RAFFRESCARE CON IL SOLE SOLAR COOLING TECNOLOGIA ED ESPERIENZA KLOBEN

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Biaggio Bartolini
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1 RAFFRESCARE CON IL SOLE SOLAR COOLING TECNOLOGIA ED ESPERIENZA KLOBEN RELATORE: MANUEL GASPARRO Martedì 15 Gennaio 2013

SOMMARIO CARATTERISTICHE COLLETTORI SOLARI SKY CPC 58 TECNOLOGIA SOLAR COOLING (BILANCIO ENERGETICO, COP ASSORBITORI) DIMENSIONAMENTO IMPIANTI TECNOLOGIA DEC (DESSICANT EVAPORATIVE COOLING) IMPIANTO

2 SOMMARIO CARATTERISTICHE COLLETTORI SOLARI SKY CPC 58 TECNOLOGIA SOLAR COOLING (BILANCIO ENERGETICO, COP ASSORBITORI) DIMENSIONAMENTO IMPIANTI TECNOLOGIA DEC (DESSICANT EVAPORATIVE COOLING) IMPIANTO SolarCooling CURIA_VALLO_DELLA_LUCANIA IMPIANTO SolarCooling ENEA_CASACCIA_F51 IMPIANTO SolarCooling MENSA_DIPENDENTI_CITTA _DEL_VATICANO IMPIANTO Liquid DEC SEDE_KLOBEN_BOVOLONE_(VR) IMPIANTO SolarCooling OSPEDALE EMERGENCY SUDAN IMPIANTO SolarCooling UNIVERSITA L AQUILA

Ø 58mm CON SUPERFICIE SELETTIVA INTERNA METALIZZATA A BASSA EMISSIONE -LAMINA CPC E TELAIO IN ALLUMINIO

3 COLLETTORI SOLARI KLOBEN SKY CPC 58 - COLLETTORI SOLARI CON TUBI AD INTERCAPEDINE SOTTOVUOTO DA 8, 12, 18, 21 ELEMENTI - TUBI IN VETRO BOROSILICATO CONTRO SHOCK TERMICI E IMPATTI ACCIDENTALI - TUBI IN VETRO Ø 58mm CON SUPERFICIE SELETTIVA INTERNA METALIZZATA A BASSA EMISSIONE -LAMINA CPC E TELAIO IN ALLUMINIO -ASSORBITORI COASSIALI IN ALLUMINIO - CIRCUITO DI DISTRIBUZIONE U- TYPE E DOPPIO COLLETTORE DI TESTA IN RAME

4 CUORE E MOTORE DEL SISTEMA DOPPIO TUBO COASSIALE SOTTOVUOTO VETRO BOROSILICATO SPESSORE TUBO ESTERNO 1,7mm SPESSORE TUBO INTERNO 1,5mm RESISTENZA MECCANICA E TERMICA SUPERFICIE SELETTIVA IN CERMET GARANZIA TUBO Ø 58 mm Ø 47 mm 10 ANNI CONTRO LA GRANDINE

5 ASSORBITORE E CIRCUITERIA MASSIMIZZA LO SCAMBIO TERMICO PER CONDUZIONE CIRCUITERIA IN RAME AD U CON COLLETTORE DI TESTA BILANCIATO

6 CIRCUITERIA IN RAME CIRCUITO BILANCIATO AMBIDESTRO COLLAUDATI UNO PER UNO RACCORDI AD OGIVA A STRINGERE

7 SISTEMA CPC: AUMENTO SUPERFICIE ALLUMINIO BRILLANTATO COEFFICIENTE DI RIFLESSIONE > 95% INDIPENDENZA DALL ANGOLO DI INCIDENZA E RIFLESSIONE CAPTAZIONE CIRCOLARE INDICE IAM UNITARIO

1-2 CERTIFICAZIONE SOLAR KEYMARK PRIMA AZIENDA

8 CERTIFICAZIONE SOLAR KEYMARK COLLETTORI SOLARI A CIRCOLAZIONE FORZATA: CERTIFICAZIONE EN 12975: 1-2 CERTIFICAZIONE SOLAR KEYMARK PRIMA AZIENDA ITALIANA PRODUTTRICE DI COLLETTORI SOLARI SOTTOVUOTO

9 rendimento CONFRONTO OPERATIVO DI RENDIMENTO Curva dell'efficienza istantanea 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% PIANO SOTTOVUOTO SKY SP 10% 0% 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 Kloben Solaren LLC (tm-ta)/g

10 rendimento CONFRONTO OPERATIVO DI RENDIMENTO 100% 64,4% 90% 80% 70% Curva dell'efficienza istantanea T M = 65 [ C] ; T A = 30 [ C] 60% 50% 55,3% 40% 30% 20% 10% 0% 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,044 Kloben (tm-ta)/g Solaren LLC

11 rendimento CONFRONTO OPERATIVO DI RENDIMENTO 60,0% 100% 90% Curva dell'efficienza istantanea T M = 65 [ C] ; T A = 2 [ C] 80% 70% 60% 50% 40% 41,8% 30% 20% 10% 0% 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 Kloben 0,069 Solaren LLC (tm-ta)/g

12 PRESTAZIONI KLOBEN SKY 18 CPC 58 TEST REPORT CERTIFICAZIONE RENDIMENTO OTTICO h 0 = 71,8% PERDITE TERMICHE a 1 = 0,974 a 2 = 0,005 VELOCITA OTTIMALE DEL FLUIDO DI SCAMBIO v = 60 l/h m 2 POTENZA DI PICCO CON 1000 W/m 2 INCIDENTI 2039 W ENERGIA ANNUALE FORNITA: 733 kwh/mq (WURZBURG, 3mq)

13 NORMATIVA UNI EN VALORI RENDIMENTO OTTICO h 0 = 71,8% FATTORI DI PERDITA TERMICA a 1 = 0,974 W/m 2 k a 2 = 0,005 W/m 2 K 2

14 SOLAR COOLING: ASPETTI TECNICI

2500 Energia solare utilizzabile Consumo di riferimento Irraggiamento 2500 2000 2000 1500 1 1

15 FABBISOGNO E SINCRONIA TUTTI I DIRITTI SONO RISERVATI, MATERIALE DI TURCO GROUP SRL, VIETATA LA RIPRODUZIONE ANCHE PARZIALE 3000 [kwh/month] Radiazione in eccesso Domanda in eccesso Energia solare utilizzabile Consumo di riferimento Irraggiamento Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec 0 Fonte: ITW - Graz

16 TECNOLOGIA PER SISTEMI SOLAR COOLING Sistemi a ciclo chiuso (macchine di refrigerazione alimentate ad energia termica) Macchine ad assorbimento (80% mercato) e ad adsorbimento Usati nella maggior parte dei casi per la produzione di acqua fredda Qualsiasi tecnologia di distribuzione del freddo (e.g. Sistemi di ventilazione, fan-coils, superfici radianti,...) Sistemi a ciclo aperto basati su combinazione deumidificazione e raffreddamento evaporativo (sistemi DEC) trattamento diretto dell aria Sempre necessario rete distribuzione del freddo basato su sistema di ventilazione Sistemi sul mercato usano scambiatori rotativi o materiale adsorbente in forma liquida

17 COP COP DI GRUPPI REFRIGERANTI AD ACQUA ideale * effetto assorbimento effetto assorbimento adsorbimento Temperatura di alimentazione [ C]

19 BILANCIO TERMICO E C.O.P. Energia termica alimentazione alta temperatura, T H Apporto solare ambiente esterno, es. Torre evaporativa Coefficient of Performance ( COP termico ) Energia termica rilasciata media temperatura, T M freddo utile calore alim. Freddo utile bassa temperatura, T C ambiente condizionato L aliquota di energia in uscita dalla macchina, essendo pari alla somma dei contributi in ingresso, è sostanziosa!!! Laddove vi è la possibilità di rercuperarla (elevato fabbisogno di ACS o piscina ) l ammortamento dell impianto è molto più rapido.

20 SCHEMA DI PRINCIPIO SOLAR COOLING GRUPPO AD ASSORBIMENTO A CICLO CHIUSO LiBr

21 SOLAR COOLING: COMPONENTI DA DIMENSIONARE Volano termico? Rilascio calore? Volano termico? Carico e distribuzione? I parametri che regolano il dimensionamento sono molti Per poter tener conto di tali parametri è necessario effettuare un calcolo su basi temporali moto ridotte (1 h) tramite un software di calcolo appropriato (TRNSYS )

22 SOFTWARE TRNSYS

23 SOFTWARE TRNSYS PARAMETRI

24 SOFTWARE TRNSYS RISULTATI SIMULAZIONE

25 CONFRONTO SIMULAZIONE - MISURAZIONE ORE ORE DI FUNZIONAMENTO DELL'ASSORBITORE ( 20/05-30/06, 20/07-31/08 ) MISURAZIONE SIMULAZIONE SIMULAZIONE DI PRODUCIBILITA ENERGETICA VALIDA AL 94%!!! kwh kwh FRIGORIFERI PRODOTTI ( 20/05-30/06, 20/07-31/08 ) MISURAZIONE SIMULAZIONE

26 LIMITE ATTUALE DEL SOLAR COOLING POTENZIALITÀ MINIMA: 20 kwf = 300/350 mq di superficie da condizionare Le macchine migliori, per rapporto qualità/prezzo, storicità di funzionamento e presenza sul mercato italiano hanno le taglie minime di 35 kw con possibilità di modulare fino al 20 %

27 TECNOLOGIA DEC Sistemi DEC (Desiccant and evaporative cooling systems) Sistemi DEC sono utilizzati per il trattamento diretto dell aria Processo consiste in una combinazione di raffreddamento evaporativo e deumidificazione attraverso materiali igroscopici Il potenziale del raffreddamento evaporativo è aumentato dal processo di deumidificazione dell aria Un sistema DEC sostituisce una convenzionale unità di trattamento aria senza utilizzare sistemi convenzionali a compressione

Sistemi DEC (Desiccant and evaporative cooling systems) Due gruppi di tecnologie TECNOLOGIA DEC Sistemi a deumidificatore rotativo: rotori disponibili in vasta gamma di dimensioni prodotti da diverse

28 Sistemi DEC (Desiccant and evaporative cooling systems) Due gruppi di tecnologie TECNOLOGIA DEC Sistemi a deumidificatore rotativo: rotori disponibili in vasta gamma di dimensioni prodotti da diverse industrie nel mondo; materiale adsorbente gel di silicato o cloruro di litio; cycle adattabile a diverse condizionio climatiche. Sistemi a letto fisso: pochissime realizzazioni, impianti pilota Sistemi a desiccante liquido: pochi impianti pilota; in quasi tutti i casi LiCl e il materiale desiccante

TECNOLOGIA DEC Schema di sistema DEC 45-90 C backup caldaia Esplusione Aria ambiente esterno Ruota desiccante

29 TECNOLOGIA DEC Schema di sistema DEC C backup caldaia Esplusione Aria ambiente esterno Ruota desiccante Scambiatore rotativo umidificatori ritorno Carichi di condizionamento mandata Fonte: Fhg ISE, Politecnico di Milano

30 Back Up sistema DEC TECNOLOGIA DEC

31 Monitoraggio e Controllo in ambiente LABVIEW TECNOLOGIA DEC

32 CURIA DI VALLO DELLA LUCANIA

33 CURIA DI VALLO DELLA LUCANIA CLIENTE: LOCALITA : TIPOLOGIA: CURIA DI VALLO DELLA LUCANIA: (Condizionamento della sala ristorante del Seminario) VALLO DELLA LUCANIA (SA) IMPIANTO COMBINATO DI SOLAR COOLING SUPERFICIE SOLARE: 145,2 m 2 = N. 44 collettori SP 21 ACCORGIMENTI : MACCHINA AD ASSORBIMENTO YAZAKI WFC 10 DA 35 kw, INTEGRAZIONE RISCALDAMENTO ANNO INSTALLAZIONE: 2005

34 CURIA DI VALLO DELLA LUCANIA Impianto Originale Integrazione impianto solare (riscaldamento) Integrazione modulo ad assorbimento (raffrescamento) Disposizione collettori solari

35 CURIA DI VALLO DELLA LUCANIA: IMPIANTO ORIGINE Impianto originale

36 CURIA DI VALLO: INTEGRAZIONE SOLARE Impianto Originale Integrazione impianto solare (riscaldamento) Impianto con integrazione modulo ad assorbimento per raffrescamento Disposizione collettori solari

37 CURIA DI VALLO DELLA LUCANIA

38 CURIA DI VALLO: RAFFRESCAMENTO Impianto Originale Integrazione impianto solare (riscaldamento) Integrazione modulo ad assorbimento (raffrescamento) Disposizione collettori solari

39 CURIA DI VALLO: MACCHINA AD ASSORBIMENTO

40 CURIA DI VALLO DELLA LUCANIA: CAMPO SOLARE Impianto Originale Integrazione impianto solare (riscaldamento) Impianto con integrazione modulo ad assorbimento per raffrescamento Disposizione collettori solari

41 CURIA DI VALLO DELLA LUCANIA

42 CURIA DI VALLO DELLA LUCANIA

43 CURIA DI VALLO DELLA LUCANIA

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