COSTER T.E. S.p.A.

• Risparmio di combustibile con più caldaie in sequenza

A parte il vantaggio della disponibilità di una riserva, le differenze di rendimento al variare del carico appaiono dai diagrammi (Fig. 12).

Appare evidente come, a parità di carico, il guadagno di rendimento sia maggiore con l’aumentare del numero di caldaie.

• Quanto si risparmia sdoppiando le caldaie?

Limitiamoci al caso di due caldaie uguali: il guadagno di rendimento si vede dal seguente diagramma (indicativo):

   Carico della centrale

Fig. Guadagno di rendimento con due caldaie ciascuna di potenza metà rispetto ad una sola di potenza intera

Si vede come, al 50 % del carico, il rendimento sia superiore del 7—8 %, e aumenti del 20 %al 15 %del carico. Supponendo che il rendimento, nel caso di una sola caldaia, sia rispettivamente del 75 %e del 50 %, il relativo risparmio di combustibile e', nel primo caso, intorno al 5—6%, e intorno al 10 %nel secondo.

E’ ovvia la convenienza, tanto più che:

— una sola caldaia di metà potenza e' sufficiente per buona parte dell’inverno;

— l’inserzione e l’esclusione della seconda caldaia può avvenire automaticamente, compresa la sua intercettazione per ridurre ulteriormente le perdite durante i periodi di riposo, come vedremo.

• Schemi di principio del funzionamento di più caldaie in sequenza automatica

Le figure 1 e 2 rappresentano, ad esempio, gli schemi di principio per la sequenza automatica rispettivamente di 2 e 3 caldaie, in funzione del carico; un maggior numero di caldaie non cambia la logica del funzionamento.

La sequenza in funzione del carico e', fra le varie soluzioni possibili, quella che tende a realizzare la massima economia nella conduzione della centrale termica.

Quale e' il concetto fondamentale?

La centrale termica funziona in modo analogo a quello classico di una sola caldaia, ossia, mentre la temperatura dell’acqua all’uscita dalle caldaie viene regolata ad un valore che non dipende sostanzialmente dal carico e rimane cioe' praticamente costante in ogni condizione di clima, la temperatura dell’acqua inviata ai corpi scaldanti viene regolata separatamente in funzione del clima, indipendentemente dall‘automatismo della sequenza.

Ma come funziona in pratica la sequenza in funzione del carico?

La grandezza determinante e' la temperatura dell’acqua all’uscita dalle caldaie nel collettore di mandata:

— all’avviamento della centrale termica, tutte le caldaie contribuiscono a raggiungere rapidamente la temperatura  prescritta;

— raggiunta questa temperatura, si arrestano i bruciatori e si esclude l’ultima caldaia della sequenza prescelta;

— se la temperatura prescritta si mantiene ad opera delle caldaie precedenti, l’ultima viene messa a riposo ed intercettata, e così via fino a che le caldaie rimaste in servizio non bastano a mantenere la temperatura prescritta oppure fino a lasciare in servizio soltanto quella di base (la prima della sequenza).

L’ordine della sequenza, ossia i turni di ruolo delle caldaie, possono essere ruotati a piacere, in modo che il funzionamento risulti equamente (ed economicamente, ai fini della manutenzione e della durata di caldaie e bruciatori) distribuito fra tutte le unità.

E’ chiaro che ogni caldaia viene così chiamata a fornire il suo contributo di potenza solo e quando il carico, cioe' le dispersioni, cioe' il clima, lo richiedono, e non viene inserita una successiva unità fino a quando quelle in servizio sono in grado di far fronte alla richiesta; così, con carico decrescente, vengono messe a riposo le caldaie superflue non appena quelle che le precedono nell’ordine della sequenza risultano sufficienti.

Perché e' prevista per ogni caldaia una valvola di intercettazione automatica?

L’intercettazione delle caldaie a riposo e' necessaria per due motivi:

—  la riduzione degli sprechi dovuti alle dispersioni della o delle caldaie a riposo, che avrebbero luogo se esse fossero attraversate dall’acqua calda dell’impianto;

—  la stabilità di funzionamento della sequenza, che sarebbe precaria se la temperatura dell’acqua nel collettore di mandata non fosse uguale a quella in uscita dalle caldaie effettivamente in servizio;

— l’influenza delle caldaie a riposo si tradurrebbe facilmente in un inutile alternarsi di inserzioni e disinserzioni.

E’ interessante notare anche che l’intercettazione non altera l’equilibrio dinamico dell’impianto, poiché la progressiva esclusione delle caldaie si verifica per valori decrescenti del carico termico complessivo e quindi con portata di ritorno alle caldaie pure decrescente, per effetto della regolazione climatica di mandata.

Vediamo ancora le ragioni per cui le valvole di intercettazione vengono chiuse automaticamente con un ritardo regolabile a piacere rispetto all’arresto per messa a riposo della caldaia relativa:

—  la temporizzazione consente di evitare eventuali aumenti di temperatura che l’inerzia termica potrebbe provocare se l’intercettazione immediata impedisse di cedere al circuito il calore residuo disponibile;

—  essa inoltre impedisce che, a causa di brevi transitori termici, si possano verificare inutili reinserzioni di breve durata.

Un ulteriore risparmio e' realizzabile trasformando la regolazione in cascata in funzione del carico a temperatura costante in regolazione a temperatura variabile in base alle condizioni climatiche.

Per ottenere ciò e' sufficiente inserire nel circuito un compensatore con una sonda esterna (apparecchi 11 e 12 indicati in tratteggio nelle figure  1 e 2).

Il funzionamento e' identico a quello già descritto, l’unica variante consiste nel fatto che la temperatura di mandata a valle delle caldaie varia automaticamente da 80°C a 60°C (limite di minima) in funzione delle variazioni climatiche.

   Come su riportato, le tre caldaie del tribunale hanno una potenza al focolare complessiva di 1600 kW, cioe' 533 kW  ognuna. La prima fiamma e' regolata al 40%, cioe' 214 kW, quindi la seconda fiamma ha una potenza di 320 kW.

   Quando la centrale viene avviata, tutti i tre generatori sono in funzione. Le sonde di temperatura inviano continuamente i dati necessari al quadro elettrico telematico che può decidere all’uopo di spegnere  la  seconda fiamma del terzo generatore, spegnerlo completamente o spegnere il secondo generatore etc. Nei periodi intermedi (novembre-dicembre; marzo-aprile) si e' notato che la centrale e' in grado di mantenere l’attesa temperatura (T =20°C) interna alla centrale utilizzando solo la prima fiamma  (214 kW) di un solo generatore.

   In pratica sono tre generatori, ma funzionano fosse uno solo che e' in modulazione continua in salita e in discesa. Di qui l’importanza dell’utilizzo di apparecchiature a cui e' affidata la gestione dei bruciatori, in quanto il risparmio di combustibile e il conseguente contenimento delle emissioni di sostanze nocive in atmosfera sono evidenti a tutti.