Programma nazionale per la promozione dell energia solare Misura 1: Il sole negli enti pubblici Impianto solare termico per la Palestra presso la scuola Papa Giovanni XXIII nel Comune di Sestri Levante Relazione descrittiva I progettisti: Arch. Paolo Bertolino Ing. Francesco Demontis 1
Indice Indice... 2 1 Dati identificativi e ubicazione dell edificio... 3 2 Dati climatici della località e dati di irraggiamento... 4 3 Rendimento utile del pannello... 4 3.1 Dimensionamento della superficie captante... 5 3.2 Tipologia ed altri componenti di impianto... 6 3.3 Sistema di monitoraggio e controllo... 7 4 Calcolo del fabbisogno energetico mensile... 7 5 Energia prodotta annualmente... 9 6 Documentazione fotografica dell immobile e del contesto dove sarà inserito... 9 7 Elenco delle autorizzazioni necessarie per la realizzazione del progetto... 10 8 Tempi di realizzazione delle opere... 10 9 Stima dei costi di investimento... 10 10 Elaborati grafici... 11 2
1 Dati identificativi e ubicazione dell edificio Il Comune di Sestri Levante si trova in Liguria a circa 48 km da Genova. L amministrazione ha individuato la Palestra Comunale presso la scuola Papa Giovanni XXIII come edificio idoneo per installarvi un impianto solare termico per la produzione di acqua calda sanitaria, vista e considerata la disposizione ottimale del sito dal punto di vista dell insolazione. La copertura dell edificio è costituita da una superficie piana non calpestabile. Sono presenti dei piccoli comignoli che non sono di intralcio all installazione di un impianto solare termico. Fig.1 - Foto della copertura della palestra La disposizione dei moduli non è vincolata poiché, in presenza di un tetto piano, è possibile posizionare i moduli secondo gli angoli di inclinazione ed orientamento che massimizzino l energia raccolta, utile al soddisfacimento dei fabbisogni dell utenza. È possibile, pertanto, utilizzare i dati di radiazione solare su un piano inclinato di 45 rispetto all orizzontale ed orientato con un azimut di 0 (sud). L angolo di inclinazione a 45 è stato scelto per aumentare il contributo dell impianto alla produzione di acqua calda sanitaria durante tutto l anno, a causa di una diminuzione della domanda durante il periodo estivo. 3
2 Dati climatici della località e dati di irraggiamento Il comune di Sestri Levante si trova ad un altitudine di 10 m sul livello del mare in zona climatica D. La sue coordinate geografiche sono: Latitudine: 44 16 20 Longitudine: 9 24 49 Nella tabella sottostante si riportano i dati climatici, gradi giorno e temperature medie nel corso dell anno su base mensile e i dati di irraggiamento. Gradi giorno Temperature minime medie mensili esterne ( C) Radiazione giornaliera sul piano inclinato [kwh/m 2 ] Gennaio 7,8 78 Febbraio 8,9 98 Marzo 11,6 141 Aprile 14,7 147 Maggio 17,8 160 Giugno 21,9 169 1.416 Luglio 24,5 198 Agosto 24,6 184 Settembre 22,3 163 Ottobre 17,1 133 Novembre 12,9 80 Dicembre 9,3 77 Tab. 1 - Dati climatici dati di irraggiamento (Fonte TSOL Valentine Energie Software GmbH) 3 Rendimento utile del pannello È stato scelto di installare un impianto solare termico a circolazione forzata e di posizionare il boiler per l accumulo dell acqua calda all esterno del locale caldaia, opportunamente protetto da una tettoia, in quanto non è possibile la sua installazione all interno del suddetto locale, già occupato interamente dalla caldaia e relativi accessori. Il collettore scelto, il CHROMAGEN CR 120, è piano selettivo adatto a questo tipo di utilizzo. Nella tabella seguente vengono riportate a titolo esemplificativo le sue caratteristiche tecniche. Dispersioni termiche Coefficiente di trasmittanza semplice B [W/m 2 K] 3,44 4
Dispersioni ottiche Fattore di conversione [%] 73,3 Dimensioni del collettore [mm] 2195 x1285x95 Superficie lorda [m 2 ] 2,80 Superficie di apertura [m 2 ] 2,58 Superficie netta captante [m 2 ] 2,54 Peso a vuoto [kg] 39 Max pressione di esercizio [bar] 10 Attacchi ¾ F Tab. 2 Sintesi delle caratteristiche del collettore piano CHROMAGEN CR120 Il collettore CHROMAGEN CR120, 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. 3.1 Dimensionamento della superficie captante Il dimensionamento della superficie captante è basato sulla copertura del fabbisogno termico durante i mesi estivi, caratterizzati da una sensibile riduzione del fabbisogno, al fine di limitare i costi di impianto e la relativa sovrapproduzione. 5
Fig.2 in giallo la produzione dell impianto solare, in blu l andamento dei consumi per l acqua calda sanitaria (dati in kwh) Alla luce dei dati riportati nel dettaglio nei capitoli successivi, si ottiene un impianto solare composto da 16 collettori, per una superficie captante di circa 40,6 m 2, corrispondente ad una superficie lorda di circa 44,8 m 2. 3.2 Tipologia ed altri componenti di impianto Lo schema di collegamento è di tipo low flow con il parallelo di quattro schiere da quattro collettori posti in serie. 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 e una differenza di temperatura tra mandata e ritorno di circa 30 K, così come prescritto dal produttore. In queste condizioni la portata complessiva del circuito primario sarà pari a 609 litri/h. 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. Le pompe saranno del tipo ad alto rendimento, marca Grundfos mod. UPSD dotate di variatore manuale a tre velocità di rotazione; la portata e la prevalenza di progetto sono ottenute alla velocità intermedia di funzionamento. 6
Saranno inoltre interfacciabili con il sistema di controllo per quanto riguarda l alternanza di funzionamento. La potenza nominale elettrica assorbita dalle pompe del circuito primario non supererà l 1%. Il vaso di espansione sarà installato sulla linea del ritorno del circuito primario ( ramo freddo ). Il volume totale è stato dimensionato in maniera tale da garantire che, anche in caso di stagnazione, si ristabilisca il corretto funzionamento dell impianto senza che necessariamente la valvola di sicurezza intervenga. Il vaso di espansione sarà installato in sospensione e con il raccordo posizionato verso il basso in maniera tale che il fluido a contatto con la membrana sia sempre quello a temperatura più bassa. Inoltre il vaso di espansione sarà inserito nel sistema in maniera da risultare NON intercettabile ossia in maniera tale che non sia mai possibile escluderlo dal circuito in fase operativa. Il serbatoio per il preriscaldamento dell ACS sarà un Bollitore EXTRA1 WRC VT della Cordivari da 3.000 litri, bollitore polywarm verticale coibentato con 1 scambiatore estraibile alettato, che si collegherà in serie ai due bollitori esistenti da 500 l ciascuno. 3.3 Sistema di monitoraggio e controllo L impianto sarà dotato di un sistema di monitoraggio per la rilevazione e memorizzazione delle grandezze caratteristiche, in maniera da verificare le prestazioni energetiche del sistema, il suo corretto funzionamento e il rispetto del contratto di Garanzia dei Risultati Solari. La possibilità di lettura sul posto è obbligatoria per le grandezze necessarie ai fini della verificabilità dei requisiti richiesti per il Contratto di Garanzia dei Risultati Solari. I contatori di energia, o equivalenti, da impiegare a tal fine dovranno avranno una capacità di immagazzinamento dati non inferiore a 52 settimane, certificati e sigillabili, ove applicabile, per impedirne la manomissione. Il sistema di monitoraggio sarà dotato di un software compatibile con i più comuni sistemi operativi per la conversione dei segnali in ingresso in dati numerici esportabili su Microsoft Excel o simili (tipo OpenOffice, Spreadsheet). 4 Calcolo del fabbisogno energetico mensile I bagni si trovano all interno degli spogliatoi e contano 30 punti doccia. Il numero degli utenti giornaliero di riferimento è di circa 150, con punte massime di 40 utenti contemporanei. In estate il numero si riduce fino ad un valore di 80 utenti giornalieri. Dall analisi delle bollette di consumo del gas (per riscaldamento e produzione di ACS) si ottiene un consumo di gas per la produzione di ACS nel di aprile pari a circa 1.215 Nm 3. Questo dato, estrapolato da calcoli effettuati sui 7
consumi totali, appare piuttosto affidabile, in quanto coincide con il fabbisogno necessario per effettuare circa 150 docce al giorno, proprio come indicazione del referente della palestra. L andamento dei consumi di metano risente tuttavia della mancanza di letture effettive nei mesi di luglio, agosto e settembre che sono state stimate dal gestore dei servizi e, pertanto, non vengono ritenute affidabili. Per stimare quindi il fabbisogno di ACS nel periodo estivo si fa riferimento al valore di utenze giornaliere fornite dal referente della palestra, pari a circa 80 utenti giornalieri. Le principali ipotesi alla base del calcolo sono le seguenti: Temperatura di ingresso dell acqua (febbraio): 14 C Temperatura di ingresso dell acqua (agosto): 19 C Temperatura di utilizzo dell acqua calda: 48 C Volume d acqua impiegato in media per una doccia: 50 litri. Il valore annuo del fabbisogno energetico termico per il riscaldamento dell acqua calda sanitaria è pari a circa 82 MWh/anno, mentre il valore annuo dell energia solare prodotta è pari a circa 36 MWh/anno che corrispondono al 43% dei consumi stimati di acqua calda sanitaria. Per i dati mensili si rimanda alla tabella n.3, costruita secondo i dati forniti e le caratteristiche climatiche del sito di installazione. MESE Radiazione su superficie inclinata (kwh/m2) Temperatura media diurna Efficienza dei collettori dell'impianto di distribuzione Fabbisogno in kwh Energia circuito colletori (kwh) Eccedenza (kwh) Percentuale Gennaio 78 7,9 0,44 7.786 1.402-6.384 18,0% Febbraio 98 8,9 0,50 7.032 1.995-5.037 28,4% Marzo 141 11,6 0,54 7.786 3.087-4.699 39,7% Aprile 147 14,7 0,55 7.535 3.260-4.275 43,3% Maggio 160 17,8 0,56 7.786 3.607-4.179 46,3% Giugno 169 21,9 0,56 6.530 3.861-2.669 59,1% Luglio 198 24,5 0,57 4.153 4.603 451 110,9% Agosto 184 24,6 0,57 4.153 4.255 102 102,5% Settembre 163 22,3 0,56 6.028 3.714-2.313 61,6% Ottobre 133 17,1 0,54 7.786 2.928-4.858 37,6% Novembre 80 12,9 0,49 7.535 1.576-5.959 20,9% Dicembre 77 9,3 0,47 7.786 1.475-6.311 18,9% Tab. 3 Produzione mensile dell impianto I dati della tabella 3 sono riferiti ad un impianto di 40,6 m 2 di superficie captante con collettori inclinati a 45 e rivolti verso sud. Tale superficie è stata scelta per coprire completamente i consumi durante il periodo estivo in cui si ha una contrazione dei consumi termici stessi per via del minore uso della struttura. 8
5 Energia prodotta annualmente L energia prodotta annualmente è pari a 36 MWh/anno. Per le analisi mensili si rimanda alla tabella n.3. 6 Documentazione fotografica dell immobile e del contesto dove sarà inserito. Di seguito vengono riportate le immagini fotografiche relative all utenza da fornire. Fig.3 - Foto della centrale termica della palestra Fig.4 - Foto dell interno della palestra 9
Fig.5 - Foto dell interno del locale tecnico 7 Elenco delle autorizzazioni necessarie per la realizzazione del progetto Per questa realizzazione non sono necessarie particolari autorizzazioni in quanto l impianto non è posto in una zona sottoposta a vincolo architettonico. 8 Tempi di realizzazione delle opere Come da articolo 8 Tempi e modalità di realizzazione degli interventi, del bando Il sole negli enti pubblici, i lavori avranno inizio entro 120 giorni solari dalla data di ricevimento della notifica del decreto medesimo e dovranno essere completati entro 240 giorni solari a decorrere dalla stessa data. Nella tabella sottostante il cronoprogramma relativo alla realizzazione dell impianto. 1 2 3 4 5 6 7 8 Inizio lavori Comunicazione di approvazione Mese Collaudo e del progetto dichiarazione fine lavori 9 Stima dei costi di investimento Il costo per la progettazione, direzione lavori, collaudo, fornitura materiali e componenti impianti solari, installazione e posa in opera degli impianti sono di seguito è riportati al netto di IVA, nella tabella sottostante. VOCI DI COSTO CHROMAGEN CR120 ACS - Circolazione forzata 44,8 m 2 10
1 Progettazione, direzione lavori, collaudo [ ] 4.600 2 Fornitura materiali e componenti impianti solari [ ] 29.000 3 Installazione e posa in opera degli impianti [ ] 7.500 COSTO TOTALE (escluso monitoraggio) 41.100 Il costo massimo (C = 950 0.5S) a metro quadro di pannello finanziato dal Ministero è di 927,6 /m 2. Pertanto il costo complessivo dell impianto (41.100 ) è inferiore al valore massimo ammissibile dal Ministero che per un impianto di 44,8 m 2 ammonta a 41.556,48. Il contributo Ministeriale sarà pari al 65%, ovvero 26.715. A questo contributo vanno aggiunte le spese per il monitoraggio che devono essere inferiori al 10% del costo totale dell impianto e comunque alla cifra di 15.000. Il contributo richiesto per il monitoraggio è pari a 4.000 ed è inferiore a quello massimo ammissibile dal Bando di 4.100. VOCI DI COSTO 4 Monitoraggio [ ] 4.000 10 Elaborati grafici 11
Fig. 6- Schema di impianto (da TSOL - Valentin Energie Software) Fig. 7 - Posizionamento dell impianto Fig. 8 - Schema di montaggio dei collettori 12
Programma nazionale per la promozione dell energia solare Misura 1: Il sole negli enti pubblici Impianto solare termico per Centro Sportivo Sivori del Comune Sestri Levante Relazione descrittiva I progettisti: Arch. Paolo Bertolino Ing. Francesco Demontis 1
Indice Indice... 2 1 Dati identificativi e ubicazione dell edificio... 3 2 Dati climatici della località e dati di irraggiamento... 4 3 Rendimento utile del pannello... 4 3.1 Dimensionamento della superficie captante... 5 3.2 Tipologia ed altri componenti di impianto... 6 3.3 Sistema di monitoraggio e controllo... 7 4 Calcolo del fabbisogno energetico mensile... 7 5 Energia prodotta annualmente... 8 6 Documentazione fotografica dell immobile e del contesto dove sarà inserito... 9 7 Elenco delle autorizzazioni necessarie per la realizzazione del progetto... 9 8 Tempi di realizzazione delle opere... 10 9 Stima dei costi di investimento... 10 10 Elaborati grafici... 11 2
1 Dati identificativi e ubicazione dell edificio Il comune di Sestri Levante si trova in Liguria a circa 48 km da Genova. L amministrazione ha individuato il campo sportivo comunale Sivori come edificio idoneo per installarvi un impianto solare termico a servizio della produzione di acqua calda sanitaria, vista e considerata la disposizione ottimale del sito dal punto di vista dell insolazione. La copertura della centrale termica è costituita da una superficie piana non calpestabile ma di facile accesso di circa 155 m 2. Ha un muretto di cinta di circa 20 cm e sono presenti dei comignoli che non costituiscono particolare intralcio all installazione di un impianto solare termico neanche per i fenomeni di ombreggiamento che possono generare. Analoghe caratteristiche possiede la copertura degli spogliatoi ad eccezione della superficie a disposizione che è circa tre volte quella della centrale termica ed è priva di qualsiasi fenomeno di ombreggiamento. Fig.1 Tetto del locale tecnico e particolare dei comignoli fissi La disposizione dei moduli non è vincolata, poiché, in presenza di un tetto piano, è possibile posizionare i moduli secondo gli angoli di inclinazione ed orientamento che massimizzino l energia raccolta utile al soddisfacimento dell utenza. È possibile, pertanto, utilizzare i dati di radiazione solare su un piano inclinato di 45 rispetto all orizzontale ed orientato con un azimut di 0 (sud). L angolo di inclinazione a 45 è stato scelto per aumentare il contributo dell impianto durante tutto l anno in quanto l impianto ha una riduzione della domanda nel periodo estivo. 3
2 Dati climatici della località e dati di irraggiamento Il comune di Sestri Levante si trova ad un altitudine di 10 m rispetto al livello del mare in zona climatica D. La sue coordinate geografiche sono: Latitudine: 44 16 20 Longitudine: 9 24 49 Nella tabella sottostante si riportano i dati climatici, gradi giorno e temperature medie nel corso dell anno su base mensile e i dati di irraggiamento. Gradi giorno Temperature minime medie mensili esterne ( C) Radiazione giornaliera sul piano inclinato [kwh/m2] Gennaio 7,8 78 Febbraio 8,9 98 Marzo 11,6 141 Aprile 14,7 147 Maggio 17,8 160 Giugno 21,9 169 1.416 Luglio 24,5 198 Agosto 24,6 184 Settembre 22,3 163 Ottobre 17,1 133 Novembre 12,9 80 Dicembre 9,3 77 Tab. 1 Dati climatici dati di irraggiamento (Fonte TSOL Valentine Energie Software GmbH) 3 Rendimento utile del pannello È stato scelto di installare un impianto solare termico a circolazione forzata. Poiché non si dispone di abbastanza spazio nell attuale locale tecnico per posizionare il boiler di accumulo dell acqua calda l amministrazione comunale provvederà a scegliere la migliore ubicazione tra i locali adiacenti a quello tecnico o lo spazio esterno nelle vicinanze del locale tecnico. Qualora venga scelto di posizionare il boiler all esterno verrà realizzata, se non esistente, una tettoia di protezione e un basamento. Il collettore scelto è piano selettivo adatto a questo tipo di utilizzo. Di seguito vengono riportate a titolo esemplificativo, in tabella, le caratteristiche del collettore piano della CHROMAGEN, modello CR 120. 4
Dispersioni termiche Coefficiente di trasmittanza semplice B [W/m 2 K] 3,44 Dispersioni ottiche Fattore di conversione [%] 73,3 Dimensioni del collettore [mm] 2195 x1285x95 Superficie lorda [m 2 ] 2,80 Superficie di apertura [m 2 ] 2,58 Superficie netta captante [m 2 ] 2,54 Peso a vuoto [kg] 39 Max pressione di esercizio [bar] 10 Attacchi ¾ F Tab. 2 Sintesi delle caratteristiche del collettore piano CHROMAGEN CR120 Il collettore CHROMAGEN CR120 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. 3.1 Dimensionamento della superficie captante Il criterio utilizzato per il dimensionamento della superficie captante è stato quello di dimensionare tale superficie in base ai consumi termici nei mesi estivi, in cui si ha una sensibile riduzione del fabbisogno, al fine di limitare i costi di impianto e la relativa sovrapproduzione. 5
Fig.2 in Giallo la produzione dell impianto solare, in blu l andamento dei consumi per l acqua calda sanitaria (dati in kwh) Alla luce dei dati riportati nel dettaglio nei capitoli successivi, la superficie captante scelta è pari a circa 20,32 m 2 pari ad una superficie lorda di 22,4 m 2 (8 collettori). 3.2 Tipologia ed altri componenti di impianto Lo schema di collegamento è di tipo low flow con il parallelo di due schiere da 4 collettori posti in serie. 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 e una differenza di temperatura tra mandata e ritorno di circa 30 K così come prescritto dal produttore. In queste condizioni, la portata complessiva del circuito primario sarà pari a 304,8 litri/h. 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. Le pompe saranno del tipo ad alto rendimento, marca Grundfos mod. UPSD dotate di variatore manuale a tre velocità di rotazione; la portata e la prevalenza di progetto sono ottenute alla velocità intermedia di funzionamento. 6
Saranno inoltre interfacciabili con il sistema di controllo per quanto riguarda l alternanza di funzionamento. La potenza nominale elettrica assorbita dalle pompe del circuito primario non supererà l 1%. Il vaso di espansione sarà installato sulla linea del ritorno del circuito primario ( ramo freddo ). Il volume totale è stato dimensionato in maniera tale da garantire che, anche in caso di stagnazione, si ristabilisca il corretto funzionamento dell impianto senza che necessariamente la valvola di sicurezza intervenga. Il vaso di espansione sarà installato in sospensione e con il raccordo posizionato verso il basso in maniera tale che il fluido a contatto con la membrana sia sempre quello a temperatura più bassa. Inoltre il vaso di espansione sarà inserito nel sistema in maniera da risultare NON intercettabile ossia in maniera tale che non sia mai possibile escluderlo dal circuito in fase operativa. Il serbatoio per il preriscaldamento dell ACS sarà un Bollitore EXTRA1 WRC VT Plus della Cordivari da 2.000 litri bollitore polywarm verticale coibentato con 1 scambiatore estraibile alettato. 3.3 Sistema di monitoraggio e controllo L impianto sarà dotato di un sistema di monitoraggio per la rilevazione e memorizzazione delle grandezze caratteristiche, in maniera da verificare le prestazioni energetiche del sistema, il suo corretto funzionamento e il rispetto del contratto di Garanzia dei Risultati Solari. La possibilità di lettura sul posto è obbligatoria per le grandezze necessarie ai fini della verificabilità dei requisiti richiesti per il Contratto di Garanzia dei Risultati Solari. I contatori di energia, o equivalenti, da impiegare a tal fine dovranno avranno una capacità di immagazzinamento dati non inferiore a 52 settimane, certificati e sigillabili, ove applicabile, per impedirne la manomissione. Il sistema di monitoraggio sarà dotato di un software compatibile con i più comuni sistemi operativi per la conversione dei segnali in ingresso in dati numerici esportabili su Microsoft Excel o simili (tipo OpenOffice, Spreadsheet). 4 Calcolo del fabbisogno energetico mensile Le docce si trovano all interno degli spogliatoi e contano 45-50 punti doccia. Il numero degli utenti giornaliero di riferimento è diverso a seconda del periodo dell anno che si prende come riferimento. In inverno si contano circa 125 persone, mentre in estate il numero si riduce in linea con l andamento della stagione calcistica. L affluenza estiva è stimata in 60 persone al giorno, circa la metà di quelle del periodo invernale. 7
Il calcolo del fabbisogno viene fatto considerando un numero di docce pari all 80% del numero di persone che frequentano la struttura e con le seguenti ipotesi: Temperatura di ingresso dell acqua (febbraio): 14 C Temperatura di ingresso dell acqua (agosto): 19 C Temperatura di utilizzo dell acqua calda: 48 C Volume d acqua impiegato in media per una doccia: 50 litri Il valore annuo del fabbisogno energetico termico per il riscaldamento dell acqua calda sanitaria è pari a circa 47,9 MWh/anno, mentre il valore annuo dell energia solare prodotta a 16,6 MWh/anno che corrispondono a circa il 35,1% dei consumi stimati di acqua calda sanitaria. Per analisi mensili si rimanda alla tabella n.3. Radiazione su superficie inclinata (kwh/m2) Efficienza dei collettori dell'impianto di distribuzione Energia circuito colletori (kwh) Fabbisogno Eccedenza MESE in kwh (kwh) Percentuale Gennaio 78 0,44 5.233 702-4.531 13,4% Febbraio 98 0,50 4.884 999-3.885 20,4% Marzo 141 0,54 5.407 1545-3.862 28,6% Aprile 147 0,55 4.709 1631-3.078 34,6% Maggio 160 0,56 4.360 1805-2.555 41,4% Giugno 169 0,56 1.953 1932-21 98,9% Luglio 198 0,57 2.093 2093 211 100,0% Agosto 184 0,57 1.256 1256 874 100,0% Settembre 163 0,56 2.442 1859-583 76,1% Ottobre 133 0,54 4.884 1466-3.418 30,0% Novembre 80 0,49 5.233 789-4.444 15,1% Dicembre 77 0,47 5.407 738-4.669 13,7% Tab. 3 I dati della tabella 3 sono riferiti ad un impianto di 20,32 m 2 di superficie captante inclinati a 45 e rivolti verso sud. Tale superficie è stata scelta per coprire completamente i consumi durante il periodo estivo in cui si ha una contrazione dei consumi termici stessi per via del minore uso della struttura. 5 Energia prodotta annualmente L energia prodotta annualmente è pari a 16,6 MWh/anno. Per analisi mensili si rimanda alla tabella n.3. 8
6 Documentazione fotografica dell immobile e del contesto dove sarà inserito. Di seguito vengono riportate le immagini fotografiche scattate nel corso del sopralluogo. 7 Elenco delle autorizzazioni necessarie per la realizzazione del progetto Per questa realizzazione non sono necessarie particolari autorizzazioni in quanto l impianto non è posto in una zona sottoposta a vincolo architettonico. 9
8 Tempi di realizzazione delle opere Come da articolo 8 Tempi e modalità di realizzazione degli interventi, del bando Il sole negli enti pubblici, i lavori avranno inizio entro 120 giorni solari dalla data di ricevimento della notifica del decreto medesimo e dovranno essere completati entro 240 giorni solari a decorrere dalla stessa data. Nella tabella sottostante il cronoprogramma relativo alla realizzazione dell impianto. 1 2 3 4 5 6 7 8 Inizio lavori Comunicazione di approvazione Mese Collaudo e del progetto dichiarazione fine lavori 9 Stima dei costi di investimento Il costo per la progettazione, direzione lavori, collaudo, fornitura materiali e componenti impianti solari, installazione e posa in opera degli impianti sono di seguito è riportati al netto di IVA, nella tabella sottostante. VOCI DI COSTO CHROMAGEN CR120 ACS - Circolazione forzata 22,4m 2 1 Progettazione, direzione lavori, collaudo [ ] 2.000 2 Fornitura materiali e componenti impianti solari [ ] 14.500 3 Installazione e posa in opera degli impianti [ ] 4.500 COSTO TOTALE (escluso monitoraggio) 21.000 Il costo massimo (C = 950 0.5S) a metro quadro di pannello finanziato dal Ministero è di 938,8 /m2. Pertanto il costo complessivo dell impianto (21.000 ) è inferiore al valore massimo ammissibile dal Ministero che per un impianto di 22,4 m 2 ammonta a 21.029. Il contributo Ministeriale sarà pari al 65%, ovvero 13.650. A questo contributo vanno aggiunte le spese per il monitoraggio che devono essere inferiori al 10% del costo totale dell impianto e comunque alla cifra di 15.000. Il contributo richiesto per il monitoraggio è pari a 2.000 ed è inferiore a quello massimo ammissibile dal Bando di 2.100. 10
VOCI DI COSTO 4 Monitoraggio [ ] 2.000 10 Elaborati grafici Fig. 3 - Schema di impianto (da TSOL - Valentin Energie Software) 11
Fig. 4 - Posizionamento dell impianto Fig. 5 - Schema di montaggio dei collettori 12
Programma nazionale per la promozione dell energia solare Misura 1: Il sole negli enti pubblici Impianto solare termico per Centro Sportivo Andersen del Comune Sestri Levante Relazione descrittiva 1
Indice Indice... 2 1 Dati identificativi e ubicazione dell edificio... 3 2 Dati climatici della località e dati di irraggiamento... 4 3 Rendimento utile del pannello... 4 3.1 Dimensionamento della superficie captante... 5 3.2 Tipologia ed altri componenti di impianto... 6 3.3 Sistema di monitoraggio e controllo... 7 4 Calcolo del fabbisogno energetico mensile... 7 5 Energia prodotta annualmente... 9 6 Documentazione fotografica dell immobile e del contesto dove sarà inserito... 9 7 Elenco delle autorizzazioni necessarie per la realizzazione del progetto... 11 8 Tempi di realizzazione delle opere... 11 9 Stima dei costi di investimento... 12 10 Elaborati grafici... 13 2
1 Dati identificativi e ubicazione dell edificio Il comune di Sestri Levante si trova in Liguria a circa 48 km da Genova. L amministrazione ha individuato il campo sportivo comunale Andersen come edificio idoneo per installarvi un impianto solare termico per la produzione di acqua calda sanitaria a servizio degli spogliatoi, vista e considerata la disposizione ottimale del sito dal punto di vista dell insolazione. La copertura dell edificio è costituita da due superfici piane non calpestabili separate da una tettoia a falde in plexiglass con intelaiatura in acciaio. Sono presenti dei comignoli ma non sono di intralcio all installazione di un impianto solare termico e con una corretta disposizione dei collettori non creano fenomeni di ombreggiamento. Fig.1 Tetto del locale tecnico e particolare dei comignoli fissi La disposizione dei moduli non è vincolata, poiché, in presenza di un tetto piano, è possibile posizionare i moduli secondo gli angoli di inclinazione ed orientamento che massimizzino l energia raccolta utile al soddisfacimento dell utenza. È possibile, pertanto, utilizzare i dati di radiazione solare su un piano inclinato di 45 rispetto all orizzontale ed orientato con un azimut di 0 (sud). L angolo di inclinazione a 45 è stato scelto 3
per aumentare il contributo dell impianto durante tutto l anno in quanto l impianto ha una riduzione della domanda nel periodo estivo. 2 Dati climatici della località e dati di irraggiamento Il comune di Sestri Levante si trova ad un altitudine di 10 m rispetto al livello del mare in zona climatica D. La sue coordinate geografiche sono: Latitudine: 44 16 20 Longitudine: 9 24 49 Nella tabella sottostante si riportano i dati climatici, gradi giorno e temperature medie nel corso dell anno su base mensile e i dati di irraggiamento. Gradi giorno Temperature minime medie mensili esterne ( C) Radiazione giornaliera sul piano inclinato [kwh/m2] Gennaio 7,8 78 Febbraio 8,9 98 Marzo 11,6 141 Aprile 14,7 147 Maggio 17,8 160 Giugno 21,9 169 1.416 Luglio 24,5 198 Agosto 24,6 184 Settembre 22,3 163 Ottobre 17,1 133 Novembre 12,9 80 Dicembre 9,3 77 Tab. 1 Dati climatici dati di irraggiamento (Fonte T-SOL Valentine Energiesoftware GmbH) 3 Rendimento utile del pannello È stato scelto di installare un impianto solare termico a circolazione forzata e di posizionare il boiler per l accumulo dell acqua calda nel locale tecnico o in un altro locale disponibile nelle vicinanze qualora il boiler scelto in fase di progettazione esecutiva abbia dimensioni differenti da quelle indicate nel presente progetto preliminare. Il collettore scelto è piano selettivo adatto a questo tipo di utilizzo. Di seguito vengono riportate a titolo esemplificativo, in tabella, le caratteristiche del collettore piano della CHROMAGEN, modello CR 120. 4
Dispersioni termiche Coefficiente di trasmittanza semplice B [W/m 2 K] 3,44 Dispersioni ottiche Fattore di conversione [%] 73,3 Dimensioni del collettore [mm] 2195 x1285x95 Superficie lorda [m 2 ] 2,80 Superficie di apertura [m 2 ] 2,58 Superficie netta captante [m 2 ] 2,54 Peso a vuoto [kg] 39 Max pressione di esercizio [bar] 10 Attacchi ¾ F Tab. 2 Sintesi delle caratteristiche del collettore piano CHROMAGEN CR120 Il collettore CHROMAGEN CR120 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. 3.1 Dimensionamento della superficie captante Il criterio utilizzato per il dimensionamento della superficie captante è stato quello di dimensionare la superficie captante in base ai consumi termici nei mesi estivi, in cui si ha una sensibile riduzione del fabbisogno, al fine di limitare i costi di impianto e la relativa sovrapproduzione. 5
Fig.2 in Giallo la produzione dell impianto solare, in blu l andamento dei consumi per l acqua calda sanitaria (dati in kwh) Alla luce dei dati riportati nel dettaglio nei capitoli successivi, la superficie captante scelta è pari a circa 20,32 m 2 pari ad una superficie lorda di circa 22,4 m 2 (8 collettori). 3.2 Tipologia ed altri componenti di impianto Lo schema di collegamento è di tipo low flow con il parallelo di due schiere da 4 collettori posti in serie. 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/m2*h e una differenza di temperatura tra mandata e ritorno di circa 30 K così come prescritto dal produttore. In queste condizioni, la portata complessiva del circuito primario sarà pari a 304,8 litri/h. 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. Le pompe saranno del tipo ad alto rendimento, marca Grundfos mod. UPSD dotate di variatore manuale a tre velocità di rotazione; la portata e la prevalenza di progetto sono ottenute alla velocità intermedia di funzionamento. 6
Saranno inoltre interfacciabili con il sistema di controllo per quanto riguarda l alternanza di funzionamento. La potenza nominale elettrica assorbita dalle pompe del circuito primario non supererà l 1%. Il vaso di espansione sarà installato sulla linea del ritorno del circuito primario ( ramo freddo ). Il volume totale è stato dimensionato in maniera tale da garantire che, anche in caso di stagnazione, si ristabilisca il corretto funzionamento dell impianto senza che necessariamente la valvola di sicurezza intervenga. Il vaso di espansione sarà installato in sospensione e con il raccordo posizionato verso il basso in maniera tale che il fluido a contatto con la membrana sia sempre quello a temperatura più bassa. Inoltre il vaso di espansione sarà inserito nel sistema in maniera da risultare NON intercettabile ossia in maniera tale che non sia mai possibile escluderlo dal circuito in fase operativa. Il serbatoio per il preriscaldamento dell ACS sarà un Bollitore EXTRA1 WRC VT Plus della Cordivari da 1.000 litri bollitore polywarm verticale coibentato con 1 scambiatore estraibile alettato. 3.3 Sistema di monitoraggio e controllo L impianto sarà dotato di un sistema di monitoraggio per la rilevazione e memorizzazione delle grandezze caratteristiche, in maniera da verificare le prestazioni energetiche del sistema, il suo corretto funzionamento e il rispetto del contratto di Garanzia dei Risultati Solari. La possibilità di lettura sul posto è obbligatoria per le grandezze necessarie ai fini della verificabilità dei requisiti richiesti per il Contratto di Garanzia dei Risultati Solari. I contatori di energia, o equivalenti, da impiegare a tal fine dovranno avranno una capacità di immagazzinamento dati non inferiore a 52 settimane, certificati e sigillabili, ove applicabile, per impedirne la manomissione. Il sistema di monitoraggio sarà dotato di un software compatibile con i più comuni sistemi operativi per la conversione dei segnali in ingresso in dati numerici esportabili su Microsoft Excel o simili (tipo OpenOffice, Spreadsheet). 4 Calcolo del fabbisogno energetico mensile Le docce si trovano all interno degli spogliatoi e contano 18 punti doccia. Il numero degli utenti giornaliero di riferimento è diverso a seconda del periodo dell anno che si prende come riferimento. In inverno si contano circa 120 utenze, mentre in estate il numero si riduce in linea con l andamento della stagione calcistica. L andamento delle utenze può essere ricondotto analizzando 7
i consumi di gas naturale e quelli idrici. Di seguito si riporta l andamento dei consumi a seguito di una rielaborazione su base mensile. Mese m 3 acqua m 3 metano Gennaio 158,6 991,5 Febbraio 143,2 1003,5 Marzo 145,8 918,4 Aprile 107,1 486,8 Maggio 110,7 212,4 Giugno 107,1 205,6 Luglio 89,8 212,4 Agosto 89,8 212,4 Settembre 88,7 246,3 Ottobre 146,5 423,0 Novembre 141,8 479,4 Dicembre 146,5 931,8 L andamento dei consumi di metano risente della mancanza di letture effettive nei mesi di luglio, agosto e settembre che sono state stimate dal gestore dei servizi e, pertanto, non vengono ritenute affidabili. Per quanto concerne, invece, i consumi di acqua le letture sono effettive, ma abbracciano l arco di tempo che interessa tutto il periodo estivo e non sono relativi soltanto alla componente di acqua calda sanitaria. Dall analisi incrociata dei dati relativi al di giugno è tuttavia possibile trarre delle interessanti conclusioni sull uso della struttura durante il periodo estivo caratterizzato da una minore affluenza. Infatti considerando il consumo di metano del di giugno che dipende esclusivamente della produzione di acqua calda sanitaria, essendo in tale periodo assente la componente dovuta al riscaldamento degli ambienti, si ottiene che durante il di giugno, unico estivo in cui si dispone di letture effettive, circa il 50% del totale d acqua viene riscaldato. Da questo dato è facile vedere un utilizzo medio di circa 36 docce al giorno in tale periodo se si considera un consumo di acqua calda sanitaria pari 50 litri per doccia. Le principali ipotesi alla base del calcolo sono le seguenti: Temperatura di ingresso dell acqua (febbraio): 14 C Temperatura di ingresso dell acqua (agosto): 19 C Temperatura di utilizzo dell acqua calda: 48 C Volume d acqua impiegato in media per una doccia: 50 litri. Il valore annuo del fabbisogno energetico termico per il riscaldamento dell acqua calda sanitaria è pari a circa 42 MWh/anno, mentre il valore annuo dell energia solare prodotta a 17,6 MWh/anno che corrispondono al 41,7% dei consumi stimati di acqua calda sanitaria. Per analisi mensili si rimanda alla tabella n.3 che è basata sull analisi combinata delle letture effettive dei consumi di 8
gas metano e dell acqua potabile rielaborati per tenere conto solo della componente del riscaldamento dovuta alla produzione di acqua calda sanitaria. Radiazione su superficie inclinata (kwh/m2) Efficienza dei collettori dell'impianto di distribuzione Energia circuito collettori (kwh) Fabbisogno Eccedenza MESE in kwh (kwh) Percentuale Gennaio 78 0,44 5.143 702-4.442 13,6% Febbraio 98 0,50 4.536 999-3.538 22,0% Marzo 141 0,54 4.503 1545-2.958 34,3% Aprile 147 0,55 2.926 1631-1.295 55,8% Maggio 160 0,56 2.964 1805-1.158 60,9% Giugno 169 0,56 2.743 1932-811 70,4% Luglio 198 0,57 2.067 2067 237 100,0% Agosto 184 0,57 2.067 2067 62 100,0% Settembre 163 0,56 2.101 1859-242 88,5% Ottobre 133 0,54 4.253 1466-2.787 34,5% Novembre 80 0,49 4.214 789-3.425 18,7% Dicembre 77 0,47 4.664 738-3.926 15,8% Tab. 3 I dati della tabella 3 sono riferiti ad un impianto di 20,32 m 2 di superficie captante inclinati a 45 e rivolti verso sud. Tale superficie è stata scelta per coprire completamente i consumi durante il periodo estivo in cui si ha una contrazione dei consumi termici stessi per via del minore uso della struttura. 5 Energia prodotta annualmente L energia prodotta annualmente è pari a 17,6 MWh/anno. Per analisi mensili si rimanda alla tabella n.3. 6 Documentazione fotografica dell immobile e del contesto dove sarà inserito. Di seguito vengono riportate le immagini fotografiche scattate nel corso del sopralluogo. 9
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7 Elenco delle autorizzazioni necessarie per la realizzazione del progetto Per questa realizzazione non sono necessarie particolari autorizzazioni in quanto l impianto non è posto in una zona sottoposta a vincolo architettonico. 8 Tempi di realizzazione delle opere Come da articolo 8 Tempi e modalità di realizzazione degli interventi, del bando Il sole negli enti pubblici, i lavori avranno inizio entro 120 giorni solari dalla data di ricevimento della notifica del decreto medesimo e dovranno essere completati entro 240 giorni solari a decorrere dalla stessa data. Nella tabella sottostante il cronoprogramma relativo alla realizzazione dell impianto. 1 2 3 4 5 6 7 8 Inizio lavori Comunicazione di approvazione Mese Collaudo e del progetto dichiarazione fine lavori 11
9 Stima dei costi di investimento Il costo per la progettazione, direzione lavori, collaudo, fornitura materiali e componenti impianti solari, installazione e posa in opera degli impianti sono di seguito è riportati al netto di IVA, nella tabella sottostante. VOCI DI COSTO CHROMAGEN CR120 ACS - Circolazione forzata 22,4m 2 1 Progettazione, direzione lavori, collaudo [ ] 2.000 2 Fornitura materiali e componenti impianti solari [ ] 14.500 3 Installazione e posa in opera degli impianti [ ] 4.500 COSTO TOTALE (escluso monitoraggio) 21.000 Il costo massimo (C = 950 0.5S) a metro quadro di pannello finanziato dal Ministero è di 938,8 /m2. Pertanto il costo complessivo dell impianto (21.000 ) è inferiore al valore massimo ammissibile dal Ministero che per un impianto di 22,4 m 2 ammonta a 21.029. Il contributo Ministeriale sarà pari al 65%, ovvero 13.650. A questo contributo vanno aggiunte le spese per il monitoraggio che devono essere inferiori al 10% del costo totale dell impianto e comunque alla cifra di 2.100. Il contributo richiesto per il monitoraggio è pari a 2.000 ed è inferiore a quello massimo ammissibile dal Bando di 2.100. VOCI DI COSTO 4 Monitoraggio [ ] 2.000 12
10 Elaborati grafici Fig. 3 - Schema di impianto (da TSOL - Valentin Energie Software) Fig. 4 - Posizionamento dell impianto 13
Fig. 5 - Schema di montaggio dei collettori 14