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Automazione Della Regolazione Dell' Aria In Una Caldaia A Biomassa - come ottenere la massima resa risparmiando sul combustibile?


dimas88
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Possiedo una caldaia elettromeccanica a biomassa della dcm al momento brucia mais al 70% e pellet al 30%.....

la caldaia possiede una vite senza fine che mossa da un motore elettrico porta il combustibile dalla tramoggia al bruciatore la velocità della vite è regolata da una manopola

2.jpg

il pellet ha solo il diametro di una dimensione ben precisa mentre la lunghezza è affidata al caso quindi la quantità di pellet che arriva al bruciatore non è mai costante a volte la vite riesce a trascinare molto materiale a volte meno da qui nasce l'esigenza di automatizare la regolazione dell'aria, se arriva molto materiale da bruciare la quantità d'aria va aumentata se ne arrriva meno va abassata per non raffreddare il bruciatore

per regolare la temperatura pensavo di applicare una sonda al tubo di scarico della caldaia in modo da rilevare la temperatura dei gas di scarico e di conseguenza regolare la portata dell'aria

cosa conviene usare?

un plc?

esistono schemi di circuiti del genere on-line?

Edited by dimas88
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SimoneBaldini

La temperatura di scarico dei fumi non ti interessa molto al limite è indice che la caldaia è sporca e non scambia piu' calore. Devi avere una sonda in caldaia e in base a quella modulare l'apporto di combustibile. La regolazione dell'aria la puoi comandare solamente con una sonda lambda sui fumi poichè tu non sai che tipo di combustibile hai ne quanto ne stà bruciando. La sonda lambda misura l'eccesso d'aria (ossigeno) presente nei fumi e mantenendolo attorno al valore ottimale tu mantieni ottimale la combustione.

Ciao

Simone

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la temperatura dei gas di scarico è fondamentale per il rendimento

una parte del manuale della caldaia dice:

per ottenere una combustione completa del combustibile bisognerà regolare la portata dell'aria fino alla totale assenza di ossido di carbonio, ricordando che un eccessivo aumento dell'aria comporta con minore temperatura dei fumi minor rendimento del focolare e maggior consumo di combustibile

la corrretta quantità di aria combruente è condizionata dal tipo e dalla consistenza del combustibile utilizzato e si regola alzando o abbassando la serranda posta all'uscita del ventilatore

la regolazione ottimale si otterrà con la pratica dopo i necessari tentativi di messa a punto.

4.jpg

disolito apro lo sportello superiore quel poco che basta per osservare la fiamma a pieno regime esce dal tubo centrale una fiamma blu che si infila nei tubi di fumo superiori credo che quando ottengo la fiamma blu il bruciatore superando i 1000° incendia i gas di scarico ottenendo la pirolisi

ma per la maggior parte del tempo la fiamma è gialla con una regolazione automatica forse ottengo la pirolisi in meno tempo

Edited by dimas88
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Paolo Cattani
il pellet ha solo il diametro di una dimensione ben precisa mentre la lunghezza è affidata al caso quindi la quantità di pellet che arriva al bruciatore non è mai costante

No, la quantità di pellets in entrata non viene "contata": non è corretto pensare che entri in caldaia un certo numero di pellets "che però hanno lunghezza diversa"; la coclea mica li conta....

La coclea sposta ad ogni giro un certo VOLUME di pellets, cioè quanti ce ne stanno nella camera (tra due spire, insomma)

I pelelts sono formati da materiale miscelato ed omogeneizzato all'origine, al massimo le veriazioni sono generate dal fatto di essere più o meno umidi (differenza fra la sommità o il fondo del sacco) e dal fatto che l'umidità e la composizione influiscano sulla loro consistenza ( quelli "freschi" sono duri, quelli "vecchi" si sfarinano..) e dal fatto che rimangano più o meno incastrati nel silo di alimentazione (insomma, che non scendano nella coclea..)

In ogni caso, TU DEVI CONSIDERARE IL COMBUSTIBILE COME OMOGENEO.

per regolare la temperatura pensavo di applicare una sonda al tubo di scarico della caldaia in modo da rilevare la temperatura dei gas di scarico e di conseguenza regolare la portata dell'aria

Non ti sarebbe di alcuna utilità: quoto in pieno ennnebienne, che dice: "La regolazione dell'aria la puoi comandare solamente con una sonda lambda sui fumi poichè tu non sai che tipo di combustibile hai ne quanto ne stà bruciando. La sonda lambda misura l'eccesso d'aria (ossigeno) presente nei fumi e mantenendolo attorno al valore ottimale tu mantieni ottimale la combustione."

una parte del manuale della caldaia dice:

per ottenere una combustione completa del combustibile bisognerà regolare la portata dell'aria fino alla totale assenza di ossido di carbonio, ricordando che un eccessivo aumento dell'aria comporta con minore temperatura dei fumi minor rendimento del focolare e maggior consumo di combustibile

Infatti, dovresti inserire sul condotto di uscita dei fumi una sonda lambda portatile... chiamata anche "analizzatore dei fumi di combustione" CIOE' L'APPARECCHIO CHE USANO I TECNICI SU TUTTE LE CALDAIE . Quindi, procedere ad una taratura di massima della caldaia e rifarla tutti gli anni in autunno.

Il combustibile solido deve bruciare in eccesso d'aria, pena la morte. Ed i motivi e le quantità delll'eccesso d'aria sono indicati su tutti i libri di termotecnica.

L'eccesso d'aria GARANTISCE che il combustibile venga bruciato senza generare monossido di carbonio, e le normative sono molto restrittive in proposito: a ragione veduta, dovresti considerare che ci sono altre leggi a cui non si può evitare di sottostare, quelle della TERMODINAMICA..

A meno che si parli di potenze importanti, una regolazione con plc di una caldaia non offre alcun vantaggio, solo spese maggiori.

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le caldaie a regolazione elettronica rilevano le temperature dei fumi di scarico regolando la portata dell'aria di conseguenza

la quantità di ossigeno non interessa ai fini del risparmio

la mia idea è di reallizzare un circuito che ogni secondo rileva la temperatura dei fumi ad esempio se rileva 250° con un motore passo passo apro la serranda di 2mm se alla prossima rivelazione la temperatura scende a 240 chiudo di 2mm per tornare a 250° volevo reallizzare un sistema che ogni secondo procede a tentativi mantenendo la temperatura dei fumi + calda possibile

come fare non lo so non mi intendo molto di elettronica magari qua qualcuno può darmi una mano :

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Paolo Cattani
le caldaie a regolazione elettronica rilevano le temperature dei fumi di scarico regolando la portata dell'aria di conseguenza

Ne sei sicuro? O FORSE è un sistema di sicurezza? E le centraline di sicurezza che governano queste caldaie non ce le siamo forse dimenticate?

Inoltre, questo riguarda le caldaie a gas, dove l'eccesso d'aria è ben diverso

la quantità di ossigeno non interessa ai fini del risparmio

Vero: infatti bisogna guardare SOLO la quantitò di ossigeno. Il risparmio non viene nemmeno considerato, ai fini della sicurezza.

Hai avuto il parere autorevole di un termotecnico come ennebienne, e quello di un conduttore di caldaie patentato che lavorava in impianti a biomasse... fai come vuoi, personalmente ho fatto il mio dovere e non mi assumo alcuna responsabilità.

La tua sicurezza può essere molto pericolosa per te e per la tua famiglia: visto che non sembri molto esperto, ti consiglio di chiedere informazioni ad un termotecnico di tua fiducia, oppure di leggere un buon libro sui combustibili e la combustione, e soprattutto di informarti e leggere bene tutto quel che trovi in rete sulle caldaie (su siti seri, ovviamente)

Se vuoi veramente risparmiare, cerca di comprare i pellets ad un prezzo migliore.

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cosa rischio?

una caldaia a biomassa non può esplodere per eccesso di aria....

il pellet ormai costa 5€uri al sacco quindi passo al nocciolino 3.30€uri al sacco.....

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Paolo Cattani
una caldaia a biomassa non può esplodere per eccesso di aria....

Stai scherzando o...cosa?

L'eccesso d'aria è previsto per legge e per buonsenso, e non ha niente a vedere con le esplosioni.

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SimoneBaldini

Ripeto come ti ha detto anche Paolo, che la temperature dei fumi non è un parametro fondamentale per la combustione, infatti puo' succedere che la temperature dei fumi sia bassa perchè la caldaia stia scambiando molto bene a causa di un alto carico termico (pieno inverno). Ricordiamoci che un eccesso d'aria non abbasserà significativamente la temperature dei fumi al punto di accorgersene. Le sonde sui fumi servono per controllare lo stato dello scambiatore fumi e alcune caldaie tedesche a combustibile solido lo adottano con ottimi risultati ma con eccessivi costi.

Come detto da Paolo ti suggerisco pure io di informarti bene e magari studiarti qualche libro di combustione, solo così potrai capire dove poter mirare le tue idee.

Ciao

Simone

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Mi inserisco nella discussione per avere un parere su un problema simile.

Io ho una caldaia a legna con fiamma inversa. Se, aprendo al massimo il condotto di aspirazione dell'aria, dessi troppo ossigene che conseguenze avrei? Abbassare la temperatura dei fumi? Consumare più legna del necessario?

C'è un metodo empirico come, ad esempio, il colore della fiamma per stabilire la quantità ottimale di aria?

Io ho aperto al massimo l'aria per evitare mancate riaccensioni dopo un fermo del ventilatore per raggiunta massima temperatura dell'acqua.

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Paolo Cattani

Una volta che la reazione chimica della combustione si è completata, la totalità del carbonio, dell'idrogeno e dello zolfo si sono uniti all'ossigeno (con una reazione esotermica, quindi) e "cambiano" di forma, diventando fumi. QUesto vuol dire che non si possono più combinare ulteriormente per dare calore in più: non reagiscono più.

Il rapporto fra la quantità di molecole di combustibili presenti e quelle di ossigeno, sufficienti per arrivare ad una completa combustione si chiama rapporto stechiometrico. Il problema è che per arrivare ad una combustione completa si dovrebbe arrivare aduna miscelazione intima e completa di combustibile ed ossigeno, prima di "far scoccare la scintilla".

Ora, si può arrivare ad una ottima miscelazione coi gas (metano, es.) leggermente meno buona coi liquidi (che devono essere nebulizzati il più finemente possibile) e scarsa con i solidi. Praticamente, si deve consumare poco alla volta a partire dall'esterno del pellet, in modo che l'ossigeno riesca prima o poi ad interessare anche il "cuore" della particella solida.

Praticamente il problema è il TEMPO di permanenza nel focolare...

Per ovviare a questo problema, ed ancora di più a quello del monossido di carbonio (che si forma in una combustione incompleta a causa della povertà di ossigeno) si usa eccedere con l'aria comburente, secondo quantità standardizzate e normate, in modo che l'eventuale monossido che si formasse (chè è ancora ossidabile) possa a sua volta combinarsi con l'ossigeno in eccesso, e trasformarsi in meno pericolosa anidride carbonica.

Stare al disotto dei livelli consigliati è molto pericoloso, stare al disopra diminuisce un po' il rendimento: in pratica, un po' del calore prodotto va a scaldare dell'aria e basta, aria che non partecipa alla combustione.

Quindi, praticamente perdo del calore e raffreddo i fumi. Per arrivare a eccessi d'aria che comportino effetti visibili usando combustibili solidi, bisogna però arrivare a percentuali esagerate, non credo sia il tuo caso.

Lo si può comunque controllare con l'analizzatore dei fumi, una tantum, al primo collaudo della caldaia.

P.S.: in realtà, il problema di avere COMUNQUE e sempre un riscaldamento involontario di qualcosa che non partecipa alla combustione esiste sempre: l'aria è infatti composta per quattro quinti da azoto, che non partecipa alla combustione, e quindi viene scaldato "a sbafo"

Edited by Paolo Cattani
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le caldaie a biomassa a regolazione elettronica sono prive della serranda che regola la portata dell'aria se la centralina non si basa sulla temperatura dei fumi su cosa si basa per regolare la portata dell'aria?

ad esempio questa centralina per caldaia a biomassa

centralina.jpg

La centralina

La centralina elettronica installata, è dotata di un interruttore generale che da' alimentazione al sistema ed una logica di controllo attraverso la quale è possibile gestire sia l'afflusso del combustibile che quello di aria comburente, potendo al contempo visualizzare importanti dati come ad esempio la temperatura dei fumi e quella in caldaia. Il funzionamento della centralina è a 4 stati:

- Accensione

- Funzionamento Normale

- Modulazione

- Mantenimento

ma sicuramente è l'ultimo il più importante, in quanto consente all'utente, una volta raggiunta la tempratura desiderata, di risparmiare combustibile, in quanto il sistema carica il combustibile minimo per il mantenimento della temperatura prescelta. E' inoltre dotato di un menù accessibile all'utente e di uno riservato al personale tecnico per eventuali regolazioni, della funzione automatica antigelo e di quella di autospegnimento in caso di avarie. La possibilità di inserire un cronotermostato ed una segnalazione di attività della caldaia anche a distanza dal locale adibito, completano la funzionalità di una centralina tecnologicamente avanzata

http://www.bioterm.it/cs_marina.htm

non capisco che legge mi obbliga a tenere la serranda dell' aria splancata al massimo, un dato di fatto da me provato è che se nella mia caldaia se apro al massimo la serranda dell soffiatore l'aria raffredda il bruciatore e la caldaia non riesce mai a raggiungere la temperatura impostata nel termostato quindi che la portata non incide sul rendimento non è vero incide e come!

che poi una caldaia elettronica abbia una sonda lambda per controllare la quantità di ossigeno e una che controlla le temperature e che entrambe vengano gestite dalla centralina non lo so....

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Paolo Cattani

Non ho ancora capito se leggi i post oppure no...

le caldaie a biomassa a regolazione elettronica sono prive della serranda che regola la portata dell'aria se la centralina non si basa sulla temperatura dei fumi su cosa si basa per regolare la portata dell'aria?

Per esempio, sulla temperatura dell'acqua, come tutte le caldaie: è QUELLA, la temperatura che devi mantenere.

l'ultimo il più importante, in quanto consente all'utente, una volta raggiunta la tempratura desiderata, di risparmiare combustibile, in quanto il sistema carica il combustibile minimo per il mantenimento della temperatura prescelta

Importante? E' il normale funzionamento di qualunque caldaia, quello di ridurre l'apporto di combustibile (o di aria comburente, se provvista dei dispositivi di sicurezza come la sonda lambda) per mentenere costante la temperatura. Se così non fosse, si danneggerebbe sia l'impianto che la caldaia, per non parlare del comfort in casa. E' ovvio che riducendo il combustibile o l'aria, la quantità di combustibile dura più a lungo... ma chiamare risparmio il fatto di avere due termostati OBBLIGATORI su tutte le caldaie ( il termostato caldaia e quello di sicurezza), mi sembra eccessivo... se l'apporto calorico non si arrestasse, a 100 gradi meno qualcosa (per via della pressione) si formerebbe vapore, e sarebbe MOLTO, MOLTO pericoloso...

non capisco che legge mi obbliga a tenere la serranda dell' aria splancata al massimo, un dato di fatto da me provato è che se nella mia caldaia se apro al massimo la serranda dell soffiatore l'aria raffredda il bruciatore e la caldaia non riesce mai a raggiungere la temperatura impostata nel termostato quindi che la portata non incide sul rendimento non è vero incide e come!

Ripeto, non leggi i post e non ti informi...

NESSUNA LEGGE DICE CHE DEVI TENERE L'ARIA AL MASSIMO. L'eccesso d'aria necessario per la sicura combustione dei solidi varia dal 25% nel caso di carbone polverizzato al 100% nel caso di certi tipi di carbone e di legno di grossa pazzatura. Comunque, non è l'aria in ingresso che è soggetta a strettissima normativa, sono i FUMI. Nessun tecnico ti rilascerebbe l'autorizzazione ad accenderla, se non c'è la percentuale prevista di ossigeno nei fumi, e questa dipende dal combustibile utilizzato.

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Giorgio Demurtas

Nella mia caldaia la situazione è questa:

Aria al massimo:

-vantaggi: la combustione avviene sicuramente senza CO incombusta nei fumi, quindi non si spreca calore specifico del combustibile (che deve ossidarsi fino a CO2).

-Svantaggi: il combustibile che entra con la coclea fine bruciato molto in fretta. Questo comporta temperatura alte (che per la combustione è una cosa buona) ma la caldaia non riesce a scambiare tutto questo calore, quindi ho fumi a 300°C.

Aria al minimo:

-Vantaggi: Fumi a 100-150°C

-Savantaggi: probabilmente c'è CO nei fumi (che non va bene per legge, ma soprattutto sto buttando calore a causa di una combustioen non completa).

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SimoneBaldini

Per Livio:

Presumo che la tua caldaia abbia due regolazioni dell'aria, una per l'aria primaria (che definisce la potenza bruciata) e l'altra per l'aria secondaria (che definisce l'eccesso d'aria). Naturalmente una volta tarata l'aria per la potenza che ti serve, devi agire sulla seconda serranda e regolare l'aria in eccesso per ottenere un'ottimale combustione. L'unica sonda che puoi usare è la lambda (come già detto), in sostanza non è una cosa difficile ma comunque delicata, con questa sonda andresti a vedere che percentuale di ossigeno è presente nei fumi e quandi quanta aria in eccesso tu hai, mantenendola costante al valore ottimale tu avrai ottenuto la regolazione piu' precisa possibile. Cosa che vorrei fare pure io ma che non ho ancora avuto il tempo di attuarla, appunto sonda lambda, potenza regolata con inverter sull'aspirazione dei fumi (già fatto) e regolazione modulante della seconda serranda dell'aria in base alla sonda lambda.

Per Paolo:

E' vero, l'eccesso d'aria è dipendente dalla capacità del combustibile di miscelarsi con il comburente, quindi i gassosi sono i piu' facili, i liquidi i meno (per questo sul denso si adottano stratagemmi come l'emulsionante, altro non è che acqua "miscelata" con nafta pesante che grazie al repentino sbalzo termico in caldaia la molecola dell'acqua "esplode" facendo nebulizzare ulteriormente le molecole di nafta vicine aumentando quindi la miscela combustibile-comburente).

I solidi invece è vero che sono piu' difficili, per esempio il pellet brucia meglio perchè è in piccoli pezzi, mentre la legna in una caldaia classica o camino bruciano peggio, le caldaia a legna di tipo nuovo sono a gassificazione totale cio' significa che non è piu' la superficie del legno a influenzare la combustione ma nella camera di gassificazione il legno si trasforma in "gas" potendo quindi essere bruciato con ottimi risultati anche con eccessi d'aria limitati. E' chiaro che cio' è teoria, ma la pratica si avvicina molto, infatti le attuali caldaie a legna a gassificazione totale e a fiamma rovescia raggiungono rendimenti prossimi al 90% e cio' grazie a perdite per calore sensibile limitate (quindi meno eccesso d'aria).

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Paolo Cattani

Sono d'accordo, ennebienne: ho riportato sui solidi la percentuale dal 20% al 100% perchè non ho dati di massima tabellati riguardo alle caldaie a gasificazione, anche se suppongo che siamo almeno al 30% ...

Ovviamente con l'analizzatore si scopre facilmente, anche se spero che l'aria secondaria non venga invece utilizzata come "diluente".

Però io mi terrei dalla parte della ragione (se non analizzo i fumi e quindi non ho idea di che sta succedendo..), quindi meglio un po' di più che un po' di meno...

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SimoneBaldini

Sicuramente, infatti la pratica è molto variabile e dipendente dal combustibile non uniforme (umidità tipo pezzatura). Le analisi le avevo fatte un paio d'anni fa se non ricordo male ero riuscito a portare il rendimento a regime intorno al 87% e con un eccesso d'aria del 1,3. Poi ho abbondato dìaria per evitare problemi, devo dire che il rendimento è calato di poco rispetto all'eccesso che gli ho dato ma almeno così evito problemi.

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Presumo che la tua caldaia abbia due regolazioni dell'aria,..

Purtroppo no, o almeno se c'è non so dove sia. Io vedo solo un'apertura circolare sul fronte della caldaia. L'apertura è dotata di uno sportellino basculante che si apre per depressione quando il ventilatore è in funzione. C'è solo una vite che ti permette di limitare l'angolo di apertura.

L'idea dell'inverter c'è l'ho anch'io ma sono anche convinto che tutto quello che non c'è non si rompe. :P

Dovrei procurarmi un secondo ventilatore, con motore trifase, che andrei a regolare con inverter; poi per le emergenze avrei sempre il vecchio motoventilatore ...

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SimoneBaldini

Io non avevo il ventilatore in aspirazione ma in mandata, ho eliminato il ventilatore in mandata e ho fatto il ventilatore in ripresa (lato fumi). Ho costruito la girante autopulente e ho adottato un motore trifase collegato a 220V sotto un inverter moeller mono220 - tri220. Sulla mia caldaia rimangono comunque due regolazioni per l'aria, la prima invia aria direttamente nella camera di stoccaggio della legna (sopra) mentre la seconda serranda agisce sul flusso d'aria che entra direttamente negli elementi in ghisa (divisorio tra camera combustibile e camera focolare dove avviene la fiamma), questa aria quindi non contribuisce ad aumentare la potenza ma solo l'eccesso d'aria. Del fatto che si possa rompere non credo, io ho ventilatore (UTA) sotto inverter, compressore frigorifero semiermentico sotto inverter e motore ventilatore caldaia legna sotto inverter ormai da 2 anni e non ho mai avuto un problema.

Anzi oggi utilizzo uno stratagemma sull'aspirazione dei fumi, siccome alla mattina durante la ripartenza la caldaia ci impiegava tempo per riprendere la fiamma ho volutamente aumentato l'aspirazione per un breve periodo ad ogni ripartenza in modo da velocizzare il reinnesco della fiamma e ho notato anche che la caldaia con questo aumentoo d'aria rimane piu' pulita. L'idea finale sarebbe di modulare la portata d'aria in base alla richiesta di calore o temperaatura di caldaia ma per farlo dovrei anche modulare l'aria d'eccesso cosa che fino a quando non utilizzo la sonda lambda non creo possa funzionare correttamente.

Ciao

Simone

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ciao a tutti, sono nuovo del forum.

Ho un quesito analogo a quello di dimas88. Dunque ho costruito un bruciatore di pellets artigianale che vorrei utilizzare nel mio termocamino. Ho installato una ventolina a chiocciola per l'apporto dell'aria conburente, ma non so come dosare la quantità di aria che apporto al focolare. Ho pensato ad un regolatore ma quali sono i paramentri da tenere in considerazione?

Grazie a tutti.

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SimoneBaldini

Realizzarlo non credo proprio. Comprarlo si aggira intorno a 1500 euro il piu' economico e comunque NON puo' analizzare di continuo la combustione ma una tantum.

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ciao a tutti mi inserisco in questa discussione per chè ho un problema simile:

ho fatto installare una stufa a pellets collegata all'impianto termosifoni in parallelo alla caldaia e vorrei farla funzionare con i cronotermostati che ci sono già

il problema(almeno per me) è che i cronotermostati comandano la caldaia a gas e le elettrovalvole percio' in questo momento devo tenere :

i cronotermostati sempre al max in modo che tngano aperte le elettrovalvole

la caldaia in posizione estiva sanitaria

programmare la stufa a pellets a orari

dato che la stufa a pellets ha una sonda temperatura ambiente, avendo la casa disposta su 3 piani, ho molto caldo sul 1° piano ma mi rimanfgono piu freddi gli altri 2

la mia stuva ha è la poalr idro mcz è ha l'uscita per un termostato esterno percio pensavo di utilizzare quello del piano piu freddo per comandarla ma non so come collegarlo

qualcuno mi puo'aiutare?

ringrazio anticipatamnete

enrico

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