RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA PRESIDIO OSPEDALIERO “GIROLAMO FRACASTORO” – SAN BONIFACIO – ULSS 9 SCALIGERA VERONA
INTERVENTI DI RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA
Motivazione dell’intervento
La riqualificazione energetica messa in atto nella centrale termica del Presidio Ospedaliero “Girolamo Fracastoro” sito a San Bonifacio, di proprietà dell’ULSS 9 Scaligera di Verona, ha origine dallo studio energetico svolto che ha individuato le seguenti criticità:
- Utilizzo di vapore come fluido termovettore primario principale, con scambio termico nelle sottocentrali per alimentare gli impianti di riscaldamento ad acqua calda;
- Scarso utilizzo di vapore tal quale nelle strutture;
- Vetustà dei generatori di vapore e degli scambiatori;
- Scarsa efficienza dei sistemi di regolazione e distribuzione;
- Vetustà dell’impianto di cogenerazione esistente giunto alla fine della vita utile;
L’analisi di queste criticità ha permesso di individuare importanti risparmi gestionali conseguibili con le azioni di efficientamento intraprese.
Linee di azione individuate
Per la risoluzione delle problematiche individuate sono state implementate le seguenti azioni:
- Sostituzione dei generatori di vapore con nuovi ad alta efficienza dotati di sistema elettronico di gestione;
- Installazione di una caldaia ad acqua calda a condensazione da 6 MW e realizzazione di nuova linea acqua calda per alimentazione sottocentrali;
- Sostituzione COGENERATORE attuale con rifacimento completo della centrale di cogenerazione;
- Installazione di nuovi moduli per la produzione acqua calda sanitaria composti ognuno da scambiatore di calore a piastre e accumulo acqua calda sanitaria completi di gruppi di pompaggio tra moduli per la produzione di acqua calda e accumulo;
In dettaglio l’intervento di riqualificazione energetica si è sviluppato nei passi di seguito descritti.
Localizzazione e caratteristiche del sito
Il complesso ospedaliero è composto da un monoblocco adibito all’attività ospedaliera vera e propria e da una manica adibita ai locali tecnologici in cui trovano posto la centrale termica e di cogenerazione.
Gli impianti oggetto di riqualificazione
Allo stato di fatto la centrale termica disponeva di 4 generatori di vapore che lavoravano alla pressione di 8 bar per una produzione totale di 28 Ton/h. Uno di questi tre generatori era in totale backup.
In particolare, i generatori presenti nel locale Centrale Termica ed oggetto di sostituzione avevano le seguenti caratteristiche:
I generatori di vapore svolgevano la funzione di distribuzione del vapore il quale raggiunge tutte le sottocentrali termiche presenti nell’ospedale e tramite scambiatori vapore / acqua calda produce acqua per riscaldamento e per produzione ACS oppure produce vapore pulito per umidificazione delle UTA o sterilizzatrici ed altre apparecchiature;
L’intervento di riqualificazione svolto – sostituzione generatori di vapore
L’intervento ha previsto la sostituzione dei generatori di vapore con n° 3 nuovi gruppi di nuova generazione dotati di sistema elettronico per il controllo della combustione e delle sicurezze in modo da poter aderire all’esonero dal presidio fisso del caldaista abilitato.
La potenza installata dei nuovi generatori di vapore è frutto delle valutazioni energetiche svolte in fare progettuale. Il fabbisogno reale è in parte soddisfatto dalla nuova caldaia ad acqua calda per cui tali valori di picco sono di fatto ulteriormente ridotti nel funzionamento normale della centrale; i generatori di vapore fungono anche da riserva totale per la nuova caldaia ad acqua calda.
Dopo i lavori di riqualificazione, la configurazione attuale della centrale termica è quindi la seguente:
- Nuovo generatore di vapore GV01 6,0 t/h;
- Nuovo generatore di vapore GV02 6,0 t/h;
- Nuovo generatore di vapore GV03 6,0 t/h;
Le temperature di lavoro, le pressioni e le portate in condizioni di massimo carico sono le seguenti per ciascuna caldaia:
- Potenzialità utile: 4.070 kW;
- Produzione di vapore saturo: 6 Ton/h
- Pressione di esercizio: 8 bar (170°C);
- Pressione massima di produzione vapore: 10 bar (180°C);
I nuovi generatori sono del tipo ad altissimo rendimento ottimizzati per il servizio necessario.
A livello di piping, è stato realizzato:
- Ricollegamento delle tubazioni di carico dell’acqua di alimento;
- Ricollegamento delle tubazioni di mandata del vapore con le esistenti con il collettore primario di distribuzione del vapore;
- La distribuzione generale del gas è stata mantenuta inalterata. A livello esecutivo per ciascuna caldaia sono state rifatte completamente le tubazioni DN 100 che dal collettore gas aereo principale scendono ad alimentare ogni singolo bruciatore in modo da poterle adattare alla nuova posizione dei bruciatori. Sono stati installati nuovi accessori per gas metano:
Il sistema di scarico dei fumi ha previsto la realizzazione per ogni generatore di un nuovo raccordo fumario fino all’innesto nella canna fumaria esistente, con l’installazione di un sistema SME per il monitoraggio dei fumi e delle emissioni inquinanti.
Per meglio soddisfare il fabbisogno di vapore nella stagione estiva, come ulteriore intervento di manutenzione straordinaria, si è prevista l’installazione di un generatore di vapore dedicato per uso estivo avente produzione pari a 2,0 t/h. Tale generatore è così in grado di soddisfare, insieme al vapore prodotto dal cogeneratore, il fabbisogno garantendo sempre la massima efficienza energetica.
Il nuovo generatore è collegato al collettore principale di distribuzione vapore in centrale, sfruttando uno degli stacchi esistenti resi liberi dalla riqualificazione dei generatori, in quanto dotato di sezione sufficiente a ricevere la portata vapore di questo generatore.
L’alimentazione del generatore è derivata dalla linea esistente nel locale centrale, così come il gas metano che è derivato dal collettore esterno alla Centrale Termica.
Il generatore è completo di nuovo raccordo fumario condotto al camino già predisposto a soffitto del locale Centrale Termica.
Le caratteristiche saliente del nuovo generatore sono le seguenti:
- Produzione di vapore saturo: 2,0 Ton/h;
- Pressione di esercizio: 8 bar (170°C);
- Pressione massima di produzione vapore: 10 bar (180°C);
L’intervento di riqualificazione svolto – installazione nuovo generatore ad acqua calda
Allo stato di fatto l’Ospedale risultava dotato di una rete di distribuzione dell’acqua calda del circuito recupero cogeneratore e recupero gruppi frigoriferi a vite, che serviva, tramite linee e gruppi di pompaggio dedicati, le sottocentrali B, Vela ABC, Vela DEF, Vela GHI tramite scambiatori a piastre per integrazione riscaldamento e acqua calda sanitaria (per la sola SCT B).
Questa rete di distribuzione acqua calda di recupero fa capo alla sottocentrale idrica M in cui sono presenti i collettori di mandata e ritorno e le pompe di circolazione.
L’intervento di riqualificazione realizzato consiste nella sostituzione del generatore di vapore n° 4 in centrale termica con una nuova caldaia ad acqua calda dedicata a produrre acqua calda per la climatizzazione invernale e la produzione di acqua calda sanitaria.
La nuova caldaia è collegata alle utenze sfruttando il circuito di recupero già esistente; infatti, come detto, nella sottocentrale M sono presenti le pompe di circolazione e i collettori di distribuzione alle sottocentrali.
E’ stata perciò realizzata una nuova tubazione DN150 di collegamento tra la centrale termica e la sottocentrale M; qui, la nuova tubazione di mandata e ritorno si collegherà ai collettori esistenti.
L’intervento è stato completato con le opere in centrale termica, in cui il circuito primario della nuova caldaia è stato separato fisicamente dal circuito secondario che alimenta le sottocentrali tramite un nuovo scambiatore a piastre dedicato posto in centrale termica, in modo da preservare maggiormente il nuovo generatore dalle impurità.
Il sistema di scarico dei fumi ha previsto la realizzazione di un nuovo raccordo fumario fino all’innesto nella canna fumaria esistente, compresa l’installazione di un sistema SME per il monitoraggio dei fumi e delle emissioni inquinanti.
Come per i generatori di vapore, anche per la caldaia ad acqua sono stati installati dei contabilizzatori di calore, certificati MID, per misurare l’energia prodotta.
Le temperature di lavoro e le portate in condizioni di massimo carico saranno pertanto le seguenti:
- Potenzialità: 6.000 kW;
- Primario Tin/out: 85/65 (salto termico coerente con le temperature della rete attuale);
- Primario DP: 3 m c.a.;
L’intervento ha previsto anche la sostituzione del sistema di produzione di acqua calda sanitaria a servizio di tutto l’ospedale con installazione di n° 3 produttori rapidi ad accumulo ad alta produzione integrati con scambiatori di calore a piastre per la produzione semi istantanea di acqua calda sanitaria.
Il sistema è composto da uno skid pre-assemblato, appositamente studiato e dimensionato per la tipologia d’applicazione ospedaliera. In particolare, ciascuno skid è dimensionato per la quantità e temperatura dell’acqua richiesta alle utenze finali di quello specifico reparto e/o colonne montanti servite.
L’intervento di riqualificazione svolto – rifacimento centrale di cogenerazione
L’intervento ha riguardato la sostituzione dell’impianto di cogenerazione esistente e ha previsto le seguenti macro attività:
- Sostituzione del cogeneratore esistente (modulo di cogenerazione costituito da motore – alternatore) con nuovo modulo;
- Sostituzione del cabinato insonorizzante esistente con nuovo manufatto;
- Sostituzione delle canalizzazioni di ventilazione del cabinato compresi ventilatori;
- Rifacimento della linea scarico fumi nel locale cogenerazione fino al raccordo fumario in copertura;
- Sostituzione del silenziatore;
- Rifacimento della linea alimentazione gas metano a partire dalla tubazione esterna alla centrale;
- Sostituzione della caldaia per produzione vapore di recupero dai gas di scarico;
- Sostituzione del sistema di recupero termico ad acqua calda con nuovo costituito da insieme di scambiatore, pompe di circolazione e valvole di regolazione;
- Sostituzione del sistema di dissipazione termica di emergenza per circuito recupero termico;
- Sostituzione del sistema di dissipazione termica per circuito intercooler;
Il nuovo modulo di cogenerazione, installato previa demolizione del gruppo esistente ha le seguenti caratteristiche:
- Potenza introdotta 2.154 kW
- Potenza elettrica 851 kW
- Potenza termica recuperata circuito acqua calda 480 kW
- Potenza termica recuperata dai fumi 515 kW
- Potenza sonora aggregato 117 dB(A) re 1pW
- Potenza sonora gas di scarico 125 dB(A) re 1pW
- Emissione NOX 250 mg/Nmc (5% O2)
- Emissione CO 300 mg/Nmc (5% O2)
Il nuovo cabinato è costituito da un’ossatura portante in tubolati e/o profili in acciaio verniciato (spessore minimo della protezione 75 micron), a cui sono agganciate meccanicamente le pannellature in maniera tale da consentire un facile smontaggio e riutilizzo delle medesime.
Le pannellature cieche fono isolanti e fonoassorbenti, sono costituite a titolo esemplificativo da:
- Pannellatura esterna in acciaio zincato preverniciato sp. 1,2 mm
- Materassino fonoassorbente in lana minerale rivestito con tessuto antispolvero, sp. 50mm densità 70 kg/mc
- Pannellatura interna in acciaio zincato preverniciato sp.1mm, forata con fori diametro 5mm, interasse 6mm. (% di scopertura pari al 40%)
Non sono previste pannellature trasparenti.
E’ inoltre presente un sistema di guarnizioni di tipo poliuretanico e celle aperte fra struttura e pannello e fra pannello e pannello.
Il nuovo cabinato è completo dei sistemi di ventilazione e insonorizzazione necessari.
La caldaia a recupero per produzione vapore dai fumi è stata sostituita con una nuova apparecchiatura, dotata di doppio stadio di recupero.
Il primo stadio di recupero serve al preriscaldo dell’acqua di alimento ed è fornito già collegato idraulicamente a bordo caldaia; il secondo stadio serve per un recupero termico sulla tubazione di ritorno dall’utenza, come rappresentato sull’elaborato grafico Tav. 04.
Le pompe di alimento della caldaia a recupero sono installate in centrale termica, a valle del degasatore e serbatoio raccolta condense, al posto delle pompe esistenti, e sono collegate alla nuova caldaia recuperando la tubazione esistente.
Il vapore prodotto è collegato alla tubazione esistente nel locale centrale cogenerazione per collegamento alla centrale termica.
Le tecnologie adottate
Specifica tecnica: generatore di vapore
Di seguito le caratteristiche tecniche dei tre nuovi generatori di vapore principali:
- Generatore di vapore monoblocco ad alta pressione del tipo a tre giri di fumo con fondo bagnato
- Potenzialità utile: 4.070 kW;
- Produzione di vapore saturo: 6 Ton/h
- Bruciatore Low NOx (150 mg) con sonda O2 e inverter su bruciatore per gas metano;
- Quadro di potenza e comando con PLC per esenzione da conduzione 72 h;
- Perdita di carico lato fumi: 12,5 mbar;
- Capacità totale: 11.940 lt;
- Dimensioni indicative: 5.600 x 2.900 x 3.600 (H) mm;
- Prodotto Marcato CE, certificazione PED con collaudo modulo F, direttive 2009/142/CE (Gas), 2014/30/UE (Compatibilità Elettromagnetica), 2014/35/UE (Bassa Tensione);
Accessori:
- Scaletta con passerella di servizio in profilati di acciaio con parapetto con corrimano;
- Economizzatore esterno;
- Gruppo di alimentazione modulante;
- Sistema regolazione livello modulante mediante valvola 2 vie pneumatica
- Sistema di sicurezza globale
Specifica tecnica: caldaia a condensazione
Di seguito le caratteristiche tecniche principali della caldaia a condensazione:
Tipologia: generatore di calore pressurizzato in acciaio a tre giri di fumo e fondo bagnato con condensatore integrato;
Bruciatore: Low NOx (150 mg) con sonda O2 e inverter su bruciatore per gas metano;
Rendimento: 4 stelle certificato (98,3% a 70°C, 107,5% a 50/30°C);
Potenzialità termica: 6.000 kW (85/65°C);
Perdita di carico lato fumi: 14,0 mbar;
Perdita di carico lato fluido: 103 mbar;
Capacità totale: 4.496 lt;
Peso Indicativo: 7.450 kg;
Dimensioni indicative: 2.200 X 4.915 X 2.888 (H) mm;
Prodotto Marcato CE, direttive 2009/142/CE (Gas), 2014/30/UE (Compatibilità Elettromagnetica), 2014/35/UE (Bassa Tensione)
Accessori:
Scaletta con passerella di servizio in profilati di acciaio con parapetto con corrimano;
Condensatore fumi;
