Sa quali sono le sue valvole flangiate
sprecare furbescamente?
Di Emmanuel Quilichini, ingegnere ENSAM e presidente di Sunny Shark.
Per leggere gli articoli futuri direttamente su Linkedin, si iscriva alla nostra newsletter.
La circolazione dell'acqua verso lo scambiatore di riscaldamento della piscina tramite una valvola flangiata sul circuito di filtrazione ha il vantaggio di essere semplice e affidabile, ma questa semplicità ha spesso un prezzo elevato in termini di costi di gestione.
Sebbene non abbiano una rete elettrica, consumano energia 24 ore su 24, spesso senza alcuno scopo.
Esempio di valvola flangiata per il riscaldamento dell'acqua dello stagno
Come viene riscaldata l'acqua in una piscina pubblica?
Per motivi pratici, non riscaldiamo l'intero flusso d'acqua, che è permanentemente filtrato: gli scambiatori di calore in grado di far circolare un tale flusso sarebbero inutilmente ingombranti e costosi. In questa configurazione, l'intero flusso d'acqua sarebbe costretto a passare attraverso dei deflettori per garantire il riscaldamento, che lo rallenterebbe notevolmente a causa delle cosiddette 'perdite di pressione'.
Solo una piccola parte di questo flusso viene quindi prelevata dopo aver lasciato i filtri per essere riscaldata e poi reintegrata nel tubo prima di tornare al serbatoio interessato.
Come viene fatta circolare l'acqua in uno scambiatore di calore?
1. In assenza di un sistema di circolazione
L'acqua circola solo se c'è una differenza di pressione sufficiente tra monte e valle. Se non c'è un dispositivo che costringa l'acqua a scorrere attraverso lo scambiatore di calore, non viene alimentata in modo significativo, perché l'acqua 'preferisce' scorrere attraverso il tubo principale piuttosto che attraverso tubi di diametro inferiore che ne limitano il flusso: non è possibile un riscaldamento efficace.
Nessun sistema di circolazione dell'acqua
nel circuito di riscaldamento
Circolazione dell'acqua nello scambiatore tramite una valvola flangiata
2. Installando una valvola limitatrice del flusso del filtro
L'installazione di una valvola parzialmente chiusa sulla tubatura principale costringe una parte dell'acqua a passare attraverso la tubatura fino allo scambiatore di calore, che può quindi funzionare correttamente.
Vantaggi :
- Semplicità e affidabilità, poiché il rischio di guasti è basso e la necessità di manutenzione praticamente inesistente.
Svantaggi:
- La caduta di pressione nel circuito di filtrazione comporta un consumo energetico supplementare a causa dell'aumento della pressione dell'acqua all'uscita della pompa, necessario per garantire la portata desiderata nonostante la restrizione. Questo consumo aggiuntivo può essere molto superiore alla quantità di energia necessaria per far circolare l'acqua nello scambiatore di calore.
- Questa perdita di prevalenza si verifica non appena il sistema di filtrazione è in funzione, anche se non è necessario riscaldare l'acqua.
- Quando l'unità di pompaggio è sottodimensionata, a volte è difficile garantire sia una corretta portata di filtrazione che una portata di riscaldamento sufficiente, in quanto una viene sacrificata a vantaggio dell'altra, a seconda dell'impostazione della valvola.
- La portata dell'acqua nel circuito di riscaldamento è legata alla portata del circuito di filtrazione: a una posizione fissa della valvola, qualsiasi riduzione della portata di filtrazione comporta un calo dell'efficienza di riscaldamento.
3. Installando una pompa di circolazione dedicata per il circuito di riscaldamento.
L'installazione di una pompa di circolazione riduce le perdite di pressione nel circuito di filtrazione principale, ma comporta un consumo di energia per alimentare la pompa di circolazione.
Vantaggi :
- Eliminazione delle perdite di pressione associate alla valvola flangiata e conseguente riduzione del consumo di elettricità da parte delle pompe di filtrazione. Se viene dimensionata correttamente, il consumo di questa pompa è molto inferiore al sovraconsumo che evita.
- Disaccoppiamento dei flussi di filtrazione e di riscaldamento, consentendo di regolarli in modo indipendente e di mantenere un riscaldamento efficiente a prescindere dalla temperatura. flusso di filtrazionecomprese le riduzioni durante i periodi di vacanza
- Possibilità di limitare il funzionamento di questa pompa di circolazione ai casi in cui è richiesto il riscaldamento, per limitare il proprio consumo di elettricità (con, tuttavia, un riavvio regolare o una portata continua ridotta per evitare la comparsa di un braccio morto nel tubo).
Svantaggi:
- Aggiunta di una pompa supplementare e possibile modifica del circuito esistente (costo)
- Manutenzione necessaria per questa nuova pompa e rischio di guasto
- Il consumo di energia della pompa di circolazione è troppo elevato se sovradimensionato e/o mal controllato.
L'acqua viene fatta circolare nello scambiatore da una pompa di circolazione.
Perché una valvola flangiata può consumare più energia di una pompa di circolazione per il riscaldamento?
Principio di calcolo dell'impatto del cancello della flangia
La conseguenza diretta di queste formule è che la potenza consumata dalla valvola è molto maggiore della potenza utile se la portata di riscaldamento è bassa rispetto alla portata di filtrazione, il che è vero nella maggior parte dei casi.
Esempio semplificato
Questo esempio ha solo lo scopo di dare un'indicazione dell'ordine di grandezza (per ottenere un risultato più preciso bisognerebbe prendere in considerazione l'efficienza delle pompe, la loro curva di funzionamento e altri parametri correlati, ma non è questo lo scopo in questa sede):
- Velocità di filtrazione = 200 m3/h o 0,0556 m3/s
- Portata di riscaldamento = 20 m3/h o 0,0056 m3/s
- Flusso attraverso il cancello = 200 - 20 = 180 m3/h o 0,05 m3/s
- Perdita di pressione necessaria per il riscaldamento = 0,3 bar o 30.000 Pa
Potenza meccanica consumata dalla valvola = 0,05 x 30.000 = 1.500 W
Potenza meccanica utile per il circuito di riscaldamento = 0,0056 x 30.000 = 167 W
In questo esempio, possiamo vedere che quasi 90% dell'energia 'consumata' dalla valvola non è utile per l'obiettivo desiderato, il che è particolarmente inefficiente. Questa inefficienza è direttamente collegata al fatto che la portata di riscaldamento è bassa rispetto alla portata di filtrazione complessiva.
In questo esempio, lo spreco è di 1.500 - 167 = 1.333 W, vale a dire 1.333 W x 24 ore x 350 giorni/anno = 11,2 MWh all'anno per la piscina interessata.
L'ordine di grandezza del risparmio potenziale corrispondente è quindi :
11,2 MWh x 220 €/MWh ≈ 2.500 €/anno
Nota: In pratica, molti parametri influenzano il risparmio potenziale e ci sono casi in cui è meno significativo, in particolare quando la portata di filtrazione è più bassa, o quando il circuito di riscaldamento è particolarmente corto, le sue tubature sono di grande diametro e/o la portata di riscaldamento è elevata rispetto alla portata di filtrazione complessiva.
Esiste un modo semplice per quantificare il risparmio potenziale su un circuito esistente dotato di tale valvola flangiata?
Sì, se le sue pompe sono dotate di azionamenti a velocità variabile che visualizzano la potenza consumata dalle pompe in questione.
Si assicuri che la portata di filtrazione sia mantenuta costante per tutta la durata del test e che la posizione delle valvole diverse da quella della flangia non venga modificata durante la procedura seguente:
- Leggere la portata di filtrazione iniziale, misurata dal flussometro nel bacino interessato.
- Legga l'energia consumata da ciascuna delle pompe dell'unità di pompaggio della piscina e li sommi quando la valvola flangiata è nella sua posizione abituale.
- Prenda nota della posizione abituale della valvola di bloccaggio (marcatura) e poi la sposti gradualmente nella posizione 100% aperta.
- Attendere che la portata di filtrazione si stabilizzi e controllare che la portata sia identica a quella iniziale.
- Legga l'energia consumata da ciascuna delle pompe dell'unità di pompaggio della piscina e le sommi quando la valvola flangiata si trova in questa posizione 100% aperta.
- Riporti la valvola di serraggio alla sua posizione iniziale, rilevata al punto 3).
La differenza tra la potenza calcolata in 5) e quella in 2) fornisce l'impatto della valvola a farfalla in termini di consumo elettrico.
Se questa differenza è piccola (<500W, ad esempio), il vantaggio di sostituire la valvola in questione con una pompa di circolazione è probabilmente limitato.
Se questa differenza è superiore a 1.000 W, vale la pena approfondire la questione.
Se non c'è un'unitàLa posizione della valvola può fornire un indizio: se è quasi chiusa o sull'orlo della cavitazione (si sente un forte rumore quando si cerca di chiuderla ulteriormente), è probabile che il suo impatto energetico sia significativo.
Conclusione
Le valvole a lamelle per il riscaldamento possono essere giustificate per le piscine per bambini e altri piccoli specchi d'acqua con tassi di filtrazione modesti: i risparmi attesi dalla loro rimozione sono solitamente esigui, e i costi di investimento, manutenzione e sostituzione delle pompe di circolazione per il riscaldamento da installare in questa configurazione possono essere legittimamente soppesati.
Al contrario, le grandi piscine per il tempo libero e le piscine sportive dotate di tali valvole a lamelle trarrebbero quasi tutti vantaggio dall'essere dotate di una pompa di circolazione sul loro circuito di riscaldamento..
Questa modifica ha senso nel contesto più ampio dell'ottimizzazione dei consumi legati all'impianto idraulico di filtrazione: è necessario disporre di azionamenti a velocità variabile sulle pompe e sfruttare le possibilità di ridurre il flusso durante i periodi di inattività, quando possibile.
In tutti i casi, è utile uno studio preliminare per confermare i benefici e dimensionare le pompe di circolazione, se necessario.
Con il giusto controllo, può ottenere il massimo da questa apparecchiatura e ottimizzare il risparmio energetico complessivo della sua piscina, compresi filtrazione e riscaldamento. Pooling intelligente da Sunny Shark.
