COMUNE DI RAGALNA (PROVINCIA DI CATANIA)

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1 VIA PASUBIO, CATANIA-Tel Fax COMUNE DI RAGALNA (PROVINCIA DI CATANIA) LAVORI DI MANUTENZIONE STRAORDINARIA DELLO STADIO COMUNALE, RIFACIMENTO DEL FONDO DI GIOCO CON PRATO SINTETICO PO-FERS LINEA DI INTERVENTO IMPIANTISTICA SPORTIVA D.D.G GURS N CIG E3 CUP E47H COMMESSA 1016 ELABORATO ALLEGATO 4_ATTR TAVOLA RELAZIONE DI CALCOLO IMPIANTO SOLARE TERMICO SCALA Pb\Ragalna\1016 Manutenzione stadio comunale\2. Progetto\3. Esecutivo\Contabilità\Attrezzature\4_ATTR Relazione calcolo impianto solare termico.doc

2 RELAZIONE TECNICA IMPIANTO SOLARE TERMICO SPOGLIATOI NUOVI - STADIO COMUNALE COMUNE DI RAGALNA (CT) 1

3 Sommario PREMESSA... 3 NORMATIVA DI RIFERIMENTO... 3 SITO DI INSTALLAZIONE... 5 DIMENSIONAMENTO DELL IMPIANTO SOLARE TERMICO... 9 RISULTATI DI CALCOLO PRODUZIONE IMPIANTO SOLARE TERMICO CAMPO SOLARE POSIZIONAMENTO COLLETTORI SCHEMA IMPIANTO SOLARE TERMICO EMISSIONI EVITATE E RISPARMIO COMBUSTIBILE

4 RELAZIONE TECNICA SULL IMPIANTO SOLARE TERMICO PREMESSA Con la realizzazione dell impianto solare termico sugli spogliatoi nuovi dello Stadio Comunale del Comune di Ragalna (CT) si intende conseguire un significativo risparmio energetico per la struttura servita, mediante il ricorso alla fonte energetica rinnovabile rappresentata dal Sole. Il ricorso a tale tecnologia nasce dall esigenza di coniugare: La compatibilità con esigenze architettoniche e di tutela ambientale; Un risparmio di combustibile fossile; Una produzione di energia senza emissioni di sostanze inquinanti. La presente relazione fornisce i dati tecnici ed i valori di calcolo relativi ad un sistema di produzione di energia a fonte rinnovabile, mediante uso di pannelli solari termici La procedura di calcolo utilizzata fa riferimento a diverse norme tecniche in vigore a livello europeo e nazionale, tra cui si citano la UNI TR e la UNI per la valutazione dell irradiazione incidente sui pannelli, la UNI EN ed il progetto di norma UNI TS parte 4 per il calcolo della produzione energetica da fonte solare e le UNI EN 12975, e per la valutazione dei parametri tecnici dei pannelli solari termici. NORMATIVA DI RIFERIMENTO Gli impianti e i relativi componenti devono rispettare, ove di pertinenza, le prescrizioni contenute nelle seguenti norme di riferimento, comprese eventuali varianti, aggiornamenti ed estensioni emanate successivamente dagli organismi di normazione citati. Legge 09/01/91, n. 10, Norma per l attuazione del piano energetico nazionale in materia di uso razionale dell energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia. D.P.R. 26/08/93, n. 412, Regolamento recante norme per la progettazione, l'installazione, l'esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli edifici ai fini del contenimento dei consumi di energia, in attuazione dell'art. 4, comma 4, della legge 9 gennaio 1991, n. 10. DPR 380/01, "Testo unico per l edilizia e sue successive modifiche ed integrazioni". D. Lgs. 29/12/03, n. 387: attuazione della direttiva 2001/77/CE relativa alla promozione dell'energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell'elettricità. Decreto Ministero delle Attività Produttive, 20/07/04: nuova individuazione degli obiettivi quantitativi per l'incremento dell'efficienza energetica negli usi finali di energia, ai sensi dell'art. 9, comma 1, del decreto legislativo 16 marzo 1999, n. 79. Decreto Ministero delle Attività Produttive, 20/07/04: nuova individuazione degli obiettivi quantitativi nazionali di risparmio energetico e sviluppo delle fonti rinnovabili, di cui all'art. 16, comma 4, del decreto legislativo 23 maggio 2000, n Decreto 27/07/05: (Legge 09/07/91, n. 10), norme per l'attuazione del Piano energetico nazionale in materia di uso razionale dell'energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia. D. Lgs. 19/08/05, n. 192: attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell'edilizia. D. Lgs. 29/12/06, n. 311: disposizioni correttive ed integrative al decreto legislativo 19 agosto 2005, n. 192, recante attuazione della direttiva 2002/91/CE, relativa al rendimento energetico nell'edilizia. D. Lgs. 30/05/08, n. 115, recante Attuazione della direttiva 2006/32/CE relativa all efficienza degli usi finali dell energia e i servizi energetici e abrogazione della direttiva 93/76/CEE e s.m.i. 3

5 D. Lgs. 03/03/11 n. 28, Attuazione della Direttiva 2009/28/CE sulla promozione dell uso dell energia da fonti rinnovabili, recante modifica e successiva abrogazione delle direttive 2001/77/CE e 2003/30/CE. Decreto Legge 6/12/11, n. 201, convertito in legge 22 dicembre 2011, n. 214, recante Disposizioni urgenti per la crescita, l equità e il consolidamento dei conti pubblici. Decreto 28/12/12, Incentivazione della produzione di energia termica da fonti rinnovabili ed interventi di efficienza energetica di piccole dimensioni. Piani Energetici Comunali e Regionali. UNI 8211:1981, Impianti di riscaldamento ad energia solare Terminologia, funzioni, requisiti e parametri per l integrazione negli edifici. UNI :1983, Energia solare. Calcolo degli apporti per applicazioni in edilizia. Valutazione dell'energia raggiante ricevuta. UNI :1985, Energia solare. Calcolo degli apporti per applicazioni in edilizia. Valutazione degli apporti ottenibili mediante sistemi attivi o passivi. UNI 10349:1994, Riscaldamento e raffrescamento degli edifici. Dati climatici. UNI EN ISO 9488:2001, Energia solare Vocabolario. UNI EN :2006, Impianti solari termici e loro componenti - Collettori solari - Parte 2: Metodi di prova. UNI EN :2006, Impianti solari termici e loro componenti - Impianti prefabbricati - Parte 1: Requisiti generali. UNI EN :2006, Impianti solari termici e loro componenti - Impianti prefabbricati - Parte 2: Metodi di prova. UNI/TS :2008, Prestazioni energetiche degli edifici. Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria. UNI/TS :2012 Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 4: Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria UNI EN :2008, Impianti di riscaldamento degli edifici. Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell impianto. Parte 4-3: Sistemi di generazione del calore, sistemi solari termici. UNI EN :2011, Impianti solari termici e loro componenti - Collettori solari - Parte 1: Requisiti generali. UNI EN :2012, Impianti solari termici e loro componenti - Impianti assemblati su specifica - Parte 1: Requisiti generali per collettori solari ad acqua e sistemi combinati. UNI EN :2012, Impianti solari termici e loro componenti - Impianti assemblati su specifica - Parte 2: Metodi di prova per collettori solari ad acqua e sistemi combinati. UNI EN :2012, Impianti solari termici e loro componenti - Impianti assemblati su specifica - Parte 3: Caratterizzazione delle prestazioni dei serbatoi di stoccaggio acqua per impianti di riscaldamento solare. D. Lgs. 81/2008 (Testo Unico Sicurezza): misure di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro. D.M. 37/2008: Sicurezza degli impianti elettrici all interno degli edifici. I riferimenti di cui sopra possono non essere esaustivi. Ulteriori disposizioni di legge, norme e deliberazioni in materia, anche se non espressamente richiamati, si considerano applicabili. 4

6 SITO DI INSTALLAZIONE Il dimensionamento dell impianto solare termico è stato effettuato, come di seguito descritto, tenendo conto, oltre che della disponibilità economica, di: Disponibilità di spazi sui quali installare l impianto; Disponibilità della fonte solare; Fattori morfologici e ambientali (ombreggiamento e albedo). Disponibilità di spazi sui quali installare l impianto solare termico Il contesto in cui verrà installato l impianto è sulla copertura degli spogliatoi dello Stadio Comunale di nuova costruzione del Comune di Ragalna (CT). La zona in cui è ubicato l impianto non è soggetta ad alcun vincolo ambientale e/o paesaggistico e l impatto visivo finale risulta essere abbastanza contenuto. PARAMETRI GEOGRAFICI Comune: Ragalna (CT) Altitudine: 830 m Latitudine: Longitudine: Area geografica: Sud Zona geografica: Sicilia Disponibilità della fonte solare PARAMETRI CLIMATICI DELLA LOCALITÁ Gradi giorno: C Zona climatica: D Prima località di riferimento: Catania Seconda località di riferimento: Enna Zona vento: 3 Velocità del vento media giornaliera: 4,4 m/s Direzione prevalente del vento: W Temperatura massima estiva: 32,3 C Escursione termica giorno più caldo: 10,8 C La disponibilità della fonte solare per il sito di installazione è verificata utilizzando i dati UNI relativi a valori giornalieri medi mensili dell irradiazione solare sul piano orizzontale. TEMPERATURE E IRRADIAZIONI GIORNALIERE MEDIE MENSILI Mese Temperatura esterna [ C] Irradiazione orizzontale diretta [kwh/m 2 ] Irradiazione orizzontale diffusa [kwh/m 2 ] TOTALE [kwh/m 2 ] Gennaio 6 1,56 0,98 2,47 Febbraio 6,5 2,14 1,17 3,31 Marzo 8,2 2,94 1,53 4,47 Aprile 10,8 4,06 1,81 5,86 5

7 Maggio 14,4 5,25 1,89 7,14 Giugno 18,8 6,14 1,81 7,94 Luglio 21,8 6,28 1,67 7,94 Agosto 21,8 5,69 1,50 7,19 Settembre 19,4 4,03 1,47 5,50 Ottobre 15,2 2,61 1,25 3,86 Novembre 11,2 1,86 0,94 2,81 Dicembre 7,6 1,36 0,83 2,19 IRRADIAZIONE MEDIA MENSILE [kwh/m 2 ] Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Anno 76,64 92,56 138,64 175,83 221,31 238,33 246,28 223,03 165,00 119,69 84,17 68, ,50 6

8 CONFRONTO COMPONENTI IRRAGGIAMENTO [kwh/m 2 ] Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Anno Diretta 48,12 59,89 91,28 121,67 162,75 184,17 194,61 176,53 120,83 80,94 55,83 42, ,92 Diffusa 28,42 32,67 47,36 54,17 58,56 54,17 51,67 46,50 44,17 38,75 28,33 25,83 510,58 Riflessa 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 ALBEDO Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Anno 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 0,26 DIAGRAMMA SOLARE 7

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10 DIMENSIONAMENTO DELL IMPIANTO SOLARE TERMICO Procedura di calcolo Criterio generale di progetto Il principio progettuale normalmente utilizzato per un impianto solare termico è quello di ottimizzare il rapporto fra costi di realizzazione ed energia prodotta, tenendo conto dei dati relativi a: Fabbisogno dell utente; Orientamento e inclinazione delle superfici; Condizioni climatiche; Globalità del progetto. Nella generalità dei casi, l impianto è esposto alla luce solare in modo ottimale, scegliendo prioritariamente l orientamento a Sud e evitando fenomeni di ombreggiamento. In funzione degli eventuali vincoli architettonici della struttura che ospita l impianto stesso, sono comunque adottati orientamenti diversi e sono ammessi fenomeni di ombreggiamento, purchè valutati adeguatamente. Poiché i collettori solari termici variano molto in termini di costo e di prestazioni, ed essendo l energia solare una fonte aleatoria, i collettori sono realisticamente considerati integrativi rispetto alle tecnologie tradizionali, ovvero forniscono direttamente solo una parte dell energia necessaria all utenza, quella percentuale che prende il nome di percentuale di copertura del fabbisogno energetico annuo. Aumentando la percentuale di copertura, il costo dell impianto solare cresce, mentre l energia prodotta aumenta meno rapidamente: per questo motivo occorre bilanciare attentamente i costi da sostenere e l energia prodotta e un impianto solare termico difficilmente sarà progettato per soddisfare il 100% del fabbisogno energetico. Fabbisogno ACS L impianto è utilizzato per la produzione di acqua calda ad uso sanitario con fonte ausiliaria, classificazione norma UNI TS 11300:2014 Attività sportive, palestre e assimilabili con installazioni di docce. La temperatura di utilizzo per l acqua calda sanitaria si fissa in 60 C. Il serbatoio di accumulo pari a 1500 litri, con scambiatore di calore interno, è posto all esterno in posizione orizzontale e la frazione utilizzata per l integrazione ausiliaria è circa del 45%. Il generatore ausiliario è una caldaia a metano con rendimento di produzione di almeno il 90%. Il potere calorifico inferiore (PCI) è pari a: 34,5345 MJ/m 2. I fabbisogni energetici per la produzione di acqua calda sanitaria applicati al circuito solare sono rappresentati dai contributi in uscita dal sistema di distribuzione. Si fissa il rendimento del sistema di erogazione pari al 95% e il rendimento di distribuzione all 85%. Pertanto si avrà: FABBISOGNO DI ENERGIA UTILE [kwh] 9

11 Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic 2.162, , , , , , , , , , , ,8 Orientamento e inclinazione delle superfici COMUNE DI RIFERIMENTO E PARAMETRI DEL COLLETTORE Comune: Ragalna (CT) Latitudine f: 37 38' Riflettanza q: 0,26 Azimut della superficie rispetto al sud g: 0,00 Inclinazione superficie sul piano orizzontale b: 30,00 Superficie totale di captazione: 19,88 m 2 Numero di pannelli: 8 Condizioni climatiche I parametri climatici sono calcolati con riferimento alle UNI TR e UNI Il diagramma, disegnato per la località di riferimento, solare descrive il moto apparente del sole nella volta celeste. In ascisse si riporta l angolo azimutale rispetto alla direzione SUD, positivo verso OVEST e negativo verso EST. In ordinate è riportata l angolo di altezza solare sull orizzonte. Nel diagramma sono riportati i percorsi del sole durante i 12 mesi dell anno, simmetrici rispetto all asse verticale, e le linee orarie. 10

12 RISULTATI DI CALCOLO Collettori solari termici utilizzati Numero totale di collettori: 8 Area totale: 19,88 m 2 Area apertura totale: 17,69 m 2 Serbatoio per acqua calda sanitaria Numero: 1 Volume: 1500 l Energia prodotta Le quote dei fabbisogni di energia termica prodotte dal sistema solare per coprire parte della produzione di acqua calda sanitaria sono di seguito indicate: Mese Q us,w [kwh] Q out,w [kwh] f sol,w [%] Eff. [%] Gen 2.162,8 739,4 34,19 34,74 Feb 1.953,5 817,4 41,85 36,17 Mar 2.162, ,7 50,52 37,27 Apr 2.093, ,4 59,03 37,98 Mag 2.162, ,9 66,07 38,57 Giu 2.093, ,3 71,25 39,26 Lug 2.162, ,1 73,71 39,77 Ago 2.162, ,3 73,30 39,85 Set 2.093, ,2 64,03 39,96 Ott 2.162, ,5 50,88 39,12 Nov 2.093,0 858,1 41,00 37,37 Dic 2.162,8 675,6 31,24 34,44 Anno , ,9 54,82 38,26 Legenda: Q us,w : Fabbisogno per acqua calda sanitaria Q out,w : Energia prodotta per acqua calda sanitaria f sol,w : Copertura solare fabbisogno per acqua calda sanitaria Eff.: Efficienza dell impianto 11

13 PRODUZIONE IMPIANTO SOLARE TERMICO EPi senza impianto solare termico: 94,314 kwh/m 3 EPi con impianto solare termico: 42,615 kwh/m 3 Riduzione dell EPi: 54,82% 12

14 CAMPO SOLARE Classificazione Non complanare Angolo di azimut 0 Angolo di tilt 30 Irradiazione solare annua 2.062,87 kwh/m 2 Numero collettori 8 Area occupata 19,88 m 2 Area apertura 17,69 m 2 Distanza tra file parallele Peso Energia prodotta 1,00 m 392,00 kg ,89 kw Copertura ACS 54,82% Efficienza 38,26% POSIZIONAMENTO COLLETTORI 13

15 SCHEMA IMPIANTO SOLARE TERMICO EMISSIONI EVITATE E RISPARMIO COMBUSTIBILE Coeff. di emissioni di CO2 (ACS): Emissioni evitate di CO2: Coeff. di conversione dell energia elettrica (ACS): Risparmio combustibile: 199,8 g/kwh 3.098,87 kg 0,085 TEP/MWh 1,33 TEP Fonte dati: Art. 2, delibera EEN 3/08 14