Risparmio energetico e igiene nelle reti ACS acqua calda sanitaria

Risparmio energetico e igiene in un'unica soluzione

Valerio Di Stefano - Georg Fischer

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Sommario
Rivoluzionare i processi di automazione sanitari e garantire l'approvvigionamento sicuro di acqua potabile
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Parole chiave
Conclusioni

Sommario

Il compromesso tra igiene e risparmio energetico - Perché intervenire sulle reti di ACS (acqua calda sanitaria): problemi di igiene; - I consumi della rete di ACS: il ricircolo e la disinfezione; - Sistemi di controllo e gestione integrati: ingegnerizzare la rete di acqua sanitaria tramite sensori ed automatismi. Si va nella direzione dei controlli automatici: Hycleen AS - Legionella casistica; - Consumo energetico, il bilanciamento idraulico. Applicazioni.

Risparmio energetico e igiene: quale soluzione

Legionella - casistica

Le legionelle sono presenti negli ambienti acquatici naturali e artificiali: acque sorgive (comprese quelle termali), fiumi, laghi, fanghi, ecc.

Da questi ambienti esse raggiungono quelli artificiali come condotte cittadine e impianti idrici degli edifici, quali serbatoi, tubature, fontane e piscine, che possono agire come amplificatori e disseminatori del microrganismo, creando una potenziale situazione di rischio per la salute umana.

Legionella - la temperatura conta

T da 25 a 45°C (ottimale 37°C).

Può sopravvivere tra 5 e 55°C.

Acqua stagnante.

Impianti artificiali per ACS
Agiscono da amplificatori e disseminatori

Dispersioni di calore
- Dimensionamento carente o errato;
- Scarso isolamento tubazioni.

Stagnazione
- Rami "morti";
- Flusso intermittente (< 20'/settimana);
- Locali non occupati;
- Stagionalità.

Approvvigionamento
- Fonte;
- Modalità;
- Disponibilità di nutrienti.

Riscaldamento incontrollato
- Rete di acqua fredda adiacente alla calda;
- Difficoltà nella regolazione della temperatura.

Depositi
- Calcare;
- Ruggine e corrosione;
- Biofilm.

Flussaggio ridotto
- Tratti terminali;
- impianti idrici complessi;
- Bassa pressione;
- Curve e accidentalità.

Il bilanciamento idraulico

Valvole di controllo statico
Rischio elevato di un funzionamento non conforme.

Le ragioni sono dovute a:
. Progettazione non corretta;
. Settaggi carenti o errati;
. Mancanza di manutenzione;
. Depositi di calcare / contaminazione;
. Modifiche dell'impianto nel tempo.

Valvole di controllo dinamico
Rischio di funzionamento non conforme.

Le ragioni sono dovute a:
. Mancanza di manutenzione;
. Depositi di calcare / contaminazione;
. Nessun monitoraggio;
. Nessuna reportistica.

Sistemi integrati per il controllo (igiene + risparmio energetico)

Energia necessaria per il Riscaldamento dell'acqua: fabbisogno di Energia primaria
- Consumo di Energia per la fornitura di acqua calda;
- Consumo di energia termica del sistema di distribuzione;
- Consumo di energia termica per la disinfezione termica;
- Consumo di energia termica del sistema di accumulo;
- Consumo di energia elettrica per gli ausiliari.

Impatto sul bilancio energetico
La diagnosi suggerisce di intervenire ristrutturando la rete di ricircolo, modificando la coibentazione e i criteri di ricircolo che va ottimizzato sotto il profilo funzionale ed energetico. La disinfezione non è di fatto attuata a valle del serbatoio in molte circostanze per crollo temperature o stagnazione.

Impatto sul bilancio energetico e di massa
1) Portate troppo alte (sprechi) o troppo basse (disservizio e limiti di igiene);
2) Consumo eccessivo di disinfettanti ovvero rischio di ricorrere a soluzioni troppo violenti e drastiche attuate in continuo (la disinfezione deve essere l'ultimo baluardo...);
3) Incremento eccessivo della temperatura dei generatori (inefficienza) o della rete (sprechi e carichi non recuperabili in particolari periodi dell'anno (estate);
4) Rischio di rendere l'AFS non sicura.

La questione richiede un controllo automatico sui parametri essenziali di funzionamento del sistema di distribuzione e ricircolo.

Acqua potabile

Necessità di un edificio

- Igiene:
. Protezione degli utenti;
. Conformità ai requisiti di legge.
- Comfort:
. Acqua calda e fredda sempre disponibili;
. Tempi di erogazione minimi.
- Risparmio energetico:
. Consumo energetico minimo per l'acqua calda;
. Certificazioni di sostenibilità ambientale.
- Semplicità:
. Progettazione e installazione semplici;
. Continuità di funzionamento.

Elaborazione dati moderna

Connessione digitale
- Accesso real-time;
- Memorizzazione continua dei parametri critici del sistema;
- Gestione allarmi;
- Assistenza di GF da remoto.

App per Smartphone

Accesso (via Bluetooth) al master tramite App

È sufficiente essere vicino ad una valvola per connettersi tramite smartphone e attraverso di essa avere accesso ai dati visibili sul master.

- Monitoraggio real-time dei parametri (temperatura, portata, ecc.);
- Controllo dei parametri impostati (settaggio delle applicazioni & parametri delle Valvole).

Protocolli via USB
Tutte le informazioni rilevanti presentati in una vista chiara e comprensibile.

Creazione periodica dei protocolli di tutte le applicazioni

- Superamento dei valori limite;
- Visualizzazione dell'andamento storico della temperatura.

Video

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Rivoluzionare i processi di automazione sanitari e garantire l'approvvigionamento sicuro di acqua potabile

La prevenzione in impianti complessi
- Monitoraggio dei parametri critici;
- Bilanciamento idraulico e risciacquo;
- Trasmissione dati;
- Valutazione dei dati + Registrazione dei dati.

Componenti - Valvola
- Dispositivo per bilanciamento idraulico e flussaggio;
- Led multicolore in testa per semplificare il commissioning (il colore segnala lo stato di funzionamento e i guasti);
- Tempo di chisura/apertura breve (15s);
- Attuatore proporzionale con n° matricola;
- Corsa valvola 5 mm;
- Misuratore di portata/livello di serie collegabile;
- PT1000 integrata;
- Dotata di isolamento.

Componenti - Plug
- M12 Plug per connessione tra valvole;
- Riconoscimento automatico della valvola;
- Innesto per la PT1000: sensore di temperatura;
- Innesto per sensori (portata o livello).

Componenti - Master
- 10" Touch screen;
- 2 plugs for 2 x 300ml (2 x 500ml con Powerbox);
- Alimentatore integrato;
- Connessione Ethernet;
- 2 uscite USB;
-Bluetooth;
- Presenza di contatti ausiliari programmabili.

Applicazioni

Bilanciamento idraulico intelligente
- Temperatura dinamica;
- Temperatura o portata statica;
- Disinfezione termica.

Risciacquo intelligente
- Temperatura;
- Tempo;
-Volume.

Manutenzione delle valvole e dell'impianto.

Bilanciamento idraulico

Valvole di regolazione intelligenti
Sicurezza elevata grazie alla continua regolazione in base alla temperatura o alla portata.

Vantaggi:
- Programmazione semplice;
- Supervisione;
- Documentazione;
- Allarmi (Tmin, Tmax, h, ...).

Allarmi utili per verifiche sul protocollo, sui consumi, su difetti di circolazione locali, sul rischio congelamento linea.

Risciacquo intelligente

Assicurare il ricambio di acqua

Acqua fredda o acqua calda

Esempio: risciacquo delle montanti in funzione della temperature, in base all'orario, o in base al volume transitato.

- Sensore di livello: elemento di sicurezza in uso durante il processo di risciacquo;
- Registrazione dati: ogni ciclo di risciacquo viene memorizzato;
- Allarmi: controllo e verifica.

Bilanciamento idraulico intelligente

Dinamico in base alla temperatura

Bilanciamento idraulico in funzione della temperatura

- Se la temperatura dell'acqua scende sotto quella prevista, la valvola apre, altrimenti rimane nella posizione impostata minima di trafilamento;
- Il processo viene registrato in continuo;
- Il sistema registra e restituisce opportuni allarmi di controllo.

Statico in base alla temperatura/portata - autoapprendimento

Una volta per notte viene effettuato un bilanciamento iterativo basato sui valori storici del sistema in base a quanto
impostato a livello temperature o a livello di portata.

- La valvola ricerca il grado di aperture ideale (apertura di trafilamento) e lo mantiene fino alla notte successiva;
- Il processo viene registrato in continuo;
-Il sistema registra e restituisce opportuni allarmi di controllo.

Manutenzione delle valvole e dell'impianto

Manutenzione automatica

Una volta alla settimana viene eseguito il processo automatico di manutenzione. Ogni valvola, in cascata, viene
completamente chiusa e successivamente portata al 100% di apertura, flussando secondo la curva di regolazione della
pompa:
- I possibili depositi vengono così rimossi;
- Velocità del flusso elevate: pulizia dei circuiti.

Disinfezione termica

Disinfezione termica individuale delle linee

Quando la temperatura impostata per la disinfezione termica viene raggiunta, il sistema si pone in modalità disinfezione termica.

La disinfezione termica viene portata avanti sequenzialmente per ogni valvola:
- Controllo del successo del protocollo adottato;
- Efficiente e ottimizzata (durata minima necessaria).

Risciacquo intelligente

In base alla temperatura
Appena la temperatura limite impostata viene raggiunta dal sensore di temperature della valvola di risciacquo, la stessa apre per una durata specifica (tempo, temperatura, volume).

In base all'orario
Quando scocca l'ora imposta, le valvole di risciacquo aprono una dopo l'altra per la durata specificata (tempo o volume).

Tutte le informazioni rilevanti presentati in una vista chiara e comprensibile.

Creazione periodica dei protocolli di tutte le applicazioni
- Superamento dei valori limite;
- Visualizzazione dell'andamento storico della temperatura.

Risparmio energetico e igiene in un'unica soluzione

Conclusioni

Riepilogo
- Il sistema bilancia veicolando la portata strettamente necessaria;
- Riduzioni sensibili dei costi di pompaggio e delle dispersioni termiche (ad esempio la disinfezione termica può essere ridotta in automatico al tempo strettamente necessario);
- Monitoraggio in continuo da remoto o via bluethoot (manutenzione smart che non necessita di particolare formazione ed infrastrutture);
- Settaggio della portata minima/massima e prebilanciamento;
- Registrazione dei processi ed esportazione di un database per statistiche in .pdf, .xls;
- Set di allarmi personalizzabile e monitoraggio in tempo reale;
- Visualizzazione con testa lampeggiante a colori variabili dello stato di funzionamento, dei guasti e di altre info per rapida messa a punto prima di controsoffittare o chiudere gli sportelli;
- Personalizzazione delle logiche di bilanciamento e di disinfezione.
...segue
- Esportazione ed importazione di dati e setting via USB;
- Installazione semplicissima, e inserimento di altri attuatori banale (inoltre il filo di comunicazione è anche di alimentazione a bassa tensione e può correre assieme al tubo non temendo il calore);
- Riduce l'esigenza di shock chimici che possono danneggiare i materiali, ed in ogni caso riduce l'esigenza di bonifiche antilegionella;
- Ciclo settimanale di autopulizia;
- Ciclo di autoapprendimento per cui il sistema si evolve in base alle modifiche di uso e di layout della rete;
- Possibilità di oggettivare e dare evidenza del controllo effettuato;
- Possibilità di adoperare in simultanea valvole gemelle tipo "K" per il flussaggio con logica a tempo, a volume, o in base alla temperatura (flussa sino a che la temperatura scende);
- Non è richiesta l'ingegnerizzazione del PLC.