Nozioni Base Solare Termico. Paradigma Italia Srl - Modifiche riservate - MOD_SLO_REV.07

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1 Nozioni Base Solare Termico Pagina 1

2 La radiazione e il rendimento Pagina 2

3 La radiazione solare Pagina 3

4 La radiazione solare Fonte: Ambiente Italia Pagina 4

5 Energia solare in Europa kwh/m 2 anno (fonte: Atlante europeo radiazione solare) Pagina 5

6 Irraggiamento Insolazione in Europa zona A B C Radiazione solare kwh/m 2 g Ricavo solare kwh/m 2 a Pagina 6

7 Energia solare in Italia Pagina 7

8 Energia solare in Italia Pagina 8

9 Inclinazione del collettore kwh/m gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic Pagina 9

10 Esposizione del collettore est sud-est sud sud-ovest ovest kwh/m gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic (latitudine 45, inclinazione 45 ) Pagina 10

11 Irraggiamento su piano inclinato Rif. nord Italia: coefficienti correttivi da applicare all irraggiamento su piano orizzontale per ricavare l energia incidente su superfici variamente inclinate ed orientate. Pagina 11

12 Ombreggiamento Pagina 12

13 Flusso energetico pannello solare E u = E I Perdite (ottiche + calore) E I E I η = 1 Po/Ei Pc/Ei E I η 0 E U Pagina 13

14 Flusso energetico pannello solare E 0 Energia solare E 1 E 2 E 3 E 5 E 1 Riflessione e irraggiamento vetro pannello E 2 Riflessione e irraggiamento assorbitore E 0 E 4 E 3 Perdita di calore vetro pannello E 4 Perdita di calore schienale telaio del pannello E 5 Energia solare Pagina 14

15 Curva efficienza pannello solare η = η 0 k 1 T / E k 2 T 2 / E Rendimenti in % Irraggiamento = 800 W/m η 0 K 1 Perdite ottiche Perdite di calore K Sovratemperatura = Temp. Collettore Temp. esterna η 0 Perdite ottiche NON legate alla differenza di temperatura fra pannello solare e temperatura esterna. Trasparenza del vetro Qualità dell assorbitore K 1 / 2 Perdite di calore legate alla differenza di temperatura fra pannello solare e temperatura esterna. K 1 lineare K 2 quadratico Pagina 15

16 Differenza di rendimento Piano - CPC Rendimento Irraggiamento globale 800 Watt/m² Collettore tradizionale Pannello Sottovuoto CPC Sovra-temperatura in K (T Pannello - T Esterna) Esempio estate Pannello 80 C, Temp. esterna 20 C Guadagno Pannello CPC: circa 25 % Pagina 16

17 Differenza di rendimento Piano - CPC Rendimento Irraggiamento globale pari a 500 Watt/m² Collettore tradizionale Pannello Sottovuoto CPC Sovra-temperatura in K (T Pannello - T Esterna) Esempio autunno, inverno, primavera Pannello 65 C, Temp. esterna 5 C Guadagno Pannello CPC maggiore del 150 % Pagina 17

18 Curva efficienza pannello solare 100% 90% Irraggiamento 800 W/m 2 80% Efficienza % 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Collettore sottovuoto Collettore piano Assorbitore 0% T T = 0-20 K risc. piscine T = K ACS e risc. ambiente T > 60 K calore processo Pagina 18

19 Curva efficienza pannello solare % 0,9 0,8 0,7 W / m ,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, T Pagina 19

20 Collettori solari Pagina 20

21 Pannello solare piano Telaio Mandata Ritorno Superficie d assorbimento Pagina 21

22 Pannello piano Paradigma EasySun II Superficie altamente selettiva Eta plus su lastra in alluminio, circuito in rame, cassa in alluminio Misure LxH 1,15 x 1,87 m Sup. lorda/apert. 2,15 / 2,0 m 2 η 0 80,1% (EN12975 sup.apert.) Vetro antiriflesso, alta resistenza Ideale sia per piccole che per grandi impianti (sistema doppia arpa) Made in Germany Pagina 22

23 Pannello piano Paradigma EasySun II Pagina 23

24 Pannello piano Paradigma EasySun II Superficie selettiva Eta plus su lastra in alluminio, saldatura al laser (1300 pt/m) Telaio in lega di alluminio, resistente agli ambienti salini No ponti termici, angolari antiurto, sistema di areazione anticondensa Pagina 24

25 Pannello solare sottovuoto Sistema Collegamento secco Flusso diretto Collettore di distribuzione Superficie d assorbimento piana o cilindrica Pagina 25

26 Pannello solare sottovuoto Sistema Collegamento secco Flusso indiretto Superficie d assorbimento piana Heat - pipe Pagina 26

27 Collettori solari Paradigma Componenti principali Circuito idraulico (distribuzione nel collettore e tubazioni nei tubi) Tubo in vetro Specchio CPC Pagina 27

28 Collettori solari Paradigma La trasmissione del calore Unità di trasmissione calore (alluminio) Tubazione in acciaio speciale (8 mm x 0,5 mm) Pagina 28

29 Collettori solari Paradigma Il tubo sottovuoto Costruzione completamente in vetro (silicato di boro da 1,6 mm di spessore) Senza giunti o guarnizioni (tenuta garantita) 10 anni di garanzia contro grandine Strato selettivo (nitrato di alluminio) Assorb. > 95 % Emiss. < 5 % Pagina 29

30 Collettori sottovuoto Paradigma Il tubo sottovuoto Getter (bario) per verificare la perdita di vuoto Pagina 30

31 Specchio Lo specchio CPC Specchio altamente riflettivo CPC reflector (Compound Parabolic Concentrator) Resistente agenti atmosferici e usura grazie al rivestimento ceramico Pagina 31

32 Specchio collettori solari Lo specchio CPC Irraggiamento DIRETTO laterale Irraggiamento DIFFUSO Irraggiamento DIRETTO verticale Pagina 32

33 Sezione tubo sottovuoto Costruzione di un singolo tubo sottovuoto con specchio CPC Tubo in vetro esterno Tubo in vetro interno Tubi in rame con liquido antigelo Superficie selettiva d assorbimento (Alluminio - Nitrit - Oxyd) Scambiatore in alluminio per trasporto di calore Sottovuoto Specchio CPC ad elevata riflessione Pagina 33

34 Tipologie Pannelli solari non vetrati Pannelli solari vetrati Pannelli solari sottovuoto Applicazione Piscine (uso estivo) Applicazione Impianti civili Produzione d acqua calda sanitaria Piscine (uso estivo) Applicazione Impianti civili Produzione d acqua calda sanitaria Integrazione sul riscaldamento Piscine (uso invernale) Pagina 34

35 Tipologie di impianti solari Pagina 35

36 Tipologie impianti Bollitore Acqua calda Sistema di postriscaldameto Acqua fredda Bollitore sul tetto, post riscaldamento (caldaia o resistenza elettrica) Semplicità impianto, economicità, non serve elettricità Dispersioni termiche elevate, non esiste stratificazione Applicazioni: seconde case a prevalente uso estivo Solahart Pagina 36

37 Circolazione naturale Sistema di postriscaldameto Acqua calda Acqua fredda Pagina 37

38 Circolazione forzata: A.C.S. Stazione solare Pannello solare Acqua calda Acqua fredda Pompa solare => posizionamento libero del bollitore Bollitore solare a doppio scambiatore, per integrazione Bollitore di qualunque capacità / esigenza Necessita di elettricità Costo impianto più elevato dei precedenti (maggiori componenti) Pagina 38

39 Circolazione forzata: A.C.S. + R Integrazione solare sul Pannello solare riscaldamento Acqua calda Massimo utilizzo energia solare Aumento costi, grandi Stazione solare Bollitore Accumulo inerziale spazi, notevole impiantistica Priorità sanitario: prima bollitore, poi accumulo Acqua fredda Sistema di: Riscaldamento Piscina Calore di processo (valvola deviatrice) oppure piscina o calore di processo Pagina 39

40 Circolazione forzata: sistema combinato Bollitore combinato: Accumulo inerziale Acqua calda Bollitore sanitario + integrazione riscaldamento Spazi ridotti, semplificazione idraulica Stazione solare Sistema di: Riscaldamento Piscina Calore processo Acqua fredda Bagnomaria => Tank in tank oppure istantaneo Pagina 40

41 Impianti solari Sistemi circolazione naturale Sistemi circolazione forzata Bollitore e pannello solare sul tetto Funzionamento senza corrente elettrica Semplice installazione Solo produzione d acqua calda sanitaria Limitato uso invernale Bollitore in qualsiasi posto Funzionamento con corrente elettrica Installazione di più componenti Integrazione sul riscaldamento Uso invernale Pagina 41

42 Impianti solari Pagina 42

43 Impianti solari Acqua sanitaria uso residenziale (singole unità, plurifamiliari, condomini, complessi) strutture ricettive (alberghi, campeggi, ) ospedali, case di riposo scuole materne, asili attività sportive, palestre Altri utilizzi riscaldamento ambienti riscaldamento piscine climatizzazione estiva agricoltura allevamento calore per processi industriali Pagina 43

44 Impianti solari piccole dimensioni A.C.S. Bollitori solari Circolazione Forzata grandi dimensioni A.C.S. + R Bollitori combinati Accumuli inerziali Naturale Pagina 44

45 Impianto solare tradizionale per ACS Pagina 45

46 Circuiti solari High-flow Impianti convenzionali - piccoli impianti - Low-flow Impianti con scambiatore esterno - grandi impianti - Pagina 46

47 Circuiti solari TSA Sistema High-flow, litri/ora per m 2 T = K 30 C TSE 40 C 50 C AC ϑ Postriscaldamento 35 C TWU AF Pagina 47

48 Circuiti solari Pagina 48

49 Circuiti solari 25 C TSA 60 C TSV 55 C AC Sistema Low-flow, 15 litri/ora per m 2 T = 35 K TSE 55 C AF TWU 20 C 20 C Pagina 49

50 Circuiti solari Pagina 50

51 Circuiti solari TSA Sistema Low-flow, 21 litri/ora per m 2 30 C TSE 60 C 50 C T = variabile Regolazione secchio ON / OFF 35 C TWU Impianti AQUA Pagina 51

52 Circuiti solari TWO TPO TPU TPG TWU Pagina 52

53 Fabbisogni ed energia da pannelli solari Casa rispetto Legge 10 Fabbisogno Energetico e guadagno solare in % Casa ESpV W/m² Casa passiva NEH 25 Watt/m² Guadagno Energetico con 6 CPC 21 (19,8 m²) Guadagno Energetico con 2 CPC 21 (6,6 m²) 10 0 Fabbisogno Energetico per acqua calda Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Casa con 150 m², 4-5 persone, con bollitore OPTIMA Freiburg (Germania) Casa con 150 m², 4-5 persone con accumulo inerziale PS Freiburg (Germania) Pagina 53