Progetto
Storia
La Casa di riposo Hofmatt, appena fuori dalla città-giardino di Münchenstein, vicino a Basilea, in Svizzera, è una donazione della famiglia Zaeslin in memoria dei due figli, morti durante un incidente ferroviario nel 1891. Nell’allora “Centro di riabilitazione Hofmatt” venivano ospitati i pazienti in convalescenza dell’ospedale di Basilea. A partire dal 1940 l’edificio venne utilizzato come casa famiglia, prima di diventare infine una Casa di cura e di riposo negli anni ‘60, sulla base della domanda generata dai nuovi sviluppi demografici. Per questo motivo, tra il 1966 e il 1968 avvenne la costruzione del primo edificio con ca. 60 letti, ampliato nel 1977 con l’ala ovest. Al primo restauro del 1984 è seguito un ulteriore ampliamento nel 1995, che ha segnato l’inizio dell’attività di cura con 124 letti disponibili.
Nel 2010 ha preso avvio la progettazione di una completa ristrutturazione e di un ulteriore ampliamento della casa di cura. In occasione dell’edizione 2010 di IFAT l’impresa Huber Technology presenta per la prima volta uno scambiatore di calore appositamente studiato per l’impiego con le acque di scarico. Gli ingegneri del gruppo ETA si mostrano subito interessati e presentano a Huber Technology la loro idea costituita da soluzioni decentralizzate compatte per il recupero del calore residuo delle acque di scarico. Diviene subito chiaro che lo scambiatore di calore da acque di scarico RoWin rappresenta la soluzione ottimale per trasformare in realtà l’idea di recuperare il calore residuo delle acque di scarico per la Casa di riposo Hofmatt.
Dal 2012 inizia la ristrutturazione della Casa di cura e di riposo Hofmatt e il relativo ampliamento con due nuovi blocchi. Nel corso degli interventi la strategia di approvvigionamento energetico dell’edificio viene completamente ripensata, riconoscendo un ruolo molto importante al recupero del calore residuo delle acque di scarico dell’edificio e della mensa. Tutta l’acqua di scarico del complesso finisce in un pozzetto di raccolta (cfr. Figura 1) e viene successivamente convogliata attraverso lo scambiatore di calore per acque di scarico Huber RoWin. Durante tale processo, all’acqua di scarico alla temperatura di 23°C viene sottratta l’energia contenuta, la quale viene inviata ad una pompa di calore.
Confronto con soluzioni alternative
All’inizio della progettazione si era pensato ad uno scambiatore di calore da pulire manualmente e da integrare in un pozzetto di scarico delle acque reflue. All’ingresso nello scambiatore di calore le acque di scarico vengono convogliate attraverso un’unità filtrante, per proteggere lo scambiatore di calore da sostanze grossolane. A causa della formazione di biofilm e della mancanza di una pulizia preventiva della superficie, il sistema richiedeva una pulizia manuale, con elevati costi di manutenzione. Inoltre sarebbe stato necessario un pozzetto molto grande per poter ospitare lo scambiatore di calore.
Per questo motivo EBM, in qualità di committente, proprietario dell’impianto e gestore, ha deciso di utilizzare un HUBER RoWin, uno scambiatore che, grazie alla pulizia meccanica completamente automatica dei moduli, funziona senza necessità di manutenzione. Allo stesso tempo, un generatore di turbolenza garantisce una capacità di scambio termico costantemente elevata anche in caso di alimentazione in discontinuo (batch feeding). Nel pozzetto delle acque di scarico viene impiegato un sistema di grigliatura completamente automatico, che protegge la pompa e lo scambiatore di calore dai solidi grossolani. Inoltre, è stato possibile realizzare il pozzetto di raccolta con dimensioni notevolmente più compatte e dotarlo di coperchi a tenuta di gas e di odori (cfr. Figura 3). Questo ha consentito di posizionare il pozzetto nelle immediate vicinanze dell’edificio, senza fastidiose emissioni per chi ci abita.
Sul lato riscaldamento viene impiegata una pompa di calore con compressore a pistoni con condensazione diretta, in grado di riscaldare fino a 70°C l’acqua sanitaria nei serbatoi di stoccaggio combinati. Per garantire il back up al 100% e la gestione dei picchi di carico è disponibile l’allacciamento alla rete ¬di teleriscaldamento EBM Münchenstein, che è anche uno dei committenti del sistema. Ad avere l’idea della speciale stazione di teleriscaldamento con componenti impianto completamente integrati è stata la HLK Consulting GmbH di Dornach. La loro strategia prevedeva non solo il riscaldamento dell’acqua sanitaria, ma la combinazione di quest’ultimo con un riscaldamento supplementare. Questa soluzione era già stata realizzata ca. 15 anni fa in alcuni impianti a Basilea, in cui la fonte di calore era costituita dal calore residuo derivato dai processi di raffreddamento. Nel nostro caso, invece, la fonte energetica è l’acqua di scarico. ETA Group si è occupata della consegna dell’impianto chiavi in mano. Anche i comandi dell’intero impianto sono firmati ETA Group. Nonostante sia stato possibile un maggiore sfruttamento del calore residuo grazie al riscaldamento supplementare, l’impianto, nella sua progettazione complessiva, non si è rivelato più costoso della soluzione inizialmente prevista.
Ingegneria meccanica
Oltre allo scambiatore di calore per acque di scarico HUBER RoWin nella sua versione più compatta, 4S, HUBER SE ha fornito anche l’impianto di grigliatura RoK1. Lo scambiatore di calore è stato installato nella cantina dell’edificio, accanto alla pompa di calore (cfr. Figura 4).
ETA Group ha fornito una pompa di calore con compressore a pistoni e condensazione diretta, in grado di riscaldare l’acqua sanitaria fino a 70°C. ETA Group ha installato serbatoi prodotti dall’azienda Jenni, adatti al funzionamento con condensazione diretta. Poiché non sono necessari ulteriori scambiatori di calore è possibile aumentare l’efficienza del sistema, così come la temperatura raggiungibile. All’interno del serbatoio di stoccaggio stratificato l’acqua sanitaria viene mantenuta a 65°C nella sezione superiore, a 30-40° al centro, per il riscaldamento dell’edificio e nella sezione inferiore del serbatoio l’acqua viene mantenuta a 25°C per il raffreddamento supplementare del refrigerante liquido. Un compressore a velocità variabile aumenta il rendimento a carico parziale.