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1 GUIDA TECNICA

2 IMPORTANTE Questo guida propone una panoramica tecnica ed applicativa riguardo al prodotto Armadillo ed una sintesi generale riguardo alla progettazione di sistemi solari termici con prodotti Wirebridge S.r.l. Noi consigliamo, per la progettazione di ogni impianto, di procedere sempre in cooperazione con gli specialisti dei settori interessati, tenendo conto, volta per volta, delle particolari esigenze di natura impiantistica e strutturale degli impianti solari. Ricordiamo inoltre che questa guida non può essere utilizzata come uno strumento di progettazione: la sua funzione è unicamente di offrire una panoramica globale comprensiva dei dati necessari ed accessori per una progettazione consapevole. Tutti i sistemi solari devono essere progettati da un ingegnere competente. Né Wirebridge S.r.l. né le società ad essa collegate si assumono la responsabilità di sistemi progettati utilizzando le informazioni qui riportate. Per ricevere assistenza e supporto tecnico per la progettazione del vostro sistema solare, contattare i nostri uffici: Tel: r.a. Tutte le descrizioni, le specifiche del prodotto e le procedure del presente manuale sono quelle in vigore al momento della stampa. Tuttavia, essendo Wirebridge S.r.l. continuamente impegnata in test e miglioramenti del prodotto, le specifiche e le procedure sono soggette a cambiamenti. Ci riserviamo il diritto di modificare le specifiche e le procedure senza darne previa comunicazione. Tutti i dati sono senza pretesa di completezza. Con riserva di errori di composizione e di stampa. Rev

3 IMPORTANTE Perché scegliere Wirebridge Energia Solare Termica Radiazione solare Utilizzo dell energia solare Impianto solare termico Orientamento e inclinazione collettori Ombreggiamento Stagnazione Armadillo Descrizione Il tubo solare modulare e lo scambiatore termico Il sistema di ancoraggio integrato SolarTail Trasporto, installazione e manutenzione semplificata Integrazione architettonica e personalizzazione Filiera di produzione, Garanzia, Smaltimento Certificazione e rendimento Dati tecnici Armadillo Packaging tubi solari modulari Carico di neve e vento Dimensioni Personalizzazione calotta Progettazione consapevole ed integrata Dimensionamento dell impianto Richiesta di acqua calda

4 4.2 Volume di stoccaggio Area del collettore Dimensionamento e Risparmio Energetico Risparmio su consumi di acqua calda sanitaria (ACS) Risparmio su consumi di riscaldamento domestico Circuito solare Portata specifica e complessiva Fluido termovettore Perdite di carico Tubazioni Collegamento dei collettori e schemi di impianto Gruppo circolatore e vaso di espansione Installazione dell impianto Montaggio dei collettori Messa in funzione Manutenzione CONTATTI

5 1. PERCHÉ SCEGLIERE WIREBRIDGE Qualità, sensibilità verso l ambiente e spinta verso il futuro: Wirebridge è una joint-venture che nasce dalla creatività e dalla passione di un gruppo pluripremiato e appassionato del proprio mestiere, attraverso il supporto di un solido team imprenditoriale con lo sguardo verso l innovazione e il cambiamento. La nostra mission è creare prodotti cleantech con tecnologie a elevato contenuto innovativo, di alta qualità, dal design attentamente studiato e con ciclo produttivo 100% made in Italy. La qualità dei prodotti Wirebridge è rivelata in ogni singolo step del ciclo di produzione e vendita: sviluppo tecnologico interno, attenta selezione dei fornitori e dei materiali, linea di produzione a basso consumo energetico e con i più elevati standard di controllo di prodotto, stretto dialogo con il progettista, l installatore e l utente finale per comprendere e risolvere ogni sua richiesta. L impatto innovativo della tecnologia sviluppata è stato più volte riconosciuto da numerosi premi e attestati al merito ricevuti. 4

6 1. ENERGIA SOLARE TERMICA 1.1 RADIAZIONE SOLARE Il Sole è una stella di dimensioni medio-piccole costituita da una massa di gas incandescente (elio e idrogeno). All interno del nucleo avviene in continuo il processo di fusione nucleare: quattro atomi di idrogeno formano un atomo di elio, ma la massa del nucleo di elio è inferiore alla somma delle masse dei nuclei di idrogeno. Tale differenza, secondo la ben nota equazione E = mc 2, è trasformata in energia, sotto forma di radiazioni elettromagnetiche. La quantità di energia che raggiunge la Terra permetterebbe, se sfruttata per intero, di fare a meno di qualsiasi altra fonte energetica: basti pensare che in 90 minuti (una partita di calcio!) la Terra è colpita da tanta luce solare quanto basta per produrre energia per tutto il Pianeta per un anno intero. La potenza radiante del Sole, prima di essere filtrata dall atmosfera terrestre, misura in media W/m 2 ( costante solare ). Quando il cielo è sereno sulla superficie terrestre arrivano circa W/m 2, mentre quando il cielo di giorno è completamente coperto tale radiazione si riduce a 100 W/m 2. Il valore della insolazione annua è la quantità di energia solare che, nel corso di un anno, può essere captata da una superficie unitaria rivolta a sud (se si ragiona nell emisfero boreale). Questo valore dipende dalle caratteristiche climatiche del luogo e dalla sua posizione: latitudine, longitudine, altezza sul livello del mare. Il valore della insolazione annua serve a quantificare l energia termica ottenibile (in un certo luogo) con un impianto solare. L Atlante Europeo delle Radiazioni Solari (http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/countries/countries-europe.htm#europe) riporta i valori dell insolazione annua non solo in relazione alle principali località europee, ma anche in base all orientamento e all inclinazione della superficie unitaria rispetto al piano orizzontale. 5

7 Di seguito sono riportate alcune indicazioni relative all insolazione annua nei paesi europei: Carta del soleggiamento in Europa, relativa ad orientamento Sud con pendenza pari alla latitudine. Irraggiamento solare globale quotidiano medio in kwh/m 2 durante l anno: Zona A (Nord Europa). Irraggiamento solare quotidiano medio: kwh/m 2 Zona B (Europa Centrale). Irraggiamento solare quotidiano medio: kwh/m 2 Zona C (Europa del Sud). Irraggiamento solare quotidiano medio: kwh/m 2 Dettaglio Italia: 6

8 1.1 UTILIZZO DELL ENERGIA SOLARE Impianto solare termico Il solare termico è quella tecnologia che permette di generare calore attraverso la radiazione solare. A livello residenziale e commerciale, questa tecnologia è sfruttata per la produzione di calore ai fini di scaldare acqua calda sanitaria (ACS) e integrare la produzione di calore per il riscaldamento di ambienti. Un impianto solare termico è costituito da: 1) Collettori solari, la cui funzione è trasformare la radiazione elettromagnetica del Sole in calore; 2) Gruppo di circolazione, la cui funzione è trasportare il calore (mediante il fluido termovettore) dal collettore all accumulatore; 3) Accumulatore, la cui funzione è immagazzinare, sotto forma di acqua calda, il calore catturato dai collettori. 7

9 Come ogni energia rinnovabile, i vantaggi sono duplici: riduzione dei consumi energetici dell utente (bollette energetiche) e la diminuzione delle emissioni di CO2, derivate dal consumo energetico per il riscaldamento. Il settore residenziale in Europa è responsabile di quasi il 30% dei consumi energetici totali. Consumo energetico in UE suddiviso per settore [fonte: DG ENER, 2009] trasporti 34% settore domestico 27% industria 24% servizi 13% agricultura 2% Il settore residenziale è uno dei più energivori per quanto riguarda il fabbisogno di energia termica. In particolare, la coibentazione dell edificio e in generale l anno di costruzione sono fattori fondamentali per comprendere la quantità di energia richiesta di ogni abitazione. Livello medio di consumo energetico per riscaldamento (espresso come utilizzo di energia finale[kwh/m 2 anno]) suddiviso per età della casa monofamiliare. [Fonte: BPIE Report, 2009] 8

10 1.1.2 Orientamento e inclinazione col lettori Oltre che dalla località, l efficienza ed il rendimento globale dei collettori dipende anche dall orientamento di questi e dalla loro inclinazione. Nell emisfero boreale, l orientamento ideale dei collettori è verso Sud (o, in generale, verso l equatore), poiché il Sole raggiunge proprio a Sud il punto di massima elevazione. E definito angolo azimutale la deviazione (espressa in gradi) del collettore dall esatto orientamento verso Sud: -90 indica un orientamento verso Est; +90 indica un orientamento verso Ovest. L angolo azimutale influenza direttamente le prestazioni del collettore solare in maniera strettamente legata all angolo di inclinazione del collettore stesso. Condizioni ideali (copertura solare al 100%): orientamento Sud; inclinazione Scostamenti dell angolo azimutale di 40 (sia a Est che a Ovest) producono una riduzione della copertura solare di circa il 10% (riduzione accettabile ai fini della progettazione di un impianto). L inclinazione consigliata per garantire il corretto funzionamento dei tubi solari di Armadillo deve essere compresa tra 20 e 90. Nel caso di tetti con esposizione a Est e a Ovest, è preferibile scegliere la facciata Ovest, in quanto verso Est la mattina potrebbe esserci nebbia o foschia, ed inoltre nel pomeriggio le temperature sono più elevate che al mattino, garantendo dunque un rendimento leggermente superiore. Riguardo all inclinazione del collettore, in Italia i collettori solari dovrebbero essere montati tra 32 e 34 per avere un angolo di incidenza ottimale per la produzione di acqua calda sanitaria. Inclinazioni inferiori all ottimale favoriscono l irraggiamento nei mesi estivi. 9

11 1.1.3 Ombreggiamento L'ombreggiamento riduce il rendimento complessivo di un sistema solare: durante la fase di progettazione si deve tenere conto del posizionamento del collettore rispetto ad eventuali ombreggiamenti proiettati da elementi esterni (palazzi alti, alberi, etc.) o dai collettori stessi, se disposti in più file (specialmente su tetti piani). L ombreggiamento dipende inoltre dall altezza del Sole a seconda della stagione dell anno, oltre che dal normale cammino giornaliero del Sole Stagnazione La stagnazione del sistema solare (collettori e tubazioni) avviene quando il circuito solare non trasferisce l energia dal collettore durante le ore in cui c è radiazione solare. Questo solitamente avviene quando si genera un surplus di energia che non può più essere immagazzinata nell accumulatore solare. La stagnazione provoca il riscaldamento dell assorbitore e del circuito interno ai collettori, che arriva a temperature molto alte (fino a 200 C) e genera l evaporazione del fluido termovettore. Un analisi molto dettagliata del fenomeno della stagnazione è descritta nella pubblicazione: Stagnation behaviour of solar thermal systems, by R. Hausner and C. Fink A Report of IEA SHC, Task I collettori a tubi solari di Armadillo sfruttano il principio heat pipe che permette di ridurre il volume di vapore surriscaldato generato in fase di stagnazione. La presenza del vaso di espansione (vedi 4.5.6) e la sua corretta taratura evitano l instaurarsi di pressioni troppo elevate all interno del collettore. In generale, l impianto solare andrebbe progettato in modo tale da eliminare il verificarsi della stagnazione o quanto meno in modo da ridurre il più possibile tale fenomeno. Solitamente, si verifica il fenomeno della stagnazione se la superficie di apertura dell impianto è stata sovradimensionata o nel caso di lunghi periodi in cui non vi è necessità di acqua calda, pur essendoci irraggiamento costante. Si noti che i sistemi esposti a lunghi periodi di stagnazione rischiano di essere irreparabilmente danneggiati. 10

12 2. ARMADILLO 2.1 DESCRIZIONE Armadillo è un collettore solare termico a tubi sottovuoto completamente modulare, basato sul concetto dei custom built collectors e capace di soddisfare contemporaneamente esigenze di alte prestazioni tecniche e di natura estetica/integrazione paesaggistica. Si presenta in due configurazioni possibili: Armadillo Alta Integrazione (7 tubi solari ad interasse esteso) e Armadillo Grandi Installazioni (15 tubi solari con alta densità di superficie assorbente per mq). Le due configurazioni permettono di differenziare il prodotto a seconda delle applicazioni: Armadillo Alta Integrazione: applicazioni in contesto urbano/residenziale con necessità di retrofit ad alta integrazione architettonica e paesaggistica; Armadillo Grandi Installazioni: applicazioni per installazioni commerciali e per edifici pubblici (scuole, ospedali, piscine, etc.). In entrambi i casi è costituito da due elementi principali: il sistema captante modulare a tubi solari sottovuoto heat-pipe il sistema di ancoraggio integrato e personalizzabile con calotta di copertura. 11

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14 2.1.1 Il tubo solare modulare e lo scambiatore termico Il tubo solare sottovuoto a tecnologia heat pipe è il componente principale che garantisce la massima conversione dell energia solare in energia termica. Il tubo solare è rivestito di un particolare assorbitore selettivo che converte più del 95% della radiazione solare in calore; la camicia sottovuoto permette di minimizzare le dispersioni termiche e la lamina termoconduttiva in alluminio trasferisce tutto il calore all heat-pipe. Il collegamento a secco tra il circuito primario (bulbo heat pipe) e quello secondario (manifold modulare) garantisce una resa energetica superiore ed un elevata affidabilità nel tempo. Ogni tubo solare modulare ha un area di apertura di 0.1 m 2 ed un peso di soli 2.3 kg. 13

15 Il sistema scambiatore termico di testa, a connessioni secche heat-pipe, permette di ridurre il volume del fluido termovettore impiegato, e contemporaneamente di massimizzare lo scambio termico attraverso due circuiti indipendenti (il circuito heat-pipe ed il manifold). CFD analysis heat exchanger manifold Fluid: Water Mass flow rate: 1 kg/min Wall Roughness: 1.5 μm Fluid inlet T: 20 C Heat-pipe bulb T: 180 C 14

16 2.1.2 Il sistema di ancoraggio integrato L innovativa struttura di ancoraggio ha la duplice funzione di ancorare Armadillo al tetto e di sostenere l intero sistema captante: Armadillo, in serie fino a 30 tubi, necessita di due ancoraggi alla struttura primaria del tetto (parte superiore), mentre la parte inferiore (cromaticamente abbinata alla calotta) può essere ancorata anche alla struttura secondaria senza il rischio di sollevamento o caduta (grazie alla possibilità di unire più moduli si riducono i punti di ancoraggio, limitando al minimo forature e operazioni invasive sul tetto). A differenza dei collettori solari classici che obbligano il sollevamento delle tegole per inserire i pannelli e integrarli al tetto assicurandoli alla struttura primaria, Armadillo si posiziona direttamente sulle tegole, creando un retrofit perfetto: Armadillo non necessita degli impattanti binari di ancoraggio per creare le strutture di appoggio sulla superficie di installazione: la struttura di ancoraggio integrata svolge infatti anche questa funzione. 15

17 2.1.3 SolarTail Uno dei problemi principali del solare termico è l'impatto visivo dei tubi di mandata e di ritorno sui tetti. Armadillo propone un sistema di messa in posa di queste tubazioni unico nel suo genere, che permette di tenere in ordine tutto il circuito idraulico mantenendo l'armonia degli elementi sul tetto. Le foto sottostanti mostrano la criticità di questi elementi applicati a pannelli solari classici: Le tubazioni di mandata e ritorno necessarie per collegare e creare serie di collettori solari crea problematiche estetiche non trascurabili, soprattutto per l installazione in centri residenziali. Lo stato dell arte presenta le problematiche mostrate dagli schemi sottostanti: i tubi di mandata e di ritorno (esteticamente molto impattanti) vengono mantenuti in vista sul tetto. Armadillo presenta un sistema proprietario per evitare questo tipo di problematica. Il sistema si chiama SolarTail: l intero circuito di mandata/ritorno resta coperto dalla calotta di Armadillo, compresi tutti i giunti e collegamenti Armadillo-Armadillo. 16

18 Giunti di collegamento idraulici Armadillo-Armadillo nascosti: Tubazioni di mandata e ritorno nascoste attraverso apposita canalina mimetizzata sotto la calotta: Unico punto di uscita delle tubazioni di mandata e ritorno: L intero sistema appare, una volta messo in opera e collegato all accumulatore, più ordinato ed esteticamente valorizzato. 17

19 2.1.4 Trasporto, installazione e manutenzione semplificata Armadillo, come mostrato precedentemente, è modulare non solo nel sistema a tubi solari, ma anche nel sistema di ancoraggio integrato. Questo permette di avere alcuni notevoli vantaggi, oltre a quelli già descritti: Packaging ridotto Trasporto agevole (non sono necessari automezzi furgonati) Installazione rapida: ogni componente modulare ha dimensioni idonee al trasporto sul tetto senza utilizzo di particolari mezzi d opera (carrucole o piattaforme aeree) e sfruttando gli accessi al tetto già presenti (abbaini, torrette, terrazze) La manutenzione di Armadillo è agevole e semplificata dalla sua modularità: ogni tubo solare è ispezionabile singolarmente ed eventualmente sostituibile senza svuotare l intero impianto Integrazione architettonica e personalizzazione Armadillo (modello Alta Integrazione) offre la caratteristica unica di potersi integrare al contesto del sito di posa, specialmente su tetti a falda, attraverso la propria adattabilità e personalizzazione per ogni tipo di applicazione. Il concetto di integrazione architettonica parte dall analisi oggettiva secondo la quale un tetto a falda è solitamente costituito da una ripetizione continua di elementi sempre uguali: i coppi o le tegole. L obiettivo è quello di integrare un prodotto all interno di questo pattern fisico e cromatico: la caratteristica principale che permette questa integrazione ad Armadillo è l interasse esteso tra i tubi solari modulari, che permette, in fase di messa in opera, di seguire esattamente il passo delle tegole o coppi presenti. 18

20 L attenta analisi condotta da Wirebridge ha permesso di standardizzare un interasse specifico per le coperture maggiormente utilizzate in ambito urbano e residenziale, creando un prodotto capace di non alterare la continuità fisica e geometrica tipica di un tetto a falda, ovvero di far risaltare la trama della copertura derivante dalle tegole o coppi presenti; la calotta, personalizzabile nel colore e nelle finiture, è ulteriormente un elemento di richiamo cromatico del contesto circostante e permette di nascondere la parte più tecnica di Armadillo. Questa caratteristica di non soffocare la copertura sottostante crea un retrofit adattabile ad ogni tipo di tetto e un ulteriore elemento di armonia in caso di posa su tetti nuovi. Gli eleganti tubi solari, accoppiati con la calotta dal design unico, slanciato e moderno formano una trama a pettine integrata con il contesto architettonico. Si evita in questo modo il classico (e spiacevole) effetto pannello nero che accomuna tutti i collettori solari presenti sul mercato (sia piani che sottovuoto): 19

21 Le dimensioni ridotte del singolo collettore Armadillo permettono una armonizzazione con gli elementi già presenti sul tetto (abbaini, velux o comignoli), attraverso l inserimento di Armadillo negli spazi disponibili: La calotta di Armadillo (sia in versione Alta Integrazione che Grandi Installazioni) è completamente personalizzabile nel colore RAL, nelle finiture ed eventualmente anche nei materiali, a seconda di scelte estetiche del cliente o per richieste di integrazione paesaggistica. Questa carrozzeria in vetroresina dalle forme raffinate permette di nascondere la parte più tecnica di Armadillo (il manifold modulare), lasciando in vista solo gli eleganti tubi solari ed un guscio dal design ricercato e personalizzabile: Tabella RAL colori calotta 20

22 Finiture in metallo e legno ALLUMINIO RAME ACCIAIO LEGNO ROSSO LEGNO NOCCIOLA LEGNO MOGANO Effetto anticato Brown soiled Old Italy Brown spotted City life Alabama Dreaming Venice Infine ricordiamo, come già illustrato in 2.1.2, che il sistema di ancoraggio integrato permette di minimizzare gli elementi di fissaggio all orditura primaria del tetto: questo permette di preservare l edificio da interventi invasivi, garantendo comunque la stabilità strutturale dell intero sistema. 21

23 Analisi Paesaggistica Il valore aggiunto dell integrazione diventa di fondamentale importanza nel momento in cui la riqualificazione energetica o il nuovo impianto debba essere condotta su edifici storici o in zone sottoposte a tutela di Soprintendenze, Beni Culturali o Uffici Paesistici: per garantire una installazione integrata al 100% e per validare la sua integrazione paesaggistica con lo scenario circostante, l impianto Armadillo può ulteriormente essere accompagnato da una Analisi Paesaggistica, finalizzata alla presentazione della domanda di inizio lavori (impianto solare) in luoghi sottoposti a vincolo e a conseguire agevolmente l autorizzazione da parte degli enti preposti. Tale Analisi Paesaggistica viene condotta da personale Wirebridge in collaborazione con esperti del settore, per effettuare rilievi cromatici, campionature materiche della copertura ed analisi del paesaggio circostante. L Analisi viene inoltre corredata di un adeguato inquadramento storico/culturale della zona in cui è prevista l installazione e mira a evidenziare con dati oggettivi la reale integrazione dei collettori Armadillo nella specifica zona di posa prescelta. Infine nell Analisi Paesaggistica è anche riportato un dettaglio tecnico (pianta in scala del sito di posa e output energetico) e render 3D (simulazione mediante computer graphic) dell installazione prevista. Questo dossier è fondamentale nel caso l installazione sia prevista in centri storici o altre zone sottoposte a tutela, o in ogni caso in cui l utente desideri inquadrare dal punto di vista architettonico il proprio impianto solare Armadillo. Per richiedere l Analisi Paesaggistica assieme al collettore Armadillo, contattate direttamente i nostri uffici. Potete inoltre richiedere un fac-simile per valutare i contenuti di questo dossier. Render simulato per Analisi Paesaggistica 22

24 2.2 FILIERA DI PRODUZIONE, GARANZIA, SMALTIMENTO Armadillo è un prodotto 100% made in Italy: orgogliosamente, siamo responsabili non solo della progettazione di ogni singolo componente, ma anche della produzione del collettore Armadillo. L unità di produzione è situata in provincia di Monza e Brianza: la qualità delle materie prime, il rapporto intimo con i fornitori, il controllo della produzione e del prodotto finito sono valori chiave per Wirebridge. La qualità dei tubi solari captanti, elemento critico per assicurare il corretto funzionamento a lungo termine dell intero sistema, è garantita, oltre che dalle certificazioni di prodotto, anche dalla marcatura laser su ogni singolo componente dell assorbitore (tubo in vetro e heat pipe in rame), che permette di tracciare ogni singolo batch di produzione e vendita: Incisione laser su ogni heat-pipe in rame Incisione laser su ogni tubo solare 23

25 La qualità e l affidabilità dei nostri prodotti ci permette di assicurare al cliente una garanzia sul prodotto assai vantaggiosa: Armadillo (collettore solare Alta Integrazione e Grandi Installazioni) possiede infatti una garanzia di ben 5 anni. Per l eventuale smaltimento di tutte o alcune parti, l illustrazione di seguito elenca tutti i materiali: 1 Copertura in vetroresina 2 Raccordi in ottone e acciaio inox 3 Manifold in rame Coibentazione in lana di roccia HD Involucro in alluminio anodizzato Struttura in acciaio 4 Tubo in vetro borosilicato Heatpipe in rame 5 Ancoraggio in alluminio anodizzato 6 Terminali in PVC 24

26 2.3 CERTIFICAZIONE E RENDIMENTO Il collettore solare modulare Armadillo è certificato secondo la norma europea Solar Keymark: il Solar Keymark è un certificato per collettori e sistemi, ideato dal Comitato Europeo di Normazione CEN e riconosciuto in tutta Europa. Il Solar Keymark dimostra al consumatore che un prodotto soddisfa la norma europea e che viene monitorato regolarmente da un ente indipendente. Il test di qualità di Armadillo avviene secondo la norma europea UNI EN ed è garantito un monitoraggio regolare del prodotto (Armadillo) e della gestione di qualità di Wirebridge S.r.l. Sia il processo di produzione sia i prodotti vengono regolarmente monitorati dal laboratorio di collaudo. I risultati delle prove di efficienza energetica vengono riassunti nel grafico sottostante che mostra la performance del collettore (Armadillo Grandi Installazioni): L efficienza energetica di Armadillo va ben oltre il limite minimo imposto dal Conto Energia Termico (C.E.T., D.M. 28/12/2012, vedi grafico soprastante), che regola una performance minima dei collettori solari termici per poter accedere agli incentivi. 25

27 Rendimento termico riferito all area dell assorbitore, calcolato con la formula: superiore al limite minimo imposto dall equazione per i collettori solari a tubi sottovuoto: per Armadillo Limite CET 0,01 0,530 0,754 Condizione verificata 0,02 0,510 0,731 Condizione verificata 0,03 0,490 0,706 Condizione verificata 0,04 0,470 0,678 Condizione verificata 0,05 0,450 0,647 Condizione verificata 0,06 0,430 0,613 Condizione verificata 0,07 0,410 0,576 Condizione verificata Parametri utilizzati in accordo al capitolo 5, paragrafo 8 delle Regole Applicative del D.M.28/12/12, Edizione 9 Aprile 2013 e alla norma UNI EN : 1000 W/m

28 Attestazione di Conformità alla norma UNI EN 12975, rilasciata dal Institut für Solartechnik Hochschule für Technik Rapperswil (SPF), con rapporto di collaudo No. C1455LPEN del 28/06/2012 e No. X234 del 29/01/2013. Certificazione Solar Keymark (obbligatoria a partire dal 03/03/2013) per collettore Grandi Installazioni: Reg. No S1283R; per collettore Alta Integrazione: data inizio: 17/06/2013 secondo contratto ICIM S.p.a. No. PIS/36199/13rev1 MF/cm del 17/06/2013, in fase di svolgimento. Accurati studi svolti presso i nostri centri di ricerca e presso l istituto di certificazione svizzero SPF (Rapperswil, CH) hanno mostrato come l elevata efficienza di Armadillo Alta Integrazione sia dovuta anche all interasse elevato presente tra i tubi solari: In giallo la superficie captante di tubi distanti (Armadillo) e tenuti vicini (competitors). Distanziare i tubi permette non solo un integrazione estetica perfetta, ma aumenta l efficienza complessiva del collettore, in quanto viene sfruttata tutta la superficie captante disponibile, che nei pannelli tubolari classici è ridotta dall ombra di ogni tubo proiettata sul seguente. Studi computazionali di fluidodinamica sullo scambiatore a secco hanno permesso inoltre di definire accuratamente la potenza termica di scambio di calore al fluido termovettore, permettendo di definire meglio le ideali condizioni di funzionamento del collettore. 27

29 2.4 DATI TECNICI Armadillo Struttura di ancoraggio Acciaio zincato Calotta di copertura Vetroresina (colori: a scelta) Coibentazione manifold Lana di roccia alta densità Materiale tubi captanti Vetro borosilicato 3.3 Assorbitore selettivo AlN/AIN-SS/CU Heat-pipe Rame TU1 Pozzetto portasonda Integrato (Ø sonda: 6 mm) Assorbimento tubi sottovuoto ( ) Emittanza tubi sottovuoto ( ) Fattore di efficienza η * Fattore di efficienza a W/m²K * Fattore di efficienza a W/m²K * PeakPower (Tamb = 30 C, G = 1000 W/m 2 ) 909 W * Vuoto tubi 5 x 10-3 Pa Volume contenuto nel collettore 0.88 l Pressione max di esercizio 6 bar Portata specifica (basata su area di apertura) 60 l/h m 2 Portata max 360 l/h Perdita di carico 10 l/min) 10 mbar Attacchi idraulici Connessione Ø 22mm Dimensioni tubo sottovuoto (ø x L) 58 mm x 1800 mm Superficie lorda (7 e 15 tubi) m 2 Superficie apertura (7 tubi) 0.7 m 2 Superficie apertura (15 tubi) 1.5 m 2 Peso a vuoto(7 tubi, con struttura di ancoraggio) 25 kg Peso a vuoto(15 tubi, con struttura di ancoraggio) 40 kg * Armadillo 15 tubi, basato su area dell assorbitore Packaging tubi solari modulari 7 tubi solari + distanziale (struttura di ancoraggio) 200 cm x 255 cm x 140 cm 28

30 2.4.3 Carico di neve e vento Nel calcolo per la valutazione delle sollecitazioni da carichi singoli o combinati dovuti a vento e neve, si deve considerare un carico massimo sostenibile, normale alla superficie di apertura di Armadillo, di 0.90 kn/m 2. Armadillo è progettato per resistere adeguatamente alle condizioni combinate di vento e neve più critiche caratteristiche del territorio europeo. Qualora si prevedessero fenomeni di natura eccezionale o situazioni di carico superiori al carico massimo, è opportuno procedere alla predisposizione di protezioni aggiuntive (tiranti e rinforzi) Dimensioni Disegni Armadillo 7 tubi Disegni Armadillo 15 tubi Quote: mm Personalizzazione calotta Vedi

31 3. PROGETTAZIONE CONSAPEVOLE ED INTEGRATA Progettare un impianto solare termico, sia esso per abitazioni monofamiliari, per complessi pluri-residenziali o per strutture commerciali, richiede sempre una corretta assegnazione dei compiti. Si possono individuare 3 macro-aree relative alle fasi progettuali necessarie a realizzare un impianto, e ciascuna di essa sottende la cooperazione tra diverse figure professionali (architetto, termotecnico, installatore, costruttori edili, etc.) Progettazione Esecuzione Esercizio - Consulenza - Studio del sistema - Ispezione - Studio dell integrazione - Capitolati di fornitura - Appalto - Ordine dei materiali - Ancoraggi alla struttura - Integrazione al tetto - Tubazioni esterne - Tubazioni interne - Integrazione a impianto esistente - Messa in funzione dell impianto - Isolamento termico - Collaudo - Controllo del funzionamento - Manutenzione Wirebridge collabora come fornitore dei collettori solari e consulente per dettagli tecnici o di integrazione architettonica (fase Progettazione ): siamo in grado di eseguire rilievi colorimetrici su base RAL ed effettuare simulazioni con image editing e render 3D di elevata qualità per la valutazione preventiva dell impatto estetico ed architettonico del sistema solare (vedi 2.1.5). 30

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33 4. DIMENSIONAMENTO DELL IMPIANTO 4.1 RICHIESTA DI ACQUA CALDA La richiesta di acqua calda sanitaria (ACS) quotidiana specifica per ogni impianto dovrebbe essere ricavata dai consumi reali del nucleo residenziale. Ove non fosse possibile, o nel caso si debba dimensionare un sistema di massima, è possibile stimare tale richiesta secondo la seguente tabella: Consumo richiesta bassa richiesta media richiesta alta Richiesta di ACS (60 C) al giorno (per una persona) l l l 4.2 VOLUME DI STOCCAGGIO Per dimensionare accuratamente il volume di stoccaggio dell accumulatore solare è necessario conoscere alcuni parametri, da inserire nella seguente formula: Dove: Vacc = volume minimo di stoccaggio dell accumulatore (l) VACS = richiesta di ACS (60 C) al giorno per una persona (l) n = numero di persone Th = temperatura dell acqua calda ad uso sanitario in uscita ( C) Tc = temperatura dell acqua fredda ( C) Ts = temperatura dell acqua immagazzinata nell accumulatore solare ( C) Un dimensionamento di massima può essere effettuato attraverso la tabella sottostante, realizzata considerando che per ogni m 2 di superficie di apertura di Armadillo installata, si raccomanda un volume di stoccaggio minimo di 100 litri. N. Armadilli [Alta Integrazione] V accumulatore solare consigliato l l l 32

34 N. Armadilli [Grandi Installazioni] V accumulatore solare consigliato l l 4.3 AREA DEL COLLETTORE Di seguito è illustrato il concetto di area di apertura, essenziale per dimensionare correttamente un sistema solare termico: Per dimensionare correttamente l area di apertura dell impianto solare è necessario capire prima la relazione che lega l area complessiva dei collettori con il rendimento totale del sistema. Innanzitutto il rendimento del sistema dipende ovviamente dalla quantità di irraggiamento ricevuto durante l anno: sopra una certa soglia, il rendimento complessivo del sistema, però, è minore tanto maggiore è la quantità di irraggiamento ricevuto dal sistema stesso. 33

35 Questo perché se il sistema è fortemente irraggiato, si continuerà a far circolare il fluido termovettore a temperature alte, diminuendo così il rendimento dei collettori. Questo è un tipico esempio di sistema sovradimensionato. Nei sistemi dimensionati a regola d arte, l irraggiamento ricevuto dal sistema permetterà di produrre un elevato rendimento di ACS, permettendo un perfetto e totale scambio di calore tra collettori e accumulatore solare. E fondamentale capire che quando si dimensiona un sistema solare per ACS, si deve cercare di raggiungere una quota di circa il 55-60% della produzione totale disponibile durante l anno, che è legata direttamente all irraggiamento disponibile a seconda della latitudine. Dunque si avrà il massimo di produzione (normalizzato a 100) durante i mesi estivi, per poi vedere una diminuzione della produzione (ma non dell efficienza) durante i mesi freddi (vedi grafico di esempio: la quota globale di produzione lungo i 12 mesi è pari a circa il 60% rispetto al mese in cui è massima). Se erroneamente si calcolasse il massimo della produzione durante i mesi freddi, durante l estate si verificherebbe una sovrapproduzione che porterebbe ad avere un sistema sovradimensionato, con conseguenti rischi di danneggiamento al sistema dovuti alla stagnazione. 34

36 Per facilitare il dimensionamento del sistema, è disponibile il grafico sottostante, che correla l area di apertura ed il numero dei tubi solari con la quantità di ACS totale richiesta (al giorno), a seconda di 3 possibili dimensionamenti del sistema (in grado di coprire dal 40% al 60% della quota di produzione totale). Si suggerisce però di calcolare accuratamente l area complessiva necessaria in base ai dati di irraggiamento locale, considerando anche i parametri descritti in 1.1 e 4.4 (per i dati di irraggiamento un ottimo database è disponibile su 4.4 DIMENSIONAMENTO E RISPARMIO ENERGETICO Di seguito sono riportati grafici utili a dimensionare l impianto Armadillo in relazione al risparmi energetico desiderato. Il dimensionamento è stato eseguito da personale tecnico competente in base ai seguenti parametri: Collettore Armadillo: certificazione performance energetica come da test descritti in cap. 2.3; Normativa in materia di certificazione energetica degli edifici contenuta nel d.lgs. 19 agosto 2005, n. 192 e ulteriori provvedimenti legislativi ( D.lgs. 311/06, in vigore dal 2/2/2007; D.lgs. 30 maggio 2008, n. 115; D.l. 25 giugno 2008, n. 112, convertito nella l. 6 agosto 2008, n. 133; DM 26 giugno 2009; D.lgs. 3 marzo 2011, n.28 in vigore dal 27/03/11; Decreto 22 novembre 2012); 35

37 4.4.1 Risparmio su consumi di acqua calda sanitaria (ACS) Grafico realizzato secondo un consumo di ACS giornaliero stimato di 50 l/persona Risparmio su consumi di riscaldamento domestico Suddiviso per classi energetiche dell edificio (A-G) e mq dell appartamento. 36

38 37

39 4.5 CIRCUITO SOLARE Portata specifica e complessiva Ogni tubo solare ha una portata specifica di 0.1 l/min (6 l/h) che corrisponde ad una portata di 1 l/min ogni 10 tubi solari e ad una portata complessiva di 0.88 l/min m 2 (53 l/h m 2 ) calcolata rispetto all area di apertura. Questa portata complessiva permette di avere un salto termico (ΔT ingresso-uscita) di 10 C, nelle condizioni di massima potenza termica di Armadillo. Nel grafico sottostante è illustrata la correlazione tra portata specifica, numero di tubi corrispondenti e relativa area di apertura. 38

40 4.5.2 Fluido termovettore In un sistema solare termico, il fluido termovettore ideale sarebbe l acqua (distillata), poiché ha un calore specifico decisamente elevato [4186 J/(kg K)]. A causa dei problemi di congelamento, è necessario però utilizzare una miscela di acqua/glicole propilenico, a seconda della temperatura minima a cui può essere sottoposto il sistema: Non deve essere superata la percentuale del 55 % di antigelo, poiché ciò aumenterebbe enormemente le perdite di carico nell intero sistema. Consigliamo di utilizzare fluidi termovettori specifici per l utilizzo in collettori solari ad alta efficienza (a tubi sottovuoto), come il Tyfocor (calore specifico: 3525 J/kg K), che risultano già premiscelati e pronti all uso, oltre che arricchiti di stabilizzanti per alte temperature. Fluidi termovettori con antigelo o già premiscelati devono essere periodicamente (almeno ogni 3 anni) sottoposti a controllo di qualità (% antigelo e ph). In caso di frequenti periodi di stagnazione (ad es. dovuti a scarso prelievo di calore in estate) è necessario eseguire il controllo annualmente. 39

41 4.5.3 Perdite di carico Per dimensionare correttamente la pompa del gruppo di circolazione, si deve conoscere la portata totale del sistema (vedi 4.4.1) e la perdita totale di pressione attraverso il sistema (collettori, valvolame, tubazioni e accumulatore solare). Per quanto riguarda il collettore solare Armadillo (Alta Integrazione e Grandi Installazioni), il grafico sottostante illustra le perdite di carico, calcolate per il fluido termovettore Tyfocor ad una concentrazione del 30% in acqua e alla temperatura di 20 C: Fluido: Tyfocor 30% v/v T = 20 C [CFD analysis] 40

42 4.5.4 Tubazioni Le tubazioni e tutti i collegamenti del circuito solare devono soddisfare alcuni requisiti minimi: - Inerzia chimica al contatto con il fluido termovettore (solitamente glicole propilenico); - Stabilità a temperature elevate, che possono verificarsi nei mesi estivi (fino a 180 C) e a temperature minime raggiungibili durante l inverno (si consiglia stabilità fino a -20 C); - Resistenza costante alla massima pressione di esercizio Si consigliano dunque i seguenti materiali: tubi in rame, acciaio, acciaio inox, tubi flessibili in acciaio inox. Non sono idonei i tubi in plastica, i tubi multi-layer in plastica (ALU-PEX), tubi zincati. I raccordi utilizzabili sono i seguenti: raccordi a compressione (previa approvazione del costruttore), raccordi press-fitting (previa approvazione del costruttore), raccordi brasati, raccordi adatti ai tipi di tubi corrugati in acciaio inox. Tutte le tubazioni e l intero valvolame devono essere coibentati: per il circuito solare dovrà essere impiegato un materiale resistente fino a 180 C. Per le tubazioni esterne dovrà inoltre essere impiegato un rivestimento resistente ai raggi UV, agli agenti atmosferici, all acqua e ai morsi degli animali. Consigliamo uno spessore dell isolante pari ad almeno il 50% (ottimale: 100%) del diametro interno del tubo da coibentare, con un coefficiente di conduttività termica W/(mK). Ricordiamo inoltre di garantire un fissaggio delle tubazioni che tenga in considerazione l allungamento di queste dovute all aumento della temperatura: aumento della temperatura ( C) allungamento tubo di acciaio (mm/m) allungamento tubo di rame (mm/m) Sulla base della portata stabilita al cap si ha anche una perdita di carico nelle tubazioni: suggeriamo che la velocità del fluido nel tubo sia compresa tra 0.4 e 1.0 m/s, con perdita di carico specifica tra 1 e 3 mbar/m. Considerata la portata specifica descritta nel cap 5.4.1, suggeriamo tubazioni con diametro esterno 15mm (spessore 1 mm) per campi fino a 4m 2 di apertura e diametro esterno 22mm (spessore 1 mm) per campi fino a 8m 2 di apertura o, in alternativa, tubo doppio ondulato in acciaio inossidabile DN 16 per campi fino a 4m 2 e DN 20 per campi fino a 8m 2 (oltre, DN 25). 41

43 4.5.5 Collegamento dei collettori e schemi di impianto Collegamento a tubazioni di mandata/ritorno: giunto a 90 a compressione (fornito di serie). Collegamento in serie Armadillo-Armadillo: giunti di compensazione resistenti a stress termici (forniti di serie). 42

44 Pozzetto portasonda: integrato, a contatto diretto su manifold. 43

45 Esempi di schemi di collegamento Armadillo Alta Integrazione 3 Armadilli Area lorda = 7.8 mq Area apertura = 2.1 mq Portata complessiva = 3 l/min Perdita di carico complessiva = ca. 6 mbar Accumulatore consigliato: 200 l 4 Armadilli Area lorda = 10.4 mq Area apertura = 2.8 mq Portata complessiva = 5 l/min Perdita di carico complessiva = ca. 10 mbar Accumulatore consigliato: 300 l 5 Armadilli Area lorda = 13 mq Area apertura = 3.5 mq Portata complessiva = 7 l/min Perdita di carico complessiva = ca. 25 mbar Accumulatore consigliato: 400 l 44

46 Esempi di schemi di collegamento Armadillo Grandi Installazioni: 6 Armadilli (90 tubi solari) Area lorda = 15.6 mq Area apertura = 9 mq Portata complessiva = 10 l/min Perdita di carico complessiva = ca. 60 mbar Accumulatore consigliato: 800 l 8 Armadilli (120 tubi solari) Area lorda = 20.8 mq Area apertura = 12 mq Portata complessiva = 12 l/min Perdita di carico complessiva = ca. 120 mbar Accumulatore consigliato: 1000 l Gruppo circolatore e vaso di espansione Per dimensionare correttamente la pompa solare, si deve conoscere la portata complessiva del sistema e la perdita totale di pressione attraverso il sistema, secondo la portata prevista (vedi e 4.4.5). Nel scegliere il gruppo circolatore va prestata particolare attenzione alla prevalenza residua della pompa, poiché dovrà essere superiore alle perdite di carico totali presenti nel sistema. Wirebridge consiglia di usare gruppi di circolazione con collegamento sia di mandata che di riorno, provvisti di dispositivo degasatore con valvola di sfogo aria e valvola di bilanciamento con flussometro incorporato ed indicatore a movimento magnetico. In un sistema solare il vaso di espansione a membrana assorbe l'aumento di volume del fluido solare quando questo si riscalda e rientra nel sistema quando si raffredda. È importante assicurare che il vaso d espansione sia abbastanza grande da ospitare il contenuto del collettore quando si forma vapore (stagnazione), questo per garantire che non ci siano perdite di liquido termico dalla valvola di sicurezza. La dimensione del vaso di espansione dipende fondamentalmente dal volume che può evaporare in caso di un arresto dell impianto. Per questo motivo il vaso di espansione viene scelto in base al numero di collettori e alla lunghezza della tubazione del sistema. Nel caso di un volume molto grosso, i vasi di espansione possono essere collegati in parallelo. Per il corretto dimensionamento del vaso d espansione e della sua pressione di precarica, è necessario calcolare il volume contenuto nei collettori e nella tubazione di mandata e ritorno. Si consiglia di fare riferimento al manuale fornito con il vaso di espansione. 45

47 5. INSTALLAZIONE DELL IMPIANTO Per l installazione di Armadillo, consultare sempre il Manuale di Installazione. L installazione deve essere eseguita da personale competente e dopo aver attentamente letto la Guida Tecnica (fornita in formato digitale) e il Manuale di Installazione (fornito cartaceo assieme al prodotto). Di seguito sono riassunte, senza alcuna pretesa di completezza, le fasi principali previste per l installazione di un sistema solare con Armadillo. Ogni impianto solare termico necessita comunque di una progettazione ed una installazione ad hoc. 5.1 MONTAGGIO DEI COLLETTORI Il montaggio dei collettori Armadillo varia a seconda di quale sarà la superficie su cui dovranno essere installati i collettori, e la progettazione della posa nel dettaglio varia dunque a seconda dei casi. Armadillo offre la possibilità di integrare e modulare la propria superficie captante a seconda dello spazio disponibile e del tipo di copertura presente (vedi cap. 2.1). Prima di iniziare la fase di montaggio è necessario leggere accuratamente il Manuale di Installazione e comprendere appieno i concetti esposti nei capp. 3 e MESSA IN FUNZIONE Prima di procedere all operazione di caricamento dell impianto è indispensabile assicurarsi che i collettori solari si trovino a bassa temperatura (in caso di insolazione, coprire con un telo i tubi solari e aspettare che si raffreddino). Il caricamento dell impianto deve essere effettuato seguendo le istruzioni riportate sul manuale del circolatore solare (gruppo pompa). Si consiglia inoltre l utilizzo di una pompa di caricamento impianto specifica per garantire la completa eliminazione dell aria nel circuito solare ed il suo corretto funzionamento. La pompa di caricamento deve essere lasciata in funzione per permettere di espellere tutta l aria presente nell impianto. A questo scopo, si ricorda che è obbligatorio installare sempre una valvola automatica di sfogo d aria con rubinetto di intercettazione (specifica per solare) nel punto più alto dell impianto. Le valvole automatiche di sfogo aria vengono utilizzate nei circuiti chiusi degli impianti solari per permettere l evacuazione dell aria contenuta nel fluido in maniera automatica, mediante l azione di un otturatore comandato da un galleggiante a contatto con il fluido dell impianto. I rubinetti di intercettazione vengono utilizzati in abbinamento alle valvole di sfogo aria automatiche per poterle escludere dopo il riempimento del circuito degli impianti solari (dopo la messa in funzione dell impianto, le valvole di sfogo devono essere rimosse e conservate 46

48 per manutenzione futura presso il gruppo circolatore). La pressione massima di esercizio dell impianto solare dipende dalla pressione massima di esercizio del componente con il valore più basso. La valvola di sicurezza solitamente viene tarata per intervenire a pressioni superiori a 6 bar; noi consigliamo di tararla a 5.5 bar. La pressione dell impianto solare viene solitamente letta sul manometro presente nel gruppo circolatore: si ricorda però che questa non è la pressione operativa reale all interno del collettore solare. Infatti la sovrappressione di sistema nel punto più alto (i collettori solari) deve essere almeno di 1 bar. A questa, deve essere aggiunto 0.1 bar ogni metro di dislivello tra collettore e gruppo di circolazione. Inoltre, buona norma è aggiungere sempre un ulteriore riserva di pressione per sfiato di 0.1 bar. Normali pressioni di riempimento (lette sul manometro del gruppo di circolazione) di un sistema solare Armadillo sono solitamente comprese tra 1.5 bar e 2.5 bar, per dislivelli standard di impianti residenziali. 5.3 MANUTENZIONE Il sistema solare (comprensivo del collettore Armadillo e di tutti gli altri elementi del circuito) deve essere regolarmente (consigliamo 1 volta l anno) sottoposto a manutenzione, in modo da assicurarne un funzionamento esente da problemi, il maggiore rendimento solare possibile e una lunga durata di servizio. Nel corso di una manutenzione devono essere verificati diversi elementi, tra cui i valori di regolazione della centralina solare (specialmente la pressione operativa), i valori del fluido nel circuito (specialmente il ph), lo stato fisico dei collettori (compreso lo stato di pulizia dei tubi solari) e delle tubazioni di mandata e di ritorno. La manutenzione viene affidata, solitamente, all impresa di progettazione o di installazione dell impianto; Wirebridge è sempre disponibile a fornire assistenza specifica sulla manutenzione dei collettori Armadillo. 47

49 CONTATTI Wirebridge S.r.l. P.IVA Tel r.a. Sede Corso di Porta Romana, Milano Italy ARM ADI LLO.COM Richieste di offerte, preventivi, ordini Si prega di inoltrare le richieste di offerte, preventivi ed ordini a: Agenzia per la Lombardia: Distributore autorizzato per la Lombardia: Rappresentanze Industriali RAIN S.r.l. Elfor S.r.l. Mail: Tel Mail: Tel Territorio nazionale: r.a. 48

50

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