercato delle caldaie sia in forte crescita si tratta ancora di numeri modesti specie per il cippato Esistono infatti ancora numerosi ostacoli alla piena affermazi
62. evidenzia il fondamentale ruolo del puffer per la riduzione del fattore di emissione le caldaie a pellet presentano un valore medio intorno ai 30 mg Nm con variazioni tra 10 e 50 mg Nm e le caldaie automatiche a cippato 70 500 kW presentano tipicamente fattori di emissione variabili tra 50 e 100 mg Nm nei casi migliori si scende fino a 30 mg Nm 14 Complessivamente i risultati sopra riportati consentono di affermare che per le moderne cal daie l osservanza dei limiti d emissione fissati dalla legge italiana S 5 3 2 non al momento problematica Tuttavia in particolare per la legna e il cippato l emissione di polveri influen zata fortemente dalla gestione ovvero dalla corretta manutenzione e dall impiego di combu stibile d idonea qualit rispetto ai requisiti della caldaia Questo problema rappresenta la pi importante causa di contestazione all atto delle periodiche misure di sorveglianza Nei paesi in cui i controlli sulle emissioni si fanno sistematicamente es Germania tra il 2000 e il 2005 le quote di contestazione sono diminuite sensibilmente dal 27 8 al 13 a testimonianza sia di un continuo miglioramento delle prestazioni delle moderne caldaie che di una maggiore consapevolezza degli utilizzatori finali 1 Tuttavia in molti paesi europei comprese alcuni regioni italiane stanno per essere varati provvedimenti che ridurranno progressivamente i limiti di emissione in particolare quelli delle polveri IMPIAN
63. glia fuoco J rotante 4 ventilatore coclea di alimentazione del bruciatore fronte della caldaia IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 35 Al momento in corso un attivit di messa a punto di caldaie a pellet che con determinati accorgimenti e modifiche sul braciere e la coclea di alimentazione possono diventare adatte all impiego di cippato calibrato P8 commercializzato in sacchi da ca 10 kg Lutilizzo nelle caldaie a pellet di altri combustibili sfusi di tipo agricolo come ad esempio i cereali i semi di oleaginose ecc a causa dell elevato contenuto di cenere dei bassi punti di fu sione e dell effetto corrosivo dovuto ad un relativamente elevato contenuto di cloro risultano essere ancora piuttosto problematici in particolare per le applicazioni nei piccoli apparecchi di combustione L impiego di tali combustibili deve avvenire solo in apparecchi messi a punto in modo specifico per la loro corretta combustione 2 4 5 Componenti delle caldaie automatiche e sistemi collegati Accumulatore Le caldaie centralizzate a cippato e a pellet generalmente sono in grado di lavorare ad una potenza parziale pari al 30 di quella nominale Al di sotto di tale carico termico l impianto lavora in moda lit ovvero il fuoco si spegne temporaneamente e poi viene automa ticamente riacceso non appena la temperatura del circuito di riscaldamento scende al di sotto di un prefiss
64. i carboniosi si forma CO come prodotto intermedio che poi ossidato formando CO In questa fase la combustione auto catalizzata ed esotermica libera calore e irradia luce e calore dalla fiamma Le reazioni d ossidazione forniscono cosi l energia ai prevalenti processi endoter mici di riscaldamento essiccazione e decomposizione pirolitica figura 1 2 2 Oltre che dalla caratteristica fiamma viva l ossidazione del legno altrettanto significa tiva anche nella fase di fiamma lenta Questa forma d ossidazione si presenta nello sta dio finale dei processi di combustione e genera quali prodotti finali della decomposizione pirolitica carbone solido degassificazione residua che dapprima gassificato sul letto di braci e alla fine ossidato nella fase gassosa Quale residuo solido della combustione rimangono le ceneri Il fenomeno del fuoco scoppiettante nel corso della combustione ben conosciuto esso avviene a causa dell esplosione delle cellule sottoposte a pressione durante l innalzamen to della temperatura Tale pressione particolarmente elevata nei legni ricchi di resina poich le resine a partire da ca 60 rammolliscono e vanno cosi ad ostruire nel legno le vie radiali di fuoriuscita del vapore d acqua Figura 1 2 1 Temperatura del ciocco di legna misurata per mezzo di una termocoppia nel corso del processo di combustione Intorno ai 100 C l assestamento della temperatura indica il passaggio dell acqua dallo stato liq
65. i depositi ricavati da spazi esistenti prossimi al vano tecnico della caldaia Impiegando il sistema pneumatico si riesce a raggiungere un altezza di carico del silo molto elevata Per il dimensionamento del deposito puo essere applicato un valore di moltiplicazio ne del fabbisogno annuo di pellet in m di 1 2 fino a 1 5 Perci una casa unifamiliare con una superficie di ca 150 m richiede un silo con una capacit di ca 6 m Indicativamente si pu considerare che per ogni kW di potenza della caldaia sono necessari 0 9 m di volume del silo spazi vuoti inclusi Muri pavimentazioni devono essere dimensionati in Fissaggio Anello di tenuta stagna 3 modo tale da reggere il carico del pellet ricordando che un metro stero riversato di pellet pesa ca 620 650 kg I Guarnizione piatta muri e il solaio oltre ad essere ignifughi e conformi alle norme per la sicurezza antincendio devono essere asso lutamente ermetici per evitare la fuoriuscita di polvere Prolungamento del tubo nella fase di caricamento pneumatico In prossimit dei Ancoraggio a seconda En 777 bocchettoni deve essere disponibile una presa elettrica Ca m H tt lt no GT per collegare l aspiratore delle polveri depositi a base rvatura rettangolare sono i pi indicati in tal caso i bocchettoni ZA sono montati su uno dei due lati corti del deposito per garantire un completo e
66. i elevati consumi elettri ci dell impianto 8 4 4 Inoltre l elet tropompa in presenza di una rete di distribuzione dovrebbe essere dota ta di inverter ovvero di un apparato elettronico in grado di regolare la ve locit del numero di giri del motore elettrico e rendere cosi modulabile la pompa stessa 2 4 Caldaie a caricamento automatico 2 4 1 Tipologie di focolari Le caldaie di piccola media taglia appartengono alla tecnica di combustione cosiddetta a gri glia Festbettfeuerungen fixed bed combustion e nell ambito di questo raggruppamento si di stinguono diversi tipi di focolare che sono ottimizzati per l impiego di specifici biocombustibili In questo senso i combustibili spesso non sono intercambiabili l uno con l altro Per esempio le caldaie a cippato sono si in linea di principio alimentabili con pellet di legno tuttavia non pu avvenire il contrario anche le caldaie adatte all impiego di miscanto possono essere alimenta te con cippato di legno ma anche in questo caso non vale il contrario La tabella 2 4 1 illustra i pi comuni tipi di focolari di piccola media potenza e i relativi biocom bustibili solidi impiegabili Nella tabella sono distinti i focolari sotto alimentati e a caricamento laterale con coclea e o spintore per lo pi alimentati a cippato e o pellet dai focolari per caduta dall alto tipicamente impiegati solo nelle caldaie a pellet o cippato calibrato Nell ambito del mercato degli impianti medio
67. i tracciati nel terreno fino a 150 m senza prevedere sistemi di compensazione I tubi flessibili in plastica possono essere impiegati nel range di potenza 10 700 kW con limiti massimi di temperatura e pressione rispettivamente di 95 C e 6 bar Nel caso d impianti pi piccoli fino a DN 50 sono disponibili anche tubi integrati duo tubo che includono mandata e ritorno figura 3 2 1 o addirittura tubi integrati a fasci di quattro che includono mandata e ritorno del riscaldamento condotta del sanitario e sua circolazione Essi sono idonei nei luoghi particolarmente angusti La tabella 3 2 1 riporta le tipiche caratteristi che dei tubi flessibili in plastica Tabella 3 2 1 Sigle caratteristiche e prezzi orientativi 2007 delle tubazioni flessibili 1 Dimensioni Si pas ee tubo singolo tubo doppio mm W h m DN 20 25 20 4 10 30 22 35 128 21 DN 25 32 26 0 20 60 26 41 128 26 DN 32 40 32 6 40 90 33 50 160 27 DN 40 50 40 8 40 140 41 67 160 28 DN 50 63 51 4 70 230 54 160 32 DN 65 75 61 2 100 330 64 200 34 DN 80 90 73 6 150 480 70 200 37 DN 90 110 90 0 lt 700 78 200 41 a Diametro esterno interno b Perdita di calore per il tubo integrato doppio andata e ritorno in W h m nelle seguenti condizioni T acqua 90 70 C T terreno 5 C distanza tra i tubi 10 cm profondit dello scavo 80 cm IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 53 Figura 3 2 1 In alto caratteristiche del mono tubo se
68. icare l accumulo giornaliero di ACS Una temperatura superiore ai 60 non ha senso per l aumento dell effetto negativo del calcare incrostazioni tuttavia per ragioni igieniche pu essere necessario per prevenire il pericolo della legionella Questo avviene ad esempio portando una volta a settimana la temperatura sopra i 60 C 1 IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 55 4 INVESTIMENTI E COSTI DI GESTIONE 4 1 Investimento per tipo di impianto e classi di potenza In tabella 4 1 1 si riportano per la realt italiana alcuni riferimenti di costo per gli impianti a legna cippato e pellet considerato che ogni caso presenta delle proprie e specifiche peculia rit e quindi il grado di variabilit ampio tali valori hanno carattere orientativo Si forniscono inoltre alcune informazioni sui consumi medi annui nonch alcune indicazioni qualitative sul l approvvigionamento e la complessit gestionale Tabella 4 1 1 Costi consumi orientativi e indicazioni sulla filiera di approvvigionamento e la gestione Livello Consumi Processi di Complessit investimenti indicativi approvvigionamento tecnologica 09 t a biomasse legnose e gestionale Tecnologie e potenza Caldaia a legna fino a 35 kW 7 000 15 000 5 10 Semplice e locale Molto bassa 35 100 kW 15 30 000 10 25 Caldaia a cippato 35 150 kW 20 70 000 10 35 Semplice e locale Bassa 150 300 kW 70 150 000 50 100 Locale necessaria di Media n
69. iderata non ancora stata raggiunta perci pu avvenire una maggiore emissione di sostanze incombuste CO C H Nella fase staziona ria invece si raggiunge la temperatura di lavoro grazie all immissione di aria comburente che consente di ottenere anche una fase di spegnimento controllata Nella fase di spegnimento quando si forma il carbone di legna residuo sia la potenza che la temperatura si abbassano e possono nuovamente aumentare i gas incombusti A differenza della fase d avvio durante la fase finale della combustione si rileva per lo pi un aumento del CO proveniente dalla gas sificazione del carbone di legna mentre gli idrocarburi carboniosi rimangono bassi poich la componente volatile risulta ormai pressoch esaurita Nelle caldaie manuali la quantit di carica fornita all apparecchio caratterizza in gran parte la potenza e la regolazione della combustione In questo caso la richiesta di aria primaria e secon daria continua fino a quando si raggiunge una separazione dei due flussi d aria comburente Con l aria primaria influenzata la quota di gas estratti e quindi la potenza termica mentre con l aria secondaria controllata la completa ossidazione dei gas combustibili pi importanti concetti di regolazione delle caldaie a legna manuale perseguono i seguenti obiettivi e influenzare la potenza del focolare generalmente per ottenere un prolungamento del tempo di combustione e Ottimizzare le condi
70. iore diffusione delle caldaie il pellet consegnato con un auto botte che riempie il silo per mezzo di un sistema pneumatico Per garantire una corretta e ido nea operazione di scarico molto importante l utilizzo di pellet di qualit certificata attestata www pelletgold net Ai fini del corretto trasporto e stoccaggio un utile riferimento normativo rappresentato dalla M7136 Garanzie di qualit del trasporto e della logistica di stoc caggio del pellet di legno Il conferimento di pellet con autobotti a scarico pneumatico attraver so tubazioni flessibili consente di realizzare il silo in luoghi di difficile accesso e rende possibile anche un miglior sfruttamento della capienza del deposito La lunghezza delle tubazioni dalla connessione con la casa fino ai bocchettoni di riempimento non dovrebbe superare i 30 m La Li J via d accesso dell autobotte deve essere idonea alle sue 5 tipiche dimensioni lunghezza 10 m larghezza 2 6 m e altezza 3 4 m e al suo peso 10 18 tonnellate Prima dello scarico il conducente tara la pesa digitale integrata che restituisce il valore della quantit di pellet scaricata in continuo dal mezzo Parallelamente al pom paggio del pellet nel silo la polvere aspirata e raccolta in un filtro a sacco in questo modo la leggera depressione che si forma impedisce alla polvere di propagarsi nel vano tecnico durante la fase di pompaggio del pellet Alla fine del servizio stampata la bolla che r
71. iporta la quantit di pellet consegnata Per permettere l estrazione automatica del pellet dal silo esso configurato in modo che il pel let confluisca in un punto pi profondo rispetto ai bocchettoni cos che pu essere prelevato attraverso una coclea o un sistema di aspirazione depositi possono essere di tre tipi a e piccoli silo con pareti di legno metallo o tessuto depositi con fondo a pareti inclinate NT e cisterne sotterranee Dl hy Piccoli silo Y Rispetto al si utilizzano genere organi mec canici piuttosto si sfrutta l omogeneit del pellet facendolo IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 45 scivolare lungo pareti inclinate verso la coclea di estrazione oppure verso il punto di aspirazio ne del sistema di trasporto pneumatico Una soluzione conveniente rappresentata dal silo a sacco ovvero un silo in tessuto sintetico a sezione quadrata montato su un telaio metallico Le misure della base del silo arrivano fino a 2 2x2 5 m e l altezza fino a 5 m Fra i vantaggi di questi silo vi anche il fatto che le pareti essendo traspiranti fanno da filtro nei confronti della polvere che si forma durante il pompaggio del pellet perci non necessa rio montare il sistema filtro ad aspirazione secondo bocchettone Depositi con fondo a pareti inclinate requisiti tecnico contruttivi di questi depositi sono definiti nella ONORM M7137 Si tratta per lo pi d
72. ispositivi di sicurezza I due pi importanti dispositivi di sicurezza delle caldaie a legna sono ilcontrollo della porta del vano di carico della legna per impedire la fuoriuscita dei gas ad es con sportelli a contatto collegati ad un comando con i ventilatori dei gas di scarico la chiusura del sistema idraulico attraverso una valvola di scarico termico della caldaia ovvero un dispositivo meccanico che in caso di surriscaldamento segnalato qualora si rag giunga una temperatura dell acqua di 95 C apre una valvola che scarica l eccesso di calore dal sistema idraulico 20 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE Requisiti tecnici di una moderna caldaia a legna e Potenza e combustione regolabili Bassilivelli d emissioni nocive a potenza nominale modelli certificati CO x250mg Nm 13 O Polveri lt 50 mg Nm 13 O Rendimento ny gt 90 Facile pulizia dello scambiatore manuale leva meccanica o automatica turbolatori oppure attraverso una buona accessibilit allo scambiatore Sistema di regolazione dell aria comburente sui gas di scarico e Modulazione della potenza nel campo 50 100 e Facile e confortevole rimozione delle ceneri autonomia 2 4 settimane Campi di applicazione Le caldaie a legna trovano impiego principalmente in edifici che richiedono una potenza ter mica fino a ca 50 60 kW recentemente con l aumento della presenza di case a basso consu mo sono disponibili caldaie a legna con pote
73. ission factors On behalf of IEA Task 32 and Swiss Federal Office of Energy SFOE ISBN 3 908705 18 5 FRANCESCATO V 2007 Combustione del legno e polveri fini fattori di emissione ed effetti sulla salute delle moderne caldaie di piccola e media taglia Sherwood n 133 SCHWARZ M 2006 Argumentazionsleitfaden Feinstaub Austrian Bioenergy Centre GmbH Wieselburg sterreich OSER M 2006 Praxiserfahrungen mit Low Particle Feuerungen f r Holzpellets Nussbaumer T Hrsg 9 Holzenergie Symposium ETH Z rich NUSSBAUMER T 2007 Valutazione tecnico economica della separazione del particolato Rivista Tecnica Agriforenergy N 1 07 Ed AIEL IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 79 Principali produttori e distributori di caldaie Intervalli di potenza Nome azienda Marchi web Legna Cippato Pellet GILLES I ALMAR EDER 15 75kW 85kW 6MW 12 5 160kW caldaie biomassa com ARCA ARCA 30 150 arcacaldaie com 20 48 25 43KW 25 43 kW baxi it BIOKOMPAKT We BIO SOL MONTE 15 50kW 20 130KW 10 20 kW bio solit CLIM AIR 50 THERMICBEAR 28 800kW 28 800 kW climair50 com CTPASQUALICCHIO CTPASQUALICCHIO 20 81 kW 2432KkW ctpasqualicchio it DA CANAL BIOENERGIE ALA TALKKARI 28 40kW 30 300kW 30 300KW dacanal com ala talkkari fi Le D ALESSANDRO 24 29KW 40kW2MW 25KW2MW caldaiedalessandro it HOLZMAX ECOENERGIE TURBOMAX 20 45 KW 30 150kW 12 40 kW ecoe
74. it d aria raccomandabile impostare un valore teorico prudenziale pi alto percio una certa perdita di rendimento va messa in conto Oltre alla sonda Lambda pu essere impiegato anche un sensore di CO figura 2 4 10 1 ottenendo cos un ottimizzazione supplementare del valore Lambda in funzione del tipo di combustibile Figura 2 4 10 1 Principio di funzionamento della regolazione di combustione sulla base del rap porto CO Lambda 6 necessario ottimizzazione del valore necessario pi aria secondaria meno aria secondaria o meno combustibile o pi combustibile nessun intervento 100000 mg m CO 1ooooj 1000 Regolatore 100 0 1 2 3 4 H 5 valore necessario VALORE DIECCESSO D ARIA Combinazione delle regolazioni di potenza combustione Per garantire una sicura ed idonea funzionalita Regolatore TxTemperatura impostata della caldaia la regolazione di potenza e quella spera BM Valore di combustione devono essere ben coordinate Il Sonda G Tk Lamba funzionamento dei due sistemi avviene a cascata impostato la regolazione di potenza prevalente e poi il cir combustione figura 2 4 10 2 La regolazione della potenza fornisce aria o cuito agisce rapidamente sulla regolazione della quantit di combustibile e trasmette un valore Motore teorico alla subordinata regolazione di com dell
75. l intero edificio sia per l acqua calda sanitaria dello stesso Il vettore termico im piegato l acqua l apparecchio per questo dotato di uno scambiatore di calore collegato all impianto di distribuzione dell edificio spesso gi esistente Funzionamento II funzionamento delle caldaie a legna si basa quasi unicamente sul principio dei focolari a fiamma inferiore o rovesciata figura 2 2 1 IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 19 Figura 2 2 1 Caldaia a legna con focolare a rovesciata sinistra e laterale destra 1 den scambiatore scambiatore vano di carico calore di calore camera post combustione della legna canna fumaria 3 I letto di braci orta del vano e zona gassificazione di carico vano di carico della legna aria primaria x letto di braci e zona gassificazione I gy aria primaria aria secondaria 2 i i U A ventilatore di Jona di turbolenza cassetto cenere camera post combustione aspirazione Il vano di carico riempito di legna in pezzi o pi raramente anche con cippato grossolano Solitamente le caldaie con potenza nominale 20 40 kW hanno un vano c
76. la presenza di un accumulatore di calore inerziale e alla distribuzione del calore collettori rete Il rendimento d impianto il parametro essenziale per descrivere la bont tecnico energetica di un impianto 12 1 COMBUSTIONE DEL LEGNO Figura 1 1 2 Illustrazione grafica dei concetti di rendimento al focolare rendimento della cal daia e rendimento d impianto 6 RENDIMENTO AL FOCOLARE 5 perdite dei gas di scarico perdite dei gas Nr 100 di scarico perdite dei gas _ perdite termiche di scarico e chimiche RENDIMENTO DELLA CALDAIA 4 perdite dei gas di scarico Nk 100 perdite di esercizio perdite di esercizio perdite dei gas di scarico perdite per irraggiamento perdite dalla griglia gt perdite per irraggiamento perdite dalla griglia RENDIMENTO D IMPIANTO T quantit di energia Ta prodotta annualmente a quantit di energia fornita annualmente Na 100 perdite di esercizio perdite di esercizio perdite di accensione perdite di accensione e wv riscaldamento accumulatore termico distribuzione dell energia IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 13 1 2 Processo di combustione II processo di combustione puo essere sostanzialmente descritto attraverso i seguenti stadi intermedi successivi riscaldamento del combustibile attraverso l irradiamento della fiamma d
77. le ceneri che disturbano il processo di combustione e possono compromettere la vita utile dei materiali costruttivi in particolare del refrattario Gli stadi della combustione sono ottenuti separando la zona di combustione primaria da quella secondaria per evitare rimescolamenti dell aria secondaria e per separare le zone di gassificazione e ossidazione Tanto pi efficace il mescolamento tra aria secondaria e gas combustibili tanto pi basso sar l eccesso d aria necessario a completare la combustione e quindi pi efficiente sar il processo di combustione stesso 10 Figura 2 4 3 5 Caldaia a cippato da 700 kW a griglia mobile inclinata con alimentazione laterale a spintore www uniconfort com 1 ZONA DI ESSICAZIONE 2 ZONA DI GASSIFICAZIONE 3 ZONA DI OSSIDAZIONE 4 CAMERA PRIMARIA 5 CAMERA SECONDARIA 6 SCAMBIATORE 7 BRUCIATORE AUSILIARIO 8 SPINTORE IDRAULICO 9 VENTILATORI ARIA PRIMARIA 10 VENTILATORI ARIA SECONDARIA 11 VENTILATORI ARIA TERZIARIA 12 COCLEA ESTRAZIONE CENERE 34 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE 2 4 4 Caldaie con focolare a caduta II pellet oltre che nelle caldaie sottoalimentate diffusamente impiegato negli apparecchi con focolare a caduta Le varianti costruttive sono state messe a punto in modo specifico per il pellet pertanto questi focolari non sono idonei all uso del cippato Nei focolari a caduta il pellet condotto da una coclea di alimentazione fatto cadere dall alto sul
78. ll ambito di pi livelli di potenza fissati preli minarmente oppure in un campo di variazione continua della potenza Questa regolazione in base alla momentanea potenza della caldaia agisce sia sulla fornitura di combustibile che d aria comburente in misura di una percentuale della potenza nominale oppure talvolta la variazione avviene in continuo Come misura della regolazione impiegata principalmente la differenza tra valore reale e valore teorico della temperatura della caldaia La maggior parte delle caldaie di grossa taglia dispongono oggi di sistemi di regolazione della po tenza che consentono di passare in continuo dalla piena potenza 100 a quella parziale 50 Le caldaie di piccola taglia che sono costruite in genere per essere alimentate con combustibili di contenuto idrico basso riescono a modulare in un range di potenza persino ancor maggiore 100 30 Questa capacit di regolazione migliora il rendimento annuo dell impianto poich le perdite di calore utile sono ridotte grazie ad un aumento dei tempi di lavoro della caldaia Sotto la potenza minima che puo essere raggiunta nelle caldaie con regolazione continua l impianto passa in modalit accensione spegni mento Per un funzionamento completamente automatico la caldaia deve essere perci in grado di spegnersi e accendersi all occorrenza Questo ottenuto applicando un dispositivo di accensione automa tica oppure attraverso la fase di mantenimento del letto di braci
79. mente dimensionato si ottiene la piena sicurezza idraulica dell impianto anche con il vaso chiuso e in pi si evitano i fenomeni di sporcamento causati dai processi di ossidazione tipici del vaso aperto che possono agire negativamente sia sulla funzionalit dell impianto sia sulla lunghezza della sua vita utile Responsabile dell impianto D P R 412 93 Il responsabile dell impianto l occupante dell immobile a qualsiasi titolo nel caso di impianti individuali l amministratore del condominio nel caso di impianti centralizzati e l amministratore nel caso di soggetti diversi dalle persone fisiche societ enti etc ilterzo responsabile nel caso di affidamento delle responsabilit ad un impresa qualificata e intutti gli altri casi la responsabilit ricade comunque sul proprietario Si riporta di seguito la documentazione che il responsabile dell impianto deve esibire all atto della verifica da parte dell ente pubblico 74 5 RENDIMENTI ED EMISSIONI POTENZA kW DOCUMENTO RILASCIATO DA Dichiarazione di conformit Installatore lt 35 Libretto impianto Manutentore Rapporto di controllo tecnico Dichiarazione di conformit Installatore Libretto impianto Manutentore gt 116e lt 232 Rapporto di controllo tecnico Denuncia impianto 1 S P E S L Responsabile all impianto Certificato prevenzione incendi Dichiarazione di conformit Installatore Libretto impianto Ma
80. mpiegato in modo efficiente per la produzione di energia elettrica e termica IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 11 Pirolisi Anche nel caso della pirolisi si tratta di un processo termochimico tuttavia in questo caso il processo avviene esclusivamente sotto l azione del calore e in assenza di ossigeno A 0 Poi ch i biocombustibili contengono ossigeno es il legno ca 44 O si tratta di reazioni di de composizione piuttosto che di ossidazioni Oltre che per i processi termochimici di decompo sizione pirolitica il concetto di pirolisi applicato anche per la produzione di vettori energetici fluidi prodotti da biomasse solide in specifici impianti BTL Biomass to Liquid Rendimento al focolare n Il rendimento al focolare tiene conto delle perdite nei gas di scarico del focolare fuoco in for ma di perdite termiche e chimiche Particolarmente importanti sono la temperatura dei fumi l eccesso d aria contenuto di O cosi come il CO ed eventuali altri incombusti nei fumi In questo caso le perdite per radiazione e convezione del focolare e le perdite di arresto non sono considerate nel calcolo del rendimento Il rendimento si calcola secondo l equazione nf 1 Prerm Perim che considera le perdite termiche rilevabili dal calore dei gas di scarico e le perdite chimiche Penim legate all incompleta combustione Le perdite termo chimiche sono riferite alla quantit d energia espressa dal pc del combustibile
81. n particolare rispetto allo svi luppo tecnologico degli apparecchi termici di piccola taglia Basti ricordare che in questo mo mento sul mercato si trovano caldaie a pellet a partire da 4 kW Inoltre anche la parte dedicata alla definizione delle biomasse combustibili vergini richiede un urgente adeguamento facendo riferimento alle specifiche CEN TS 14961 IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 73 5 4 Norme per la gestione manutenzione e sicurezza Di seguito si riportano le principali norme che riguardano la sicurezza degli impianti termici e la prevenzione incendi D M 1 dicembre 1975 Raccolta R ediz 1982 e 2005 Raccolta H ediz 1982 D M 22 gennaio 2008 n 37 UNI EN 303 5 Norme UNI D M 16 dicembre 1982 D P R 12 gennaio 1998 n 37 D lgs 81 08 Norme UNI Sicurezza dell impianto Prevenzione incendi Vaso di espansione Questo aspetto della sicurezza idraulica dell impianto disciplinato da I S P E S L nella Raccolta Fasciolo Edizione 2005 Diversamente da quanto accade in altri paesi europei attual mente l installazione del vaso di espansione chiuso possibile solo nel caso di generatori ad alimentazione automatica cippato e pellet mentre per le caldaie manuali legna la norma prevede solo il vaso aperto Tuttavia spesso si ricorre al vaso chiuso anche per le caldaie ma nuali Installando infatti moderne caldaie con adeguati sistemi di sicurezza e prevedendo un accumulatore corretta
82. ne o attraverso un contenitore intermedio che riempito periodica mente pellet oppure per mezzo di una coppia di coclee di alimentazione unite funzional mente da un pozzetto di caduta o di carico Nel caso del cippato l estrazione dal silo disposta orizzontalmente o secondo un piano incli nato in funzione di com realizzato l accesso alle parti in movimento per la manutenzione e le riparazioni La figura 2 4 6 1 illustra gli esempi applicativi pi frequenti Figura 2 4 6 1 Esempi di configurazione del sistema di estrazione e alimentazione del cippato www guntamatic com Il silo del cippato deve essere localizzato il pi possibile vicino alla centrale termica Molto dif fusa la soluzione con silo adiacente sotterraneo e scarico da sopra del cippato Le soluzioni pi economiche sono quelle nelle quali il deposito ricavato da una stanza esistente oppure si crea su una platea in cemento una struttura esterna in legno adiacente al vano tecnico figura 2 4 6 2 Sono anche disponibili sul mercato dei moduli mobili o dei container composti sia dal vano tecnico che dal deposito del cippato Il modulo pre assemblato in azienda completo di caldaia e accessori idraulici ed elettrici e trasportato presso l utenza dove installato in poche ore per il montaggio e sufficiente predisporre il collegamento idraulico ed elettrico IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 39 Figura 2 4 6 2 sinistra esempio di deposito del cippato
83. nergie it SOMMERAUER amp LINDNER ETA ITALIA ETA 1523KW 20 200KW 15 25 KW eta italia it ETATECH BINDER 200kW 20MW 200 kW 20 MW etatech info ETI ECOTERMICA 30 50 kW IMPIANTI VULCAN 30 150 kW fino a 1 5 MW 30 150 kW ecotermica net 12 15 kW EUROAGRAR HDG BAVARIA 30 200kW 15 25 kW euroagrar com 20 50 kW ELLI LAVIA LAVIA 30 80KW 30 280kW 25 50 kW lavia it FISCHER FISCHER 25 40 kW 14 23 kW fischer heiztechnik de 28 100 kW FR LING ITALIA FR LING en Seo froling it 150 KW 1 MW 7 50 kW 20 30 kW 12 23 kW guntamatic at GUNTAMATIC 40 50kW 3050kW 3050kW widmann heizungen it 20 100 kW 25 55kW 12 22 kW hargassner at HARGASSNER HARGASSNER 3 70 MOkW 25 49kW widmann heizungen it 150 200 kW 70 100 kW ecoenergy italia it Caldaia combinata legna a pezzi e pellet Caldaia combinata legna a pezzi e cippato 80 PRINCIPALI PRODUTTORI E DISTRIBUTORI DI CALDAIE Intervalli di potenza Nome azienda Marchi web Legna Cippato Pellet 7 3 65 kW HERZ HERZ 15 40kW 27 150 3 62 5 kW herz feuerung com 54 500 kW 10 30 kW KWB ITALIA KWB 2050kW ON 15 100 kW kwbitalia it 130 300 kW 20 40 kW MEPE BEQUEM 35 70KW gotws Mw 1250kW mepesrl it MESCOLI CALDAIE MESCOLI 30 160 kW 28 50 kW mescolicaldaie it 175 KW 3 5 MW 175 kW 3 5 MW METALREF HIGH TECH METALREF 3 ov MER metalrefit NORDICA EXTRAFLAME NORDICA EXTRAFLAME 20 50 kW 2 lanordica extraflame com
84. no fino a 90 m Recentemente sono disponibili anche cassoni con dispositivi pneumatici di scarico del cip pato la cui capacit di trasporto varia da 30 fino a 60 m Questi sistemi consentono di tro vare soluzioni molto flessibili ed economiche potendo conferire il cippato come il pellet Il camion pompa in grado di scaricare 60 msr in 1 1 5 ore a seconda della lunghezza della tubazione La tubazione pu essere disposta fino a 20 30 m in piano e fino a ca 15 20 m in verticale www juma bz IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 43 In ambito rurale nel caso di piccoli impianti sono disponibili sul mercato anche piccoli sistemi pneumatici applicabili alla presa di forza del trattore 50 kW www mus max at Un altra possibilit quella di stoccare il materiale tal quale stanghe in prossimit del silo e di cippare direttamente dentro il deposito www deluca woodenergy it 44 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE 2 4 8 Fornitura stoccaggio e logistica del pellet Per garantire un elevato livello di comfort le caldaie a pellet sono collegate ad uno stoccaggio annuale del combustibile che consente di rifornire automati camente un serbatoio settimanale intermedio posto lateralmente alla caldaia Diversamente dal cippato si possono trovare molteplici soluzioni di trasporto dal silo al focolare essendo il pellet trasportabile con coclee flessibili oppure con sistemi di trasporto pneumatico Nelle zone di magg
85. nta Regionale SEGRETERIA TECNICA IL COFINANZIAMENTO DEL PROGRAMMA BIOCOMBUSTIBILI PROBIO MIPAAF DELLE POLITICHE AGRICOLE e ALIMENTARI E FORESTALI PROGETTO INTERREGIONALE WOODLAND ENERGY LA FILIERA LEGNO ENERGIA COME STRUMENTO DI VALORIZZAZIONE DELLE BIOMASSE LEGNOSE AGROFORESTALI REGIONE TOSCANA DIREZIONE GENERALE DELLO SVILUPPO ECONOMICO SETTORE PROGRAMMAZIONE FORESTALE ARSIA AGENZIA REGIONALE PER LO SVILUPPO E L INNOVAZIONE NEL SETTORE AGRICOLO FORESTALE REGIONE ABRUZZO DIREZIONE AGRICOLTURA ARSSA AGENZIA REGIONALE PER 1 SERVIZI DI SVILUPPO AGRICOLO ABRUZZO REGIONE AUTONOMA FRIULI VENEZIA GIULIA DIREZIONE CENTRALE RISORSE AGRICOLE NATURALI E FORESTALI SERVIZIO GESTIONE FORESTALE E ANTINCENDIO BOSCHIVO REGIONE LAZIO DIREZIONE REGIONALE AGRICOLTURA AREA 7 ARSIAL AGENZIA REGIONALE PER LO SVILUPPO E L INNOVAZIONE DELL AGRICOLTURA DEL LAZIO AREA STUDI E PROGETTI REGIONE LIGURIA DIPARTIMENTO AMBIENTE REGIONE MARCHE SERVIZIO AGRICOLTURA FORESTAZIONE E PESCA ASSAM AGENZIA SERVIZI SETTORE AGROALIMENTARE MARCHE REGIONE MOLISE ASSESSORATO AGRICOLTURA FORESTE E PESCA PRODUTTIVA SERVIZIO TUTELA FORESTALE REGIONE SICILIANA ASSESSORATO AGRICOLTURA E FORESTE DIPARTIMENTO INTERVENTI INFRASTRUTTURALI SERVIZIO X LEADER REGIONE UMBRIA SERVIZIO FORESTE ED ECONOMIA MONTANA ASSOCIAZIONE ITALIANA ENERGIE AGROFORESTALI DIREZIONE GENERALE SVILUPPO RURALE
86. nto alle caldaie manuali sono state rilevate delle differenze tra caldaie a tiraggio naturale e a tiraggio forzato con sonda Lambda In queste ultime le fasi pi critiche della com bustione accensione fine della combustione e carica nelle quali cambiano notevolmente le condizioni della combustione temperatura sono gestite molto meglio grazie ai sistemi di regolazione valori migliorano nelle classi di potenza maggiore Nelle caldaie automatiche l emissione di CO si abbassa poich la combustione molto meno disturbata Le differenze tra cippato e pellet sono relativamente basse in condizioni di prova tuttavia nella prassi il cippato generalmente molto pi eterogeneo del pellet con il quale pertanto i valori reali sono cer tamente migliori L andamento dei composti organici volatili speculare a quello del CO essendo la produ zione d incombusti carboniosi anch essa legata alla qualit del processo di combustione Nelle caldaie di maggiore taglia anche in questo caso i valori medi diminuiscono Sia il CO che i COV aumentano non appena il carico termico richiesto si abbassa rispetto alla potenza nominale del generatore Impiegando biomasse legnose vergini le emissioni di NO rilevate corrispondono a ca un quinto del valore limite previsto in Italia per l intervallo di potenza 0 15 3 MW 500 mg Nm In aggiunta al contrario di quello che accade per CO e COV siccome le caldaie nella prassi 68 5 RENDIMENTI ED EMISSIONI spesso
87. nutentore gt 350 Rapporto di controllo tecnico Denuncia impianto 1 S P E S L Responsabile all impianto Certificato prevenzione incendi Controllo manutenzione e ispezioni Una regolare gestione complessiva dell impianto termico garantisce di massimizzare il rispar mio energetico ed economico d maggiori garanzie di sicurezza e di rispetto dell ambiente La manutenzione deve sempre essere eseguita da una ditta in possesso dei requisiti stabiliti dal D M 37 08 ex legge n 46 90 Il controllo completo con prova di combustione va svolto con le tempistiche sotto riportate al fine di garantirne un corretto ed efficiente funzionamento Il controllo deve essere fatto secon do le indicazioni riportate nel libretto d uso e manutenzione dell impianto IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 75 Potenza lt 35 kW Ogni 2 anni Potenza gt 35 kW Ogni anno Per le centrali dotate di uno o pi generatori di calore con potenza nominale complessiva uguale superiore amp prevista anche una se Potenza gt 350 kW 9 conda determinazione del solo rendimento di combustione da com piersi a met del periodo di riscaldamento Esiste un regime sanzionatorio sia per il proprietario il manutentore e anche l installatore per la mancata effettuazione dei controlli e prove periodiche e per aver svolto le prove non a rego la d arte D lgs 192 2005 IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 77 BIBLI
88. nze inferiori a 10 kW Negli ambiti industriali trovano impiego caldaie a legna di maggiore taglia fino a ca 250 kW che sono alimentate tipicamente con gli scarti legnosi dei processi di lavorazione In questo caso oltre che con la legna in pezzi il vano di carico riempito anche con scarti legnosi sfusi trucioli cippato grossolano ecc Caricamento della caldaia Le caldaie di pi piccola taglia sono alimentate attraverso una porta frontale oppure attraverso uno sportello superiore Il riempimento frontale spesso preferito dagli operatori in questo caso avendo una porta relativamente piccola minore il rischio di fuoriuscita di gas residui nel vano tecnico Tuttavia con il caricamento superiore si riesce a riempire completamente il vano di carico perci nelle caldaie di maggiore potenza e in quelle alimentabili con spacconi di legna da un metro si applica quasi esclusivamente il sistema di carico dall alto Molti produttori offrono caldaie alimentabili con legna da un metro a partire da 45 kW in questo caso si riduce sensibilmente il lavoro dedicato al depezzamento della legna e quindi il suo costo Sul mercato si trovano anche caldaie a legna nel range di potenza 25 45 kW con sistema di caricamento automatico della legna sebbene la loro diffusione rimanga molto limitata www hobag ch IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 21 Tiraggio forzato Adeccezione degli apparecchi a tiraggio naturale le caldaiealegna sono
89. o delle pressioni e per assicurare il tubo contro le gelate Per una garanzia assoluta contro il gelo lo scavo puo essere pi profondo da 80 a 120 cm Ad una profondit di ca 20 30 cm posata una banda di segnalazione di emergenza del tracciato che segnala lo sviluppo della conduttura in caso di riparazioni 3 3 Fornitura di ACS nelle minireti Generalmente almeno nei tracciati pi lunghi il circuito primario che parte dalla caldaia cen tralizzata si interfaccia con le utenze per mezzo di una sottostazione che cede e contabilizza il calore al circuito dell utenza sia per il riscaldamento che per l acqua sanitaria ACS 54 3 MINIRETI DI TELERISCALDAMENTO Se la minirete priva di sottostazioni l ACS in ogni caso fornita dal generatore centralizzato impiegando un sistema a scorrimento oppure un sistema ad accumulo Nei sistemi a scorrimento l ACS direttamente disponibile presso l utilizzatore senza la pre senza di un accumulo quindi necessaria una circolazione continua e perci rispetto ai si stemi ad accumulo una tubazione pi lunga mandata e ritorno con conseguenti maggiori perdite di rete Con la presenza dell accumulo invece l ACS prodotta riscaldando l acqua fredda all interno dell accumulo presente presso l utente La rete serve quindi solo da fonte di calore che riscalda l ACS ad intervalli predefiniti Quindi la temperatura di circolazione della rete portata di notte ad es per due ore a 65 per car
90. omogeneo riempimento del silo mantenendoli ad una distanza di almeno 50 cm Nel caso in cui si debba caricare il silo per forza dal lato lungo i bocchettoni devono essere pi distanziati ca 1 3 del l ampiezza del lato cos che possono essere impiegati in modo alternato con funzione di riempimento aspirazio Figura 2 4 8 2 Elementi del bocchet bocchettoni di carico devono essere ben accessibili tone ed esempio di montaggio 1 dall esterno figura 2 4 8 2 46 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE Per il sistema di collegamento connettore del tubo flessibile presa come riferimento anche in Italia la DIN A 14309 misura Storz A imposta in Germania per ragioni di sicurezza antin cendio bocchettoni devono essere collegati ad un dispersore di massa terra Per motivi di sicurezza antincendio nel silo non devono esserci installazioni elettriche a meno che non si tratti di sistemi di protezione contro l effetto esplosione 1 La figura 2 4 8 3 illustra un esempio di progettazione di un silo per il pellet Figura 2 4 8 3 Esempio di progettazione di un deposito per il pellet con fondo a pareti inclinate www oekofen it SEZIONE in uscita Bocchettoni Bocca fuoriuscita aria di caricamento per raccolta aria 5 sL Volume disponibile il deposito non deve essere riempito Volume utilizzabile completamente ca 2 3 del volume Vol vuotato in modo volume automatico dalla coclea di riserva 1 settimana
91. on una capacit di carico di ca 30 50 kg L aria comburente fornita attraverso un ventilatore che lavora in aspirazione oppure pi raramente in immissione perci l apparecchio lavora rispettivamente o in depressione o in sovrapressione Le caldaie a tiraggio naturale sono oggi sempre meno frequenti e si collocano nelle fasce di taglia pi piccole La presenza del ventilatore offre il doppio vantaggio che il fo colare pu lavorare in modo indipendente dalle condizioni esterne ad es tiraggio del camino e che l eventuale perdita di pressione nel focolare pi facilmente superabile Tali perdite sono causate dal cambio e rinnovo dell aria necessari per ottenere una migliore mescolanza tra aria comburente e gas combustibili turbolenza Agli impianti termostaticamente regolabili ovvero in grado di fornire una potenza termica adattabile alle richieste dell utenza sono sempre pi spesso applicati sui gas di scarico dei sensori attraverso i quali regolata l immissione di aria comburente numero di eccesso d aria CO CH Tali sistemi di regolazione influenzano positivamente anche il rendimento della cal daia che oggi raggiunge spesso valori superiori al 90 Nelle caldaie a legna sono possibili carichi di potenza parziale fino a ca il 50 della potenza nominale tuttavia l installazione di un accumulatore puffer che consente di equilibrare le oscillazioni tra richiesta e produzione di calore assolutamente raccomandabile D
92. one di questo mercato tra questi i principali sono la scarsa conoscenza delle caratteristiche tecni che delle caldaie i loro possibili campi di applicazione e i benefici socio economici e ambientali che ne derivano Nonostante i passi avanti fatti negli ultimi anni in Toscana alcune categorie chiave di questo settore in particolare i progettisti e gli installatori per scarsa approssimativa conoscenza di queste applicazioni sono spesso ancora mol to diffidenti e rinunciano ad orientare i propri clienti verso l installazione di moderne caldaie Dall altro lato per gli stessi motivi anche i potenziali clienti di questo settore famiglie imprese enti pubblici scelgono ancora troppo occasionalmente questi in novativi apparecchi termici per riscaldarsi in modo efficiente e confortevole Questo manuale pratico intende contribuire ad aumentare il livello delle conoscenze tecniche sui generatori di calore e sugli impianti alimentati con combustibili solidi legnosi fornendo alcuni dati e informazioni riguardanti le loro caratteristiche tecni che il dimensionamento la progettazione degli impianti e gli aspetti economici e normativi salienti Valter Francescato Eliseo Antonini IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 9 1 COMBUSTIONE DEL LEGNO 1 1 Termini e concetti di base Prima di descrivere le fasi che caratterizzano la combustione del legno opportuno introdurre brevemente alcuni termini e concetti di base utili alla
93. ore va nei gas di scarico perci le misure costruttive per aumentare il rendimento sono dirette per lo pi a ridurre la tempe ratura dei fumi mentre il miglioramento della combustione dei gas serve principalmente a ridurre il carico di sostanze nocive nei fumi esausti La temperatura dei gas di scarico puo pero oltrepassare il punto di rugiada al di sotto del quale si formerebbero i condensati nella canna fumaria che creano danni lungo il suo tragitto e possono aumentare anche il pericolo d incendio della stessa Rendimento delle caldaie centralizzate II rendimento della caldaia rispetto a quello al focolare pi basso di 2 4 punti percentuali figura 5 1 2 Figura 5 1 2 Rendimento a potenza nominale delle caldaie a legna cippato e pellet Risultati di 10 anni di prove 1996 2006 presso il TFZ di Straubing www tfz bayern de 1 BE da15a 50kW da50a 100 kW 94 92 90 90 91 90 88 86 Rendimento 84 82 80 78 Caldaia a legna 62 Caldaia a cippato 39 Caldaia a pellet 65 Caldaia a legna 15 Caldaia a cippato 37 Caldaia a pellet 10 1 numero di misurazioni Le moderne caldaie raggiungono un rendimento superiore all 85 e nei modelli pi recenti ol trepassano stabilmente il 90 Questo vale in particolare per le caldaie a pellet che in genere raggiungono un rendimento di 2 3 punti percentuali superiore alle caldaie a legna e cippato Le differenze tra mo
94. ossidazione completa quindi il numero Lambda deve essere almeno pari a 1 nessun eccesso d aria Di fatto nel caso d apparecchi termici a legna varia tra 1 5 e 2 5 ovvero la com bustione avviene sempre in una condizione d eccesso d aria Combustione Il carbonio C o l idrogeno H in presenza di ossigeno O sono ossidati liberando energia con formazione di CO e di H O Questo processo descrive la combustione delle biomasse compo ste fondamentalmente di C ossigeno O e idrogeno H e pu essere indicato con la seguen te formula chimica C H O Si parla di combustione completa quando tutte le componenti ossidabili sono completamente ossidate Il numero d eccesso d aria quindi deve sempre essere uguale o superiore a 1 In carenza d aria ovvero quando 1 dopo le reazioni di ossidazione rimangono ancora quantit di combustibile non ossidate o ossidate parzialmente CO e CHm e si parla in questo caso di combustione incompleta Gassificazione Quando un combustibile ad es il carbonio C in aggiunta di ossigeno ossidato e parzial mente combusto 0 lt lt 1 formando CO piuttosto che CO si parla di gassificazione o com bustione parziale Il gas cosi sviluppato CO puo essere condotto in un altro processo tecnico dove pu essere ossidato sottoponendolo ad un successivo apporto energetico Attraverso la gassificazione il legno quindi trasformato in gas combustibile che poi almeno in teoria pu essere i
95. pari al 5096 di 3 4 quella nominale e di garantire anche a carico parziale ottimi gradi di rendimento e bassi livelli di emissioni nocive Anche per queste caldaie pi evolute l installazione di un accumulatore sempre w w v n LI raccomandabile a causa dell ampia variabilita della richiesta di ca lore che si verifica tipicamente durante la stagione termica 2 3 Accumulatore di calore e collegamenti idraulici Per ottenere un elevata qualit della combustione la caldaia a legna a caricamento manuale deve lavorare quanto pi possibile al pi elevato carico termico Tuttavia durante la stagione termica la massima potenza richiesta solo per pochi giorni all anno Per questo motivo il ca lore prodotto da queste caldaie non quasi mai quello richiesto momentaneamente dall im pianto termico Sulla base di queste considerazioni l installazione di un accumulatore di calore inerziale sempre indispensabile perch consente di immagazzinare il calore al momento non necessario Inoltre l installazione di un idoneo volume di accumulo puo rendere molto pi confortevole la gestione dell impianto Vantaggi dell accumulatore Ottimizza la combustione e allunga la vita alla caldaia Assorbe picchi di richiesta termica Consente di programmare il riscaldamento per le prime ore del mattino Riscaldamento per 1 2 giorni nelle mezze stagioni con una sola cari
96. per mezzo dei quali si desidera ottenere un raffred damento della griglia per regolare la temperatura del letto di braci es caso dei combustibili caratterizzati da bassi punti di fusione delle ceneri sistemi di raffreddamento della griglia consentono di lavorare senza eccessi di aria primaria impiegata come aria di raffreddamento descritti requisiti tecnico costruttivi sono talvolta riassunti nella dizione della Regola delle 3 T Tempo Temperatura Turbolenza che indica in modo sintetico il fondamentale ruolo dell ottimizzazione dell intensit di mescolamento del tempo di permanenza e della tempe ratura di combustione IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 17 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE Gli apparecchi termici alimentati con combustibili legnosi si dividono in generatori a carica mento manuale a legna e a caricamento automatico a cippato pellet 2 1 Principio di funzionamento delle caldaie manuali Le moderne caldaie utilizzano il principio di funzionamento a fiamma o tiraggio inferiore In questo tipo di caldaie la fiamma si sviluppa verso il basso sotto il corpo del focolare o lateral mente ad esso si parla quindi di focolare a fiamma inferiore o laterale figura 2 1 1 Alla com bustione prende parte solo lo strato inferiore della carica di legna gas combustibili rilasciati dall effetto dell aria primaria sono indirizzati sotto l azione di un ventilatore in una camera di combustione inferiore o lateral
97. provenienti dal mondo agricolo e forestale con la finalit di promuovere e sviluppare sul proprio territorio filiere agrienergetiche che rispondessero a criteri di sostenibilit ambientale ed economica In questo contesto l attivit dell Arsia si incentrata particolarmente sulla filiera bosco legno energia nella consapevolezza dell importanza che questa filiera ha per lo svilup po sostenibile dei territori rurali data anche l entit della superficie forestale toscana modelli agrienergetici promossi e concretamente realizzati hanno interessato pro getti di autoconsumo attraverso la realizzazione di una filiera su scala aziendale fi nalizzata all alimentazione di un impianto termico individuale di vendita dei combu stibili legnosi e il modello del legno energia contracting la forma pi remunerativa per gli operatori primari in cui le imprese agro forestali singole o associate gestiscono l intera filiera legno energia fino alla vendita diretta dell energia termica ad utenze pubbliche e private Nel settore legno energia l Agenzia ha svolto inoltre numerose attivit dimostrative e divulgative nei confronti degli operatori le pi recenti delle quali svolte nell ambito del Progetto interregionale WoodLand Energy cofinanziato del Programma ProBio del Mi PAAF che ha visto la partecipazione di 9 Regioni italiane Il progetto ha consentito di predisporre alcuni protocolli tecnici di utilizzazione per le operazioni di taglio raccolta
98. rale dei problemi congiunturali Berna ISBN 3 905232 82 0 AA VV 2008 OM Qualit ts Management Holzheizwerke Planunshandbuch 2 Auflage ISBN 3 937441 94 8 FRANCESCATO V ANTONINI E ZUCCOLI BERGOMI L 2009 Legna e Cippato produzione requisiti qualitativi e compravendita Ed AIEL supportata da EACI IEE progetto www biomasstradecentres eu AA VV 2007 Le minireti di teleriscaldamento a cippato in Toscana l esperienza dei GAL toscani Ed ARSIA Agenzia Regionale per lo Sviluppo e l Innovazione nel Settore Agricolo Forestale della Regione Toscana ISBN 88 8295 090 5 LOO VAN S KOPPEJAN J 2008 The Handbook of Biomass Combustion and Co Firing London Sterling VA ISBN 978 1 84407 249 1 ORTNER H 2006 Technik moderner Pelletskessel mit Brennwerttechnik Nussbaumer T Hrsg 9 Holzenergie Symposium ETH Z rich AA VV 2009 La filiera legno energia risultati del progetto interregionale Woodland Energy Ed ARSIA Agenzia Regionale per lo Sviluppo e l Innovazione nel Settore Agricolo Forestale della Regione Toscana ISBN 978 88 8295 106 1 FRANCESCATO V ANTONINI E GRIGOLATO S EMER B 2006 Creazione del Sistema Informativo Territoriale per il monitoraggio delle filiere legno energia nella regione Friuli Venezia Giulia Progetto PROBIO Woodland Energy NUSSBAUMER T CZASCH C KLIPPEL N JOHANSSON L TULLIN C 2008 Particulate emissions from Biomass Combustion in IEA Countries survey on measurements and em
99. ramoggia lungo le cui pareti scivolano gi verso la coclea d estrazione o verso il sistema di trasporto pneumatico che li conduce in un serbatoio di stoc caggio settimanale intermedio adiacente alla caldaia Nel caso del trasporto pneumatico al posto della coclea sono presenti uno o pi sonde d aspirazione collegate al sistema pneumatico oppure vi una coclea d estrazione che conduce ad un unica sonda d aspirazione figura 2 4 6 3 Il sistema pneumatico si attiva automaticamente manualmente non appena si raggiunge il livello minimo di carico del serbatoio intermedio A volte il serbatoio intermedio pu non essere previsto perci la coclea d estrazione collegata direttamente a quella d alimentazione mediante un poz zetto di carico Figura 2 4 6 3 Sistema di estrazione del pellet con silo a fondo inclinato e sistema pneumatico di alimentazione del serbatoio settimanale posto a fianco della caldaia www oekofen it Estrattore con molle a balestra o braccio articolato impiegato tipicamente nei silo dei piccoli impianti a cippato nei quali si tende a realizzare una sezione di prelievo pi ampia possibile per evitare la formazione di ponti L estrattore composto da un paio di molle a balestra o braccia articolate che si distendono radialmente du rante il lavoro d agitazione dell estrattore riempiendo di cippato la fossa in cui lavora la coclea d estrazione sotto il piano di rotazione degli estrattori Il piano dell estr
100. rato a valle dei processi di combustione Composti organici volatili COV Sono composti ad elevato peso molecolare spesso indicati semplicemente come idrocarburi carboniosi C H A differenza del CO formano un gruppo di sostanze con un impatto sulla salute umana e sull ambiente notevolmente maggiore poich sono classificati in parte come sostanze cancerogene COV sono caratterizzati da un odore molto forte che arreca notevole disturbo Come il CO essi sono il risultato della combustione incompleta Polveri totali consistono nella parte separata con un apposito filtro dai gas di scarico della combustione dei combustibili solidi Esse contengono principalmente elementi minerali del combustibile particelle di cenere A seconda della bont della combustione possono essere originati anche incombusti carboniosi organici e catrami Inoltre sulla superficie delle polve ri possono essere adsorbiti gli altamente tossici composti policiclici aromatici e le diossine Questo effetto si rileva in particolare nella componente pi fine delle polveri dei gas di scarico particolato a causa della loro elevata superficie Queste sostanze sono in parte raccolte nelle ceneri di risulta dalla pulizia dello scambiatore e del camino Con il termine polveri sottili PM sono indicate tutte le particelle con un diametro aerodinamico d inferiore ai 10 um Sotto 1 inizia il cos detto campo dimensionale submicron Per la salute umana sono significative
101. rimaria immessa attraverso i fori della griglia e attraverso degli iniettori posti nella parte laterale che delimita il focolare L aria primaria adempie anche ad una funzione di raffreddamento della griglia questo riduce il rischio della formazione di scorie di fusione e di surriscaldamento dei materiali costruttivi in particolare quando si impiegano combustibili pi critici del legno miscanto cereali L aria secondaria immessa al di sopra della griglia ovvero del letto di braci oppure davanti all ingresso della seconda camera di combustione Le ceneri prodotte cadono in un cassetto posto al di sotto della griglia oppure nel caso di impiego di combustibili ricchi di cenere posso no essere estratte con una coclea che le trasporta in un pi ampio contenitore Figura 2 4 3 2 Caldaia a cippato 20 200 kW ad alimentazione laterale con griglia ribaltabi le www eta italia it ed estrazione automatica delle ceneri 32 2 CALDAIE MANUALI E AUTOMATICHE Figura 2 4 3 3 Caldaia a cippato 8 100 kW ad alimentazione laterale con griglia vibrante e autopulente www froling it Caldaie a griglia mobile Sono generatori di potenza medio grande da ca 100 kW fino ad alcuni MW impiegati sia nel residenziale che nel settore industriale La griglia composta di elementi mobili piatti scalini che favoriscono l avanzamento del cippato lungo un piano inclinato o una griglia rotativa figura 2 4 3 4 Il focolare mobile adatto all impiego
102. rnitori e ve rificare i tipi di mezzi di trasporto di cui essi dispongono volume del carico tipo di scarico Un colloquio preliminare con i fornitori aiuta a migliorare la configurazione del deposito e ad agevolare le operazioni di scarico In presenza di un fornitore professionale piattaforma biomasse raccomandabile stipulare un contratto di fornitura pluriannuale fissando le ca ratteristiche qualitative le modalit di consegna e di calcolo del prezzo 8 L ottimizzazione dei costi di fornitura del cippato dipende oltre che dal volume del silo anche dalla logistica del trasporto e dello scarico Il silo deve essere progettato in modo da essere facilmente accessibile dal mezzo di trasporto e deve essere provvisto di una o due aperture che consentano di riempirlo quanto pi possibile Spesso non conveniente prevedere un silo che contiene l intero fabbisogno annuale Ad esempio nel caso di un impianto da 30 kW sarebbe necessario un silo di ca 60 m per coprire l intero fabbisogno annuale Indicativamente pertanto il silo deve essere dimensionato in modo che dopo ca 15 giorni di funzionamento si formi nel silo un volume vuoto tale da poter essere riempito con un nuovo carico di cippato Quindi il calcolo va fatto sulla base del volume del mezzo di trasporto con cui sar consegnato il cippato I carri agricoli ribaltabili hanno una capacit da 10 fino a 30 m mentre i container da 25 a 70 m fino ai cassoni con piano mobile che arriva
103. rrere ai pi costosi filtri a manica o agli elettrofiltri figura 5 2 3 4 La restri zione dei limiti che sar imposta in vari stati mitteleuropei nel breve periodo ha stimolato la ricerca tecnologica e l implementazione di nuovi filtri elettrostatici e filtri a manica in acciaio applicabili in impianti inferiori a 1 MW che consentono di mantenere l emissione di polveri rispettivamente sotto i 20 e i 5 mg Nm 15 Tuttavia la reale applicabilit di questi filtri negli impianti medio piccoli 1 MW richieder almeno inizialmente specifici incentivi pubblici Figura 5 2 3 4 Principi di funzionamento dei filtri a gravit cicloni e multicicloni sinistra degli elettrofiltri centro e dei filtri a manica destra 18 N U 70 5 RENDIMENTI ED EMISSIONI 5 3 Normativa su emissioni e rendimenti 5 3 1 Normativa europea La norma italiana UNI EN 303 5 ottobre 2004 che ha recepito la norma europea EN 303 5 emanata nell aprile 1999 si applica a caldaie per il solo riscaldamento con potenza termica nominale fino a 300 kW a pressione negativa o in pressione Questa norma particolarmente importante perch gli incentivi fscali detrazione del 55 molti bandi che prevedono incentivi in conto capitale o interessi richiedono la certificazione di parte terza del generatore ai sensi di questa norma classe 3 La norma prevede dei limiti d emissione distinguendo alimentazione manuale ed automatica e classi di rendimento dell appar
104. ssibile lavorare a potenza nominale poich in tale stadio si verificano le pi favorevoli condizioni perla combustione e quindi i pi bassi livelli di emissioni nocive Per questo motivo assolutamente IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 23 raccomandabile anche in tal caso l installazione di un accumulatore idoneamente dimensionato A seconda dello stato di carico dell accumulatore rilevato per mezzo di una sonda di temperatura regolata e quindi adattata la potenza della caldaia La possibile riduzione della potenza nominale modulazione nelle caldaie a legna di ca il 5096 della potenza nominale Caldaie a potenza e combustione regolabili In aggiunta alla potenza pu essere regolata anche la qualit della combustione Nel caso pi sem plice impiegato come parametro di regolazione la temperatura dei gas di scarico attraverso la quale la combustione regolata agendo sulla quantit d aria comburente oppure sulla propor zione tra aria primaria e secondaria Negli apparecchi dotati dei piu evoluti sistemi di regolazione sono impiegati sensori di rilevazione della temperatura di combustione sonda Lambda e sensori di rilevazione del CO per mezzo dei quali regolata la quantit d aria primaria e secondaria immessa oppure la quantit di aria primaria eil numero di giri del ventilatore di tiraggio Attraverso questi sistemi di regolazione in continuo queste caldaie sono in grado di esprimere una potenza parziale
105. te In base alle descritte caratteristiche del processo di combustione possono essere evidenziati i concetti di base per creare 1 presupposti di una completa combustione del legno fornitura di un mezzo di ossidazione aria in eccesso raggiungere un sufficiente tempo di permanenza della miscela gas combustibili aria com burente nella zona di reazione raggiungere una temperatura di combustione sufficientemente elevata garantire una buona mescolanza dei gas combustibili con l aria comburente attraverso unelevata turbolenza Sutali basi si possono regolare sia la potenza che il corso della combustione cercando di man spazialmente separate la zona di decomposizione e gassificazione del combustibile so 16 1 COMBUSTIONE DEL LEGNO lido indotte con aria primaria nel letto di braci dalla zona di ossidazione dei gas favorita dall iniezione di aria secondaria nella seconda camera di combustione Entrambi i flussi d aria devono essere separatamente regolabili L aria primaria influenza la potenza del focolare men tre l aria secondaria responsabile principalmente della completa ossidazione dei gas com bustibili Nella zona di combustione secondaria sono raggiungibili elevate temperature senza particolari problemi per lo meno negli apparecchi di grossa taglia Attraverso una buona mescolanza dei gas combustibili con aria comburente e una elevata temperatura di combustione l eccesso d aria pu essere mantenuto quanto pi
106. uido a quello di vapore dopo di che si ha un repentino aumento della temperatura nelle fasi di decomposizione pirolitica e gassificazione 2 1200 1000 5 GASSIFICAZIONE 5 600 DEC PIROLITICA 400 200 RISCALDAMENTO ESSICCAZIONE 10 25 00 10 53 48 11 22 36 11 51 24 12 20 12 12 49 00 Tempo di prova hh mm ss IMPIANTI TERMICI A LEGNA CIPPATO E PELLET 15 Figura 1 2 2 Processi della combustione del legno essiccazione gassificazione con aria primaria ossidazione con aria secondaria 1 2 Atmosfera Legno umido CHi Oo N S ceneri H O calore Riscaldamento ed essicazione H O Aria primaria O N Decomposizione pirolitica gassificazione del carbone H O gas comb C Hm CO H Combustione CO C Hm Aria secondaria O N incompleta ceneri Ossidazione incombuste Prodotti desiderati CO H O N Prodotti indesiderati NO polveri CO NOx Combustione gt i completa combuste H O N ceneri CALORE 1 3 Requisiti tecnico costruttivi degli apparecchi Per ottenere un elevato rendimento e un basso livello di emissioni nocive la tecnica costrutti va degli apparecchi di combustione deve tenere in considerazione le differenti caratteristiche qualitative dei biocombustibili solidi tra queste il contenuto di sostanze volatili rappresenta sicuramente il pi importan
107. ura dei composti a catena lunga nel legno per lo pi la cellulosa trasformati in composti a catena corta da cui si formano gas combustibili quali il CO gli idrocarburi carboniosi in forma gassosa e gli oli pirolitici catrami Questo processo non richiede O perch utilizza quello messo a di sposizione dalla rottura dei legami chimici causata dalla reazione di ossidazione nel corso del rilascio del calore disponibile Si tratta quindi dell O immagazzinato in forma chimica che nel legno ca il 44 della s s oltre a quello messo a disposizione dall immissione di aria comburente Per mantenere attivo il processo di gassificazione del legno ed ottenere la potenza termica voluta fornita nella zona della decomposizione pirolitica letto di braci aria ossigenata chia mata aria primaria Nella fase di gassificazione fornito il calore necessario alla reazione incompleta dei prodotti pirolitici gassosi in presenza di ossigeno Per permettere che i prodotti piroli 14 1 COMBUSTIONE DEL LEGNO tici solidi e gassosi carbone catrami possano essere aggrediti necessario arrivare ad una temperatura superiore ai 500 C figura 1 2 1 Sotto l effetto dell aria ossigenata qui iniettata aria secondaria avviene una pi o meno completa ossidazione dei prodotti gassosi liberati quali il CO CHm da cui attraverso la formazione di prodotti intermedi es idrogeno si formano CO e H O Dalla decomposizione degli idrocarbur
108. zione della posa di due duo tubi per il traspor to di calore cosi come acqua sanitaria e acqua potabile misure in mm 1 Nella foto esempio di posa di tubi flessibili continui ELEMENTI Isolamento COSTRUTTIVI schiuma di PU PE Acciaio o plastica POSA Mantello di plastica IN OPERA Riempimento con inerti lt 3 mm di st b 150 180 100 180 150 nn 3 2 1 Posa in opera Nelle minireti sono impiegate generalmente le reti dirette che non prevedono diramazioni della conduttura tra il produttore di calore e l utente allacciato Questa configurazione si ha nei casi di lunghezza del tracciato molto contenuta Una rete ad anello certamente pi costosa ma consente di collegare pi generatori di calore in diversi punti della rete oltre ad essere facilmente ampliabile ed offrire un elevata sicurezza di fornitura Nelle minireti si tratta spesso di un trasferimento del calore casa per casa per cui risultano collegate tra loro un gruppo di utenze con un basso numero di biforcazioni e una bassa possibilit di ampliamento Un altra situazione si verifica quando sono collegati appartamenti direttamente attigui al generatore installato nel vano tecnico condominiale centralizzato in questo caso non ci sono scavi da fare e anche la manutenzione notevolmente facilitata La profondit dello scavo varia da 60 a 80 cm e la tubazione e posata su un letto di sabbia sciolta granulometria fino a 3 mm per lo scaric
109. zioni di combustione nel corso delle tre fasi e Integrare nel sistema di distribuzione un accumulatore di calore inerziale A seconda delle possibilit e delle modalit di regolazione le caldaie si distinguono in caldaie a pieno carico caldaie a potenza regolabile e caldaie a potenza e combustione regolabili Caldaie a pieno carico a potenza non regolabile Sonole caldaie a tiraggio naturale prive quindi di un ventilatore di tiraggio forzato La produzione di calore dipende principalmente dalla quantit d aria fornita in modo naturale dal tiraggio del camino e dalla relativa posizione delle prese d aria che forniscono l aria primaria e secondaria Queste caldaie lavorano alla potenza nominale senza possibilit di modulazione quindi poich il fabbisogno di calore durante l anno solo raramente richiede la potenza nominale il surplus di calore deve essere accumulato in un puffer intermedio idoneamente dimensionato Caldaie a potenza regolabile Queste caldaie dispongono di un ventilatore in aspirazione o immissione che consente di dosare in modo specifico la fornitura di aria primaria a seconda del fabbisogno di potenza Questo si verifi ca o attraverso la variazione del numero di giri del ventilatore o attraverso le prese d aria nei canali d areazione Quale parametro di regolazione impiegata principalmente la differenza tra il valore reale e quello teorico della temperatura della caldaia Anche queste caldaie dovrebbero quanto pi po

Impianti termici a legna, cippato e pellet. Tecnologie, aspetti

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