Impianti Solari Termici

Impianti Solari Termici Parte 2 a cura di: ING. STEFANO MARIANI 1

Agenda 1. Soluzioni Impiantistiche Produzione ACS 2. Soluzioni Impiantistiche Mantenimento in temperatura acqua piscina 3. Soluzioni Impiantistiche Integrazione al riscaldamento ambiente 2

Agenda 1. Soluzioni Impiantistiche Produzione ACS 2. Soluzioni Impiantistiche Mantenimento in temperatura acqua piscina 3. Soluzioni Impiantistiche Integrazione al riscaldamento ambiente 3

Applicazione Utenza Privata ACS in circolazione naturale Dati minimi: 1. Località di istallazione 2. Tipo di superficie 3. Orientamento 4. Inclinazione della superficie rispetto all orizzontale 5. Tipo di utenza 6. Tipologia costruttiva e superficie utile 1. Perugia 2. Falda di tetto inclinata 3. Sud 4. 20 5. Famiglia di 5 persone 6. Nuova costruzione di superficie utile pari a 130 mq 4

Calcolo Volume di ACS richiesto UNI TS 11300-2 V w = a x S u = (4,514 x 130-0,2356 ) x 130 = 186 Litri/giorno 5

Dimensionamento Impianto Solare 6

Dimensionamento Impianto Solare per 50% minimo 7

Schema di impianto Esempio tipico di collegamento a caldaia istantanea o scaldabagno 8

Applicazione Utenza Privata ACS in circolazione forzata Dati minimi: 1. Località di istallazione 2. Tipo di superficie 3. Orientamento 4. Inclinazione della superficie rispetto all orizzontale 5. Tipo di utenza 6. Tipologia costruttiva e superficie utile 1. Perugia 2. Falda di tetto inclinata 3. Sud 4. 20 5. Famiglia di 5 persone 6. Nuova costruzione di superficie utile pari a 130 mq 9

Calcolo Volume di ACS richiesto UNI TS 11300-2 V w = a x S u = (4,514 x 130-0,2356 ) x 130 = 186 Litri/giorno 10

Dimensionamento Impianto Solare Attenzione:nelle aree di inserimento dati non èpossibile tener conto del tipo di circolatore utilizzato e delle lunghezza del circuito primario Attenzione: non è possibile variare la capacitàdell accumulo all aumentare della quale diminuisce l integrazione solare 11

Dimensionamento Impianto Solare per 50% minimo 12

Schema di impianto Esempio tipico di collegamento con accumulo a doppio scambiatore o multi-energia 13

Attenzione:anche nel caso di utilizzo di accumulo a stratificazione, nei periodi di non utilizzo (es. durante la notte) l acqua calda presente negli strati superiori tende a scambiare calore per conduzione con gli strati piùfreddi sottostanti. Negli accumuli con doppio serpentino, questo abbassamento di temperatura dell acqua calda negli strati superiori viene integrato dalla caldaia, con conseguente aumento generale della temperatura dell accumulo. Ciò limita il funzionamento del solare specie nei periodi meno favorevoli. 14

Applicazione Utenza Ricettiva ACS in circolazione naturale Dati minimi: 1. Località di istallazione 2. Tipo di superficie 3. Orientamento 4. Inclinazione della superficie rispetto all orizzontale 5. Tipo di utenza 1. Perugia 2. Falda di tetto inclinata 3. Sud 4. 20 5. Albergo con lavanderia 3 stelle con 70 posti letto 15

Calcolo Volume di ACS richiesto UNI TS 11300-2 In un attivitàricettiva il numero massimo di posti letto si raggiunge solo in alcuni periodi dell anno. Nel dimensionamento dell impianto ècorretto considerare l occupazione più frequente a seconda del tipo di attività Vw = 0,7 x 70 x 70 = 3430 Lt/G 16

Dimensionamento Impianto Solare N Sistemi = 3430 / 343 = 10 17

Schema di impianto con valvola a tre vie 18

Schema di impianto con ricircolo 19

Applicazione Utenza Ricettiva ACS in circolazione forzata Dati minimi: 1. Località di istallazione 2. Tipo di superficie 3. Orientamento 4. Inclinazione della superficie rispetto all orizzontale 5. Tipo di utenza 1. Perugia 2. Falda di tetto inclinata 3. Sud 4. 20 5. Albergo con lavanderia 3 stelle con 70 posti letto 20

Calcolo Volume di ACS richiesto UNI TS 11300-2 In un attivitàricettiva il numero massimo di posti letto si raggiunge solo in alcuni periodi dell anno. Nel dimensionamento dell impianto ècorretto considerare l occupazione più frequente a seconda del tipo di attività Vw = 0,7 x 70 x 70 = 3430 Lt/G 21

Dimensionamento Impianto Solare 7 x 4 pannelli 22

Schema di impianto Attenzione:In impianti di grandi dimensioni il fenomeno della stagnazione del fluido antigelo può essere amplificato e si può verificare anche nella mezza stagione. In tali casi è ancor piùraccomandabile un impianto a svuotamento specie laddove l utilizzo dell impianto non ècontinuativo (es. struttura ricettiva con apertura stagionale) 23

Agenda 1. Soluzioni Impiantistiche Produzione ACS 2. Soluzioni Impiantistiche Mantenimento in temperatura acqua piscina 3. Soluzioni Impiantistiche Integrazione al riscaldamento ambiente 24

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Piscina annuale Piscina estiva Radiazione solare media giornaliera incidente su superficie orizzontale (kwh/mq) 10 9 8 7 6 Bolzano Roma 5 Brindisi 4 3 2 1 Messina Cagliari Milano 0 Gen. Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic 26

Come si vede dal grafico precedente, il solare termico èuna tecnologia che ben si sposa con il mantenimento in temperatura dell acqua piscina, specialmente se la piscina è utilizzata nel periodo estivo L impianto solare non deve essere visto come un generatore per riscaldare la piscina, ma bensì come un sistema di mantenimento in temperatura dell acqua piscina Una volta che l impianto solare ha portato l acqua piscina in temperatura (processo che può avvenire anche in alcune settimane), occorre adottare tutti gli strumenti idonei per far si che la piscina non si raffreddi nei periodi dinon utilizzo (es. durante la notte ) 27

Coperture Termiche 28

Caso più frequente Piscine private per mantenimento In questo caso specifico l impianto solare consente di ampliare il periodo di utilizzo della piscina esterna dai canonici mesi estivi (Giugno, Luglio eagosto) al periodo che va da Maggio a Settembre In tale periodo un impianto solare correttamente dimensionato consente di mantenere l acqua della piscina, con l ausilio della copertura termica, ad una temperatura di 26 C 28 C Tale soluzione èmolto vantaggiosa in quanto consente di mantenere in temperatura l acqua piscina a costo praticamente nullo ed èinoltre detraibile al 55%, al momento per interventi realizzati entro il 31/12/2010 29

Schema di impianto Circolazione Naturale \ 30

Schema di impianto Circolazione Forzata Attenzione:In impianti di grandi dimensioni che lavorano su piscine stagionali il fenomeno della stagnazione del fluido antigelo può essere amplificato e si può verificare anche nella mezza stagione quando la piscina risulta ancora inutilizzata. In tali casi èancor piùraccomandabile un impianto a svuotamento. 31

Applicazione Piscina esterna privata stagionale Dati minimi: 1. Località di istallazione 2. Superficie piscina 3. Volume d acqua contenuto 4. Tipo di collocazione della piscina 5. Periodo di utilizzazione 6. Temperatura auspicata 1. Perugia 2. 15 m x 6 m = 90 mq 3. 15 m x 6 m x hmedio 1,5 m = 135 mc 4. Esterno in zona abbastanza riparata dal vento 5. Maggio/Settembre 6. 27 C 32

Dimensionamento Impianto Solare 33

Dimensionamento Impianto Solare 34

Dimensionamento Impianto Solare 35

Dimensionamento Impianto Solare 36

Step n 1: Calcolo fabbisogno piscina 37

Step n 1: Calcolo fabbisogno piscina 38

Step n 1: Calcolo fabbisogno piscina 39

Step n 1: Calcolo fabbisogno piscina 40

Step n 2: Dimensionamento Impianto Solare Soluzione: 1.Circolazione Naturale: 4 sistemi x 4 pannelli ciascuno collegati con rastremazione Ticklemann 2.Circolazione forzata: 4 schiere x 4 pannelli con rastremazione e collegamento Ticklemann 41

Agenda 1. Soluzioni Impiantistiche Produzione ACS 2. Soluzioni Impiantistiche Mantenimento in temperatura acqua piscina 3. Soluzioni Impiantistiche Integrazione al riscaldamento ambiente 42

Risc. ambiente Radiazione solare media giornaliera incidente su superficie orizzontale (kwh/mq) 10 9 8 7 6 Bolzano Roma 5 Brindisi 4 3 2 1 Messina Cagliari Milano 0 Gen. Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic 43

Come si vede dal grafico precedente, la massima produzione di energia termica che si ottiene da un impianto solare èconcentrata nei periodi di massimo irraggiamento solare (maggio settembre). La massima richiesta di energia termica per riscaldamento ambiente è invece concentrata nei mesi invernali Ciò comporta che si debba parlare di integrazione al riscaldamento ambiente e che le superfici captanti devono avere dimensioni considerevoli per poter assicurare un integrazione minima L integrazione al riscaldamento ambiente a bassa temperatura èpossibile ma sotto determinate condizioni 44

Condizione n 1 Impianto di emissione a bassa temperatura 45

Condizione n 2 Superfici captanti importanti 46

Condizione n 3 Involucro performante Attenzione:Si ottengono applicazioni interessanti (integrazioni significative con superfici captanti contenute) soltanto se l involucro èin Classe Energetica A o B. Al di fuori di queste classi l applicazione del solare termico per integrazione al riscaldamento ambiente ha un interesse tecnico e economico solo se l impianto verrà utilizzato anche per il mantenimento in temperatura dell acqua piscina nel periodo estivo 47

Schema di impianto Circolazione Naturale 48

Schema di impianto Circolazione Forzata Attenzione:In impianti di grandi dimensioni che lavorano per integrare il riscaldamento ambiente, il fenomeno della stagnazione del fluido antigelo può essere amplificato e si può verificare nella mezza stagione e nell intero periodo estivo. In tali casi è ancor piùraccomandabile un impianto a svuotamento. 49

Schema di impianto Perché evitare i sistemi multi energia Attenzione:E fortemente sconsigliato collegare il collettori solari termici in accumuli multi energia con altre fonti di calore quali caldaie, generatori a biomasse o altro. Sebbene èil sistema piùsemplice, il funzionamento dell impianto solare termico risulta fortemente limitato specialmente se a circolazione forzata 50

Problema! L impianto solare realizzato per integrare il riscaldamento ambiente e la produzione di acqua calda sanitaria, lavora correttamente in tutto il periodo invernale senza incorrere in particolari problemi Quando termina la stagione del riscaldamento (marzo aprile) l impianto solare termico saràsoggetto a continui e importanti stress termici dovuti allo spegnimento del riscaldamento stesso (ad esempio impianti da 8-10 collettori che lavorano solo sull ACS) Ciò comporta sicuramente il fenomeno della stagnazione del fluido antigelo giàdalla mezza stagione e comunque continui stress termici ai componenti che a lungo andare pregiudicano il funzionamento dell intero impianto 51

Soluzioni! 1. Utilizzare un impianto a svuotamento: in questo caso l impianto limiterà il suo funzionamento solamente a quanto richiesto senza incorrere nel pericolo della stagnazione del fluido antigelo. Nel periodo estivo quindi, attraverso cicli molto limitati di funzionamento, l impianto sarà in grado di coprire solamente il fabbisogno sanitario senza alcun problema 2. Utilizzare un sistema di copertura dei collettori: l utilizzo di un sistema ombreggiante su una parte più o meno ampia della superficie captante consente di limitare la produzione termica dell impianto e quindi di adattarla alla diminuzione della richiesta dovuta allo spegnimento del riscaldamento 3. Mantenimento in temperatura dell acqua piscina: la possibilità di avere una piscina da riscaldare consente di utilizzarla come volano termico e quindi di riversare in questo bacino tutto l eccesso di calore conseguente allo spegnimento del riscaldamento, evitando il surriscaldamento dei collettori 52

Applicazione Integrazione riscaldamento e ACS Dati minimi: 1. Località di istallazione 2. Superficie abitazione 3. Livello di isolamento (L. 10/91) 4. Fabbisogno sanitario 5. Periodo di riscaldamento 6. Superficie disponibile per l istallazione dei collettori 1. Perugia 2. 120 mq 3. Buono 50 kwh/m 2 /anno 4. 4 persone 5. Ottobre/Marzo 6. Istallazione a terra su supporti inclinati 53

Dimensionamento Impianto Solare Software Polysun vers. 3.3 54

Dimensionamento Impianto Solare 55

Dimensionamento Impianto Solare N 8 collettori 56

Dimensionamento Impianto Solare Energia prodotta dal sistema solare Il sistema solare consente una copertura di circa il 50% del fabbisogno di riscaldamento più ACS (30-35% sul riscaldamento) 57

Dimensionamento Impianto Solare con caldaia Energia prodotta sull accumulo Con l ausilio della caldaia il fabbisogno per il riscaldamento e per l ACS risulta soddisfatto 58

Conclusioni! 1. Un sistema solare con 8 collettori e un serbatoio di accumulo di 800 litri in circolazione forzata è in grado di fornire circa il 35% del fabbisogno in riscaldamento di una abitazione di 120 mq con fabbisogno di 50 kwh/m 2 /anno e di coprire per intero il fabbisogno di ACS 2. Il solare termico applicato in impianti per l integrazione del riscaldamento ambiente fornisce integrazioni minime solo se l involucro è ben isolato (Classe Energetica A B o superiori) 3. Applicare nello stesso accumulo solare una caldaia o un generatore ad alta temperatura, falsa completamente il risultato e limita pesantemente l apporto solare ad un integrazione solo nelle mezze stagioni 59

La Consapevolezza 60

l energia più pulita in assoluto è indubbiamente quella che non viene consumata Grazie per la Vostra Attenzione!!! Riferimenti: tel. 3385253896 e-mail: stefano.mariani78@virgilio.it skypename: ing_stefano.mariani 61