Studio di fattibilità Monteporzio Catone scuola materna

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1 Sede operativa: Via Lombardia, Genzano di Roma Tel. Fax reseda@resedaweb.org Studio di fattibilità Monteporzio Catone scuola materna Accompagnamento Tecnico Scientifico PROVINCIA DI ROMA VicePresidenza Assessorato alle politiche della tutela ambientale Dipartimento IV Servizi di Tutela Ambientale SERVIZIO N. 3 TUTELA ARIA ED ENERGIA BANDO DIRETTO ALLA CONCESSIONE DI ACCOMPAGNAMENTO TECNICO SCIENTIFICO PER LA REALIZZAZIONE DI IMPIANTI SOLARI TERMICI DI GRANDI DIMENSIONI AD USO RESIDENZIALE, INDUSTRIALE, TURISTICO E SPORTIVO Ottobre 2007 rev 02 documento di lavoro Sede legale: Via Risorgimento Albano laziale Codice fiscale e Partita IVA Portale ed info su: Stampato su carta riciclata ecologica Long Life - Chlorine Free - Acid Free

2 Comune di MontePorzio Catone dati Tipologia ente/azienda Tipologia utenza Tipologia impianto Audit Dimensionamento Progettazione Stato attuale Ente pubblico locale Scuola materna Solarcombi+ : riscaldamento e raffrescamento degli ambienti, produzione di acqua calda sanitaria ACS Realizzato un audit energetico della situazione attuale che sarà modificata per inserire un miglior sistema di distribuzione dell acs. Il dimensionamento ideale è per 54 mq di superficie captante utilizzata sia per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti, sia per la produzione di acqua calda sanitaria ACS. È stato redatto un progetto di massima in quanto il progetto esecutivo andrà a bando (Ente pubblico). È stata inoltrata al Ministero dell Ambiente MATT la domanda per il contributo per la copertura del 65% del costo dell impianto. In attesa di risposta dal MATT Carta ecologica 2

3 Progetto di massima di un impianto solare termico Combyplus da 54,7 m 2 per la produzione di acqua calda sanitaria, integrazione al riscaldamento e raffrescamento estivo Committente: Comune di Monteporzio Catone (Roma) 1 Descrizione del sito individuato per l intervento L edificio da solarizzare La superficie individuata per l installazione Elenco delle autorizzazioni necessarie per la realizzazione del progetto Analisi dell utenza in relazione alle potenzialità del sito Il fabbisogno di acqua calda, riscaldamento e raffrescamento Dati di riferimento del sito Elementi di dimensionamento dell impianto Caratteristiche del collettore scelto per il dimensionamento Dimensionamento della superficie captante e producibilità energetica dell impianto solare6 3.3 Collegamento previsto per i collettori, portata del circuito primario e diametro tubazioni Configurazione impianto e Specifiche tecniche dei componenti del circuito Stazione di trasferimento solare, accumuli e vasi d espansione, macchina ad assorbimento....7 Stazione di trasferimento solare...7 Dimensionamento dello scambiatore...8 Pompa di circolazione per il circuito primario...8 Accumuli...8 Vaso di espansione...8 Regolatore di sistema...8 Monitoraggio...9 Macchina ad assorbimento Tempi di realizzazione e stima dei costi Tempi di realizzazione Stima dei costi...9 Allegato: Tavola 1 - Viste e planimetria impianto... Errore. Il segnalibro non è definito. Carta ecologica 3

4 RESEDA Onlus Descrizione del sito individuato per l intervento L edificio da solarizzare L edificio da solarizzare è la Scuola dell infanzia di Via Frascati Antica 26 a Monteporzio Catone (Roma). La realizzazione dell impianto solare per la produzione di acqua calda sanitaria, integrazione al riscaldamento e raffrescamento estivo, è di tipo integrato nel tetto e prevede un locale tecnico specifico aggiuntivo oltre a quello già esistente. Figura 1 e 2 - Fotografie della Scuola per l infanzia lato Sud La superficie individuata per l installazione La soluzione prescelta per l installazione dei collettori, in base alla superficie disponibile, è la falda a Sud. I collettori, installati sulla copertura, consentiranno all utente di ispezionare l impianto e di compiere, quindi, le attività di ordinaria manutenzione (pulitura dei vetri, controllo della pressione e della temperatura di esercizio, ispezione visiva della coibentazione e dell integrità dei componenti, verifica della corretta suddivisione delle portate, ecc.) con estrema facilità. Elenco delle autorizzazioni necessarie per la realizzazione del progetto Sul sito sono presenti i seguenti vincoli, per cui sarà necessaria la relativa procedura legislativa: - Vincolo paesistico D.Lgs. 490/99 - Vincolo Sismico L n.64 Analisi dell utenza in relazione alle potenzialità del sito Il fabbisogno di acqua calda, riscaldamento e raffrescamento L utenza sulla quale intervenire è costituita essenzialmente dal fabbisogno di energia per il riscaldamento invernale e per il raffrescamento estivo per l edificio adibito a scuola. Dall analisi dei consumi del generatore a metano risulta un fabbisogno di acqua calda, riscaldamento e raffrescamento 54,2 MWh/anno di energia termica. Carta ecologica 4

5 Dati di riferimento del sito Per il dimensionamento della superficie captante, sono stati utilizzati i dati relativi alla radiazione disponibile al suolo (Fonte: Software di calcolo T*SOL Pro Dati NORMA UNI 10349) a Monteporzio Catone (latitudine 43,41 Nord), riportati in figura 1. L inclinazione dei collettori è di 14 dal piano orizzontale con orientamento SUD. L incremento di energia solare captata per unità di superficie rispetto alla radiazione incidente sul piano orizzontale (1279 kwh/m 2 *anno) è del 22 %: l energia captata sul piano inclinato risulta infatti, coerentemente alla normativa citata, pari a 1566 kwh/m 2 *anno. Radiazione Solare Giornaliera Media Mensile MJ/mq g Piano Orizzontale Piano Inclinato mesi Figura 3 - Andamento della radiazione solare sul piano dei collettori Elementi di dimensionamento dell impianto Caratteristiche del collettore scelto per il dimensionamento Al fine di ottimizzare la produttività annua e di contenere i costi dell impianto, si è scelto un collettore piano selettivo le cui caratteristiche sono sintetizzate in tabella. Dispersioni termiche Coefficiente di trasmittanza semplice B 4,12 [W/m 2 K] Dispersioni ottiche Fattore di conversione [%] 70,7 Dimensioni del collettore [mm] Superficie lorda [m 2 ] 2,2781 Superficie netta captante [m 2 ] 1,961 Peso a vuoto [kg] 51 Max pressione di esercizio [bar] 6 Attacchi 3/4 M 2090 x1090x85 Il collettore, certificato Enea ed SPF garantito dal produttore 5 anni e marchio Solar Pass, è costruito con assorbitore in rame e cassonetto esterno in alluminio anodizzato. La copertura vetrata è realizzata in cristallo temprato a lunga durata, e la superficie dell assorbitore è trattata in modo selettivo (trattamento Sunselect al Titanio). La piastra captante ed i tubi in rame, entro cui scorre il fluido termovettore, sono saldati fra di loro con sistema capillare, il che assicura un ottimale trasmissione del calore. Carta ecologica 5

6 Le elaborazioni condotte mediante il software T*SOL Pro 4.03 (la cui banca dati contiene le specifiche tecniche del collettore), hanno consentito di simulare le prestazioni del collettore in relazione alla temperatura ambiente, ai dati di irraggiamento solare del sito in questione e alla domanda di energia termica. Dimensionamento della superficie captante e producibilità energetica dell impianto solare Il criterio utilizzato per il dimensionamento della superficie captante è stato quello di coprire circa il 40 % del fabbisogno di energia termica per la produzione di acqua calda sanitaria e integrazione al riscaldamento. La quota destinata al raffrescamento consente di evitare la sovrapproduzione estiva e lunghi periodi di stagnazione dell impianto, oltre ad evitare il consumo di energia elettrica per condizionamento. Il tutto considerando la superficie di installazione disponibile nel sito. Alla luce delle considerazioni svolte e dei risultati ottenuti con l ausilio del software di T*SOL Pro4.03, il numero ottimale di collettori è risultato essere pari a 24, corrispondenti ad una superficie totale lorda di 54,72 m 2. L energia resa disponibile dai collettori risulta pertanto pari a circa 20,9 MWh/anno. Collegamento previsto per i collettori, portata del circuito primario e diametro tubazioni Al fine di permettere una corretta ed omogenea distribuzione della portata del fluido termovettore e, nello stesso tempo, di consentire ai collettori di lavorare con alte efficienze, lo schema di collegamento è di tipo low flow con un parallelo di 3 gruppi, ciascuno costituito dalla serie di 8 collettori. L impianto è provvisto di valvole di sicurezza e di un sistema di rimbocco del fluido termovettore anticongelante. Ogni banco di collettori ha delle valvole di intercettazione e un degasatore ad apertura manuale, posizionato nella parte più alta del circuito. Il calcolo della portata che dovrà circolare nel circuito primario è stato condotto considerando una portata specifica tipica degli impianti low flow pari a 15 l/ m 2 h per e una differenza di temperatura tra mandata e ritorno di circa 30 cosi come prescritto dal produttore. In queste condizioni, la portata complessiva del circuito primario sarà pari a 712 litri/h (238 l/h per ogni serie di 8 collettori). Il valore di progetto della portata appena riportato, consente di mantenere la temperatura di lavoro del fluido termovettore entro valori ottimali che salvaguardano la funzionalità dei componenti e garantiscono una buona efficienza di scambio termico. A seguito della simulazione software si è verificato che la temperatura dei collettori non supera, in condizioni ordinarie, i C, nemmeno in condizioni di massimo irraggiamento. Carta ecologica 6

7 Si calcola che il circuito primario, nel suo complesso, abbia una lunghezza di circa 15 metri. Considerando le perdite di carico distribuite in tubazioni del tipo UNI 3824, il circuito principale dovrà essere costruito con tubi in rame del diametro di 28 mm coibentati con armaflex di spessore 28 mm secondo il DPR412, protetto con coppelle in alluminio. Configurazione impianto e Specifiche tecniche dei componenti del circuito Stazione di trasferimento solare, accumuli e vasi d espansione, macchina ad assorbimento. L impianto produce acqua calda sanitaria e integra il riscaldamento durante i mesi invernali. Durante i mesi estivi produce ugualmente acqua calda sanitaria e devolve la restante parte di energia per il raffrescamento, tramite la macchina ad assorbimento. L impianto è progettato in modo da evitare che l'utente finale sia costretto a effettuare operazioni particolari nel caso in cui il sistema permanga per lungo tempo esposto ad alti livelli di insolazione con conseguente aumento della temperatura del fluido termovettore. Ogni precauzione deve è stata presa per evitare danneggiamenti al sistema, agli impianti preesistenti e alle persone. Il sistema ed è dotato di protezioni idonee ad impedire inversioni di flusso che incrementerebbero le perdite termiche, è progettato in modo da non eccedere la massima pressione stabilita per ogni suo componente. Ogni circuito chiuso del sistema è dotato di valvola di sicurezza. Tutte le parti elettriche in dotazione al sistema sono conformi alle normative elettriche vigenti. Il collettore ed i sistemi nel loro complesso sono conformi a quanto richiesto nei General Requirements delle norme EN 12975, 12976, e sono testati in accordo ai Test Methods prescritti dagli stessi Standard. Tutte le aziende produttrici dovranno sono certificate ISO9000. Le valvole di sicurezza utilizzate sono idonee alle condizioni operative del sistema. Stazione di trasferimento solare La stazione di trasferimento solare comprende i dispositivi di sicurezza necessari per il circuito secondo la DIN4757: - Valvole di sicurezza con conduttura di scarico e serbatoio di accumulo; - Termometro di mandata - Termometro di ritorno - Manometro Carta ecologica 7

8 - Valvola di non ritorno - Flussometro - Valvole di riempimento e scarico Sono inoltre necessari: - Sfiato manuale nel punto piu alto - Vaso di espansione a membrana Dimensionamento dello scambiatore La tabella di seguito riportata contiene i valori minimi della superficie di scambio di cui deve essere dotato lo scambiatore per ottimizzare il trasferimento del calore e l efficienza complessiva dell impianto. Il campo solare ha una superficie netta di mq 47 è stato considerato il caso dello scambiatore Saldo-Brasato la cui superficie di scambio è compatibile con la richiesta minima contenuta nel bando. Pompa di circolazione per il circuito primario La stazione di trasferimento è dotata di un circolatore con p max di esercizio pari a 10 bar. Essa è adatta a funzionare con una miscela di acqua e antigelo che garantisce una protezione contro il congelamento per condizioni climatiche con temperatura dell'aria di almeno 10 C inferiore alla temperatura di progetto della località di installazione (secondo tabella L10/91); inoltre resiste a una temperatura massima di 120 C e alla pressione massima di esercizio dell impianto e ha due velocità di funzionamento. Tale circolatore permette ampiamente la portata utile necessaria con la prevalenza adatta al funzionamento dell impianto. Accumuli Considerando la distribuzione giornaliera del fabbisogno di acqua calda e riscaldamento, per le utenze in questione si è ritenuto necessario un volume totale di accumulo di 3500 litri, suddiviso l accumulo in 2 serbatoi: uno da 3000 litri (puffer) e 500 litri (acqua calda sanitaria). Il tipo utilizzato è un serbatoio in acciaio al carbonio vetrificato, coibentato con 100 mm di isolante (conforme a DPR412/93), con temperatura massima di utilizzo di 95 C e 6 bar di pressione massima di utilizzo ed è dotato di : - sfiato aria automatico - vaso di espansione a membrana intercambiabile di tipo alimentare - valvola di sicurezza e scarico termico - indicatore temperatura dell acqua calda sanitaria Il serbatoio sarà collegato alla rete idraulica di distribuzione in modo da poter essere messo fuori servizio e mantenuto senza che questo impedisca la funzionalità della restante parte dell impianto solare. Vaso di espansione Al fine di conferire al circuito primario del sistema la capacità di assorbire le dilatazioni termiche del fluido termovettore per lo svuotamento in fase di stagnazione, è necessaria la presenza di un vaso di espansione caratterizzato da un volume pari a 100 Lt e resistente a pressioni pari a 10 bar. Il calcolo è stato effettuato sul volume di espansione generato dalle tubazioni del primario, dallo scambiatore di calore, dai tubi dei collettori e dai componenti intermedi, considerando la presenza di una miscela di acqua e glicole come da progetto. Anche ogni circuito secondario ha installato un vaso di espansione, costruito con materiale adatto e dimensionato ed installato secondo le modalità previste dal DM 1/12/76 e dalla norme ex ANCC, Raccolta R. I vasi di espansione sono marcati CE. Sarà previsto un sistema di segnalazione acustico e/o visivo di eventuali perdite di fluido termovettore dall impianto. La localizzazione e l installazione di tutti i sensori di temperatura assicureranno un buon contatto termico con la parte di cui è necessario misurare la temperatura. I sensori di temperatura devono saranno isolati dall ambiente esterno. Regolatore di sistema Comanda l impianto a seconda della differenza di temperatura nel circuito solare: confronta la T dell assorbitore nella parte superiore e la T della parte inferiore dell accumulo attivando o disattivando la pompa di circolazione. Prevede, oltre la gestione della pompa di circolazione, anche, la protezione antigelo (necessaria solo per i sistemi a svuotamento), la protezione temperatura massima collettore,la protezione temperatura massima bollitore. Carta ecologica 8

9 Monitoraggio E prevista l installazione di un sistema fisso di monitoraggio che consente la misurazione dell energia termica consumata dall utenza sotto forma di calore e dell energia fornita dal circuito solare, con divisione tra quota di energia dedicata all acqua calda sanitaria, al riscaldamento e raffrescamento estivo. Sarà inoltre possibile comunicare a distanza i dati misurati tramite una postazione con pc dotato di un sistema di SNMP di gestione dell infrastruttura di rete. Macchina ad assorbimento Si sono scelte n. 2 macchine termiche ad assorbimento da 4,5 kw cadauna. Tale macchina funziona tramite un ciclo ad assorbimento con una soluzione di acqua e bromuro di litio (LiBr), dove l acqua è il refrigerante e il bromuro di litio il fluido assorbente. Il ciclo ad assorbimento ha un COP di circa 0,68, il che significa che per ogni kw assorbito dal generatore, 0,68 kw di di potenza è ottenuta all evaporatore. 3 Tempi di realizzazione e stima dei costi 4.1 Tempi di realizzazione Indicativamente la commessa in oggetto coinvolgerà una squadra di installazione di 3 persone per 60 giorni lavorativi complessivi. 4.2 Stima dei costi Il costo per la progettazione e della fornitura e posa in opera dell impianto completo (collettori, struttura di supporto, sistemi di regolazione e controllo, accumuli, tubazioni e valvolame, realizzazione del locale tecnico, altre spese varie (esclusa la fornitura delle macchine ad assorbimento) ammonta a IVA inclusa. Come da bando, il costo massimo si calcola con la seguente procedura: C=950-0,5*S= 950 (0,5 * 54,7)= 922,65 /m 2 C max = C*54,7 = 50468,9 IVA esclusa Pos. Descrizione Prezzo netto ( ) Prezzo con iva 10% ( ) 1 Progettazione esecutiva 3181, collettori solari Idaltermo Venere completi di struttura, barilotto degasatore 20000, Fornitura e posa di sistema di accumulo formato da puffer in acciaio vetrificato coibentato da 3000 lt. e serbatoio ACS in acciaio vetrificato coibentato da 500 lt. 7000, Fornitura e posa di centralina di regolazione e controllo 3705, Fornitura e posa di tubazioni primario, secondario e valvolame 5454, Realizzazione locale tecnico 5626, Dispositivo di monitoraggio 5045, Collaudo 454,5 500 totale , La fornitura e posa del sistema di monitoraggio, comprende: - idrometri per contabilizzazione calore - rete lan sistema di monitoraggio - rete lan sistema di acquisizione dati - sistema di controllo - datalogger - software di aquisizione dati - sensor box per connessione sensori - scheda per interfaccia di scarico dati Ed è pari a IVA inclusa. Carta ecologica 9