Sviluppo di un prototipo di caldaia a letto fluido dual-fuel metano/biomassa per riscaldamento domestico

Il presente lavoro riguarda uno studio in corso per lo sviluppo di un prototipo di caldaia a letto fluido bollente di piccola potenza (30-80 kWt) con alimentazione dual-fuel: metano e/o biomassa. L'articolo intende riportare gli aspetti più importanti riguardanti la progettazione termica e meccanica della caldaia, la realizzazione di un prototipo di 314 mm di diametro interno, una sperimentazione iniziale mirata su accensione e spegnimento della caldaia, lo sviluppo di un modello matematico semplificato della caldaia, una seconda sperimentazione indirizzata a misure e caratterizzazione delle emissioni solide e gassose al camino nel funzionamento della caldaia alimentata a metano o con biomasse legnose di differenti caratteristiche. In particolare, il prototipo è strumentato ad hoc per la caratterizzazione delle condizioni di funzionamento sia in transitorio, sia in condizioni di regime, sia durante la regolazione del carico termico. L'approccio alla modellazione matematica è stato quello di far ricorso al più semplice strumento per descrivere la dinamica in funzione della regolazione, del controllo automatico nonché della sicurezza d'esercizio della caldaia: il modello First Order Plus Dead Time (FOPDT). In questo ambito, sono stati valutati sperimentalmente le caratteristiche risposte dinamiche che il prototipo esibisce a seguito di una variazione imposta a scalino sulla portata di metano; le relative dinamiche sono state riprodotte con semplici modelli interpretativi.