L IMPIANTO SOLARE TERMICO: CARATTERISTICHE, CLASSIFICAZIONI, DIMENSIONAMENTO, PANNELLI RADIANTI, COSTI, RISPARMI, AUTORIZZAZIONI, PROCEDURE

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1 L IMPIANTO SOLARE TERMICO: CARATTERISTICHE, CLASSIFICAZIONI, DIMENSIONAMENTO, PANNELLI RADIANTI, COSTI, RISPARMI, AUTORIZZAZIONI, PROCEDURE Un impianto solare termico utilizza l energia contenuta nella radiazione solare per riscaldare l acqua fino a C. L impianto ha come componente fondamentale uno o più convertitori di energia solare, detti collettori o pannelli solari, almeno un serbatoio di accumulo e una centralina che regola il sistema elettrico. Collettore Solare Acqua Calda Sanitaria Centralina Sonda Reintegro H 2 O Pompa di circolazione Reintegro H 2 O Il sistema, associato a pannelli radianti (vedi oltre), può garantire anche il normale riscaldamento di ambienti. Alcune particolari tipologie di impianti sono in grado di fornire acqua ad alta temperatura (120 C) per l impiego nel settore industriale. Il collettore è un contenitore con all interno una serie di tubi in cui fluisce l acqua che deve essere riscaldata. Ai singoli tubi sono collegate delle piastre (in genere in rame) che assorbono il calore del sole e lo trasferiscono all acqua. I pannelli hanno una superficie vetrata superiore che serve sia per proteggere la rete di tubi sia per aumentare l effetto riscaldante dei raggi solari (un piccolo effetto serra ).

2 Tipologie e Classificazione degli impianti La classificazione degli impianti avviene in base: - alla temperatura del fluido scaldato Temperatura a bassa temperatura < 100 ºC a media temperatura (forni solari) ad alta temperatura (collettori parabolici) - alla modalità di scambio di calore Utilizzo produzione acqua calda sanitaria o riscaldamento edifici > 250 ºC processo industriale il fluido viene portato allo stato di vapore generazione di energia elettrica, produzione di calore di processo per l'industria chimica Il fluido scaldato è - un vettore (sistema chiuso), sfruttato per il trasferimento del calore; - l acqua o l aria (sistema aperto), che interessa portare ad una temperatura maggiore. - alla tipologia del collettore I principali tipi di collettore presenti in Italia sono: - vetrati piani (molto comuni, di costo medio, versatili); - non vetrati (solo per uso estivo, generalmente piscine o impianti balneari, molto economici); - sottovuoto (ad alta efficienza, più costosi, ma ben utilizzabili tutto l arco dell anno); - ad accumulo integrato (ben utilizzabili in zone a clima mite, abbassano i costi dell impianto).

3 L acqua riscaldata nel collettore viene inviata nel serbatoio di accumulo (uno o più). I serbatoi hanno pareti molto spesse (10-15 cm) e ben isolate consentendo l accumulo e la distribuzione anche dopo qualche ora. A causa dell aleatorietà e della discontinuità della fonte solare, è necessario dotare l impianto di un sistema di riscaldamento integrativo di tipo tradizionale (normalmente una caldaia a gas, meglio se a condensazione). La soluzione impiantistica più utilizzata prevede l impiego di sistemi solari a circolazione forzata dotati di termoregolazione per la circolazione del fluido. I sistemi solari termici sono estremamente affidabili (la durata di vita è superiore ai 20 anni) e le operazioni di manutenzione consistono per lo più nella pulitura del vetro del collettore e nella verifica annuale dei principali dispositivi del circuito da effettuarsi ad esempio in concomitanza con il controllo della caldaia. Per quanto riguarda le applicazioni per la produzione di acqua calda sanitaria, i sistemi solari consentono di coprire mediamente il 60-70% del fabbisogno termico annuo dell utenza, con punte del 100% nei mesi estivi. Il riscaldamento di ambienti garantisce invece un efficienza del 30-40%. IL DIMENSIONAMENTO Per calcolare le dimensioni di un impianto solare per un utenza di tipo domestico, è necessario partire dai consumi di acqua calda sanitaria per persona che si aggirano tra i litri al giorno. Ciò significa che, ad esempio, per una famiglia composta da 4 persone occorrono giornalmente circa 200 litri di acqua a 45 C. Qualora si decidesse di integrare anche il riscaldamento degli ambienti, questo valore deve essere aumentato tenendo conto del volume degli ambienti da riscaldare e delle loro caratteristiche di isolamento termico (trasmittanza). Se si intende fornire acqua calda anche a elettrodomestici (lavatrici e/o lavastoviglie) il valore di consuemo di acqua calda giornaliero deve essere aumentato di almeno 20 litri per ogni lavaggio previsto. Nel caso di strutture ricettive (alberghi, case di riposo ecc.) il fabbisogno di acqua calda è leggermente diverso. Il dimensionamento corretto è quello effettuato per i mesi di massima ricettività e massimo consumo, in genere quelli estivi (luglio e agosto). Un impianto ben calibrato deve garantire l autosufficienza in questi periodi. Durante i mesi con minore insolazione il sistema viene integrato con una normale caldaia (a gas, a biomassa), meglio se del tipo a condensazione. I consumi energetici possono essere valutati secondo le indicazioni riportate nella tabella seguente: Litri/giorno kcal/giorno MJ/giorno kwhth/giorno NOTE Litri/giorno Abitazione ,9 1,92 - Ospedale ,29 2,30 Per posto letto Case di riposo ,52 1,53 - Scuole ,69 0,192 - Caserme ,14 1,15 - Industrie ,76 0,767 - Uffici ,69 0,192 - Campeggi ,14 1,15 Per persona Hotel alta cat ,1 6,14 Per stanza Hotel bassa cat ,82 3,84 Per stanza Palestre ,84 1,34 Per utilizzatore Lavanderie ,83 0,23 Per kg lavato Ristoranti ,38 0,38 Per pasto Bar ,27 0,076 Per consumazione

4 Il numero dei collettori varia a seconda della zona geografica, in base alla disponibilità di energia solare. Il calcolo dell irraggiamento sul piano dei collettori può essere effettuato secondo quanto stabilito dalla norma UNI 8477 parte 1 a partire dai dati sull orizzonte desunti dalla norma UNI 10349, oppure dai dati dell Atlante Europeo della radiazione Solare (ESRA European Solar Radiation Atlas) o, infine, dalle pubblicazioni dell ENEA La radiazione solare globale al suolo in Italia. Superficie captante, orientamento e inclinazione In prima approssimazione si può stimare che la superficie di collettore solare richiesta per persona è di circa 1,0-1,2 m 2 per un sistema installato in una regione del nord Italia e 0,75-1,0 m 2 per il Centro e Sud Italia.. Anche il volume del serbatoio di accumulo è legato alla superficie captante installata (circa litri per m 2 di collettore). Ad esempio per una famiglia di 4 persone residente in una località del nord Italia è generalmente sufficiente un impianto di 5 m 2 di collettori, abbinato ad un serbatoio di accumulo di 450 litri, con una caldaia di integrazione di kw. Nel caso di impianti dedicati alla produzione di acqua calda sanitaria presso utenze ad uso continuativo la superficie captante non deve superare la minima superficie in grado di garantire nel mese di maggio l intera copertura del fabbisogno per mezzo della sola fonte solare. Nel caso di impianti dedicati alla produzione di acqua calda sanitaria presso utenze ad uso stagionale (aprile ottobre), la superficie captante non deve invece superare la minima superficie in grado di garantire nel mese a più alta insolazione l intera copertura del fabbisogno per mezzo della sola fonte solare. Per quanto riguarda l orientamento dei collettori questi devono avere preferibilmente orientamenti a Sud. Sono comunque possibili orientamenti ad Est e ad Ovest (ma con rese minori) solo se non esistono altre opzioni di orientamento dei collettori verso il quadrante Sud. Nel caso di installazioni su tetto a falda (esclusi gli edifici industriali), al fine di rispettare criteri di corretto inserimento architettonico dei collettori, l installazione di collettori solari non dovrebbe avere orientamenti e inclinazioni diversi dall inclinazione e orientamento della falda. Nel caso di installazione di collettori solari su superficie piana valgono infine le seguenti raccomandazioni indicative: - Al fine di ottenere le migliori efficienze i collettori dovrebbero essere orientati a Sud con una tolleranza massima pari a ± Nel caso in cui il carico sia all incirca costante durante i mesi dell anno, l inclinazione preferibile è quella pari alla latitudine del luogo con uno scarto di ± 5. - Nel caso in cui il carico sia prevalentemente estivo, l inclinazione preferibile è quella pari alla latitudine del luogo diminuita di gradi. - Nel caso in cui il carico sia prevalentemente invernale, l inclinazione preferibile è quella pari alla latitudine del luogo aumentata di gradi. Per impianti solari che integrino produzione di acqua calda sanitaria e riscaldamento degli ambienti, l inclinazione può essere superiore a quella sopra indicata al fine di privilegiare la produzione invernale di energia termica per il riscaldamento degli ambienti.

5 I PANNELLI RADIANTI Il solare termico può fornire anche un interessante contributo al riscaldamento delle abitazioni. A livello domestico, i sistemi più diffusi sono quelli combinati, ossia destinati alla produzione congiunta di calore per l acqua calda sanitaria e il riscaldamento degli ambienti, con una copertura del carico termico richiesto mediamente del 20-40% all anno. Per ottimizzare la resa energetica di tali soluzioni impiantistiche è preferibile dotare l abitazione di un sistema di riscaldamento a bassa temperatura (pannelli radianti integrati nei pavimenti, nelle pareti o nelle solette dei locali da climatizzare). Diversamente dai consueti termosifoni, i pannelli radianti sono costituiti da serpentine in materiale plastico sono incorporate nello strato di intonaco che riveste pareti e soffitti o nel sottofondo dei pavimenti nelle quali circola acqua ad una temperatura tra i C e pertanto si sposano perfettamente con le condizioni di funzionamento dei collettori solari nei mesi invernali. Il sistema di accumulo negli impianti combinati è di tipo a stratificazione, al fine di massimizzare il contenuto energetico nei prelievi alle diverse temperature (per uso sanitario e per riscaldamento). Il trasferimento di calore è per irraggiamento, le superfici riscaldate dalle serpentine irraggiano persone e cose e scaldano molto meno l aria. Si ottiene così un comfort termico migliore con pareti calde (25-30 C) e aria più fresca (16-18 C circa). Questi sistemi, abbinati a caldaie a condensazione, consentono di ottenere un risparmio di energia fino al 35-40%.

6 COSTI, RISPARMI, INCENTIVI I costi di un impianto solare termico presentano delle notevoli differenze a seconda della quantità e del tipo di collettori utilizzati (piani o sottovuoto), del volume del serbatoio di accumulo e della complessità del circuito. Tuttavia possiamo considerare ragionevoli costi intorno a per m 2 di collettore installato (chiavi in mano, anno 2006). Per impianti più grandi (oltre m 2 di collettore) i costi sono sensibilmente minori, pari a circa 500 per m 2 di collettore installato. Nel caso del nostro impianto tipo (5 m 2 di collettori, abbinato a un serbatoio di accumulo 450 litri) la spesa prevista sarà quindi indicativamente di circa Qualora si decidesse di sostituire anche l impianto termico di integrazione, si consideri il tipo a condensazione che ha un costo medio di circa (Iva esclusa) ma garantisce elevati risparmi di energia (sono al 40%). La soluzione ideale sarebbe quindi una caldaia a condensazione con termoaccumulo solare integrato. L utilizzo combinato dele due tecnologie (solare + condensazione) può garantire risparmi sino al 60% e più (a seconda delle zone climatiche e della quantità di pannelli solari). Il costo di un sistema di termoaccumulo completo di caldaia a condensazione e 8 m2 di pannelli solari è di circa (Iva esclusa) Per valutare il risparmio economico si tenga presente che una superficie di 1 m 2 di collettore solare è in grado di riscaldare ogni giorno circa 80 litri di acqua. Per ottenere lo stesso risultato sono invece necessari circa 0,4 m 3 di gas metano oppure 0,6 litri di gpl o 0,4 litri di gasolio. Fate i vostri calcoli. La sorpresa è garantita!. Un altro esempio di risparmio economico annuale è quello riportato in tabella riferito al confronto tra un sistema solare e un sistema a boiler o a caldaia a gas, autonoma o centralizzata. Risparmio economico annuale [ /m 2 collettore anno] Produzione con scaldabagno elettrico Produzione con caldaia autonoma a gas Produzione con caldaia centralizzata a gas Il costo di un sistema solare si riduce sensibilmente sia grazie ai finanziamenti e agli incentivi predisposti a livello locale (regioni e province) o nazionale mediante bandi pubblici (estremamente variabili da caso a caso, ma in genere pari al %) sia al risparmio d imposta conseguibile mediante la detrazione fiscale consentita del 55% (in 3 anni) della spesa sostenuta (cfr. finanziamenti e agevolazioni fiscali).

7 AUTORIZZAZIONI Per l installazione di un sistema solare su edifici già esistenti è necessario presentare la DIA (Dichiarazione di Inizio Attività) al Comune competente. La risposta avviene in genere entro giorni. Per l installazione su edifici soggetti a particolari vincoli di tipo storico e/o paesaggistico oltre alla DIA è necessario dare Comunicazione anche alla Sovrintendenza ai Beni Culturali e Architettonici. La risposta, in questo caso, deve pervenire entro e non oltre i 60 giorni. Le prossime normative nazionali, e anche molte regionali, dovrebbero prevedere una notevole semplificazione burocratica delle pratiche relative ai sistemi solari, consentendo persino una attività libera per impianti fino a 20 m 2. PROCEDURE STANDARD PER REALIZZARE UN IMPIANTO 1. calcolo del fabbisogno di acqua calda (sanitaria e/o per riscaldamento e/o per ciclo produttivo) 2. richiesta di preventivo all installatore (si preferisca un installatore che ha sottoscritto accordi volontari di settore con Regioni e/o Province e quindi risulta abilitato alle pratiche di richiesta dei finanziamenti) (gli elenchi sono sempre disponibili sui siti web delle singole Regioni e Province) 3. stesura del progetto da parte del progettista (in genere un servizio offerto anche dai singoli installatori) 4. richiesta delle autorizzazioni comunali (eventualmente anche della Sovrintendenza) e deposito del progetto all Ufficio Tecnico del Comune 5. Eventuale richiesta del contributo a Regione e/o Province (l operazione viene curata in genere direttamente dall installatore) 6. Installazione e collaudo dell impianto 7. manutenzione annuale

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