Un.. solare benvenuto a tutti!

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2 Necessità di usare energia rinnovabile Riscaldare è comunque sempre molto costoso! Il prezzo del petrolio continua ad essere alto! Il risparmio energetico è e sarà : l obiettivo principale di questo secolo Source: Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 1

4 Disponibilità effettiva di energia solare utile Quanta energia riceviamo? Costante solare W/m 2 atmosfera perdite per assorbimento 300W/m 2 perdite per diffusione 100 W/m 2 superficie terrestre radiazione diretta radiazione diffusa Irraggiamento globale massimo 1000 W/m 2 superficie del pannello solare perdite del pannello solare W/m 2 potenza utile al fluido termovettore W/m 2 Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 3

5 Quanto irraggiamento solare possiamo ricevere Cielo blu Leggermente nuvoloso Sole coperto Nuvoloso d inverno L irraggiamento diffuso rappresenta circa W / m 2 L energia solare massima disponibile può raggiungere W/m 2 Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 4

6 Impiego dell energia solare Sfruttamento diretto dell energia solare in un edificio i raggi solari scaldano l edificio direttamente dall esterno Il fenomeno è esaltato dall orientamento a sud e da una superficie estesa delle finestrature Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 5

7 Impiego dell energia solare Sfruttamento indiretto dell energia solare con un sistema di collettori solari termici l energia solare è resa disponibile per riscaldare l acqua calda sanitaria, per integrazione al riscaldamento e per riscaldare le piscine con pannelli fotovoltaici l energia solare è convertita in energia elettrica Collettore solare termico Cella fotovoltaica - + Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 6

8 Impianto solare termico: che cos è! Gli impianti solari termici sono quindi dispositivi che permettono di catturare l'energia solare, immagazzinarla ed usarla nelle maniere più svariate e con il massimo rendimento -Quanta energia possiamo ricevere dal sole? -Con quali accorgimenti riusciamo a sfruttarla al meglio? -Quali sono i componenti principali? -Quali tipologie di collettori esistono? -Come e dove possiamo accumulare questa energia? Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 7

10 Principi di Base Effetto stagionale Inclinazione della superficie captante (collettore solare) Da quello esposto fino ad ora, si comprende quanto sia importante l inclinazione dei collettori solari soprattutto in funzione dell utilizzo che ne faremo: Per una migliore integrazione al riscaldamento (maggiore superficie captante) è preferibile un inclinazione maggiore (circa 60 ) che favorisce di più l irraggiamento solare invernale e sfavorisce in parte l irraggiamento solare in estate (dove abbiamo eccesso di energia). Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 9

11 Radiazione solare e orientamento/inclinazione L angolo di riferimento è uguale alla latitudine nord del luogo. Fattore di correzione Esempio : Inclinazione del tetto= 25 =>fatt. di corr. =0,95 La prestazione cala di 5 % Inclinazione ( ) Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 10

12 Principi di Base Angolo Azimutale L orientamento Oltre all inclinazione, un altro parametro importante da valutare nell installazione, è l orientamento. L orientamento indica la deviazione del piano del pannello solare dalla direzione cardinale Sud. Questo gradiente viene definito angolo azimutale: se esso è pari a 0, il pannello è esposto perfettamente a Sud, se l angolo è pari a 45 allora il pannello ha un esposizione perfettamente mediana verso Sud/Est o Sud/Ovest. Infine se l angolo è di 90 l esposizione è totalmente a Est o Ovest. Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 11

13 Radiazione solare e orientamento/inclinazione Fattore di correzione OVEST EST Esempio : Orientamento 50 Sud-Est =>fatt. di corr. = 0,83 La prestazione cala di 17 % Orientamento ( ) Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 12

18 Energia rinnovabile Irraggiamento solare annuale medio in kwh/m 2 in Italia L Italia è per definizione il paese del sole!! Già meno di un ora di irraggiamento solare sulla superficie della terra corrisponde all attuale consumo energetico mondiale di un anno. In Italia, l irraggiamento annuale su una superficie orizzontale varia in funzione della località tra 1200 kwh e 1700 kwh al m 2. Si calcola generalmente che un irraggiamento solare di circa 1000 kwh al m 2 /anno, sia pari al contenuto energetico di 100 litri di petrolio. Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 17

19 Quanta acqua calda viene prodotta da 1 m 2 di pannello solare in un anno? Dalla formula Q = m*cp*δt Ricaviamo m = Q / (Cp* ΔT) Dove m = massa d acqua prodotta Q = energia trasmessa dal pannello solare Cp = calore specifico dell acqua 1 Kcal / kg*k ΔT = incremento di temperatura dell acqua Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 18

20 Nel nostro caso kwh/m 2 * 0,95 * 0,83 * 0,60 Radiazione solare Efficienza rendimento medio Annua Roma pannello solare pannello -50 S incl. 30 solare piano Risulta che Q = 710 kwh/m 2 = kcal/m 2 È l energia annua trasmessa all acqua da 1 m 2 di pannello solare Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 19

21 Considerando quindi Temperatura media acqua di rete 14 C Temperatura di stoccaggio accumulo 60 C (ΔT 46 C) La massa d acqua riscaldata in un anno da 1m 2 di pannello solare è m = Q / Cp* ΔT = / 1*46 = kg = 13,3 m 3 Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 20

22 In estate, quando le ore di Insolazione sono maggiori, Si ha un valore di energia trasmessa al suolo superiore Rispetto alla media annua. Secondo la latitudine, sono Stati calcolati dei coefficienti di maggiorazione. Roma 1,36 Rapporto energia max e media Lat K 90 2, , , , , , , , , , , , , ,2 20 1, , ,02 5 1,01 0 1,02 Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 21

23 La massa d acqua media riscaldata giornalmente da 1mq di pannello solare è m g = litri / 365 = 36,4 litri/giorno Ma in estate la produzione sarà maggiore, quindi va corretta del coefficiente K: m ge = 36,4 * 1,36 = 49,5 litri/giorno Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 22

24 Calcolo dettagliato Fabbisogno di acqua calda sanitaria ACS Tipo di installazione Abitazione individuale Apparta mento Hotel per camera Ristorante per «coperto» Casa di riposo 1 doccia 1 bagno Fabbisogno a 45 C per persona a giorno 50 l 45 l 80 l 20 l 40 l 50 l 170 l Fabbisogno a 60 C per persona a giorno 37,5 l 33,8 l 60 l 15 l 30 l 37,5 127,5 l Capacità accumulatore = 70 lt * m 2 di pannello Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 23

25 calcolo del fabbisogno di acqua calda sanitaria 37,5 litri/g * 5 persone = 187,5 litri/g Superficie minima di pannello solare 187,5 litri/g / 49,5 litri/g*m2 = 3,8 m 2 Superficie effettiva campo solare 3,8 m 2 / 2,2 m 2 * pannello = 1,7 2 pannelli Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 24

26 calcolo del volume di accumulo di ACS 3,8 m 2 * 70 litri/m 2 = 266 lt La soluzione impiantistica da adottare in questo caso sarà quindi costituita da n 2 pannelli solari con un bollitore da 300 lt Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 25

27 Dimensionamento tubazioni di collegamento La velocità del fluido deve essere mediamente di 0.5m/s, e sempre comunque inferiore ad 1m/s. La portata del collettore massima sarà di 90L/h (1.5 L/min ) per piccoli impianti, e 30-60L/h ( L/min ) per impianti di media e grande dimensione. Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 26

28 Dimensionamento vaso d espansione Vn=((Vc*e)+Vp)*1,1*((Pf+1)/(Pf-Pi)) Vn= Volume nominale vaso d espansione in litri Vc= Contenuto di fluido solare nei circuiti Vp=Volume dei pannelli (vapore) e=coefficiente di dilatazione (0,07 H 2 O+glicole ad 80 C Pf= pressione finale in bar Pi= pressione iniziale in bar Il vaso ha la funzione di: assorbire le variazioni di volume del fluido durante il funzionamento mantenendo l impianto ad una pressione inferiore a quella di apertura della valvola di sicurezza Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 27

29 Pressioni del circuito dell impianto solare Pi= colonna d acqua +1 1,5 bar 3 bar Pf= non oltre i 5,4 bar 5,4 bar Pvs= valvola di sicurezza 6 bar Precarica vaso espansione=pi-0,5 bar 2,5 bar Regola pratica Vn= 3/3,5 volte i m 2 di pannelli solari piani installati Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 28

37 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Componenti principali dei sistemi a circolazione forzata pannello solare accumulatore stazione solare Centralina elettronica caldaia per integrazione al riscaldamento componenti vari Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 36

38 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Funzionamento e tecnologia Il pannello solare: Le caratteristiche essenziali di un pannello solare sono: robustezza, alta efficienza. L area scura, l assorbitore, è strettamente connesso alla trama dei tubi. Una miscela acquosa antigelo scorre nei tubi. Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 37

39 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Componenti Stazione solare Con la maggior parte dei sistemi di pannelli solari termici possono essere usate le stazioni solari. Sono formate da: pompa termometri manometri valvola di sicurezza valvola di ritegno Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 38

40 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Funzionamento e tecnologia Regolazioni per sistemi solari: Il sistema a pannelli solari è controllato da un regolatore differenziale di temperatura. In dipendenza dalla differenza di temperatura che si è impostata la pompa viene accesa, spenta o pilotata a velocità variabile Con una opportuna isteresi si evita di continuare ad accendere e spegnere la pompa. Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 39

41 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Centralina elettronica Unità di regolazione solare Controlla il ciclo di accensione della pompa L accensione avviene per differenza di temperatura tra pannelli solari e accumulatore Viene regolata la velocità della pompa per trovare la portata ottimale La temperatura dell accumulatore può essere limitata Si ottimizza la produzione solare. Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 40

42 Dimensionamento L IMPORTANZA DELLA CENTRALINA DI GESTIONE INFORMAZIONI A DISPLAY: -POSIZIONE SONDE -TEMPERATURE RILEVATE -VELOCITA POMPE POSSIBILITA DI AVERE GRAFICI DELL ANDAMENTO DELLE TEMPERATURE PER OTTIMIZZARE LE PORTATE POSSIBILITA DI OTTENERE LA CONTABILIZZAZIONE DELL ENERGIA CAPTATA PROGRAMMAZIONE PER UTENTE E PER TECNICO ( CON PASSWORD ) FLESSIBILITA DI ADATTAMENTO AI VARI TIPI DI IMPIANTO CHE SI DEVONO PILOTARE Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 41

43 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Componenti Pompa solare: Azionata dal regolatore del sistema solare Integra la valvola di non ritorno contro la circolazione inversa Può essere pilotata on-off o con controllo modulante Migliora l efficienza della produzione solare Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 42

44 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Componenti Valvola di sicurezza (6 bar) Se la pressione del circuito solare raggiunge la pressione di taratura della valvola, il fluido solare fuoriesce. Attenzione: solitamente lo sversamento di fluido solare indica un dimensionamento insufficiente del vaso di espansione. Attenzione: non connettere assolutamente lo scarico della valvola di sicurezza al sistema di scarichi della casa. Si usi una tanica dedicata. Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 43

45 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Componenti Vaso di espansione a membrana Il fluido solare riscaldato si espande. Per compensare la variazione di volume, si installa il/i vaso/i di espansione a membrana. Il dimensionamento dipende da: pressione idraulica superficie dei pannelli volume di fluido solare contenuto nel sistema altezza statica del sistema. Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 44

46 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Componenti Vaso di espansione a membrana: Sistema intrinsecamente sicuro In tutte le condizioni operative non deve mai essere raggiunta la massima pressione consentita. L espansione di volume di tutto il fluido deve essere contenuta dal vaso di espansione. Con vasi di espansione correttamente dimensionati la valvola di sicurezza non deve intervenire. Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 45

47 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Fontidiproblemie sicurezza Dimensionamento errato del vaso di espansione a membrana Non c è diminuzione di temperatura nell accumulatore (vacanze estive) Non c è circolazione del fluido solare (aria, pompa difettosa) La temperatura e la pressione aumentano nel sistema Se il vaso di espansione a membrana non è correttamente dimensionato, si apre la valvola di sicurezza Attenzione: il vaso di espansione a membrana deve avere la giusta dimensione Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 46

48 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Fontidiproblemie sicurezza Isolamento termico Le tubazioni devono avere un buon isolamento: per minimizzare le perdite termiche per proteggere dal gelo Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 47

49 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Fontidiproblemie sicurezza Miscela antigelo Usare per i pannelli solari solo miscele antigelo approvate! Protezione dal gelo Protezione dalla corrosione Grande capacità termica Grande conduttività termica Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 48

50 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Fontidiproblemie sicurezza Usare un fluido sbagliato, non permette un corretto trasporto di energia! Creazione di morchie e incrostazione Riduzione rendimento del l impianto solare Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 49

51 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Fontidiproblemie sicurezza ATTENZIONE!! Non si deve eseguire il riempimento con il sole pericolo di soffi di vapore in pressione Se c è il sole, i pannelli solari devono essere coperti Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 50

52 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Fontidiproblemie sicurezza Aria nel circuito solare L aria nel circuito solare impedisce che il sistema funzioni correttamente con una circolazione stabile Viene ridotta la produzione di energia solare Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 51

54 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Fontidiproblemie sicurezza Cattiva installazione dei sensori di temperatura Sensori di temperatura dei pannelli solari Sensori di temperatura nell accumulatore Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 53

55 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Fontidiproblemie sicurezza Programmazione inadeguata dell unità di controllo Non c è abbastanza produzione solare Tarare la differenza di temperatura. Non ci devono essere partenze della pompa non necessarie: ci sarebbero perdite di calore Riscaldamento integrativo della caldaia: programmare fasce orarie di integrazione in modo da non compromettere l efficienza di produzione del circuito solare Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 54

56 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Fontidiproblemie sicurezza Circolazione non corretta Nessuna valvola di ritorno per frenare la circolazione naturale Se non è installata la valvola di non ritorno l accumulatore solare si può raffreddare Circolazione non corretta Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 55

58 Sistemi Solari a Circolazione Forzata Fontidiproblemie sicurezza Nessun miscelatore sull uscita acqua sanitaria Attenzione: se la temperatura dell acqua calda nell accumulatore non è limitata (massimo 60 ), c è pericolo di scottature ai punti di prelievo! Bongioanni Caldaie s.r.l. Tutti i diritti riservati Edizione: Pagina 57