Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 22

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1 Caldaie Solare termico Un impianto solare serve a produrre acqua calda utilizabile: come acqua calda sanitaria; come fluido termovettore di impianti di riscaldamento a bassa temperatura. E sempre necessario prevedere un integrazione Integrazione con fonti energetiche rinnovabili Con un sistema solare si riesce a coprire il fabbisogno di acqua calda per uso sanitario, anche del 70-80%. Il risparmio che si può ottenere dipende da tre fattori principali: le condizioni climatiche; il tipo di energia normalmente usata per scaldare l'acqua: a seconda che si usi energia elettrica, gas,gasolio o carbone, il risparmio annuo con un impianto installato in Italia, oscilla tra 260 e 360. Il prezzo del combustibile, che in Italia è sensibilmente elevato. Dimensionamento Acqua calda sanitaria: per un famiglia media (4-5 persone) sono necessari 2 collettori per un totale di 4 mq e un boiler da 300 litri. Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 22

2 Caldaie Integrazione con fonti energetiche rinnovabili Dimensionamento: Riscaldamento Studio di Ambiente Italia 'Cascina Paraccia a Villarbasse, in provincia di Torino superficie collettore 23,1 m 2 inclinazione di 70 collegati ad un serbatoio di 2000 litri con un'unità di produzione istantanea di acqua calda sanitaria impianto radiante a bassa temperatura a pavimento e a parete Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 23

3 Caldaie Alternative per il futuro: Solare termico integrato con fotovoltaico Integrazione con fonti energetiche rinnovabili Il fotovoltaico è più efficiente se non si surriscalda Se un fluido termovettore lambisce le celle surriscaldate si scalda e porta le celle alla giusta temperatura Solare cooling Pompe di calore ad assorbimento e ad adsorbimento Producono acqua fredda utilizzabile per il raffrescamento utilizzando l acqua calda L acqua calda può essere prodotta da collettori solari parabolici o sottovuoto Integrazione con bruciatore a gasolio Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 24

4 Il generatore di calore Le pompe di calore sono macchine termiche che operano trasferendo calore da una sorgente fredda ad una calda. Possono essere utilizzate: per riscaldamento per condizionamento per produrre acqua calda (integrato con riscaldamento) COP (efficienza): una buona pompa di calore ha un COP>3 Per il riscaldamento si associano a terminali a bassa temperatura perché il funzionamento migliore si ha a temperature fino a 50 C. I circuiti frigoriferi più diffusi e utilizzati appartengono a due grandi classi: circuiti a ciclo di compressione meccanica; circuiti a compressione termica o ad assorbimento. Se si inverte il ciclo è un condizionatore Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 25

5 Il generatore di calore Tipologie di pompe di calore: Acqua-acqua; dove verrà riscaldata acqua trasferendo calore da altre acque. Acqua-aria; dove verrà riscaldata aria attingendo calore da acqua. Aria-aria; dove verrà riscaldata aria trasferendo calore da altra aria. Aria-acqua; dove verrà riscaldata acqua attingendo calore da aria In questa classificazione il primo termine sta ad indicare la sorgente fredda ed il secondo quella calda. SORGENTE FREDDA ARIA L'aria esterna ha lo svantaggio di subire grandi variazioni di temperatura. Se in inverno si scende sotto zero, il COP diminuisce rapidamente ACQUA La temperatura dell'acqua di falda e di un pozzo è più stabile e questo garantisce maggiori prestazioni da parte della pompa: la temperatura dell'acqua di falda varia durante l'anno al massimo di 8-10 C. TERRA (nei tubi interrati passa acqua) Ad una profondità di 1,0-1,5 m, la temperatura della terra non subisce rilevanti variazioni termiche e questo fatto può essere sfruttato con l'uso di collettori(batterie di tubi) o di pozzi. Per essere efficace il sistema richiede un'area da 2 a 3 volte superiore rispetto alla superficie dei locali da riscaldare. Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 26

6 acqua-acqua ed acqua-aria Le pompe di calore geotermica E un tipo di pompa di calore ad acqua Sfrutta la temperatura costante del terreno Alta efficienza nei climi freddi Alti costi di installazione Si associa a impianti a bassa temperatura come pavimenti radianti Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 27

7 Le pompe di calore split Con la denominazione sono classificate tutte le macchine ad espansione diretta di gas freon, costituite da: una unità motocondensante (o motoevaporante in pompa di calore) una o più unità interne aria-aria Macchina interna La motocondensante contiene: il compressore una batteria di scambio termico, avente funzione di condensatore in ciclo di raffrescamento, oppure di evaporatore, in fase di riscaldamento un ventilatore elicoidale, necessario a garantire una determinata portata d aria attraverso le alette della batteria di scambio termico il dispositivo di espansione del fluido refrigerante la valvola di inversione del ciclo ( nella versione a pompa di calore) Macchina esterna (motocondensante) L unità interna (evaporante) contiene: una batteria di scambio termico, con funzione di evaporatore in ciclo di raffrescamento, oppure di condensatore in fase di riscaldamento uno o più ventilatori centrifughi un filtro avente lo scopo di trattenere le impurità dell aria ripresa dagli ambienti Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 28

8 Le pompe di calore split sistemi di distribuzione La sezione interna si inserisce, in posizione orizzontale, generalmente nel controsoffitto del corridoio oppure in un locale di servizio. Le tubazioni del fluido frigorigeno corrono a ridosso di pareti e solai, oppure incassate nelle murature. L aria ripresa dagli ambienti, tramite griglie di transito ricavate nelle porte, passa al corridoio e viene aspirata dalla sezione interna mediante una griglia inserita nel controsoffitto. Attraversa il filtro e raggiunge la batteria di scambio termico, dove viene opportunamente riscaldata o raffreddata. aria ripresa dagli ambienti entra da un filtro ventola canalizzazioni Macchina esterna (motocondensante) aria fluisce verso gli ambienti tramite canali bocchette Macchina interna aria-aria Tubazioni fluido frigorigeno Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 29

9 Le pompe di calore split sistemi di distribuzione L aria è distribuita per mezzo di canalizzazioni inserite nel controsoffitto dei corridoi (realizzate in sottile lamierino di acciaio o in materiale coibente rivestito da fogli di alluminio) L aria è immessa negli ambienti attraverso bocchette orientabili aria ripresa dagli ambienti entra da un filtro ventola aria fluisce verso gli ambienti tramite canali aria-aria Durante la stagione estiva l acqua, che condensa sulle alette fredde della batteria, viene raccolta in una vaschetta inserita all interno dell apparecchiatura e allontanata mediante una sottile tubazione in materiale plastico La regolazione dell apparecchiatura, in funzione delle condizioni di carico, è attuata centralmente, mediante un unico termostato generalmente installato nel corridoio canalizzazioni Macchina esterna (motocondensante) bocchette Macchina interna Tubazioni fluido frigorigeno Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 30

10 aria-aria Le pompe di calore multisplit sistemi di distribuzione Più è grande la macchina maggiore è l efficienza Installare un monosplit per ogni ambiente è una soluzione poco efficiente Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 31

11 aria-acqua Macchina esterna Dai ventilconvettori Ai ventilconvettori ventilconvettore Le pompe di calore + ventilconvettori Macchina esterna Tubazioni fluido termovettore Vedere scheda nel capitolo sulle caldaie In raffrescamento prevedere raccolta condensa Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 32

12 Alternative COGENERAZIONE La cogenerazione è la contemporanea produzione di calore ed energia elettrica (o meccanica) da parte di un unico impianto. Vantaggi: ogni trasformazione d energia produce calore che normalmente va disperso la cogenerazione quindi contribuisce a risparmiare energia primaria Cogenerazione e teleriscaldamento ATTENZIONE! l'energia elettrica serve nel corso di tutto l'anno, mentre del calore se ne ha bisogno soprattutto nella stagione fredda. L'installazione di impianti di cogenerazione è vantaggiosa in tutti quei casi in cui il fabbisogno d'energia termica è più o meno uniforme nell'arco di tutto l'anno, come, ad esempio, in certe aziende industriali ed agricole. Non è conveniente per piccoli edifici Negli ultimi anni, molte centrali di cogenerazione sono state realizzate per il teleriscaldamento di interi quartieri urbani. TELERISCALDAMENTO (teleraffrescamento) Il teleriscaldamento (laddove esso esiste) offre la possibilità di approvvigionarsi di calore per il riscaldamento allacciandosi ad una rete (comunale, di quartiere) Comprende: una centrale termica (spesso a cogenerazione) nella quale il calore è prodotto, una rete distribuzione e una stazione di collegamento (scambiatore) al sistema di riscaldamento dell'utente. ATTENZIONE! Se esiste una rete di teleriscaldamento nel raggio di 1000 metri è obbligatorio predisporre l allaccio Dlgs 192, allegato I, art. 14 Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 33

13 Fotovoltaico Solare fotovoltaico La tecnologia fotovoltaica consiste nella trasformazione diretta della radiazione del sole in energia elettrica per effetto fotoelettrico Concetti base Tipi di impianti: Isolati (necessaria batteria di accumulo) Connessi alla rete Il rendimento: è attualmente compreso tra il 10 e il 14%, ma in laboratorio sono stati raggiunti anche valori del 30%. Orientamento: IDEALE, una falda del tetto esposta verso Sud. CONSENTITE, deviazioni da Sud verso Sudest o Sudovest non oltre i 45 ; riducono l efficienza nella misura del 5% circa Inclinazione: IDEALE, inclinazione pari alla latitudine locale sottratta di 10 Latitudine Cagliari, Dimensionamento: 10 metri quadrati di moduli forniscono 1 kwp di potenza elettrica Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 34

14 Fotovoltaico Connessione e utilizzo Le celle fotovoltaiche forniscono corrente continua (12 o 24 V): può essere immagazzinata in batterie e prelevata quando si vuole utilizzarla oppure trasformata, mediante un inverter, in corrente alternata a 220 V La soluzione migliore per un utenza privata è accedere al conto energia con il contratto di scambio sul posto Quanto costa un kwp? Circa 7000 euro In quanto tempo si recupera l investimento? Per la Sardegna le stime sono di circa 10 anni (senza prestiti) ATTENZIONE! Per i nuovi edifici è obbligatorio - Dlgs 192, allegato I, art. 12 e 13 Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 35

15 Reti tecnologiche idrica e fognaria Corso di PROGETTAZIONE INTEGRALE - A.A. 2007/08 36