Energie rinnovabili in agricoltura federale energia UFE/energie... · 2020-06-02 · Energie...

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PACER Ufficio federale dei problemi congiunturali

Energie rinnovabili in agricoltura: condizioni dibase per la progettazioneL’utilizzo dell’energia solare nell’agricoltura con laproduzione alimentare alla biomassa o la conserva-zione del foraggio nell’essiccazione dell’erba non esoltanto una vecchia tradizione.Grazie alle nuove tecnologie Ie fonti energetiche rin-novabili possono dare un contribute essenziale perI’approvvigionamento energetico nell‘agricoltura.In base a quanto sopra menzionato e stata elaboratala presente documentazione e sviluppata nell’ambitodel torso PACER. La stessa tratta, a seconda dell’im-portanza, Ie tematiche del ricupero di calore dall'ariadella stalla con pompe termiche per il riscaldamentodell'abitazione, degli scambiatori di calore per il riscal-damento dell’aria di alimentazione, dei collettori solariper la ventilazione del fieno e nell‘allegato del dimen-sionamento di impianti di biogas. Questa documenta-zione rappresenta un valido aiuto per i consulenti nelsettore agricolo, per i collaboratori / Ie collaboratrici diconsorzi di bonifiche fondiarie e studi d’ingegneria edi architettura disposti a sostenere la nuova via del-I’approvvigionamento energetico. La stessa fornisce inecessari concetti di progettazione e Ie conoscenzepervalutare I’impiego di collettori solari, impianti di ri-cupero di calore e di biogas in caso di trasformazioneo nuova costruzione di un edificio. Nella fase di pro-gettazione preliminare è quindi possibile, in base aqueste chiarificazioni, valutare I’eventuale impiego diuno dei sistemi sia dal punto di vista ecologico cheeconomico. I dati principali per il dimensionamentodei tre tipi di impianti vengono calcolati tramite pro-grammi PC. Gli stessi sono illustrate dettagliatamentenell’appendice della pubblicazione e possono essereordinati mediante il buono allegato,1993, 123 pagine, No di ordinazione 724.221 iincluso 3 dischetti MS-DOS)Fr. 38.--

Energie rinnovabili in agricoltura: condizioni di base per la progettazione

Energie rinnovabiliin agricoltura:

condizioni di baseper la progettazione

Ricupero di caloredall’aria della stalla

e collettori solariper la ventilazione del fieno

Programma d’impulso PACER - energie rinnovabiliUfficio federale dei problemi congiunturali


Ricupero di calore dall’aria viziata dell’ambientedella stalla

Autori:Josef Brühlmeier, ZTL, 6048 HorwKurt Egger, INFOSOLAR, 8356 TänikonWilfried Gobel, FAT, 8356 TänikonHanspeter Pfenninger, Konvekta SA,9015 San Gallo-Winkeln

Collaborazione:Josef Penasa, Alfa Laval, 6210 Sursee

Programma PC:Wilfried Gobel, FAT, 8356 Tänikon (concetto)Daniel Stutz, FAT, 8356 Tänikon (programmazione)

Collettori solari per la ventilazione del fieno

Autori:Jurg Baumgartner, FAT, 8356 TänikonFranz Nydegger, FAT, 8356 Tänikon

Collaborazione:Josef Eugster, costruzioni in legno, 8376 Fischingen

Programma PC:Jürg Baumgartner, FAT, 8356 Tänikon (concetto eprogrammazione)

Impianti di biogas

Programma PC:Kurt Egger, INFOSOLAR, 8356 Tänikon (concetto)Andreas Fritschy, informatica ambientale,8031 Zurigo (programmazione)

RedazioneKurt Egger, INFOSOLAR, 8356 Tänikon

Mandatari:CCA Centrale di Consulenza Agricola di LindauATS Associazione Tecnica Svizzera

Copyright © Ufficio federale dei problemi congiuntu-rali, 3003 Berna, Iuglio 1991.

La riproduzione di estratti e autorizzata con citazionedella fonte. Distribuzione: Ufficio federale degli stam-pati e del materiale, Berna.

Form. 724.221 i 6.93 500 U 11764 ISBN 3-905232-35-9


Introduzione

II programma d’azione «costruzione ed energia» hauna durata di sei anni (1990-1995) ed è articolato neitre programmi d’impulso (Pi) seguenti:

● PI EDIL - manutenzione e rinnovamento• RAVEL - uso razionale dell’elettricita● PACER - energie rinnovabili.

I programmi d’impulse, eseguiti in stretta collabora-zione con I’economia, la scuole e la Confederazione,intendono promuovere il processo per la creazione diun valore aggiunto qualitative.Lo stesso e caratterizzato dall’uso minimale di mate-rie prime ed energie non rinnovabili come pure da unadiminuzione del carico ambientale e di conseguenzaun investimento maggiore in capacita creative.L’attivita prioritaria del programma PACER e l’incenti-vazione progressive delle energie rinnovabili. Malgra-do Ie grandi potenzialita esistenti ii contribute attualein energie rinnovabili, ad eccezione dell’energiaidraulica, è minimo. II programma PACER deve quindi

incentivare I’applicazione con una proporzionecosti/utilizzo migliorefornire agli ingegneri, architetti ed istallatori Ie ne-cessarie conoscenze,introdurre una diversa concezione economicache includa i costi esterni (carico ambientale, ecc.)come pure .

informare ed istruire Autorità e costruttori.

Corsi, giornate di studio, pubblicazioni,video, ecc.Gli obiettivi del programma PACER devono essererealizzati mediante la formazione, il perfezionamentoe I’informazione. La trasmissione delle conoscenze eindirizzato verso 1’ uso pratico quotidian. La stessa sibasa soprattutto su pubblicazioni, corsi e giornate distudio. I destinatari sono in prevalenza ingegneri, ar-chitetti, istallatori come pure persone attive in deter-minate professioni specializzate nel settore delleenergie rinnovabili.Anche la diffusion di conoscenze generali e un ele-mento importance del programma. Le stesse devonostimolare sia costruttori che architetti, ingegneri non-che i rappresentanti delle Autorita.Gli interessati possono ottenere Ie informazioni detta-gliate nella rivista IMPULSO in cui I’offerta in possibili-ty di perfezionamento e diversificato per rami profes-sional e secondo categorie di destinatari. Questo pe-riodico e pubblicato due-tre volte all’anno ed e otteni-

bile gratuitamente in abbonamento presso l’Ufficio fe-derale dei problemi congiunturali, 3003 Berna (anchein francese ed italiano). Ogni partecipante ai corsi ogiornate di studio ricevera una documentazione. Lastessa è costituita principalmente da pubblicazionispecializzate elaborate specificatamente per questaoccasione. Queste pubblicazioni possono anche es-sere richieste, indipendentemente dalla partecipazio-ne ai corsi, direttamente all’Ufficio federale deglistampati e del materiale, 3000 Berna.

CompetenzePer affrontare questo ambizioso programma di forma-zione e stato scelto un concetto di organizzazione eelaborazione che garantisce, accanto al contributocompetente di specialisti, anche I’osservanza delprincipio di coordinamento delle materie come pure ilnecessario sostegno delle associazioni professionalie delle scuole che sono attive in questi settori. Unacommission, composts da rappresentanti delle as-sociazioni, scuole ed organizzazioni interessate, sta-bilisce il contenuto del programma ed assicura il coor-dinamento con Ie altre attivita volte ad un sempremaggiore utilizzo delle energie rinnovabili. Le orga-nizzazioni di categoria sono responsabili dell’attua-zione del perfezionamento e dell’informazione. Laprogettazione e per contro demandata al gruppo di la-voro della direzione del programma (Dr. Jean-BernardGay, Dr. Charles Filleux, Jean Graf, Dr. Arthur Wellin-ger, Irene Wuillemin, UFC) con la supervisione di EricMosimann, UFC. L’elaborazione concettuale vienedemandata ai gruppi di Iavoro che devono risolvere iproblemi specifici nei contenuti, nei tempi e nei costi.

DocumentazioneLa presente documentazione tratta Ie due tematichedel ricupero di calore dall’aria (viziata dell’ambiente)della stalla (pompe termiche per il riscaldamento diabitazioni e scambiatori di calore per il riscaldamentodell’aria di alimentazione) e dei collettori solari per laventilazione del fieno. La stessa descrive e spiega Iecondizioni di base per il dimensionamento, la proget-tazione e I’esecuzione di impianti. Nell’appendice edescritto e spiegato in modo dettagliato il cardine peril dimensionamento degli impianti rappresentato daiprogrammi PC.Questi programmi PC possono essere ordinati con ilbuono allegato alla presente documentazione.Nell’appendice 3 viene trattato il programma PC per il

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dimensionamento di impianti di biogas. Le condizioniprincipali per il dimensionamento, la progettazione eI’esecuzione di questi impianti sono riassunti nel ma-nuale «biogas»(nuova edizione rielaborata, 1991). Lostesso puo essere richiesto alle Iibrerie o direttamentealla casa editrice Wirz SA in Aarau, rispettivamentepresso la INFOSOLAR in Tänikon.La presente documentazione ed i programmi PC sonoindirizzati ai tecnici attivi nel settore agricolo (architet-ti, ingegneri), consulenti e personale addetto al

perfezionamento nonche a collaboratori di consorzi dibonifiche fondiarie.Un ringraziamento particolare va ai collaboratori chehanno contribuito in maniera determinante alla buonariuscita di questa pubblicazione.

Agosto 1991 Dr. H. KneubühlerVice-Direttore dell’Ufficio federaledei problemi congiunturali

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Indice

Parte 1a: Ricupero di calore dall’aria viziata dell’ambiente della stalla 8

1. Clima nella stalla 81.1 In generale 81.2 Bilancio termico 91.3 Ventilazione della stalla 101.4 Programma PC 11

2.2.12.22.32.42.52.62.72.8

Pompe termichePrincipio di funzionamento delle pompe termichePanoramica sul sistemaCoefficiente di Iavoro e flusso energeticoMaterialiUtilizzo del caloreCosti d’investimento e d’esercizioProgettazioneEsempi di impianti

141418222527303133

3.3.13.23.33.43.53.63.7

Scambiatore di caloreIntroduzioneDefinizioniCorrosione e sporciziaSistemi di scambiatori di caloreDimensionamento degli impianti di ricupero di caloreEconomicitàEsempi di impianti

3838383940444647

Parte 2a: Collettori solari per la ventilazione del fieno 52

1. Ventilazione del fieno 521.1 In generale 521.2 Progettazione di una ventilazione per il fieno 531.3 Scelta del ventilatore 581.4 Ulteriori criteri per la scelta 62

2. Considerazioni generali sui collettori solari 642.1 Energia solare disponibile 642.2 Modalità di funzionamento 642.3 Collettori con copertura trasparente 652.4 Collettori con copertura opaca 662.5 Parametri important per i collettori solari 68

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3. Progettazione di impianti di collettori solari3.1 Decorso della progettazione3.2 Superfici utilizzabili dei tetti ed esposizione3.3 Conduzione ideale dell’aria3.4 Lunghezze di aspirazione differenziate3.5 Calcolo dell’altezza del canale con il programma PC3.6 Canale di raccolta3.7 Canali d’aria

7070717376767777

4. Costruzione di impianti di collettori solari 804.1 Collettori 804.2 Canale di raccolta 824.3 Canali d’aria 854.4 Locale del ventilatore 864.5 Forme speciali 87

5. Costi d’investimento 90

Bibliografia 94

Allegati 96Allegato 1: programma PC clima della stalla 96Allegato 2: programma PC collettori solari 108Allegato 3: programma PC biogas 114

Buono per programmi PC 123

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Ricupero di calore

Parte 1a: Ricupero di calore dall’aria viziatadell’ambiente della stalla

Clima della stalla

1.1 In generale 8

1.2 Bilancio termico 9

1.3 Ventilazione della stalla 10

1.4 Programma PC 11

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Clima della stalla

1. Clima della stalla.

1.1 In generale

Valori indicative - valori Iimite per il climadella stalla(«Norma svizzera per il clima della stalla», 1983)

umidità relativa dell’aria 70-80 %temperature della stalla (secondo laspecie d’animale) 0-30°Ccontenuto di anidride carbonica 3500 ppmcontenuto di ammoniaca 10 ppmcontenuto di idrogeno solforato 5 ppmvelocità relativa dell’aria inverno 10 cmls

estate 50 cm/s

La definizione di «clima della stalla» è riferita allo statodell’aria esistente nella stalla. È possibile descrivere emisurare questo stato attraverso la temperatura dell’a-ria, I’umidità relativa ed il contenuto in gas nocivi. Lostato dell’aria nella stalla deve sempre essere tale dagarantire agli animali il mantenimento del Ioro meta-bolismo con un minimo consumo energetico. Per que-sto motivco anche in condizioni atmosferiche estreme,come ad esempio in inverno o in piena estate, certi va-Iori Iimiti della temperatura, dell’umidità relativadell’aria, del contenuto di anidride carbonica nonchedella velocità relativa dell’aria nella stalla, devo-no essere mantenuti. Alcuni di questi valori-limite va-riano a seconda della specie o dimensione dell’ani-male. Gli stessi sono fissati nelle Norme sul clima del-Ia stalla.

Per regolare questo clima esistono svariate possibili-tà: ventilazione naturale mediante finestre o camini eventilazione meccanica mediante ventilatori. A diffe-renza di quanto succede negli edifici abitativi o indu-striali, nella stalla con animali viene prodotta unagrande quantita di calore, di CO2 e di vapore acqueo.II dimensionamento dell’ impianto di ventilazione devequindi essere fatto in modo che il calore prodotto, l’a-nidride carbonica ed il vapore acqueo possano esse-re asportati. Contemporaneamente bisogna far sì chein inverno la temperatura nelle stalle riscaldate non siabbassi al di sotto dei valori indicati. Per il calcolo delclima nella stalla vengono determinate Ie portated’aria necessarie per I’asportazione del vapore ac-queo e del CO2. Dal bilancio termico risulta quindi seil calore esistente basta per garantire la temperaturarichiesta.

In caso di bilancio positivo si possono aumentare Ieportate d’aria mentre nel caso contrario e necessarioistallare un riscaldamento supplementare od unoscambiatore di calore. In ogni caso è anche possibilemigliorare I’involucro della costruzione (miglioramen-to dell’isolamento, riduzione del numero di finestre edelle superfici della stalla).Un’eccezione costituiscono Ie cosiddette stalle freddenelle quali, grazie alle grandi aperture per I’ariaviziatae I’aria di alimentazione, si ottiene un ricambio d’ariamolto elevato (ad es. stalle con facciate aperte) ed equindi possibile ottenere un clima ottimale per quasitutte Ie specie di animali.

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Clima della stalla

In queste stalle la temperature si avvicina molto allatemperature esterna, il che comporta un aumento del-Ie prestazioni del personale e degli impianti tecnici.

1.2 Bilancio termicoII bilancio termico in una stalla non riscaldata dipendedal calore emesso dagli animali, dalle perdite termi-che per trasmissione e per ventilazione.

Bilancio termico = calore dell’animale - perdite pertrasmissione - perdite per ventilazione.

Calore dell’animale: ogni animale produce una deter-minate quantita di calore, che e composto da caloresensibile e calore Iatente (vapore acqueo). Mentre laquantita complessiva di calore prodotto rimane prati-camente costante entro i Iimiti estremi della tempera-tura, Ie singole componenti (calore sensibile e caloreIatente) dipendono fortemente dalla temperatura me-desima. La suddivisione del calore complessivo in ca-Iore sensibile (contenuto di energia dell’aria) e caloreIatente (contenuto di energia del vapore acqueo) e im-portance per la formazione di vapore acqueo e per ilcalcolo del bilancio termico.

Le perdite per la trasmissione nella stalla dipendonosia dal tipo di costruzione che dalle differenze di tem-perature. Per Ie temperature esterne ed interne indi-cate è possibile calcolare Ie perdite per trasmissionein base ai valori-k dei singoli elementi costruttivi.

Le perdite per ventilazione vengono stabilite median-te Ie quantità d’aria necessarie. Le quantità d’aria ven-gono calcolate sia per I’asportazione del vapore ac-queo (scala del vapore acqueo) che per l’asportazio-ne del CO2 (scala del CO2). II sistema di ventilazioneinvernale deve essere eseguito in base alla quantitamaggiore delle due. Le perdite per ventilazione risul-tano dal riscaldamento di questa quantità d’aria, perpassare dalla temperature esterna a quella interna.

Bilancio termico = Qa-Qb-Qc

Qa: emissione termica degli animali (parte sensibile)Qb: perdite termiche per la trasmissioneQc: perdite termiche per la ventilazione.

Emissione termica di una vacca da Iatte

--- emissione di calore complessiva in Wattcalore sensibile (contenuto di energia dell’aria)in Watt

– - calore Iatente (contenuto di energia del vapore acqueo)in Watt; corrisponde alla quantità di vapore acqueoin g/h.

1000 Watt corrisponde all’incirca all’emissione termica com-plessiva di una vacca da Iatte di 500 kg. L’emissione di anidridecarbonica e di ca. 160 I per ora entro i Iimiti estremi della tempe-ratura.

9

Clima della stalla

Valore Iimite CO2

In base all’esperienza si può supporre che il valo-re Iimite CO2 di 3500 ppm può essere superatoper qualche ore senza che gli animali subiscanodei danni alla salute. Il valore relativo alla concen--trazione massima ammessa sul posto di Iavoro(VMC) di 5000 ppm per persona è un’ulteriore di-mostrazione di quanto affermato. Con I’impiego dipompe termiche per la circolazione dell’aria pos-sono essere raggiunte delle rendite termiche mag-giori aumentando il contenuto ammesso di CO2.Per il calcolo e I’istallazione di questi impianti eraccomandato un valore Iimite di CO2 di 5000ppm.

Valori indicative per I’emissione termica equantita d’aria per i vari tipi di animali

peso emissione quantita d’aria quantita d’ariatermica invernale estiva

(kg) (w) (m3/h) (m3/h)

vacca 500 1000 50 500manzo 200 400 20 200manzo 400 800 40 400vitello 100 200 10 100scrofa da riproduzione 200 400 20 200maiale da ingrasso 100 200 10 100maialini 20 80 4 40

1.3 Ventilazione della stalla

Le quantità d’aria necessaries sono molto variabili du-rante I’arco di un anno.

In inverno, per animali piccoli, il calore proprio non esufficient per raggiungere la temperature richiestanella stalla. II dimensionamento dell’ impianto di venti-Iazione deve quindi essere tale da non superare il con-tenuto di CO2 del 0,35% (all’ora fino al 0,5%) e l’umi-dità relativa dell’aria del 70 o 80% (a seconda del tipodi animale). In molti casi Ia carenzadi calore può esse-re compensate mediante I’impiego di scambiatori dicalore (vedi cap. 3).

Con I’impiego di pompe termiche ad aria ricircolata(vedi cap. 2.2.) il vapore acqueo si condensa nell’eva-poratore ed è quindi possibile, di regola, mantenereI’umidità relativa dell’aria al di sotto dell’80%. In talcaso la ventilazione si effettua sempre in base allascala del CO2. Una pompa termica ad aria ricircolatapuò essere utilizzata nelle stalle a bassa temperatura(ad esempio 10°C nelle stalle per Ie vacche).

Quando il calore nella stalla e sufficiente, soprattuttonella mezza stagione, Ie quantità d’aria vengono au-mentate per evitare un innalzamento della temperatu-re, Contemporaneamente si migliora il clima nellastalla (rarefazione di gas nocivi).

In estate, per poter asportare il calore prodotto, sononecessarie delle quantità d’aria fino a dieci volte supe-riore rispetto quelle necessarie in inverno. II calcolodev’essere fatto in modo che Ia temperatura nella stal-Ia non superi di 2°C (suini, pollame), rispettivamentedi 3°C (vacche, buoi) al massimo Ia temperatura ester-na.

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Clima della stalla

II sistema di ventilazione deve poter rispondere siaalle esigenze estive che a quelle invernali. Cio signifi-ca che occorre una regolazione delle quantità d’ariatra il 10 ed il 100%. I ventilatori permettono di progetta-re un sistema di ventilazione con la quantità d’aria ne-cessaria per i periodi estivi. Mediante la regolazionedel numero di giri dei ventilatori o/e di valvole a farfallasi può ridurre il flusso volumetrico fino alla quantitàd’aria necessaria in inverno. II dimensionamento deiventilatori a gravità è piu ridotto. Per I’esercizio nei pe-riodi estivi si rendono quindi necessario delle apertu-re di aerazione supplementari (finestre, portoni).

1.4 Programma PC

Per il calcolo del clima nella stalla è disponibile un pro-gramma per il personal-computer. Come dati d’immis-sione occorrono i tipi e Ie quantità degli animali e Ie in-dicazioni sull’involucro della stalla. II programma ese-gue quindi il calcolo delle quantità d’aria necessarieed il bilancio termico per un clima ottimale della stalla.

II programma permette di stabilire i valori per qualsiasitemperature esterna e per qualsiasi umidità relativadell’aria. Esiste inoltre la possibilità di modificare Iecondizioni nella stalla (temperatura, umidità) e l’emis-sione termica degli animali. I dati inseriti ed i rispettivirisultati possono essere stampati e memorizzati perusi futuri.

E inoltre possibile calcolare Ie variazioni del bilanciotermico derivanti dall’impiego di uno scambiatore dicalore e la potenza di una pompa termica (vedi descri-zione dettagliata del programma nell’allegato 1).

Emissione termica degli animali

Secondo la Norma svizzera sul clima nella stalla, ivalori delle emissioni termiche non corrispondo-no più alla realta odierna. Cio deriva dal fatto che,ad esempio, per Ie vacche da Iatte e stata calcola-ta una capacità di produzione di soli otto Iitri algiorno. La più recente proposta di Norma DIN18910 considera invece una produzione giornalie-ra di 15 Iitri. II programma PC ed i calcoli allegati aquesta documentazione si basano sul metodo dicalcolo del CIGR del 1984, che risponde alle con-dizioni generali stabilite sia dalla Norma tedescache da quella austriaca.

Esempi relativi al calcolo del clima della stalla

genere di stalla stalla stallariscaldata fredda

altitudine sul livello del mare (m) 1350 480superficie (m2) 128 45

patrimonio zootecnico 15 vacche 9 buoi dada Iatte ingrasso

20 vitellida

allevamentotemperatura stalla (°C) 10 -5umidita relativa dell’aria (%) 80 90temperature esterna (°C) -20 -11umidità relativa dell’aria (%) 100 80

calore complessivo (W) 21125 7470emiss. di vapore acqueo (g/h) 7846 2418emiss. di anidride carbonica (l/h) 3443 1218quantità d’aria: inverno (m3/h) 1158 1738estate (m3/h) 12710 4018

calore sensibile (W) 16275 5975perdite per trasmissione (W) 4764 2268perdite per ventilazione (W) 10229 3632

bilancio termico (W) 1282 75

(I valori indicative per la scelta delle umidità relativedell’aria sono illustrate nell’allegato 1).

Pompe termiche

2. Pompe termiche

2.1 Principio di funzionamento delle pompe termiche 142.1.1 Cosa si intende con una pompa termica? 142.1.2 Definizione dei concetti 162.1.3 Denominazione delle pompe termiche 17

2.2 Panoramica sul sistema 182.2.1 Pompa termica aria/acqua e pomps termica acqua/acqua 182.2.2 Ricupero di calore dall’aria ricircolata 212.2.3 Ricupero di calore dall’aria di smaltimento 21

2.3 Coefficiente di Iavoro e flusso energetico 222.3.1 Coefficiente annuale di Iavoro B 222.3.2 Flusso energetico 24

L

2.42.4.12.4.22.4.32.4.42.4.52.4.62.4.72.4.8

MaterialiPompa termicaCarrozzeriaVentilatoriEvaporatoreStrumenti elettrici di comando e regolazioneImpianti ad evaporazione indiretta per la stallaCanali d’ariaPulizia

252525252525252526

2.52.5.12.5.22.5.32.5.42,5.52.5.62.5.7

Utilizzo del caloreIn generaleFabbisogno di potenza caloricaDistribuzione del caloreAccumulator termicoRegolazioneAcqua caldaFabbisogno annuale di energia

2727272828292930

2.6 Costi d’investimento e d’esercizio 302.6.1 Costi d’investimento 302.6.2 Costi d’esercizio 31

2.7 Progettazione 31

2.8 Esempi di impianti 332.8.1 Stalle per vacche e manzi 332.8.2 Stalle per I’ingrasso dei maiali 34

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Pompe termiche

2. Pompe termiche

2.1 Principio di funzionamentodelle pompe termiche

2.1.1 Cosa si intende con una pompa termica ?

Una pomps termica e una macchina frigorifera chefunziona sfruttando il flusso calorico derivante dallealte temperature. Secondo VDI la definizione di «mac-china frigorifera» è utilizzata come concetto genericoper macchine termiche che a basse temperature as-sorbono un flusso calorico che viene poi ceduto, me-diante un apporto energetico, a temperature più alte.

La macchina frigorifera può essere utilizzata in trediverse maniere:

— quale macchina frigorifera— quale pompa termica— quale macchina frigorifera e pomps termica con

doppia funzione (contemporaneamente o alterna-tivamente).

Ancora più interessante e I’applicazione del sistemain cui e utilizzato sia I’effetto di raffreddamento che ilcalore prodotto come ad esempio:

il raffreddamento di Iocali con il riscaldamento del-I’acqua

— la deumidificazione di Iocali con il riscaldamentodell’acqua

— il raffreddamento e I’essiccazione di una cantinadi vini con ii riscaldamento deil’acqua

— il raffreddamento del Iatte con il riscaldamentodell’acqua o/e dei Iocali

— il raffreddamento, rispettivamente la deumidifica-zione della stalla, con il riscaldamento dell’acqua,rispettivamente dei Iocali (ad esempio abitazioneo stalla di allevamento).

Fluidi refrigerantiAll’interno della pompa termica circola il fluido di Iavo-ro, denominate fluidi frigorigeno, ad esempio idrocar-buri di fluoro come R11, R12, R22, R500 e R502 o lapiu conosciuta ammoniaca (NH3). Negli impianti nuo-vi i fluidi frigorigeno R11, R12, R500 e R502 non do-vrebbero più essere utilizzati in quanto sono un poten-ziale distruttivo molto elevato dello strato d’ozono ed ilIoro uso sarà comunque probabilmente proibito nelprossimo future.

Quale soluzione intermedia «soluzione transitoria»più idonea viene attualmente raccomandato il R22.

TermovettoreCome termovettori si possono utilizzare I’acqua, I’ariao una miscela di glicol-acqua

Fonte di caloreEsistono Ie più svariate fonti di calore per Ie pompe ter-miche (vedi tabella seguente).

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PACER Pompe termiche

I

Principio di funzionamento e componenti principal di una macchina frigorifera a compressione

1: evaporatore per I’assorbimento di calore a basse temperature2: compressore per la condensazione del fluido frigorigeno3: condensatore per I’emissione di calore a temperature più elevate4: valvola per la riduzione della pressione e per il dosaggio della quantità di fluido refrigerante.

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pompe termiche

2.1.2 Definizione dei concetti

Quando si parla di pompe termiche, fonti di calore, im-pianti di pompe termiche, ecc. è utile chiarire Ie defini-zioni correnti dei concetti secondo la DIN 8900. Ciò eparticolarmente importance per la definizione esattadell’indite di fabbisogno di potenza e coefficient diIavoro di un impianto. Si osserva inoltre che, nel casodi confronto di sistemi, la pompa di circolazione del ri-scaldamento per gli impianti di sfruttamento di calore,indipendentemente dalle modalita di produzione delcalore medesimo, non è tenuta in considerazione inquanto la stessa e necessaria per tutti i sistemi.

Definizione dei concetti secondo la DIN 8900

IFT: impianto per le fonti termichePT: pompe termicheIPT: impianto di pompe termicheISC: impianto di sfruttamento caloricoIRPT: impianto di riscaldamento con pompe termiche.

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Pompe termiche

2.1.3 Denominazione delle pompe termiche

Denominazione di pompe termiche e di impianti dipompe termiche rispondente ai requisiti della NormaDIN 8900: per primo è indicato il termovettore dal Iatofreddo, rispettivamente la fonte di calore e per secon-do sempre il termovettore dal Iato caldo.

Denominazione di pompe termiche e impianti di pompe termiche secondo DIN 8900

fonte di calore

terrenoterrenosolesoleacquaacquaariaaria

Iato freddo

salamoiasalamoiasalamoiasalamoiaacquaacquaariaaria

Iato caldo

ariaacquaariaacquaacquaariaacquaaria

denominazione dellapompa termica (PT)

salamoia/aria PTsalamoia/acqua PTsalamoia/aria PTsalamoia/acqua PTacqua/acqua PTacqua/aria PTaria/acqua PTaria/aria PT

denominazione dell’im-pianto di pompe termiche(IPT)

terreno/aria IPTterreno/acqua IPTsolare/aria IPTsolare/acqua IPTacqualacqua IPTacqua/aria IPTaria/acqua IPTaria/aria IPT

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Pompe termiche PACER

2.2 Panoramica sul sistema

2.2.1 Pompa termica aria/acqua epompa termica acqua/acqua

Nelle aziende agricole Ie pompe termiche aria/acqua,rispettivamente acqua/acqua sono utilizzate con Ieseguenti modalita costruttive:

— PT-acqua/acqua a sistema compatto (impianto diassorbimento, figura A)

— PT-aria/acqua a sistema compatto (impianto com-patto, figura B)

— PT-aria/acqua sistema split (impianto-split)

Nella pompa termica acqua/acqua con assorbitoreper la stalla (collettore) la sorgente e la pompa termicasono collegate con condutture trasportanti salamoia.Queste condotte sono particolarmente idonee per su-perare grandi distanze. Un ulteriore stadio di tempera-tura (convezione termica naturale, salamoia-ariadellastalla), peggiora il coefficiente di Iavoro della pompatermica. Quale pompa termica può essere utilizzatauna normale PT in commercio, in quanto non esiste

figura C) particolare pericolo di corrosione.

A: utilizzazione del calore perduto nell’ambiente della stalla con una pompa termica acqua/acqua (impianto evaporatore indiritto).

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Pompe termiche

La pompatermica arialacqua a costruzione compattapuo essere istallata nellastalla medesimao in un loca-le adiacente. La stessa funziona sia con aria ricircola-ta che con aria di smaltimento. Nel caso di istallazionenella stalla deve essere prestata molts attenzione allascelta dei materiali di tutto I’impianto per evitare lacorrosion mentre che nel caso di istallazione in un lo-cale adiacente soltanto Ie condutture dell’aria sonosottoposte a questo pericolo.

B: pomps termica aria dells stalla/acqua con evaporator diretto (impianto compatto).

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La pompa termica aria/acqua a sistema-plit può esse-re azionata sia con aria ricircolata che con aria dismaltimento. L'evaporatore è collegato con I ‘unità-condensatore per mezzo di condutture di fluido frigo-rigeno. La distanza non dovrebbe superare i 50 metri.La posa di condutture con fluido frigorigeno presentamaggiori problemi rispetto a quelle con salamoia. Lestesse sono inoltre maggiormente soggette a perdite.Ciò comporta la fuoriuscita molto rapida, dell’interocontenuto frigorigeno. Per motivi ecologici questo tiponon dovrebbe più essere istallato.

conduttura con fluido frigorigeno

C: pompa termica aria della stalla/acqua con evaporatore diretto costruzione split (impianto-split).

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Pompe termiche

2.2.2 Ricupero di calore dall’aria ricircolata Ricupero di calore dall’aria ricircolata

Nel processo di ricupero di calore dall’aria ricircolata,I’aria della stalla viene raffreddata nell’evaporatore equindi immessa nuovamente nel locale. II vaporeacqueo così come I’ammoniaca sono condensate at-traverso il processo di raffreddamento abbassandoquindi I’umidità dell’aria e migliorando il clima nellastalla.

L’aria ricircolata viene raffreddata fino a 5-8°C con-densando quindi, per m3 d’aria, fino a due grammi diacqua.

Tenuto conto della sottrazione di calore dall’aria dellastalla il ricupero di calore dall’aria ricircolata può esse-re realizzato solo in presenza di un’eccedenza di calo-re. Di regola ciò si verifica in stalle con basse tempera-ture (perdite minime di trasmissione). Sono particolar-mente adatte per il ricupero di calore dall’aria ricirco-Iata Ie stalle per vacche e buoi.

Per I’immissione dell’aria esterna è necessaria unaventilazione separata (ad es.ventilazione a gravitànelle stalle per vacche). La stessa deve essere dimen-sionata in modo che il contenuto di CO2 non superi il0,35% (0,5% all’ora). In queste stalle I’umidità nonrappresenta un problema perché una parte del vaporeacqueo viene condensate nell ‘evaporatore.

2.2.3 Ricupero di calore dall’aria di smaltimento

INelle stalle ad alte temperature (stalle per maiali e pol-Iame) è utilizzato il sistema con aria di smaltimento,perche ciò permette un maggiore ricupero di calore,L’utilizzo di scambiatori di calore deve essere tenutoin considerazione quando la stalla deve essere riscal-data per mancanza di calore (vedi cap. 3).

In questo processo I’aria viziata della stalla viene raf-freddata nell ‘evaporatore a ca. 5°C e ceduta all‘ariaesterna.

Questa procedura non ha nessun influenza sul climadella stalla, tenuto conto che per il ricupero di caloreviene utilizzata soltanto I’aria di smaltimento.

II ricupero di calore mediante aria di smaltimento è uti-Iizzato soprattutto nelle stalle per maiali d’ingrasso.

L’aria della stalla, raffreddata nello scambiatore, viene nuova-mente immessa nella stalla.

Ricupero di calore dall’aria di smaltimento

I

L’aria di smaltimento (aria viziata della stalla) passa attraverso10 scambiatore di calore e viene convogliata all’esterno.

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Pompe termiche

Temperatura della stalla

Ricupero di calore dipendente dalla temperatura e dal raffred-damento dell’aria della stalla.

L’evaporatore viene istallato direttamento nella cor-rente dell’aria di smaltimento.

Esiste inoltre la possibilità di combinare Ie due proce-dure aria ricircolata ed aria di smaltimento.

2.3 Coefficiente di Iavoro e flussoenergetico

2.3.1 Coefficient annuale di Iavoro ββ

I parametri determinanti per la progettazione di un im-pianto di pompe termiche sono il coefficient annualedi Iavoro β e I’indite di potenza ε.

II coefficiente annuale di Iavoro β corrisponde al rap-porto tra I’energia utile ceduta all’impianto per l’utiliz-zo di calore ed il consumo complessivo di energiapagato secondo tariffa durante I’anno. Ad esempio uncoefficiente annuale di Iavoro di tre significa che conun chilowattora di corrente possono essere prodottitre chilowattora di calore.

Nel calcolo deve inoltre essere compreso, come com-pendio dell’energia di compressione, il fabbisognoenergetico di tutti i gruppi ausiliari come ventilatori,pompe, riscaldamento della coppa dell’olio del com-pressore come pure la regolazione. II fabbisognoenergetico della pompa di circolazione e dell’impian-to per I’utilizzo di calore non viene tenuto in considera-zione.

II coefficiente annuale di Iavoro β dipende sia dallatemperatura della fonte di calore che dalla temperatu-ra di mandata del riscaldamento. Più è alta la tempe-ratura media della fonte di calore e minore la tempera-tura di mandata del riscaldamento, maggiore è il coef-ficiente di Iavoro. In altre parole: minore e la necessitàdi innalzamento della temperatura dal fronte freddo alfronte caldo, maggiore è il coefficiente di Iavoro. Laqualità ed il dimensionamento delle singole parti di unimpianto di riscaldamento con pompe termiche deter-minant ulteriori ripercussioni sul coefficient annualedi lavoro.

La tabella mostra dei coefficient annuali di Iavoromedi di un impianto di riscaldamento a pompe termi-che pervarietemperature della stallae di mandata delriscaldamento.

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Pompe termiche

L’indice di potenza ε corrisponde approssimativamentead un coefficient di Iavoro in un determinate momento(valore momentaneo) ma senza tener conto dei gruppiausiliari. Visto che Ie temperature delle fonti utilizzate

in agricoltura non subiscono forti oscillazioni nei periodidi riscaldamento, (rispetto, ad esempio, ad una pompatermica che utilizza I’aria esterna), gli indici di potenzanon divergono molto dai coefficienti di Iavoro.

temperatura di mandata del riscaldamento

temperatura 40°C 45°C 55°Cmedia dellastalla

5°C 2,9-3,2 2,6-2,9 2,3-2,6 2,0-2,3

10°C 3,2-3,6 2,9-3,2 2,6-2,9 2,3-2,6

15°C 3,6-4,0 3,2-3,6 2,9-3,2 2,6-2,9

20°C 4,0-4,4 3,6-4,0 3,2-3,6 2,9-3,2

25°C 4,4-4,8 4,0-4,4 3,6-4,0 3,2-3,6

50°C

Coefficienti annuali di lavoro b dell'impianto di riscaldamento

coefficiente di Iavoro β(determinate su un periodo di tempo definite, ad es.un anno)

energia utileβ =

energia soggetta a tariffa

esempio

energia utile annuale diun’azienda agricola: 24’000 kWhenergia soggetta a tariffa (corrente): 6’667 kWhcoefficient annuale di Iavoro β: 3,5

a pompe termiche IRPT in relazione alla temperatura mediadella stalla ed alla temperature di mandata del riscaldamento.I valori più bassi valgono di regola per scambiatori termicia circuito intermedio (impianti con circolazione a salamoia)mentre i valori più alti sono riferiti ad impianti con evaporatoridiretti.

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Pompe termiche

energia nonutilizzata

A: produttore di calore convenzionale (caldaia di riscaldamen-to ad olio.

I caloreambientale

energia nonutilizzata

B: diagramma del flusso energetic di una pompa termica amotore elettrico con energia elettrica di produzione termica.

perdite di gas combusti

2.3.2 Flusso energetico

È sensato illustrate Ie considerazioni sul processodella pompa termica comprendendo il consumo dienergia primaria. Dalla figura A risulta che con un ri-scaldamento convenzionale ad olio viene utilizzatosolamente I’85% ca. dell’energia primaria impiegata.

Dalla figura B risulta che nella produzione di energiaelettrica mediante centrale termoelettrica viene utiliz-zato soltanto un terzo dell’energia primaria mentrenella maggior parte delle centrali termo-elettriche(CTE) la stessa non viene utilizzata o soltanto in mini-ma parte. Con I’impiego di pompe termiche e possibi-Ie «riprendere» questi due terzi perduti.

Nella produzione idraulica di energia elettrica l’ener-gia primaria (centrali idroelettriche) viene utilizzata inmodo migliore. Per un giudizio concreto deve pero es-sere tenuto in considerazione il fatto che in SvizzeraI’energia elettrica è prodotta per ca. il 60% da centraliidroelettriche e per ca. il 40% da centrali termoelettri-che (la maggior parte centrali nucleari).

Gli impianti di produzione combinata forza-calore col-Iegati con pompe termiche possono produrre circa50% più energia utile dell’energia primaria impiegata(figura C). Con riferimento all’energia utile va dettoche il motore a diesel e più diffuso del motore a gas.Ma per quanto concerne I’emissione di sostanze noci-ve il motore a gas e da ritenere migliore. Comunque Iedue soluzioni producono per kWh di energia utile piùsostanze nocive (soprattutto CO2, aumentando l’effet-to serra) rispetto alla pompa termica elettrica con l’at-tuale produzione di corrente.

C: diagramma del flusso energetico di una pompa termica conmotore a gas e utilizzo del calore perduto (combinazione forza-calore).

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PACER Pompe termiche

2.4 Materiali

2.4.1 Pompa termica

Le esigenze di resistenza alla corrosione dei materialiutilizzati sono molto più elevate negli apparecchi im-piegati in agricoltura che non per Ie normali pompetermiche.

In generale si può però dire che i problemi che riguar-dano la corrosione sono superabili con una scelta ido-nea dei materiali, rispettivamente della vernice protet-tiva. Gli impianti istallati nelle stalle per maiali e so-prattutto in quelle per il pollame richiedono maggioreattenzione rispetto a quelle per bovini a causa dellemaggiori quantità di idrogeno solforato, ammoniaca epolvere nell’aria.

2.4.2 Carrozzeria

Il materiale in Iamiera d’acciaio zincato-sendzimir conuna smaltatura supplementare impiegato per la car-rozzeria della pompa termica, ha dato dei buoni risul-tati.

2.4.3 Ventilatore

Spesso vengono utilizzati ventilatori radiali in Iamierad’acciaio zincato-sendzimir. La palettatura fine di cuisono dotati, può portare, in caso di insufficiente filtra-zione dell’aria, ad accumulo di polvere e conseguentisquilibri e danni dovuti a deposito. Le ruote necessita-no di una smaltatura aggiuntiva.

I ventilatori assiali sono meno soggetti alla polvere.Anche i giranti in alluminio dovrebbero essere smalta-ti. Buoni risultati hanno dato giranti composti in mate-riale sintetico.

2.4.4 Evaporatore

Gli evaporatori usuali con tubi in rame e Iamelle in al-Iuminio applicate non dovrebbero essere utilizzati nel-I’aria viziata della stalla soprattutto a causa dell’am-moniaca (corrosione) anche se in alcuni casi non sisono verificati dei problemi. L’esigenza minima consi-ste nella plastificazione delle Iamelle in alluminio. An-che per evaporatori con tubi in rame non smaltati a la-

melle in rame può verificarsi una corrosione dipen-dente dall’acqua di condensa e I’ammoniaca conte-nute nell’aria della stalla. Se lo spessore dello strato èsufficiente, anche una verniciatura elettroforetica ouna stagnatura ad immersione offrono una buona pro-tezione. Quale esigenza minima vengono raccoman-dati dei tubi in rame con verniciatura preventive delleIamelle in alluminio.

Migliore e da ritenere un evaporatore con tubi in ramee Iamelle-alluminio verniciato elettroforeticamente amontaggio terminato, evitando di conseguenza l’infil-trazione delle acque di condensa tra Ie lamelle-allumi-nio ed il tubo in rame. Per procedere alla pulizia con unapparecchio ad alta pressione sono necessarie delleIamelle grosse e stabili (minimo 0,4 mm).

La soluzione piu sicura, ma anche la più costosa, con-siste in un evaporatore in acciaio al cromonichel e mo-Iibdeno. Bisogna comunque tener conto della pessi-ma trasmissione del calore e del conseguente au-mento di superficie dell’evaporatore che molto spes-so determina un peggioramento dei coefficienti an-nuali di Iavoro (aumento della perdita di pressione del-I’aria e temperature di evaporazione piu basse).

2.4.5 Strumenti elettrici di comandoe regolazione

Anche se molti di questi strumenti sono resistenti al-I’aria viziata della stalla gli stessi dovrebbero essereistallati all’esterno della stessa.

2.4.6 Impianti ad evaporazione indirettaper la stalla

Quali evaporatori indiretti per la stalla si sono afferma-ti soprattutto i sistemi in Iamiera di alluminio smaltati,Iastre in materie sintetiche come anche registri o avvol-gibili in tubi fatti con materiale sintetico. L’acciaio inos-sidabile e idoneo ma molto costoso. Bisogna comun-que tener conto del fatto che I’acciaio inossidabile, edin particolare il materiale sintetico, hanno una pessimaconduzione termica. Importante è comunque che ilmateriale permetta una buona pulizia periodica.

2.4.7 Canali d’aria

Per i canali d’ariasono impiegati Iamiere in acciaio, le-gno, Iastre in cemento e gesso come pure Iastre in po-

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Pompe termiche

Evaporatori ad aria ricircolata difficilmente accessibili per lapulizia.

\

Evaporatori ad aria ricircolata facilmente accessibiliper la puli-zia.

.

Iiuretano espanso. Per i tubi fles.sibili di distribuzionedell’aria possono essere utilizzate anche quelli in ma-teriale sintetico Iaminare. Vengono inoltre impiegatitubi-spiro e tubi flessibile spiroidali. Deve essere datapreferenza al materiale non infiammabile.

I canali dovrebbero essere corti e facilmente accessi-bili per la pulizia. L’uscita dell’aria deve essere conce-pita in modo che gli animali non si trovino nellacorren-te d’aria.

Per motivi energetic devono essere osservate veloci-ta dell’aria minime (un massimo di 4 m/s).

2.4.8 Pul iz ia

.

La quantita di polvere presente nell’aria viziata deltastalla, dipende sia dalla specie animale, sia dal mododi alimentary gli animali che dallo stallaggio. Nell’eva-poratore questa polvere si deposita SUIIO scambiatoredi calore ed assieme al vapore acqueo condensateforma una poltiglia attaccaticcia.

Questo comports una pulizia regolare dello scambia-tore di calore. La stessa viene effettuata, di regola, conun apparecchio ad acqua ad alta pressione. L’istalla-zione dell’evaporatore in un Iuogo facilmente accessi-ble con la possibility di impiegare I’acqua, e molto im-portance. Gli intervalli tra una pulizia e I’altra sono didue o tre settimane.

Nell’evaporatore diretto ~ usualmente istallato un filtronel flusso d’aria. I feltri di tessuto filtrante trattengonola polvere riducendo quindi la puliziadello scambiato-re di calore ad uno/due volte I’anno. I feltri filtranti de-vono essere cambiati e puliti da uno a due volte la set-timana (Iavaggio a mano con spruzzo d’acqua o nellaIavatrice).

In molti casi I’incorporazione di impianti per la pulizia(ad esempio iniettori) non ha dato buoni risultati, inquanto per I’asportazione della massa di polvere at-taccaticcia non si ha unasufficiente pressione dell’ac-qua. Inoltre, in caso di acqua calcarea, gli iniettori siotturano facilmente.

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Pompe termiche

2.5 Utilizzo del calore

2.5.1 In generale

Nelle aziende agricole I’utilizzazione del calore e im-portance soprattutto nel riscaldamento delle abitazio-ni, cioe dove esiste un maggiore fabbisogno calorico.

Le pompe di calore che utilizzano I’aria viziata del-I’ambiente della stalla sono, di regola, impiegate mo-novalentemente per il riscaldamento deile abitazioni.Cio significa che Ie stesse sono Ie uniche produttrici dicalore. Contrariamente alla pomps termica ad ariaesterna la temperature della fonte di calore (aria dellastalla) e alta durante tutto I’arco dell’anno con il risulta-to di un buon coefficient annuale di Iavoro.

Altra possibility di applicazione e la produzione di ac-qua calda per uso non domestico o il riscaldamento diporcili. In generale, I’essiccazione del fieno non puoavvenire con pompe termiche che utilizzano I’aria del-Ia stalla, perche la potenza calorica delle stesse e in-sufficient.

2.5.2 Fabbisogno di potenza calorica

II fabbisogno di potenza calorica delle abitazioni puoessere valutato con I’ausilio di valori indicative dellapotenza specifics di riscaldamento (W/rep) (vedi tabel-Ia). I valori dipendono soprattutto daila grandezza,dalla posizione e dall’isolamento termico dell’edifi-cio. Quale grandezza di riferimento viene usata la su-perficie riscaldabile di riferimento che risulta dallasomma della superficie utile lorda riscaldata dei sin-goli piani.

La potenza calorica della pomps termica necessariaviene calcolata moltiplicando il valore indicative conla superficie riscaldabile di riferimento. A causa deicosti elevati nel dimensionamento delle pompe termi-che, devono essere evitate Ie riserve di potenza.

potenza calorica tipo di edificiospecifics

80...100 W/rep vecchi edifici agricoli

60...80 W/rep edifici abitativi isolati inmodo tradizionale

30...50 W/rep edifici abitativi ben isolati

potenza calorica necessaria =superficie riscaldabile di riferimento x potenzacalorica specifics

Dei valori piu precisi si ottengono, negli edifici esisten-ti, se si conosce il consumo energetic. Nella tabellasono menzionati dei valori indicative per un riscalda-mento ad olio con o senza riscaldamento dell’acqua.La potenza calorica approssimativa della pomps ter-mica risulta dalla moltiplicazione per quattro del con-sumo annuale di olio in ms (Esempio: consumo an-

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Pompe termiche

+@

“G?8PACER

Potenza calorica di una pomps termica

kW kW40

30

20

10

32

24

16

8

‘ o 20’000 40’000 60’000 80’000 kWh

Consumo energetic annuale

Potenza calorica necessaria (settore punteggiato) di una pom-ps termica in funzione alconsumo calorico annuale diun riscal-damento ad olio o gas (ascisse sinistra: PTsenza riscaldamen-to dell’acqua; ascisse destra: PT con riscaldamento dell’ac-qua).

nuale di olio = 3000 Iitri = 3 ms; potenza calorica del-Ia pomps termica: 3 x 4 = 12 kW.).

Questi metodi di valutazione sono idonei per il proget-to preliminary. Per ii progetto definitive il fabbisogno dipotenza calorica deve assolutamente essere dimen-sionato secondo la Norma SIA 384/2.

2.5.3 Distribuzione del calore

Pih la temperature di mandata e bassa e meglio unapomps termica Iavora. 150”C di temperature di man-data non devono essere superati.

II calore puo essere ceduto al locale sia per tramite diun riscaldamento a pavimento &ia per mezzo di corpiriscaldanti a bassa temperature. II riscaldamento apavimento permettetemperature di mandata minimalimentre i corpi riscaldanti permettono un adattamentopiu rapido ai cambiamenti della temperature esterna(ad esempio, in caso di irraggiamento solare). La com-binazione dei due sistemi nello stesso circuito di ri-scaldamento e possibile ma non consigliabile.

Problemi possono verificarsi quando in un vecchio edi-ficio vengono istallate delle pompe termiche in sostitu-zione di un riscaldamento ad olio o a Iegna. In tal casoe necessario un controllo preciso per verificare se i ra-diatori, con temperature massime di mandata di 50°C,emettano calore a sufficienza per riscaldare il locale. Incaso contrario i radiatori devono essere ampliati e/o l’e-dificio deve avere un’isolamento termico migliore.

2.5.4 Accumulator termico

L’istallazione di impianti di pompe termiche e possibi-Ie sia con senza accumulator. Un accumulator none necessario quando ii sistema di emissione di calorefunziona ad inerzia e quando puo essere garantitouna quantita d’acqua costante nell’impianto per l’uti-Iizzo di calore (senza valvole termostatiche). Per que-sto sistema sono adatti i riscaldamenti a pavimento.Tramite I’accumulo di calore nel pavimento puo esse-re evitato il frequente inserimento e disinserimentodells pomps termica.

Per una soluzione tecnicamente e idraulicamenteperfetta e comunque necessario prevedere l’istalla-zione di un (piccolo) accumulator tampone. TramiteI’impiego di un accumulator tampone la pomps ter-

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* &

-%&PACER Pompe termiche

mica ha dei tempi di funzionamento piti Iunghi (senza~< pendolazionem) con un conseguente prolungamen-to dells vita media dell’impianto. Importance e cheI’accumulatore sia accoppiato al sistema di riscalda-mento quasi senza resistenze. In tal modo e possibileevitare errori di circolazione.

Un vero e proprio accumulator giornaliero non e rac-comandabile. La differenza di temperature minima di-sponibile determinerebbe la necessita di grandi accu-mulator per I’accumulazione notturna/giornaliera. Lastalla non verrebbe deumidificata durante il giorno.Tenuto conto che in un prossimo futuro Ie tariffe ridotteper il consumo notturno potrebbero essere soppres-se, I’accumulazione notturna/giornaliera non si giusti-fica nemmeno dal punto di vista finanziario.

2.5.5 Regolazione

L’impiego di un regolatore dells temperature di man-data funzionante a seconds delle condizioni climati-che, puo essere una buona soluzione per impiantisenza accumulator. Inoltre, nell’esercizio a caricoparziale, deve peter essere modificata I’erogazione dipotenza dells pomps termica (con una quantita d’ac-qua costante negli impianti per I’utilizzo di calore). Diregola, negli impianti piu piccoli viene impiegato unaregolazione a due posizioni (inserimento/disinseri-mento), Per evitare frequenti interruzioni, il sistema diemissione di calore deve possedere una sufficientinerzia (ad es.riscaldamento a pavimento).

La regolazione di impianti con accumulator e relativa-mente complicate. II mantenimento costante delletemperature di accumulo semplifica sia il concetto diregolazione che I’efficienza del funzionamento macomports una Ieggera diminuzione del coefficientannuale di Iavoro. In simili circostanze la quanti-ta d’acqua dell’impianto di utilizzazione di caloredovrebbe essere variabile (ad es. valvole termostati-the).

2.5.6 Acqua calda

L’acqua calda sanitaria puo essere riscaldata tramiteil sistema di riscaldamento o separatamente (peresempio con pompe termiche o con scaldacqua elet-trico). Con it riscaldamento tramite la pomps termica10 scaldacqua e caricato solo in determinate orari du-

Comando e regolazione dells PT

I I

F?’ ‘,PI

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SP””ll 1 --1‘---P L ‘Pen’ou+ I I w

I

Comando e regolazione semplice di un impianto a pompe ter-miche.In alto: senza accumulator, ilsistema di emissione di calore hauna capaciti di accumulo di calore sufficient (pavimento); inbasso: con accumulator, idoneoper tuttiisistemidi emissionedi calore a basse temperature (pav. o rad.).II coefficient annuale di Iavoro migliore e ottenuto con la rego-Iazione dells PT in funzione delle condizioni meteorologichedells temperature esterna.

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Pompe termiche

Fabbisogno di energia termica nelle abitazioniin MJ/mza

valori valorireali nominali

riscaldamentocon acqua calda 485 400 340

riscaldamentosenza acqua calda 425 340 280

fabbisogno di energia calorica con o senza riscal-damento dell’acqua per diversi edifici (secondo lanorms SIA 380/1)

valori reali: edifici esistenti (1988)valori nominali: valori medi dopo un risanamentoedifici nuovi: valori medi per edifici nuovi

Esempio di costi d’investimento(prezzi 1990)

pomps termica aria dells stalla/acquapotenza L 15/W50 14kWcorrente assorbita: 4 kW

pomps termica con evaporator econdensatore peril riscaldamento e I’acquacalda, quadro di comando incorporatee sbrinamento automatic Fr. 21‘OOO.—

35 m condotta di trasporto(compreso I’istallazione) Fr. 3’500.—

condutture per I’aria viziata e dialimentazione (isolate) perilfunzionamento ad aria ricircolata(compreso I’istallazione) Fr. 3’500.—

accumulator a tampone (750 i),regolatore per la temperature esterna,pomps e regolatore del carico Fr. 3’200.—

scaldacqua (300 1) con termostatie com’pressore Fr. 3’250.—

messa in esercizio Fr. l’120.—

totale Fr. 35’570.—

Non sono comprese alcune prestazioni come i la-vori di muratura e di elettricita nonche il collega-mento con il sistema di riscaldamento centrale del-I’abitazione.

rante i quali la pomps termica viene regolata sullatemperature massima (ea. 55”C). Per il resto deltempo la pomps termica Iavora a temperature piubasse in base alla curva di riscaldamento. Se e ri-chiesta una temperature dell’acqua sanitaria so-pra i 50”C e necessaria I’istallazione, nel terzo su-periore dello scaldacqua, di un riscaidamento a re-sistenza elettrica.

Con la pomps termica e possibile produrre acquacalda anche fuori dei periodi di riscaldamento. Lapomps termica e messa in esercizio una o due vol-teal giorno per caricare 10 scaldacqua. E cio ha an-che un vantaggio supplementare nel senso che ilcompressor non rimane fermo per sei mesi evi-tando di conseguenza possibili danni.

2.5.7 Fabbisogno annuale di energia

II fabbisogno energetic annuale puo essere valu-tato in base al consumo attuale (edifici esistenti) odil coefficient energetic caratteristico. Nella ta-bella e indicato il fabbisogno di energiatermica percase uni e bifamiliari. I valori sono relativi alla su-perficie energetic di riferimento. Per calcolare ilfabbisogno energetic annuale questi valori devo-no essere moltiplicati con la superficie energeticdi riferimento. II consumo di corrente elettrica si ot-tiene dalla divisione del consumo energetic an-nuale con il coefficient annuale di Iavoro dellapomps termica ( 1 MJ = 0,28 kWh).

2.6 Costi d’investimentoe d’esercizio

2.6.1 Costi d’investimento

I costi di investimento per un impianto con pompetermiche dipendono fortemente dalle condizioniimposte. In piu agli investimenti per I’impianto dipompe termiche incidono anche quelli necessariper il ricupero di calore (canali d’aria) e quelli per iltrasporto del calore (Iunghezza tubazioni).

I costi complessivi d’investimento per un impiantodi pompe termiche con potenze da 10 a 20 kW sisituano tra i 35’000.— ed i 45’000.— Fr.

Una panoramic sui singoli elementi di costo e for-nita dall’esempio di Iato.

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Pompe termiche

2.6.2 Costi d ‘esercizio

I costi d’investimento comprendono sia i costi energe-tic che Ie spese per i servizi e la manutenzione.

I costi energetic sono calcolati in base al consumo dicorrente necessario per la pomps termica (cap. 2.5.7)ed alle tariffe. Per gli impianti con pompe termichesensa accumulator di calore Ie quote di corrente ata-riffa elevata sono del 60 all’80 O/o per impianti con ac-cumulator di calore del 30 al 40V0. Nel future, la pos-sibility di disporre di corrente a bassatariffa durante lanotte ed i fine settimana, dovrebbe essere preclusa.Molti comuni, gia attualmente, hanno introdotto unatariffa unitaria per tutto ii periodo invernale. Nei costienergetic devono pure essere considerate Ie tasse edil costo dell’allacciamento elettrico.

Le spese per il servizio e la manutenzione dells pom-ps termica so no valutate pari all’1,5 c“o dei costi del-I’impianto. Anche la pulizia dell’evaporatore ed even-tualmente del filtro devono essere preventivate. Unimpegno di tempo di circa mezz’ora alla settimana do-vrebbe essere sufficient.

2.7 ProgettazioneNella progettazione di un impianto con pompe termi-che sono tenuti in considerazione svariati settori tra diIoro collegati. Per la produzione di calore necessitanodeile conoscenze SUI clima della stalla, sugli impiantidi ventilazione e Ie pompe termiche. Per I’utilizzo di6calore 1‘edificio deve essere valutato dal profilo ener-getic e la conoscenza degli impianti di riscaldamen-toe pure indispensabile.

Per questi motivi, ed in particolare per pompe termi-che che funzionano con I’aria dells stalla, una proget-tazione accurata e molto importance. La stessa deve,in ogni case, essere fatta da un tecnico specializzatonel settore energetic od un ingegnere specializzatoin impiantistica.

La presente pubblicazione offre Ie basi per l’allesti-mento di un progetto preliminary per un’azienda esi-stente o nuova.

Esempio di costi energetic annuali

casa d’abitazione: superficie riscaldabile di riferi-mento 180 mzfabbisogno di energia calorica400 MJ/mza

pomps termica: potenza calorica 10 kWcoefficient annuale di Iavoro 3,5quota tariffa elevata 60 o/o

tariffa elevata 18 cent./kWhtariffa bassa 10 cent./kWh

potenza calorica complessiva:400 X 180 = 72000 MJ

fabbisogno di corrente dells pomps termica:72000 :3,5 = 20600 MJ = 5714 kWh

tariffa elevata: 5714x600/o x 18 = Fr. 620.—tariffa bassa: 5714 x 40%0x 10 = Fr. 230.—

i costi energetic annualiammontano a Fr. 850.—

Per produrre un quantitative uguale di energia ca-Iorica per mezzo di un riscaldamento a olio i costienergetic, considerate un prezzo dell’olio di Fr.40.— per 100 kg, ammontano a ca. Fr. 850.—.

L’occasione per un’eventuale realizzazione di un im-pianto con pompe termiche puo essere la nuova co-struzione di una stalla, di una casa d’abitazione, il ri-

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Pompe termiche

calcolo del bilancio termico calcolo del fabbiso-della stalla e possibile gno di potenza ter-potenza termica dells mica dells casapomps termica (programma d’abitazionePC ailegato 1) (cap. 2.5.2)

confronto tra offerta e fabbisogno in potenza termica

valutazione dei costi d’investimento e di esercizio(cap. 2.6)

confronto con altri sistemi di riscaldamentoe decisione preliminary

fase di progettazione

decisione definitive

fase di esecuzione e collaudo

sanamento dell’ impianto di produzione di calore o an-che semplicemente il desiderio di migliorare it climadells stalla.

II primo passo da fare e il calcolo, COI computer, del bi-Iancio termico dells stalla per animali (la descrizioneprecisa del program ma e indicata nell’allegato 1). II bi-Iancio deve essere calcolato in base alla temperatureminima esterna secondo la carta riferita al clima dellsstalla. In base alle attuali conoscenze un contenuto diCOZ del 0,5 o/o nella stalla e accettabile. In generale,per stalle con temperature inferiori ai 15 ‘C, viene scel-to il metodo ad aria ricircolata mentre per quelle contemperature piu alte il metodo ad aria di smaltimento eritenuto il piu idoneo. II programma del computer calco-Ia la potenza termica raggiungibile dalla pomps termi-ca con un determinate coefficient annuale di Iavoro.

II secondo passo consiste nella valutazione o nel cal-COIO del fabbisogno di potenza termica della casad’abitazione e di eventuali ulteriori utilizzazioni (cap.2.5.2).

II paragone tra I’offerta ed il fabbisogno di potenza ter-mica dimostra se Ie proporzioni indicate permettono iiriscaldamento anche con temperature esterne mini-me. Se cio non fosse possibile dovranno essere valu-tati eventuali miglioramenti da apportare: ad esempioun increment dell’offerta tramite un miglior isola-mento della stalla, unadiminuzione del fabbisogno at-traverso un isolamento migliore della casa o un riscal-damento su~plementare per I’appartamento.

Successivamente devono essere valutati i costi d’in-vestimento (cap. 2.6) oppure richieste Ie rispettive of-ferte. In tal caso vengono stabiliti i costi di tutto l’im-pianto. Devono essere tenuti in considerazione in par-ticolare i canali per I’aria dells stalla, Ie necessariescondotte di trasporto (calore, soluzione salamoia)compresi i Iavori di scavo ed ii collegamento con il si-stema di riscaldamento esistente. La collocazione ot-timale dell’evaporatore (accessibility, possibility dipulizia) deve essere tenuta in debito conto.

In base al fabbisogno annuale di energia termica, alcoefficient annuale di Iavoro della pomps termica edalle tariffe per la corrente vengono calcolati i costienergetic (cap. 2.6). Nei costi d’esercizio sono com-prese Ie spese per il servizio e la manutenzione ed an-che il Iavoro necessario per la pulizia dell’evaporatoreed eventualmente del filtro.

32

Pompe termiche

I costi d’investimento e d’esercizio sono comparabilisoltanto con i costi di altri sistemi di riscaldamento (ades. riscaldamento a Iegna o ad olio). Per una decisio-ne preliminary bisogna inoltre tener conto di ulterioricriteri come la necessita di spazio, la manovrabilita, ilmiglioramento del clima dells stalla e Ie ripercussioniecologiche.

In caso di decisione preliminary positiva si pub passa-re alla fase di progettazione. A questo punto, e non piutardi, deve essere ingaggiato un tecnico specializzatonel settore energetic o un ingegnere in impiantistica.Questi elabora un progetto dettagliato con prezzi d’of-ferta per tutto I’impianto prevedendo eventuali ulterio-ri chiarificazioni (soprattutto per I’utilizzo di calore nel-Ie abitazioni). II committente decide poi definitivamen-te in base al progetto.

Quale fase conclusive si passa quindi all’esecuzionecon confronti delle offerte, Ie assegnazioni, la direzio-ne Iavori e la messa in esercizio. Per I’istallazione diun impianto con pompe termiche e importance che laresponsabilita di tutto I’impianto sia assunta da unapersona (ingegnere specializzato, architetto) (clauso-Ie da annotare nel contratto d’appalto). Questa perso-na deve inoltre occuparsi della consegna e dell’istru-zione dell’utente di questo impianto. E indispensableii verbale di collaudo per controllare Ie prestazionigarantite dal produttore. Questi verbali sono impor-tant anche in caso di difetti futuri e servono per la ri-cerca delle cause. Le esperienze fatte hanno dimo-strato che la regolazione degii impianti con pompe ter-miche non sono sufficientemente armonizzati con l’e-dificio da riscaldare. E quindi molto importance, alme-no per it primo anno d’esercizio, che sia eseguita unaottimizzazione dell’impianto da parte di uno speciali-s t .

2.8 Esempi di impianti

2.8.1 StaUe per vacche e manzi

Criteri important per la scelta di una PT

— procedimento ad aria ricircolata o di smalti-mento

— evaporator di retto o indiretto— collocamento ottimaie per la pulizia e la manu-

tenzione

.

Contenuto dells documentazione da consegna-real committente

————

—

verbale di collaudoistruzioni per I’usocontratto per i servizicalcoli (calcolo del fabbisogno calorico dellacasa d’abitazione)documentazione peril controllo personale deirisultati (controllo d’efficacia)

Una mucca da Iatte del peso di 600 kg sviluppa unapotenza calorica complessiva di quasi 1000 W, suddi-visa per circa i tre quarti come calore sensibile in in-verno e per un quarto come calore Iatente sotto formadi vapore acqueo. Questa quantita di calore e disponi-bile con temperature tra i 10 ed i 15”C. Queste condi-zioni sono idonee per una pomps termica.

33

Pompe termiche

Nelle stalle con vacche la pompa termica viene di soli-to azionata con aria ricircolata per togliere l’ecceden-za calorica e I’umidità. L’aria ricircolata è raffreddata aca. 6-7°C. Per evitare che il contenuto di CO2 nellastalla superi il 0,35% (fino ad un massimo di 0,5% al-I'ora) viene immessa aria fresca per mezzo di un im-pianto di ventilazione a gravità o di ventilatori.

Esempio: stalla per vacche

stallaanimali: 20 vacche a 600 kgerogazione complessiva di calore: 22 kWsuperficie della stalla: 189 m2

valore-k approssimativo dellacostruzione: 0,7 W/m2Ktemperature della stalla: 10°Cumidità relativa dell’aria della stalla: 80 %temperature esterna minima: - 13°C

pompa termicacoefficiente annuale di Iavoro della PT: 3,0PT ad aria ricircolata

casa d‘abitazionesuperficie di riferimento energetico: 170 m2

potenza calorica specifica: 50 W/m2

fabbisogno di potenza calorica: 8500 W

a

Esempio di un impianto Split con evaporatore diretto per il fun-

Bilancio termico (con 13°C)

valore di riferimento 0,35% 0,5%-CO 2

per la ventilazionequantità d’aria (m3/h) 1120 760calore sensibile (W) 16870 16870perdite per trasmissione (W) -5300 -5300perdite per ventilazione (W) -8440 -5740

eccedenza calorica (W) 3130 5830potenza calorica della PT (W) 4700 8750

considerate un contenuto massimo ammissibile di0,5% di CO2 la casa puo essere riscaldata con unapompa termica

con una temperature esterna minima di -13°C laquantità di aria ricircolata ammonta a ca. 1500 m/h(durante 24 ore)

Esempio di una pompa termica compatta per il funzionamentoad aria ricircolata.zionamento ad aria ricircolata.

34

Pompe termiche

2.8.2 Stalle per I’ingrasso dei maiali

Nelle stalle per I’ingrasso dei maiali viene solitamenteusato la procedura ad aria di smaltimento. La tempe-ratura della stalla si situa tra i 15 ed i 20°C permetten-do quindi, contrariamente al sistema con I’aria ricirco-Iata, di ricuperare più calore (maggiore differenza ditemperatura). Con un raffreddamento di ca.10°C si ot-tiene un ricupero di calore di ca. 6 Wh per m3 di aria dismaltimento. Siccome i gas nocivi nei porcili sono piùaggressi vi vengono impiegati praticamente soltantoimpianti ad evaporazione indiretta che Iavorano conscambiatori di calore in materiale sintetico. Questievaporatori sono montati direttamente nella correntedell’aria di smaltimento o posati come cosiddetti «eva-porator silenziosi» sul soffitto della stalla. L’istallazio-ne nella corrente dell’aria di smaltimento determinauna caduta di pressione maggiore e di conseguenzadei costi energetici più elevati per il ventilatore. «L’eva-poratore silenzioso« ha una cattiva convezione termi-ca naturale e necessità quindi di una maggiore super-ficie per 10 scambio di calore.

I

Stallaper l'ingrasso di maiali con «raffreddamento silenzioso» nell’aria di smaltimento (senza ventilatore).

35


Esempio: stalle per I’ingrasso di maiali

stallaanimali 40 maiali da ingrasso a 40 kg e

40 maiali da ingrasso a 80 kgemissione complessiva di calore: 11,4 kWsuperficie della stalla: 108 m2

valore-k approssimativo dellacostruzione: 0,6 W/m2 Ktemperatura della stalla: 15°Cumidità relativa dell’aria della stalla: 75%

temperatura esterna minima: -13°C

pompa termicacoefficiente annuale di Iavoro della PT: 3,0PT con funzionamento ad aria di smaltimento

casa d’abitazionesuperficie di riferimento energetico: 170 m2

potenza termica specifica: 50 W/m2

fabbisogno di potenza termica: 8500 W

Bilancio termico (con -13°C)

valore di riferimento vapore 0,35%-C02

per la ventilazione acqueoquantità d’aria (m3/h) 807 764calore sensibile (W) 10916 10916perdite per trasmissione (W) -3920 -3920perdite per ventilazione (W) -7207 -6826

bilancio termico (W) -211 170ricupero di calore dall’ariadi smaltimento (W) 4541 4301potenza calorica della PT (W) 6812 6451

Con una temperature esterna minima la potenzacalorica non é sufficiente per riscaldare la casa.Una potenza calorica sufficiente è possibile conuna temperatura esterna di -4°C.

II bilancio termico dells stalla è praticamente equili-brate con la temperature minima esterna. Ciò si-gnifica che un riscaldamento supplementare non èpiù necessario.

36

Scambiatore di calore

3. Scambiatore di calore

3.1 Introduzione 38

3.2 Definizioni 38

3.3 Corrosione e sporcizia 39

3.43.4.13.4.23.4.33.4.4

Sistemi di scambiatori di caloreScambiatori di calore a piastreSistemi di circolazione combinataScambiatori di calore con fascio tubiero in materiale sinteticoScambiatori di calore e tubi di calore rotanti

4040414343

3.53.5.13.5.23.5.33.5.43.5.5

Dimensionamento degli impianti di ricupero caloreIn generaleCalcolo della quantità d’ariaCalcolo della potenza dello scambiatore di caloreGaranzia/collaudoEsercizio estivo

444444444545

3.6 Economicità 463.6.1 Costi d’investimento e d’esercizio 463.6.2 Ricupero di calore e utilizzo 46

3.7 Esempi di impianti 473.7.1 Stalla per maiali 473.7.2 Stalle per la pollicoltura 47

37


3. Scambiatore di calore

3.1 Introduzione

Gli animali emanano anidride carbonica e vapore ac-queo. Questi gas devono essere estromessi e sostitui-ti con aria fresca esterna. In inverno, nelle stalle conmaiali piccoli e pollame, I’aria introdotta dall’esternodeve essere riscaldata. Esistono tre possibilità pereseguire questa operazione:

Scambiatori di calore per I’aria della stalla

SC: scambiatore di caloreAVI : aria viziataASM : aria di smaltimentoAES: aria esterna (di reintegro)AAL : aria di alimentazione.

collegamento all’impianto centrale di riscalda-mento della casa mediante una conduttura a di-stanzaistallazione di un impianto di riscaldamento sepa-rato per la stalla (riscaldamento ad olio, gas, Iegnao elettrico)istallazione di un impianto di ricupero di calore(impianto RC) per I’impianto di ventilazione.

Dal punto di vista energetico ed ecologico I’impiantoRC rappresenta la soluzione più opportuna. Se pro-gettato in modo corretto ed il funzionamento e ade-guato, lo stesso rappresenta inoltre un’alternativaeconomicamente interessante rispetto ad un impian-to di riscaldamento convenzionale.

L’impianto RC ha come obiettivo il trasferimento delcalore dell’aria di smaltimento all’aria fresca esternaimmessa nella stalla.

Siccome con un impianto di ventilazione devono es-sere espulsi sia vapore acqueo che sostanze nocive esostituiti con aria secca esterna, si possono utilizzaresoltanto sistemi che garantiscono una totale separa-zione tra aria di smaltimento e aria esterna.

Gli impianti RC sono impiegati soprattutto nelle stalleper maiali e pollame. Non si sono fatte sufficientiesperienze per quanto attiene alle stalle per vitelli.

3.2 Definizioni

L’aria estromessa dalla stalla, prima che attraversi loscambiatore di calore, è denominate aria viziata edopo aria di smaltimento. L’aria fresca immessa, pri-ma che attraversi lo scambiatore di calore, è denomi-nate aria esterna (di reintegro) e dopo aria di alimenta-zione. Quasi sempre viene usato il concetto «aria dismaltimento» per I’aria viziata e I’aria di smaltimentoed il concetto «aria esterna» per I’aria esterna e I’ariadi alimentazione. Nel testo in questa parte della docu-mentazione si procedera nello stesso modo.

38


Per la valutazione di un impianto RC e importante ilrendimento denominate anche coefficiente di ricupe-ro termico. Lo stesso rappresenta il rapporto tra riscal-damento dell’ariae sterna e la differenzadi temperatu-ra tra aria di smaltimento ed esterna.

II rendimento dipende dal sistema e dalla modalità dicostruzione dello scambiatore di calore, dai Iivelli ditemperature ed anche dalla sporcizia. Nell’applica-zione pratica sono raggiunti valori tra il 0,2 ed il 0,7.In tutte Ie condizioni di esercizio un buon impianto diRC dovrebbe raggiungere un rendimento di almeno0,5 (rendimento > 50%).

3.3 Corrosione e sporcizia

Uno scambiatore di calore deve avere una durata piut-tosto Iunga e di conseguenza deve essere costituitoda materiali non corrodibili oppure avere una protezio-ne idonea contro la corrosione dell’aria dells stalla.Tenuto conto che nell’aria della stalla e presente am-moniaca non si devono utilizzare metalli non ferrosi(Cu, Al, Ms). Nei casi in cui ciò non fosse possibile permotivi finanziari (ad es. none possibile rimpiazzare la-melle-alluminio con altre in acciaio al cromo) questimateriali devono essere dotati di rivestimenti non po-rosi ed il più possibile resistenti alla diffusione. La ver-niciatura a due component con uno spessore di ca.100 µ m ha dato buoni risultati.

Uno scambiatore di calore istallato nell’aria della stal-Ia si sporca rapidamente. Lo stesso deve quindi esse-re costruito in modo che Ie particelle di sporcizia nonvi aderiscono. La sporcizia aderisce con minor facilitasu materiale sintetico o su superfici metalliche rivesti-te che non su superfici relativamente porose in metal-lo ossidato. Le distanze tra piastre o Iamelle devonoessere sufficientemente grandi in modo da permette-re una buona pulizia dello scambiatore di calore. ConI’applicazione di filtri gli scambiatori di calore si spor-cano meno ma questi filtri devono essere sostituitimolto spesso (almeno settimanalmente) a prescinde-re dal fatto che gli scambiatori di calore devono co-munque essere puliti periodicamente (ca. mensil-mente). Questi filtri determinant inoltre una resisten-za all’aria e quindi un maggior fabbisogno energeticodei ventilatori per I’aria esterna e I’aria di smaltimento.

Taal -TaesRendimento =

Tavi -Taes

T: temperaturaAes: aria esternaAal: aria di alimentazioneAvi: aria viziata dells stalla

Esempio

Rendimento

Aria esterna (Aes)Aria di alimentazione (Aal)Aria viziata della stalla (Avi)

0,5 0,5 0,6

-5 0 -5°C6 8 8°C

17 17 17°C

39

Scambiatore di calore PACER

Scambiatore di calore a piastre

Temperature esterna

Rendimenti medi misurati di uno scambiatore con piastre a ner-

esterna. I rendimenti raggiunti in questo caso sono insufficientiper un impianto moderno.

3.4 Sistemi di scambiatoridi calore

3.4.1 Scambiatori di calore a piastre

In generaleLa corrente dell’aria esterna e dell’aria di smaltimentoviene condotta Iungo una superficie divisoria la qualetrasmette direttamente il calore. Nel caso in cui la cor-rente dell’aria di smaltimento va al disotto del punto dirugiada I’umidità viene eliminata e contemporanea-mente è trasmesso calore di condensa (calore laten-te). Sono stati ottenuto dei buoni risultati con gli scam-biatori a piastre soprattutto in stalle per maiali e polla-me dove sono molto diffusi.

Nel settore agricolo vengono impiegate prevalente-mente piastre in materiale sintetico (piastre a nervatu-ra) in parte anche piastre in alluminio rivestite. Laminein vetro o materiale sintetico non hanno dato dei buonirisultati per motivi di vulnerabilità. La distanza dellepiastre dovrebbe essere di almeno 8 mm a causa del-Ia sporcizia.

Limite del punto di congelamentoGli scambiatori a piastre hanno purtroppo un Iimitedel punto di congelamento relativamente alto. Contemperature esterne di ca. -10°C la temperatura dellapiastra raggiunge solamente ca. 0°C e ciò porta quin-di al congelamento della condensa espulsa con I’ariadi smaltimento.

In presenza di uno strato di ghiaccio sulle piastre laquantità d’aria di smaltimento ed il coefficiente di tra-smissione di calore diminuiscono con conseguenteulteriore abbassamento della temperatura della pia-stra fino a quando lo scambiatore di calore e quasicompletamente ghiacciato.

Bisogna quindi cercare di evitare che I’aria esterna,entrando nello scambiatore a piastre non venga ab-bassata, nemmeno in pieno inverno, sotto i -10°C. Unapossibilità usata di frequente e I’aspirazione dell’ariaesterna dalla cavità sopra la stalla. Sfruttando Ie per-dite di calore del soffitto dells stalla I’aria esterna vie-ne pre-riscaldata. Un’alternativa è rappresentata inol-tre dalla riduzione del rapporto tra la massa d’ariaesterna e quella di smaltimento attraverso la riduzio-ne del volume della corrente dell’aria esterna oppurecon I’ausilio di un bypass attorno allo scambiatore apiastre.

vatura in una stalla per maiali in realzione con la temperatura

40


PuliziaUno scambiatore di calore a piastre dovrebbe esserepulito almeno ogni tre settimane, spruzzando Ie pia-stre con molto acqua. Per questo motivo è necessariopotervi accedere facilmente disponendo di un allac-ciamento per I’acqua e di un sistema di scarico. Scam-biatori a piastre costruiti con elementi ad estrazionesono facili da pulire.

Se la pulizia non e eseguita regolarmente la portatadella corrente d’aria ed il rendimento diminuiscono. Incasi estremi lo scambiatore può venir completamentechiuso dalla massa attaccaticcia di polvere.

Dimensione dello scambiatoreGli scambiatori di calore a piastre hanno un coeffi-ciente di trasmissione di calore di ca.10W/m2K. Per ca.25 m3 all’ora di aria della stalla (con una quantità mini-ma di aria) è necessaria una superficie di 1 m2.

3.4.2 Sistemi di circolazione combinata

In generaleL’aria di smaltimento viene raffreddata in scambiatoridi calore a Iamelle o a tubi Iisci. La miscela acqua/gli-col riscaldata viene trasmessa, attraverso un sistemadi condutture con pompa di circolazione, allo scam-biatore dell’aria esterna la quale viene, a sua volta,riscaldata.

Questo sistema di ricupero di calore ha il vantaggioche I’aria esterna e I’aria di smaltimento non devonoessere collegate con canali. Le condutture di collega-mento per la miscela acqua/glicol necessitano dimeno spazio e sono istallabili con più facilita ed a mi-nor costo. II calore ricuperato dall’aria di smaltimentopuò essere condotto nelle stalle dove c’è più bisognodi calore. In una stalla per I’ingrasso di maiali è quindipossibile trasmettere calore dal reparto per I’ingrassofinale alla stalla con i porcellini da Iatte.

Costruzione degli scambiatori di calore IamellatiPer I’esercizio ad acqua/glicol gli scambiatori di calo-re dovrebbero essere fabbricati con collettori di rac-colta istallati su entrambi i Iati e poter essere svuotaticompletamente. .

4

3

2

1

I

00 5 10

Differenza di temperature

15 20 25 30°C

Ricupero medio di calore di diversi scambiatori a piastre ad ariain relazione alla differenza di temperature tra l'aria esterna equella della stalla.

Ricupero di calore con un sistema di circolazionecombinata

41


Scambiator i d i ca lore Iamel la t i

1

I tubi sono in acciaio zincato o cromato V4A ed i collet-tori in acciaio (sabbiati e patinati) ma anche in V4A. LeIamelle sono quasi esclusivamente in alluminio (spes-sore ca. 0,4 mm). La patinatura non dovrebbe essereporosa e di ca. 100 ~m di spessore. Se Ie distanze traIe Iamelle sono inferiori ai 5 mm gli scambiatori dicalore si ostruiscono rapidamente.

Prima della messa in funzione I’impianto deve esseremolto ben risciacquato fino alla completa eliminazio-ne delle particelle di ruggine e ossidi. Soltanto a que-sto punto si puo aggiungere la miscela acqua/glicol.

Limite di congelamentoAnche con i sistemi di circolazione combinata la tem-peratura della superficie de! tubo non deve abbassar-si sotto i 0°C per evitare il congelamento della conden-sa nell’aria di smaltimento. II Iimite di congelamentopuò essere abbassato con sistemi molto semplici at-torno ai -20°C ed anche a temperature inferiori.

Con I’estensione della superficie dello scambiatore dicalore nell’aria di smaltimento rispetto a quella a con-tatto con I’aria esterna è possibile aumentare il Iivellodi temperature della miscela acqua/glicol e di conse-guenza abbassare il Iimite di congelamento. Lo stessoeffetto può essere raggiunto mediante I’aumento dellaquantità d’aria di circolazione e conseguente diminu-zione della differenza di temperatura della miscela ac-qua/glicol. E possibile anche I’istallazione di una re-golazione antigelo che Iimita la potenza dell’impiantoRC a bassa temperature evitando il congelamentodella condensa.

PuliziaSe la distanza tra Ie Iamelle di uno scambiatore e infe-riore a 5 mm la pulizia deve essere fatta in modo piùfrequente che non per lo scambiatore a piastre cioéca. ogni due settimane. Siccome scambiatori lamella-ti sono collegati a delle condutture, gli stessi sono puli-ti allo stato di posa. Di conseguenza deve essere pre-stata grande attenzione all’accessibilità, alle possibili-tà di allacciamento, alle condotte dell’acqua noncheai rispettivi scarichi. Come per lo scambiatore a pia-stre anche in questo caso la sporcizia viene tolta dalleIamelle con molto acqua.

42


3.4.3 Scambiatori di calore con fascio tubieroin materiale sintetico

Per il ricupero di calore dall’aria della stalla può esse-re impiegato un fascio tubiero in materiale sintetico.La trasmissione di calore all’aria esterna avviene, nel-Ia maggior parte dei casi, mediante scambiatori la-mellati.

II grande vantaggio di questi scambiatori a fascio tu-biero consiste’nella possibilità di una pulizia semplicee della poca sporcizia che ci si posa. Gli svantaggi,per contro, sono sia la pessima convezione termicanaturale che la Iimitata superficie esterna di trasmis-sione. Per ottenere una potenza sufficiente (rendi-mento di almeno il 50%) devono essere istallati tubipiuttosto Iunghi.

Deve inoltre essere prestata attenzione al fatto dell’u-so esclusivo di materiali sintetici a tenuto stagna con-tro la diffusion di ossigeno (per es. Iamine-alu inte-grate). Un’immissione regolare di ossigeno consumarapidamente gli inibitori anticorrosive determinando lacorrosion del sistema (nella maggior parte dei casicorrosion profonda).

3.4.4 Scambiatori di calore e tubi di calorerotanti

Gli scambiatori di calore rotanti non sono adatti perI’impiego in agricoltura. Con I’aumento della sporcizia.e della corrosione I’umidità viene trasmessa dall’ariadi smaltimento all’aria esterna. Non possono essereevitate Ie perdite d’aria. La pulizia degli scambiatori dicalore rotanti e inoltre possibile solo in modo Iimitata.

I tubi di calore (Heatpipe) idonei per I’impiego nell’ariadella stalla non sono attualmente reperibili sul merca-to. Quelli ottenibili sono composti in tubi di rame conIamelle-alluminio sottili e con piccole distanze tra Ie la-melle. Questi prodotti dimostrano una forte tendenzaalla corrosion ed alla sporcizia. La Ioro pulizia e inol-tre difficoltosa. Nell’attuale situazione di mercato èquindi consigliabile non utilizzare questi tubi di calore.

Scambiatori di calore a fascio tubiero

43


3.5 Dimensionamento degliimpianti di ricupero calore

3.5.1 In generale

Siccome gli scambiatori di calore costituiscono partedel sistema di ventilazione gli stessi devono essereprogettati assieme all’intero impianto di ventilazionedella stalla. Per quanto attiene alle componenti piùpiccole, il progettista della ditta per ventilazioni proce-derà al dimensionamento degli scambiatori di calore,dei ventilatori, dei canali d’aria ed alla regolazione eprogettazione dell’intero impianto.

Gli scambiatori di calore possono essere impiegati siaper singole sezioni che per tutta la stalla. Alcuni settoriper porcellini o maiali di allevamento presentano qua-si sempre, in caso di un isolamento mediocre e nono-stante l’impiego di uno scambiatore di calore, dellecarenze termiche. In questi casi I’utilizzo dell’aria de-rivante da più stalle (ad esempio allevamento porcel-Iini, maiali d’ingrasso) assieme ad uno scambiatore dicalore permette, il più delle volte, di avere un bilanciotermico equilibrate e positivo. I calcoli che seguonodevono quindi essere eseguiti da un Iato per i singolisettori e d’altro complessivamente su stalle con diver-se sezioni.

Questa documentazione illustra la procedura per il di-mensionamento di un impianto RC (quantità d’aria,rendimento dello scambiatore di calore) mentre l’im-pianto di ventilazione singolo non viene trattato.

Le temperature dell’insufflamento d’aria dopo loscambiatore di calore giocano un ruolo secondario inagricoltura rispetto a quelle degli impianti RC nell’in-dustria e nell’artigianato. La quantità d’aria che deveessere trasportata è determinata dalle condizioni qua-dro del clima della stalla (scarico di vapore acqueo e dianidride carbonic). Si tratta quindi di ricuperare lamaggior quantità possibile di calore dall’aria di smalti-mento per aumentare al massimo la temperature del-I’aria esterna.

Per il dimensionamento dell’impianto RC devono es-sere determinate Ie quantità minime e massime dell’a-ria come pure Ie potenze necessarie dello scambiato-re di calore.

3.5.2 Calcolo della quantità d’aria

La quantità d’aria per ii dimensionamento dello scam-biatore di calore e del relativo ventilatore è determina-ta mediante il programma PC «clima della stalla» (de-scrizione precisa del programma nell’allegato 1). Laquantità d’aria minimale corrisponde alla quantità in-vernali d’aria a temperature esterne minimali. Laquantità d’aria massima per lo scambiatore di calorecorrisponde alla quantità d’aria ad una temperatureesterna in cui lo scambiatore di calore è messo fuoriesercizio. Ciò potrà avvenire soltanto quando il bilan-cio termico della stalla è equilibrato senza lo scambia-tore di calore.

Con I’impiego di un impianto RC la stalla ha un’ecce-denza termica quando Ie temperature esterne supe-rano quella minimale. La quantità d’aria, a questetemperature, può di conseguenza essere aumentatarispetto al calcolo teorico. II clima della stalla sarà sen-sibilmente migliorato senza causare una mancanza dicalore.

Lo scambiatore di calore viene generalmente impie-gato fino a quando lo stesso non ricupera più caloreutile (surriscaldamento della stalla). Questo è il casocon temperature esterne inferiori di ca. 5-10°C rispettoalla temperature della stalla. La quantità massima d’a-ria per lo scambiatore di calore viene calcolata peruna temperature esterna che è di 5°C inferiore allatemperature della stalla. In tal modo anche se la tem-perature esterna varia sensibilmente durante unagiornata nella stagione intermedia, è garantita la tra-smissione della quantità d’aria necessaria con loscambiatore di calore in esercizio.

Il ventilatore per lo scambiatore di calore deve essereregolabile con quantità d’aria minime e massime. IIvalore di riferimento della quantità d’aria massimapuò essere ritenuto pari al tripio fino cinque volte laquantità d’aria minimale.

3.5.3 Calcolo della potenza dello scambiatoredi calore

La potenza dello scambiatore di calore necessariapuò essere dedotta dai calcoli eseguiti secondo il pro-gramma PC riferiti alle rispettive temperature esterne(«ricupero di calore SC»).

44


3.5.4 Garanzia/collaudo

II grado di rendimento di uno scambiatore di caloredeve essere garantito dal produttore in forma scritta.Con differente di temperatura da 30 fino a 10°C lostesso dovrebbe essere di almeno il 50 % (scam biato-re di’calore pulito).

Nell’interesse del committente, al momento del col-Iaudo dell’ impianto di ventilazione, il volume delle cor-renti d’aria ed i rendimenti dovrebbero essere rilevatie registrati a verbale. Ciò permette il calcolo del gradodi rendimento e di conseguenza la verifica del rendi-mento garantito. II verbale serve per ricercare Ie cau-se di eventuali imperfezioni che dovessero verificarsiin un secondo tempo.

3.5.5 Esercizio estivo

Gli scambiatori di calore sono in esercizio soltanto du-rante I’inverno e, al massimo, durante i periodo di tran-sizione. L'impianto di ventilazione invece, deve essereprogettato anche per I’esercizio estivo. Le quantitàd’aria necessarie possono essere dedotte dal pro-gramma PC«clima della stalla».

L’esercizio estivo e assicurato da un impianto di venti-Iazione indipendente (ventilatori separati) o in combi-nazione con un impianto RC. Lo scambiatore combi-nato con I’impianto RC, può essere aggirato medianteun bypass che permette la diminuzione della pressio-ne e I’aumento della trasmissione della quantità d’a-ria. In alcuni tipi di scambiatori di calore gli elementipossono essere tolti e sostituiti con un «mezzo esti-VO». In tal modo si raggiunge lo stesso risultato comecon il bypass.

Esempio

stalla per maiali con 100 porcellini di 20 kgquantità d’aria secondo la scala del vaporeacqueotemperatura della stalla: 20°Ctemperatura esterna minima: -12°Cumidità relativa dell’aria esterna: 100%/80%impiego SC con temperature esterne: 15°Cumidita relativa dell’aria nella stalla: 70%

temperatura esterna: (°C) -12 15

quantità d’aria: (m3/h) 513 2642

calore dell’animale (W) 6241 6241(sensibile)perdite per trasmissione (W) -3200 -500perdite per ventilazione (W) -5247 -4220

bilancio termico senza SC (W) -2206 1521ricupero di calore SC (W) 2772 0

bilancio termico con SC (W) 566 1521

Dimensionamento SC

• quantità minima d’aria: 513 m3/hquantità massima d’aria: 2642 m3/h

• potenza necessaria dello scambiatoredi calore (a -12°C): 2.7 kW

45


Esempio di costi d’investimento(prezzi 1990)

impianto di ventilazione a pressione costante perquattro stalle per I’ingrasso di maiali (70-80 posti)con scambiatore di calore integrato (uno per ognistalla)

impianto di ventilazione con SC a piastre in mate-riale sintetico integrato (superficie dello scambia-tore 40 m2, con una potenza massima del ventila-tore di 4800 m3/h):4 x Fr. 2’900.— Fr. 11‘600.—

canali d’aria, camini, intelaiatura del tetto,strumenti elettronici di regolazione, ecc.4 x Fr. 2’500.— Fr. 10’000.—

distribuzione dell’aria esternanel soffitto Fr. 2’500.—

impianto di allarme Fr. 900.—

montaggio e Iavoridi adattamento Fr. 6’000.—

totale Fr.31‘000.—

quota per I’impianto RC (ca.)

scambiatore di calore con carcassa Fr. 8’000.—

canali d’aria supplementarie montaggio Fr. 5’000.—

totale quota impianto RC Fr. 13’000.—

3.6 Economicità

3.6.1 Costi d’investimento e d’esercizio

I costi d’investimento per un impianto di ricupero dicalore sono difficilmente valutabili in dettaglio. Gliscambiatori di calore sono integrati in un sistema diventilazione che deve essere istallato indipendentedall’impianto di ricupero di calore. Per valutare l’eco-nomicità devono essere conteggiati anche i costi sup-plementari per lo scambiatore di calore, per il prolun-gamento dei canali d’aria, per Ie valvole a farfalla, ilbypass, ecc. Di fianco è illustrato il calcolo in base adun esempio di una stalla per I’ingrasso di maiali conquattro settori.

I costi d’esercizio vengono valutati tenendo conto del-I’aumento del fabbisogno di corrente dei ventilatori edei costi di manutenzione. II fabbisogno di correntepuo essere calcolato in base alla perdita di carico sup-plementare dello scambiatore di calore. Tale perditanon dovrebbe superare i 100-150 Pa con la quantitàd’aria massima. Una ulteriore perdita di carico di 80Pa con una quantità d’aria di trasmissione di 2000m3/h determinerebbe un fabbisogno supplementaredi corrente di ca. 80 Watt.

I costi di manutenzione comprendono in particolare lapulizia dello scambiatore di calore che possono esse-re valutati in mezz’ora/un’ora ogni due/quattro setti-mane.

3.6.2 Ricupero di calore e utilizzo

A secondo del rendimento dello scambiatore di calorepossono essere ricuperati dal 40 al 60 % delle perditedi calore della ventilazione. Per il bilancio annualeconta comunque esclusivamente la quantità di caloreche può essere utilizzato in modo proficuo (sostituzio-ne del riscaldamento, miglioramento dei clima dellastalla tramite aumento della quantità d’aria). Questovantaggio dipende essenzialmente dal Iuogo d’impie-go dello SC (dall’aria della stalla, dalla costruzio-ne/isolamentoterm ico). Nelle stalle di animali con altetemperature (ad esempio porcellini) ed in una stallacon isolamento termico medio, lo scambiatore di calo-re può essere utilizzato durante ca. 3000 ore all’annoin modo proficuo. In una stalla per pre-ingrasso dimaiali Ie ore utili si riducono attorno a 1000. Ad esem-pio il ricupero di calore utile annuale in una stalla con

46


100 porcellini e di ca. 3000-6000 kWh. Ciò comportaun risparmio di alcune centinaia di franchi all’anno.

Con il solo risparmio d’energia I’impianto di RC nonpuò essere ammortizzato. Grazie all’impiego delloscambiatore di calore è comunque possibile rinuncia-re ad un ulteriore riscaldamento della stalla. In questocaso i maggiori costi sono più che compensate perchèI’istallazione di un riscaldamento separato o dei tubi dicalore a distanza con la relativa distribuzione caloricahanno costi molto piu elevati.

L’impiego di uno scambiatore di calore ha anche altrivantaggi. In inverno, I’aria esterna viene riscaldata dica, 10°C, riducendo quindi il pericolo di raffreddamen-to degli animali. II clima della stalla è migliorato per-chè, grazie all’impiego dello scambiatore di calore,possono essere trasmesse quantità d’aria maggioricon un bilancio termico equilibrate. Ciò riduce il conte-nuto di sostanze inquinanti nella stalla ed aumenta ilbenessere degli animali. Anche il rischio di danni allacostruzione (condensazione e formazione di muffa), èridotto a causa dell’ umidità minima dell’aria.

3.7 Esempi di impianti3.7.1 Stalla per maiali

Nella scuola di agricoltura di Flawil è stato istallato unimpianto centrale di ricupero di calore. Nella stalla (su-perficie base ca. 350 m2) sono comprese tre stalle permaialini da Iatte con cinque box, una stalla per l’in-grasso (60 posti) ed una per scrofe che allattano, verrie rimonte. L’aria di smaltimento di tutti gli scomparti-menti viene convogliata nello scambiatore di calore

che si trova nel soffitto. L’aria esterna viene condottadal soffitto nello scambiatore di calore e distribuitanelle singole stalle. Per questo processo viene impie-gato uno scambiatore di calore a piastre in materialesintetico con pacchetti estraibili di una superficie di 65m2. Il rendimento d’aria massimo dei ventilatori (ariadi smaltimento, aria esterna) ammonta a ca. 3000m3/h. II funzionamento estivo e garantito medianteventiiatori separati.

3.7.2 Stalle per la pollicoltura

Interessante risulta ii ricupero di calore nelle stalle perI’ingrasso del pollame dove vengono richieste tempe-rature tra i 20 e 30°C (a seconda dell’età degli ani-mali).

In generale Ie stalle per I’ingrasso del pollame vengo-no attualmente smerciate come impianti pronti perI’uso. Ciò voul dire che la costruzione e gli impiantoper il foraggio, per I’asportazione del Ietame e per laventilazione sono venduti sotto forma di pacchettocomplessivo. In Svizzera, una ditta precede all’istalla-zione dell’impianto con il ricupero di calore in serie.

La stessa utilizza uno scambiatore di calore con sof-fietto cilindrico (vedi illustrazione). Le superfici delloscambiatore (ca. 50 m2) sono fabricate in Iamiera dialluminio rivestite in materiale sintetico. Come ventila-tore è utilizzato una corona di palette doppia che tra-smette un massimo di 9000 m3 di aria all’ora (funzio-namento con bypass senza pacchetti estraibili delloscambiatore).

Per la superficie di un impianto di 300 m2 (ca. 5000polli) vengono impiegati due unità di scambiatori dicalore. In base a misurazioni si è potuto dimostrareche il consumo energetico poteva essere ridotto del60% grazie all’impianto RC il che corrisponde ad unariduzione del consumo annuale di olio combustible dica. 5000 kg. I maggiori costi per il ricupero di caloreammontano a ca. Fr. 15’000.—.

Con I’istallazione dell’impianto RC la stalla non devepiù essere riscaldata (ad eccezione delle Iampade uti-Iizzate per i porcellini). I calcoli hanno dimostrato cheI’impianto può essere gestito con economicità nono-stante i costi d’investimento relativamente alti diFr. 20’000.– (1980).

47


Impianto RC istallato in una stalla per I’allevamento e per I’ingrasso di maiali

1: canale di raccolta dell’aria di smaltimento nella 10: farfalla di regolazione nel canale per I’ariastalla esterna

2: canale di alimentazione all’impianto RC 11: canale di alimentazione per I’aria esterna3: ventilator dell’aria di smaltimento nel RC 12: canale d’afflusso dell’aria esterna nella stalla4: scambiatore di calore 13: termostato della stalla5: farfalla di regolazione dell’aria di smaltimento nel 14: apertura per I’aggiunta di aria fresca (nel locale

camino6: ventilatore del camino

per il foraggio)15: saracinesca dell’aria esterna per il funzionamen-

7: camino dell’aria di smaltimento per I’impianto RC to estivo.8: aspirazione dal sottotetto deil’aria esterna 16: camino dell’aria di smaltimento per il funziona-9: ventilator dell’aria esterna nel RC mento estivo.

48


Scambiatore di calore a soffietto cilindrico

49

Ventilazione del fieno

Parte 2a: Collettori solari per la ventilazionedel fieno

1 ■ Ventilazione del fieno

1.1 In generale 52

1.2 Progettazione di una ventilazione per il fieno 531.2.1 Impianto per I’essiccazione di superfici 531.2.2 Fabbisogno di fieno 541.2.3 Massa volumica apparente 541.2.4 Volumi dei depositi 551.2.5 Superficie base del deposito HS 551.2.6 Deposito separato del fieno di primo e secondo taglio ? 561.2.7 Dimension funzionali 56

1.31.3.11.3.21.3.31.3.41.3.51.3.61.3.71.3.81.3.9

Scelta del ventilatorQuantità d’aria QWPressione dell’aria pWScelta del ventilatoreQuantità d’aria minima QKPressione dell’aria pK con una quantità d’aria minimaRiserva di pressione disponibile pDPotenza elettrica assorbita NelGrado di rendimento EtaRumore

58585859595959616162

1.4 Ulteriori criteri per la scelta 62

51


1. Ventilazione del fieno

1.1 In generale

Le aziende dotate di ventilatori per il fieno aumentanodi anno in anno. Secondo il censimento delle aziendeagricole del 1990, circa 44000 agricoltori dispongonodi uno o più impianti di ventilazione.Un terzo di questi impianti ha un’età di 20 e più anni eparecchi sono ancora muniti di ventilatori assiali. L'au-mento delle compressioni dei quantitativi di fieno am-mucchiato a causa del taglio precoce e delle umiditàdi raccolto come anche I’utilizzo di collettori solari pre-suppongono I’impiego di ventilatori radiali a pressio-ne stabile. Nel primo capitolo è descritta la scelta di unventilatore appropriate in base all’elenco dei ventilato-ri oggi disponibili con i dati di misurazione FAT.

Un ettaro (ha) di erba fresca tagliata produce ca. 30quintali (1 q = 100 kg) di sostanza secca (SS). Que-st’erba con ad esempio il 18% di SS contiene ancora136,7 q di acqua. Nella preparazione del fieno, dall’er-ba deve essere eliminata I’acqua nella misura di ca.l’88% fino ad un resto ammissibile di 4,1 q, affinchè ilforaggio sia idoneo per I’insilamento. Un impianto diventilazione con una superficie base di 100 m2 nonriesce ad eliminare questa quantità d’acqua senza ro-vinare il fieno. Solo attraverso un grande dispendio dimezzi tecnici, ad es. con un impianto di essiccazionedell’erba, I’estrazione dell’acqua richiede ancora dal-Ie 3 alle 4 ore. Questa capacità di essiccazione elevataimplica un fabbisogno energetico rilevante (ca. 1300 Idi olio e 400 kWh di corrente per 30 q SS).

A seconda del grado di appassimento so-pra il deposito di fieno evapora ancoramolto acqua. La fienagione giornaliera(sostanza secca quasi uguale a quella inverde del foraggio insilato) entra in consi-derazione solo sporadicamente e in quan-tità ridotte. II fieno a terra elimina un certoquantitative d’acqua a causa de/l’autori-scaldamento.

52

PACER Ventilazione del fieno

II sistema meno costoso rimane ancora sempre un’es-siccazione preliminare all’aperto sfruttando il caloredel sole. A seconda del grado di pre-essiccazione conla ventilazione, devono ancora essere eliminate gran-di quantità d’acqua. II grafico dimostra come con laprocedura «ventilazione a caldo» (collettori solari,pompe termiche o forno ad aria calda con riscalda-mento ad olio), devono essere eliminate delle quantitàd’acqua triple rispetto al metodo di «riessiccazione».Quest’ultima necessita però di più di due giorni di beltempo per I’essiccazione preliminare all’aperto, il cheimplica un maggior rischio per cambiamenti di tempoe maggiori perdite. Ventilazioni esterne, sili di formacilindrica o prismatica come pure impianti di aspira-zione possono essere al massimo utilizzati per la ries-siccazione ma non per un’essiccazione del fieno in-torno al 70% di SS. Inoltre questi impianti non posso-no essere dotati di collettori solari.

1.2 Progettazione di unaventilazione per il fieno

1.2.1 Impianto per I’essiccazione di superfici

Impianti per la ventilazione interna

1:2:3:4:5:6:7:8:

LU:LA:HD :HS :HG :DG :

deposito di fienoventilatorcanale di entratagrigliaparete di contenimentopavimentostrumento di regolazionecontrollo dells pressionedell ‘aria

Iunghezza del depositoIarghezza del depositoaltezza del depositoaltezza sedimentazionealtezza dells grigliadistanza tra griglia eparete di contenimento

53

Ventilazione del fieno PACER

Calcolo del fabbisogno di fieno

16 vacche con 4800 kg di Iatte; 16 kg SS = 256 kg SS

4 manzi d’allev. 6-12 m; 4,5 kg SS = 18kg SS

5 manzi d’allev. 13-18 m; 6,5 kg SS = 32,5 kg SS

3 manzi d’allev. 19-24 m; 8,5 kg SS = 25,5 kg SS

totale al giorno 332 kg SS

fabbisogno per 200 giorni 66400 kg SS

di cui 1/3 fieno 22130 kg SS

15% di supplemento (riserva) 3320 kg SS

totale per il periodo invernale 25450 kg SS

peso del fieno 28700 kg fieno

vendita del fieno 10900 kg fieno

totale 39600 kg fieno

Massa volumica apparente del fieno con l'88%di SS in kg/m3

3m 6m

2 -3; presto - semi-presto 90 1003 -4; semi-presto - semi-tardi 80 904 -5; semi-tardi - tardi 70 80

L’impianto per la ventilazione interna con pavimento agriglia come da figura deve essere, di regola, preso inconsiderazione quando si intende progettare un nuovoimpianto oppure trasformarne uno esistente. Impianticon canali principal e secondari non sono idonei a cau-sa dell’essiccazione irregolare dei depositi di fieno.

1.2.2 Fabbisogno di fieno

II fabbisogno di fieno dipende:— dal numero e dal tipo di animali che si nutrono di

foraggio secco— dalla durata del foraggiamento durante il periodo

invernale (150-210 giorni)— dalla quota parte di fieno in kg SS nella razione di fo-

raggio (tenendo conto di: insilamento, erba secca,foraggio per I’equilibria energetico e per il rendi-mento Iatteo, rape da foraggio, ecc.

— dall’acquisto o dalla vendita di fieno.La tabella a Iato mostra un esempio di calcolo. Una se-conda possibilità per il calcolo della quantità di fieno puòessere la valutazione del raccolto con Ie rispettive su-perfici di fieno.

1.2.3 Massa volumica apparente

Secondo un rilevamento della FAT la massa volumicaapparente oscilla tra 51 e 129 kg SS/m3 quindi in unaproporzione di 1:2,5. Non è di conseguenza possibileindicare una cifra valida per tutta la Svizzera riferita atutti i depositi di fieno. Calcoli recenti dimostrano che lostadio di utilizzazione, rispettivamente di contenuto difibre grezze del fieno influenzano la massa volumicaapparente. Anche l‘altezza del deposito gioca un ruoloimportante.

L’aumento della massa volumica apparente e influenza-to da:

spessore degli strati d’immagazzinamentobasso contenuto di SS (forte umidita del fieno al me-mento dells messa sotto tetto)foraggio fine e giovanefieno appassito con taglio cortoforaggio con molto trifoglio ed erbaIavorazione meccanica all’aperto, ad esempio tra-mite compressioneuna determinate prima compression eseguita dalveicolo di carico.

L’immagazzinamento con la benna riduce la massa vo-Iumica apparente fino al 20% rispetto ad un immagazzi-namento con compressore.

54


1.2.4 Volumi dei depositi

In base al calcolo del fabbisogno di fieno ed alla mas-sa volumica apparente è possibile determinare il volu-me del deposito necessario.

1.2.5 Superficie base del deposito HS

L’altezza del deposito (indicato come HD nell’illustra-zione dell’ «impianto per la ventilazione interna» deveessere Iimitata ad un massimo di 5 m. Quando i depo-siti sono più alti, per poter introdurre I’aria per l’essic-cazione si rendono necessarie delle pressioni dell’a-ria troppo elevate.Per il foraggiamento esclusivamente con fieno, nelcaso di un progetto per un nuovo impianto, si deve ten-dere verso una superficie di riferimento del depositodai 7 a 8 m2 per UBG. Una massa volumica apparenteelevata (100 kg/m3) fa diminuire la cifra di riferimentodi 1-2 m2. Una massa volumica apparente bassa (70kg/m3) ha I’effetto contrario.La superficie del deposito dipende dal progetto del-I’architetto e dalle situazioni specifiche. La pianta di-pende spesso dalle distanze degli elementi dellastruttura e non dal dimensionamento appropriate perla ventilazione. Conoscendo il volume e la superficiedel deposito si potra di conseguenza calcolare l’altez-za necessaria.

Depositi lunghi e stretti, ad esempio 5 x 20 m, sono piùdifficili da ventilare rispetto a quelli quadrati o rettan-golari con un rapporto tra i Iati di 1:1,5. La Iarghezzamassima di un deposito di fieno dipende dall’attrezza-tura per lo scarico. II trasportatore pneumatico a tubotelescopico con distributore a curva orientabile e ido-neo per una Iarghezza di distribuzione massima di14m.

I depositi con una superficie oltre i 150 m2 si possonosuddividere. Non sono necessarie pareti di sostegnotra i depositi. È sufficiente interrompere la griglia neipunti di suddivisione.I motivi per cui e meglio suddividere i depositi di gran-di dimensioni sono i seguenti:

Calcolo del volume del deposito

quantità complessivadi fieno in kg

volumi del deposito in m3 =massa volumicaapparente in kg/m3

39600 kgesempio: = 495 m3

80 kg/m3

Calcolo dell’altezza del deposito

Valori indicative del deposito di fieno

superficie: 7-8 m2per UBG(mass. 150 m2)

altezza: mass. 5 m

forma: quadrata o rettangolare(mass. 1: 1,5)

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Ventilazione di due mucchi di fieno

Se i due mucchi sono caricati parallelamente non è necessariauna parete divisoria.I ventilatore con i canali di alimentazione (2) trasmettono l’ariasotto due sezioni della griglia (3)., La distanza (5) tra le grigliecorrisponde al doppio della distanza tra griglia e parete (4).

Introducendo quantità piccole la ripartizione suidepositi non risulta regolare. Nei punti poco o perniente coperti da foraggio umido I’aria si disperdenelle superfici gia essiccate in modo eccessivosenza peter essere riutilizzata.Per Iimitare al massimo Ie perdite di pressione icanali della presa d’aria e dell’alimentazione de-vono essere superdimensionati. Un ventilatore di15 kW necessità già di una sezione di 4 m2.Per I’impiego di un collettore solare i depositi difieno eccessivamente voluminosi non sono parti-colarmente adatti. Si tenta di raggiungere un ri-scaldamento dell’aria di almeno 5-6°C.Per grandi depositi gli impianti con pompe termi-che o deumidificatori necessitano di potenze mas-sime assorbite ed investimenti elevati.

1.2.6 Deposito separato del fieno di primoe secondo taglio ?

Nonostante la suddivisione dei depositi di fieno chesuperano i 150 m2 si deve evitare la separazione deimucchi di primo e secondo taglio. Una suddivisionedimezzerebbe la capacità di essiccazione con paral-Ielo raddoppio della durata di essiccazione. Per con-tro, due mucchi caricati contemporaneamente condue ventilatori hanno una grande capacità di essicca-mento. Se tutto il fieno raccolto viene immagazzinatoin breve tempo su metà della superficie del deposito,si formano per ogni giornata di raccolta grandi altezzedegli strati, che richiedono un aumento delle pressio-ni dell’aria. Ciò fa sorgere dei problemi nei procedi-menti di essiccazione (formazione di muffa), a causadei tempi prolungati di ventilazione.

1.2.7 Dimension funzionali

Nella progettazione di un impianto di ventilazione si di-menticano sovente certe condizioni per il dimensiona-mento, con conseguente diminuzione del volume delmucchio o della funzione della ventilazione. L’altezzadella griglia HG per depositi di ca. 50 m2 di superficie èdi 30 cm, da 50 a 100 m2 di 35 cm e per mucchi piùgrandi di 40 cm.

La sedimentazione del fieno durante I’essiccazionenecessità di un’altezza HS pari a ca. il 20 % dell’altezzadi riempimento. Con un’altezza dello strato di 1 m ciòcorrisponde a 20 cm.II coefficiente della DG determina la distanza tra grigliae parete e corrisponde al rapporto tra la superficie dellagriglia e la superficie del mucchio. Nella tabella che se-gue sono riportati i valori indicative.

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Distanza (DG) in cm tra parete e griglia in funzione dells superficie del mucchio

Iarghezza Iunghezza mucchio (LU) in mmucchio(LA)in m 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

4 30 30 35 35 35 35 35 40 40 40 40 40 40

5 35 40 40 40 40 45 45 45 45 45 45 50 50

6 40 40 45 45 45 50 50 50 50 55 55 55 55

7 45 45 50 50 55 55 55 55 60 60 60 60 65

8 45 50 55 55 55 60 60 65 65 65 65 70 70

9 50 55 55 60 60 65 65 70 70 70 70 75 75

10 55 55 60 65 65 70 70 75 75 80 80 80

11 55 60 65 65 70 70 75 75 80 80 85 85 85

12 55 60 65 70 70 75 80 80 85 85 85 90 90

13 60 65 70 70 75 80 80 85 90 90 90 95 95

14 60 65 70 75 80 80 85 90 90 95 95 100 100

<-------- suddividere i mucchi secondo questa linea

75

57


Valori indicative ventilazione

quantità d’aria: 0,11 m3/s e per m2 disuperficie del mucchio

pressione dell’aria 4 mbar per 4 m di altezzacollettore solare incluso: del mucchio

5 mbar per 5 m dialtezza del mucchio

Perdite prevedibili di pressione attraverso ilmucchio di fieno (PF) e gli elementi costruttivi (A)

quantità di aria (QW)(m3/s per m2) 0,11 0,07

consistenza di foraggiosecondo ASPF*): mbar per m altezza

del mucchio

PF1 PF2

equilibrate E 1,6 1,1ricco di erbao piante EP 1,2 0,8ricco di trifoglio Q 2,4 1,5

elemento costruttivoaggiunte mbar

A1 A2

collettore solare 1,2 0,5pompa termica 1,5 0,6deumidificatore 0,7 0,3

* ) Associazione per la promozione dells foraggicol-tura ASPF

1.3 Scelta del ventilatore

La scelta del ventilatore viene dapprima fatta in basealla superficie ed all’altezza del mucchio. Le stessedeterminano la quantità e la pressione dell’aria delventilatore. Quali ulteriori criteri di scelta vengono te-nuti in considerazione i confronti tra rendimento e li-vello dell’ intensità sonora (rumore). L’ubicazione delmotore del ventilator (altezza sul Iivello del mare,temperature ambiente) influenza la potenza assorbi-ta. Pure il prezzo e Ie garanzie di prestazioni forniteecc., hanno la Ioro importanza. Un esempio di calcoloè illustrato alla pagina seguente.

1.3.1 Quantita d’aria QW

La quantità d’aria QW dipende dalla superficie delmucchio AS ed ammonta a 0,11 m3/s per m2 di superfi-cie. Chi, di regola, mette il fieno al coperto il secondogiorno dopo il taglio può ridurre la quantità d’aria finoal 10%. La quantità d’aria aumenta del 10% quandosi fa essiccare del fieno appassito pesante (inferiore al60% di SS).

Un quantitative d’aria troppo elevato fa aumentare lapressione con un conseguente maggiore consumoenergetic. È inoltre poco probabile che un maggiorquantitativo d’aria possa influenzare positivamente lacapacità di essiccazione.

1.3.2 Pressione dell’aria pW

La quantità d’aria determina la pressione necessariadel ventilatore. La pressione pW dipende dall’altezzadel mucchio HD, dal patrimonio vegetale e dalla quan-tita d’aria QW. Per la pressione pW necessaria si inse-risce la meta dell’altezza del mucchio.

Procedure supplementari per il riscaldamento dell’a-ria come, ad es., con collettore solare, pompa termicae deumidificatore richiedono aggiunte A. Soltanto il ri-scaldamento ad aria calda e con olio combustible oaltri impianti con ventilatori di sostegno non richiedo-no di aggiunte.

58


1.3.3 Scelta del ventilatore

È possibile scegliere il ventilatore più adatto nella ta-bella (alla pagina seguente) in base alla quantità d’a-ria QW e al fabbisogno di pressione pW necessari.Con una pressione dell’aria di 5 mbar (valore arroton-dato di 4,8) si segue la colonna V8 verticalmente daI-l‘alto al basso.

Una prima scelta è fatta tenendo in considerazionetutti i ventilatori che con 5 mbar presentano una quan-tità d’aria da 10,9 a 12,1 m3/s (10,9 m3/s = 12,1- 10%)sulla linea H1. Tutti i ventilatori rientrano in questascelta, ad eccezione del tipo FAT-No. 0001. II tipo X1viene escluso.

1.3.4 Quantità d’aria minima QK

In caso di aumento della pressione alcuni ventilatoririducono di molto il Ioro rendimento, cioè con unamaggiore altezza del mucchio la quantità d’aria con-vogliata non è sufficiente. Dopo I’ultimo taglio il venti-Iatore dovrebbe fornire ancora almeno 0,07 m3/s perm2 di superficie del mucchio.

1.3.5 Pressione dell’aria pK con una quantitàd’aria minima

La quantità d’aria minima QK comprende anche lacorrispondente pressione dell’aria pK. La stessa èpresa in considerazione a partire da una quantità d’a-ria QW inferiore di 0,07 m3/s per m2 (tabella perdite dipressione). II calcolo della pK è fatto considerandoI’altezza complessiva del mucchio HD. A queste con-dizioni rispondono tutti i ventilatori rimanenti (tipi X, YeZ).

1.3.6 Riserva di pressione disponibile pD

Affinchè il ventilatore possa trasmettere aria anchenel caso in cui siano eccezionalmente immagazzinati,dei carichi di foraggio pesante, occorre una riserva dipressione di almeno 2 mbar. La pressione massimanecessaria pmass. in base ai dati sui ventilatori per ilfieno (V3, H3) supera in tal caso la pressione dell’ariapKdi 2 mbar o anche di più. II tipo FAT-No. 00040 Zdi-spone di una riserva di pressione insufficiente ed eescluso.

Schema di calcolo con esempio

superficie deposito HS (v. cap.1 .2.5) 110 m2

altezza deposito HD (v. cap.1 .2.5) 4,5 m

scelta ventilatore:

quantità d’aria QW (m3/s):(HS X 0,11) - 10% 10,9 fino 12,1

pressione dell’aria pW (mbar):0,5 x AL X PF1+A1 4,8

controllo:

quantità d’aria QK (m3/s):HS X 0,07 min. 7,7

pressione dell’aria pK (mbar):AL X PF2+A2 5,5

pressione dell’aria pD (mbar):p K + 2 7,5

FAT QW QK pmass. Nel/ Eta rumore prezziNo.

(m%) (m%) (bar) (%) (%) (dBA) Fr.

0001 7,1 - - -0002 11,1 10,6 3,6 14 49 73 7’5000003 11,8 11,0 4,1 17 43 72 8’0000004 10,9 8,8 -0,6 - - - -

59


Estratto dal riassunto dei dati sui ventilatori per il fieno misurati e convertiti dalla FAT. (Una Iista completaè ottenibile presso I’lstituto federale di ricerca FAT a Tänikon)

V2 V3 V5 V8

(50)5

V11

(40)4

FATNo.

lista deiventilatori

ditta Atipo Xrumore dB(A)V68 S 74

(mm WS) p mbar

n = 960 U/min Q (m3/s)NelN = 5.5 kW Nel (kW)pmax = 10.1 mbar Eta (%)




(20)2

(30)3

(60)6

(70)7

(80)8

5,26,366

8,25,942

13,09,939

7,76,151

12,310,3

48

7,16,059

11,610,5

55

11,811,7

51

6,46,163

10,610,5

60

5,96,366

000184RE

8,75,531

000284RD

000384RD

000484RD

ditta Atipo Xrumore dB (A)V71 S 74

13,69,430

9,710,6

64

8,610,5

66

13,510,3

26

12,910,9

36

12,411,2

44

11,011,5

57

10,211,7

61

9,311,7

64

ditta Btipo Yrumore dB (A)V71 S 73

10,98,465

8,88,364

ditta Ctipo Zrumore dB (A)V69 S 71

15,67,343

14,18,053

12,68,162

60


1.3.7 Potenza elettrica assorbita Nel

II motore elettrico del ventilator sopporta un certo so-vraccarico. Per Iocalità fino a 700 m.s.m. ciò corri-sponde al 20% e per altre superiori al 13% della po-tenza nominale NelN. La densità dell’aria influenzaI’effetto di raffreddamento della stessa. A temperatureelevate I’aria diventa più rarefatta. Per questo motivoI’utilizzo di collettori solari o di pompe termiche limita-no Ie possibilità di sovraccarico a ca. il 13 % (anche aquote inferiori ai 700 m.s.m.). Nei dati relativi ai ventila-tor per il fieno si sceglie pertanto il valore più alto dellapotenza assorbita Nel (H2, V5fino V8) suddividendo 10stesso con la potenza nominale NelN (H2, V3). Moltipli-cando per 100 si ottiene il sovraccarico in %.

È stato eseguito un controllo della potenza elettrica dicollegamento disponibile? La sezione trasversaledells linea di allacciamento ed il relativo sistema di si-curezza esistenti (normale o ad azione ritardata) per-mettono di valutare quale sia la potenza massima di-sponibile del motore elettrico. Nella tabella a Iato sonoriportati alcuni dati.

1.3.8 Grado di rendimento Eta

II ventilatore è in grado di erogare potenza meccanicacostituita da quantità e pressione dell’aria. II motoreelettrico preleva potenza dalla rete elettrica. II rappor-to tra potenza erogata (quantità e pressione dell’aria)e quella prelevata (chilowatt) è denominate grado direndimento. Maggiore è il grado di rendimento, meglioil ventilatore (compreso il motore elettrico) trasformala potenza prelevata dalla rete elettrica.

II confronto dei gradi di rendimento dei ventilatori ese-guito solo con una determinate pressione, (ad es. 2mbar), porta ad un risultato errato. Infatti, durante laraccolta del fieno, la pressione sale da 2 mbar fino allapressione dell’aria pk nell’esempio di calcolo fino a5,5 mbar).

Un confronto del grado di rendimento esteso a tutto ilsettore di impiego e quindi giustificato. II sistema uti-Iizzato è quello del calcolo della media aritmetica deigradi di rendimento. Difference del 2-3% sono insigni-ficanti: possono essere addebitate alle diverse moda-Iità di fabbricazione dei motori, alle cinghie trapezoi-dal con tensioni irregolari, a valori di calcolo arroton-dati, ecc. In ogni caso differenze superiori al 5% in-fluenzano la scelta del ventilatore.

Sicurezza minimale, sezioni trasversali delconduttore e sovraccarico ammessodei motori del ventilator

sezione sicurezza potenza potenza elettricat rasver- in ampere nominate massima ammis-sale del NelN sibile in kW conconduttore sovraccarico dielettrico

mm2 normale ritard. kW PS 20% 13%

2,5/1,5 15 10 3 4 3,6 3,4412,5 20 15 4 5,5 4,8 4,5412,5 20 15 5,5 7,5 6,6 6,2614 25 20 7,5 10 9 8,510/4 40 20 9 12*) 10,8 10,210/6 40 25 10 13,5”) 12 11,310/6 40 25 11 15 13,2 12,416/10 50 40 15 20 18 1716/10 60 40 18,5 25 22,2 20,916 60 50 22 30 26,4 24,9

*) motori non secondo norms

Valutazione dei gradi di rendimento in basea 203 ventilatori radiali - stato 1. gennaio 1991

settore gradi di rendimento Eta in %pressionedell’aria

mbar debole suffi- buono eccel-ciente Iente

2-4 meno di 38 piu di 472-5 meno di 42 42-46 47-50 piu di 502-6 meno di 45 45-49 50-53 piu di 532-7 meno di 47 47-52 53-54 piu di 542-8 meno di 49 49-52 53-55 più di 55

38-42 43-47

61


Valutazione del rumore in base a 203 ventilatoriradiali - stato 1. gennaio 1991

intensità sonora in dB(A)

misura- molto forte silen- moltozione forte zioso silenzioso

frontale più di 71 69-71 67-68 meno di 67laterale più di 74 72-74 70-71 meno di 70

Dalla tabella per la valutazione del grado di rendimen-to si può inoltre dedurre se i valori di un ventilatoresono deboli, sufficienti, buoni o eccellenti.

1.3.9 Rumore

In generale, la ventilazione del fieno con collettori so-Iari, non pone problemi di rumore essendo i ventilatoricollocati nei canali dell’aria. Se comunque si doves-sero verificare dei problemi, la scelta del ventilatordovrà essere fatta tenendo presente la questione del-Ie emissioni di rumore. La Iista FAT dei ventilatori per ilfieno considerate attuali propone unicamente ventila-tor radiali. La tabella espone i valori delle emissioni dirumore misurati e valutati da molto forte a molto silen-zioso. La differenza tra i valori delle emissioni minimee massime è di 20 dB(A). Ciò significa che il ventilato-re più rumoroso fa quattro volte più rumore di quellopiu silenzioso.

1.4 Ulteriori criteri per la scelta

Oltre agli aspetti tecnici devono essere considerate ilprezzo, Ie condizioni di garanzia e fornitura, ii servizioe la consulenza della ditta fornitrice.

62

PACER Considerazioni generali sui collettori solari

2. Considerazioni generali sui colletttori solari

2.1 Energia solare disponibile 64

2.2 Modalità di funzionamento 64

2.3 Collettori con copertura trasparente 65

2.4 Collettori con copertura opaca 662.4.1 Collettori in eternit 672.4.2 Collettori in tegole 672.4.3 Collettori in Iamiera 67

2.5 Parametri important per i collettori solari 682.5.1 Riscaldamento dell’aria 682.5.2 Rendimento 682.5.3 Perdita di carico 68

63

Considerazioni generali sui collettori solari PACER

2. Considerazioni generali sui collettori solari

2.1 Energia solare disponibile

La disponibilità di energia solare varia fortemente siadurante I’arco dell’anno che nel torso di una giornata.Ad es., sull’Altopiano Svizzero, I’irraggiamento per m2

di superficie orizzontale, durante cinque mesi, damaggio a settembre, è di 100 fino a 180 kWh (vediesempio Aadorf). In un giorno di bel tempo l’irraggia-mento sulla superficie del collettore e di ca. 1000W/m2, rispettivamente un valore medio di ca. 600W/m2 tra Ie ore 8.00 e 18.00. Con questa potenza uncollettore con ad es. il 45% di rendimento ed una du-rata di funzionamento di 10 ore, può produrre in ungiorno da 2,5 a 3 kWh per m2.

II grande vantaggio dell’utilizzo dell’energia solareper la ventilazione del fieno in agricoltura consiste nelfatto che la stessa cade nella stagione con un’elevatadisponibilità di irraggiamento solare. Siccome i perio-di di bel tempo sono sovente disturbati o interrotti datemporali, i periodi disponibili di tre o piu giorni conse-cutive per la raccoltae Ia preparazione del fieno si ridu-cono sensibilmente. Per I’utilizzo efficiente degli im-pianti per Ia ventilazione del fieno è possibile impiega-re mezzi di sostegno come riscaldamenti ad olio, pom-pe termiche, deumidificatori o collettori solari.

II collettore solare rappresenta I’unica soluzione chepermette di rinunciare ad un apporto supplementaredi energia esterna. E inoltre possibile I’uso finalizzatodel ventilator cioe solo nei giorni con una rilevante di-sponibilita d’irraggiamento. Nei periodi restanti 10stesso funziona ad intervalli per evitare la fermenta-zione del fieno.

2.2. Modalità di funzionamento

Una superficie scura (assorbente) viene riscaldata dairaggi del sole ed il calore assorbito è poi ceduto al-I’ambiente. II collettore solare sfrutta questo effetto.

64

PACER Considerazioni generali sui collettori solari

In un collettore ad aria la superficie scura cede questocalore al flusso d’aria circolante. L’aumento della tem-perature dell’aria ha come conseguenza l’abbassa-mento dell’umidità relativa dell’aria con il parallelo in-cremento della capacità d’assorbimento di acqua dal-I’aria.A seconda delle caratteristiche dell’impianto e possi-bile aumentare I’assorbimento di acqua per m3 d’ariadel 50 fino al 75% e ridurre di conseguenza il consu-mo energetico del ventilatore. Ciò permette la raccoltadi fieno ancora umido od una sua rapida essiccazio-ne. L’agricoltore, di regola, sceglie una delle due pos-sibilità.

Sostanzialmente sono disponibili due diversi modellicostruttivi di collettori.

2.3 Collettori con coperturatrasparente

II collettore con la copertura trasparente utilizza il co-siddetto effetto serra. I raggi del sole penetrano attra-verso la copertura arrivando su una piastra assorben-te opaca. i raggi vengono assorbiti dalla piastra, cioèla Iuce ad onde torte e trasformata in radiazione ter-mica ad onde lunghe. La stessa radiazic ne non puopiu attraversare la piastra di copertura. La radiazioneinfluenza quindi soltanto in minima parte I’ambiente ecio rende possibile uno sfruttamento ottimale dell’e-nergia irradiata.

Schema di un collettore solare

I

E: irraggiamento solareR: riflessioneJ: irraggiamento termicoN: e n e r g i a u t i l eT: irraggiamento che attraversa il collettore

con copertura trasparenteT: trasmissione di calore all’aria in un

collettore con copertura opaca.

Collettori con copertura trasparente

Siccome la produzione di collettori a copertura tra-sparente nel settore agricolo e praticamente cessataper motivi estetici, non ci prolungheremo in dettaglicome, rivestimenti selettivi, ccc.

T: travettiLT: Iastra trasparenteA: assorbitore (pannello nero in masonite).

65

Considerazioni generali sui collettori solari

Collettore con copertura opaca

T: travettiL: Iastre in eternit o IamieraPM: pannello di masonite.

2.4 Collettori con coperturaopaca

Nel collettore con copertura opaca, il calore prodottodai raggi solari è assorbito dalla copertura medesima.Questo calore può quindi essere trasmesso sia all’a-ria esterna che all’aria che attraversa il collettore.

La trasmissione del calore dall’assorbitore all’aria cir-colante avviene soprattutto mediante convezione. Perquesto motivo si rende necessaria una buona vortico-sità dell’aria nel collettore. Maggiore è la velocità del-I’aria, migliore è il rendimento. Per contro, aumentanoIe perdite di carico nel collettore.

Caratteristiche del collettore Vantaggi Svantaggi

copertura rendimento elevato - resistenza insufficiente in casotrasparente - perdite relativamente contenute di grandine

con portate d’aria esigue e - invecchiamento e ingiallimento(ad es. poliestere, correnti ventose materiale infiammabilepolicarbonati, che sfiorano la superficie - problemi esteticiIastre in vetro) del collettore

copertura opaca - aspetto esterno poco appari- - rendimento Ieggermente inferiorescente - perdite di carico maggiori

(ad es. eternit, - lunga durata di vita soprattutto con eternitIamiera, - resistenti al fuoco e alla - diminuzione del rendimento integole) grandine Iuoghi esposti al vento

66

.

PACER Considerazioni generali sui collettori solari.

2.4.1 Collettori in eternit

Nelle nuove costruzioni vengono prevalentementeistallati collettori in eternit. Dal punto di vista esteticonon danno problemi particolari. II rendimento si situadi regola tra il 40 ed il 50%. Per raggiungere un altorendimento è necessaria una progettazione molto ac-curata con un calcolo preciso dell’altezza dei canali,rispettivamente dells velocità dell ‘aria.

2.4.2 Collettori in tegole

I collettori in tegole sono utilizzati in Iuoghi con impor-tant esigenze d’inserimento paesaggistico dei tettima anche nel caso di trasformazioni. In generale, insimili casi, si valuta un rendimento piuttosto basso at-torno al 30-40%. Una posa cosi come un trasportodell’ariaottimali, come nel caso di un collettore in eter-nit, non sono possibili a causa del pericolo di forma-zione di «aria falsa» (interstizi tra Ie tegole). Inoltre acausa dells necessità di compensazione del pessimorendimento attraverso una maggiore superficie, siraggiungono rapidamente i Iimiti di fattibilità.

E difficile valutare Ie ripercussioni delle precipitazionisui collettori in tegole. E presumibile che Ie tegoleasciughino con relativa Ientezza e che di conseguen-za parte dell’umidità sia risucchiata attraverso Ie fes-sure.

2.4.3 Collettori in Iamiera

II collettore in Iamiera di alluminio verniciato a caldo oin Iamiera d’acciaio si situa, sia per il grado di rendi-mento che dal profilo estetico, tra il collettore in eternited il collettore con copertura trasparente, la cui fabbri-cazione e oggi quasi cessata. Per aziende situate invicinanza di industrie o in zone con tetti tradizionali inIamiera, il collettore in Iamiera rappresenta una solu-zione buona e vantaggiosa. La strutturazione del tettosimile alle tegole aiuta a migliorarne I’estetica.

I collettori in eternit non sono visibili dall’esterno e sono quindiidonei anche in Iuoghi dove si pongono delle esigenze elevatedi ordinepaesaggistico circa I’inserimento degli edifici agricoli.

Collettori in Iamiera in sostituzione del vecchio tetto in tegole.Entrata dell’aria sul retro del colmo. II canale di raccolta tra-smette I’aria sotto la pensilina da entrambi i Iati al ventilatore.

67

Considerazioni generali sui collettori solari PACER

2.5 Parametri importanti per icollettori solari

2.5.1 Riscaldamento dell’aria

La funzione del collettore solare e quella di riscaldareI’aria di essiccazione per la ventilazione del fieno. Lastessa potra quindi assorbire più acqua e di conse-guenza asciugare più rapidamente I’intero mucchio.

Ad esempio se I’aria con il 90% di umidità relativa è ri-scaldata di 6°C e cioè da 15 a 21°C, I’umidità relativa siabbassa al 60%. Quest’aria è sufficiente per l’essic-cazione totale del fieno fino a ca. l’88% di SS. II rendi-mento del coliettore e ritenuto soddisfacente quando,con 800 W/m2 di irraggiamento solare, si ottiene un ri-scaldamento dell’aria di 6°C.

2.5.2 Rendimento

Maggiore è il rendimento migliore risulta lo sfrutta-mento dell’energia irradiata. II rendimento dipendeprincipalmente dalla velocità e dalla vorticosità dell’a-ria nel collettore. Soprattutto nei collettori con coper-tura opaca è possibile migliorare il rendimento me-diante una scelta ottimale della velocità dell’aria.

Con la determinazione del ventilatore e quindi dellaquantità d’aria complessiva la velocità è stabilita infunzione dell’altezza del canale. Minore e I’altezza delcanale maggiori sono la velocità dell’aria ed it rendi-mento. Una velocità dell’aria più elevata determinacomunque anche una maggiore perdita di carico al-I’interno del collettore.

II rendimento dipende inoltre dalla Iunghezza del col-Iettore. Con più i collettori sono corti migliore e il rendi-mento.

2.5.3 Perdita di carico

damente nel caso di velocità elevate dell’aria (nel qua-drato della velocità !).

La perdita di carico all’ interno del collettore solare nondovrebbe superare 1 mbar. Se il ventilatore dispone diriserve, tale Iimite può essere eccezionalmente tolle-rato fino 1,5 mbar. Questi valori comprendono ancheIe perdite di carico dal canale di raccolta fino al ventila-tore, nel caso in cui Ie condotte d’aria sono dimensio-nate secondo Ie direttive tecniche (capitolo 3.7).

La perdita supplementare di carico all.’interno del col-Iettore solare determina la necessità di una maggiorepotenza del motore del ventilator del 25-35%. Que-sta maggiore potenza è comunque più che compen-sata dal tempo di essiccazione più ridotto grazie all’u-so di aria riscaldata. Si ottiene cosi anche un consu-mo energetico inferiore rispetto a quello di una ventila-zione a freddo.

Valori indicative di un collettore solare

riscaldamento dell’aria: minimo 6°Cperdita di carico: massimo 1 mbar

L’aria di essiccazione da riscaldare e aspirata dal ven-tilatore per il fieno, tra il tetto ed i pannelli di conduzio-ne d’aria sottostanti (pannelli in masonite). L’immis-sione dell’aria esterna ed il movimento dell’aria nelleparti inferiori quasi sempre ondulate del tetto, determi-nant una perdita di carico. Questa perdita cresce rapi-

68

Progettazione di impianti di collettori solari

3. Progettazione di impianti di collettori solari

3.1 Decorso della progettazione 70

3.2 Superfici utilizzabili dei tetti ed esposizione 71

3.3 Conduzione ideale dell’aria 73

3.4 Lunghezze di aspirazione differenziate 76

3.5 Calcolo dell’altezza del canale con il programma PC 76

3.6 Canale di raccolta 77

3.7 Canali d’aria 77

69


3. Progettazione di impianti di collettori

Decorso della progettazione

Rilevamento dei parametri della ventilazione del fieno- superficie del mucchio di fieno (cap. 1.2.5)

- quantita d’aria (cap. 1.3.1)

1

Scelta della superficie utilizzabile del tetto evalutazione dell’esposizione (cap, 3.2)

Ricerca della conduzione dell’aria ideale (cap. 3.3)

Calcolo dell’altezza del canale del collettore conprogramma PC (cap. 3.5)

IDeterminazione del tipo di costruzione (cap. 4)

I

IValutazione dei costi (cap. 5)

I

I

Decisione per la costruzione di un impiantodi collettore solare I

3.1 Decorso della progettazione

La progettazione di un impianto di collettori solari ini-zia con la determinazione della superficie del muc-chio di fieno e della quantità d’aria che occorre convo-gliare. Se si ha a che fare con due mucchi di fieno sideve nello stesso tempo rispondere alla domanda segli stessi debbano, o meno, essere alimentati contem-poraneamente con aria riscaldata. Se, in base alle co-noscenze del contadino, questo problems non si poneo solo raramente, allora la progettazione del collettoredeve essere riferita esclusivamente al mucchio piùalto. Diversamente i canali di raccolta e quelli per l’ali-mentazione devono essere dimensionati in base aidue ventilatori ed alla quantità d’aria complessiva.

In seguito si passa alla scelta della superficie del tettoidonea per il collettore solare. I relativi criteri sono ladimensione (superficie necessaria), I’esposizione deltetto, come pure la Iunghezza più ridotta possibile deicanali d’aria di adduzione al ventilatore oltre che lafacilità di montaggio.

In base alla superficie del tetto impiegata viene calco-Iata I’altezza del canale. I risultati sono da riteneresoddisfacenti quando il riscaldamento dell’aria è perlo meno di 6°C, la perdita di carico e inferiore ad 1mbar e I’altezza del canale corrisponde al massimo aquella dei travetti. In tal caso il montaggio del colletto-re solare non presenta problemi. Se questi valori nonsono raggiungibili dev’essere scelta un altra superfi-cie del tetto (ev. più grande, più Iunga o più Iarga) ed ilcalcolo dell’altezza del canale deve essere rifatto.

Nel caso di risultati soddisfacenti si passa al dimen-sionamento dei canali di raccolta e dell’aria ed in se-guito sono determinate Ie modalita di costruzione del-I’impianto di collettori solari.

Infine possono essere valutati i costi d’investimento epresa la decisione per la relativa costruzione.

70


3.2 Superfici utilizzabili dei tettied esposizione

La potenza di un collettore dipende direttamente dallasua superficie. La stessa non dovrebbe essere troppopiccola in quanto cio potrebbe risultare non conformealle aspettative e potrebbero verificarsi degli inconve-nient con la conduzione dell’aria (sezione insufficien-te). Per la progettazione e adotta la seguente formula:

superficie del collettore in eternit = 2,5 x superfi-cie del mucchio di fieno

Nella procedura di calcolo questa superficie può es-sere adeguata sia verso il basso che verso l‘alto.

In base ai piani è possibile determinate quale superfi-cie del tetto è ritenuta idonea per I’istallazione del col-Iettore solare. Un’esposizione favorevole dello stessopermette un irraggiamento solare prolungato e com-pleto. Nei mesi da maggio a settembre una superficiedi tetto esposta a sud e con una pendenza di 20° per-mette uno sfruttamento ottimale dell’energia solare.

L’irraggiamento solare complessivo è costituito deiraggi diretti e da quelli diffusi (indiretti). Nei processi diessiccazione nel settore agricolo interessano soprat-tutto i giorni di bel tempo con una parte rilevante diraggi diretti. Nella tabella sono indicati i valori riferitiallo sfruttamento dell’irraggiamento diretto per diver-se esposizioni e pendenze del tetto. Questo semprecome percentuale rispetto allo sfruttamento in posi-zione ottimale (sud/20° di pendenza del tetto). Da ciòrisulta che ad es. una superficie del tetto posizionatain direzione ovest o est (90°) con una pendenza di 10°,sfrutta un buon 90% dell’energia prodotta da una me-desima superficie rivolta a sud con una pendenza di20°; con uno scarto di 90° ed una pendenza del tettodi 50°, si ottiene soltanto ancora il 70%. Risulta inoltreevidente che in estate con il sole molto alto anche Iefalde rivolte a nerd con una Ieggera pendenza (10°)possono avere un rendimento fino all’85% di una su-perficie rivolta a sud.

Esposizione del collettore

s

L’orientamento (esposizione) di un tetto viene de finitotramite due angoli:Y: scarto dells super ficie del tetto dall ‘esposizione

sudP: pendenza del tetto.

Sfruttamento relativo dell’ irraggiamentodiretto riferito all’esposizione ideale sud e conuna pendenza del tetto di 20°

esposizione pendenza del tetto(scarto dell’espo-sizione sud)

10° 20° 300 400 500

0/0 0/0 0/0 0/0 0/0

O sud 98 100 99 96 8930 97 99 98 94 8860 95 94 92 89 8390 ovest/est 91 88 84 79 72120 88 81 73 65 57150 86 76 65 52 39180 nerd 85 74 62 47 32

71


Confronto delle potenze di un collettore

tipo e dire- spazio inter- rendi- aumentozione dell’aria medio corri- mento dellsa contatto con spondente ad in tern pera-I’ondulazione una perdita di o/o tura in

carico di “ c1 mbar

eternit q. 10 cm 44 7,1Iamiera q. 8 cm 52 8,5policarbonato 8 cm 5a 9,5trasparente q.eternit 1. 12 cm 42 6,9tegole 1. 10 cm 37 6,1

Collettore di250 m2per un mucchio di fieno di ca. 100m2 di super ficie, irraggiamento solare 800 W/m? 500m.s.m., Iunghezza di aspirazione 10 m. II collettore ineternit con un rendimento del 44 % permette un riscal-damento dell ‘aria di ca. 7°C. Un collettore in Iamierariscalda /’aria di ca. 8,5*C ed un collettore trasparentedi ca. 9,5*C.Un collettore trasparente, oggi quasi abbandonato,permette di raggiungere I’aumento dells temperaturedel collettore in eternit di ca. 7“C, gid con una super fi-cie di 180 m2. In altri termini citi significa che il rendi-mento inferiore del collettore in eternit potrebbe esse-re compensate, in molti casi, mediante una super ficiemaggiore. La differenza tra il collettore in tegole equello in eternit e difficilmente compensable con unasuper ficie ancora piti estesa del collettore medesimo.In tal caso sia la conduzione dellhria che /e superficidel tetto esistenti sono degli elementi condizionanti.

Se il colmo si sviluppa da nerd a sud e ragionevoleuna ripartizione della superficie del collettore solaresulle due falde del tetto. Se la parte rivolta a sud hauna superficie insufficient (riscaidamento dell’ariainsufficient, perdite di carico troppo elevate, con unanecessita di canali collettori troppo grandi) e possibileutilizzare anche parte della falda nerd.

Per un confronto oggettivo delle varianti con un’espo-sizione differenziata, I’aumento di temperature di par-te dells superficie, calcolata con il programma PC,deve essere moltiplicata con 10 sfruttamento relativoindicato nella tabella (valore in o/o dividendo per 100).

Camini di ventilazione, prese d’aria SUI tetto ed edificiannessi possono pregiudicare il funzionamento delcollettore solare, in quanto ostacolano la circolazionedell’aria nei canali del collettore o rendono difficile l’a-spirazione dells stessa. Questi ostacoli devono esse-re conosciuti al memento dells scelta dells superficiedel tetto e, se del case, aggirati.

Un confronto del rendimento del collettore e illustratein base ad un esempio nella tabella ~~potenze del col-Iettore >>.

72

I+0

&PACER Progettazione di jmpjantj dj collettorj solari

3.3 Conduzione ideale dell’aria

II collettore ed il collegamento collettore-ventilatore di-pendono in modo rilevante dalla concezione della co-struzione. Generalmente si fa una distinzione tra tetticon terzere e tetti a capriata semplice. Nei tetti con ter-zere Ie travi portanti sono disposte parallelamente alcolmo ed alla gronda mentre nei tetti a capriata sem-plice Ie travi sono orientate dalla gronda al colmo. Giiesempi di conduzione dell’aria che seguono, sono diconseguenza suddivisi in due gruppi, ciod in tetti conterzere (T) ed in tetti a capriata semplice (C).

T1 Una soluzione semplice per una falda deltetto con un canale di aspirazione ed uno diraccolta nel Iato opposto.

T2 Questa disposizione e applicata sovente infienili con tettoie. I-’aria e aspirata dai dueIati del tetto, condotta sulla parte medianaattraverso un montante a Iivello e quindi alventilator. In questa variante il canale diraccolta sospeso e parte integrate del col-Iettore.

T3 Questo modello e spesso applicato per edi-fici piu grandi come stalle Iibere a box. Que-sto tipo di stalla e ubicata quasi sempre SUIIato sud e dotata di un tetto con pendenzamolto contenuta. II fienile si trova sul Iatonerd. I ventilatori sono istallati (soprattuttonell’utilizzo di benne) sulla parte fredda.esterna a nerd. Cio rappresenta una condi-zione poco favorevole per una ventilazionead aria fredda. Gli svantaggi di questa solu-zione sono rappresentati dai canali di ali-mentazione lunghi, mentre per il collettoresolare si presentano delle condizioni favo-revoli per I’aspirazione.

T1

T2

73

%4

-%8Progettazione di impianti di collettori solari PACER

T4-7

adT4

adT5eT6

T ’

Una variante molto vantaggiosa dal puntodi vistadei costi si puo ottenere con l’istalla-zione dei collettori solari nelle stalle annes-se ai fienili o nelle tettoie di ricovero per ilfieno. La maggior parte delle stalle sono co-struite come stalle riscaldate e Ie stessesono quindi gia dodate di un soffitto iso-Iante.

II ventilator aspira I’aria negli interstizi del-Ie terzere direttamente tra I’isolazione e lacopertura. II settore di raccolta puo essererealizzato tramite un abbassamento del tet-to nella parte piu elevata.

L’aria attraversa il tetto dells stalla e vieneraccolta e condotta al ventilator soltantoalla fine. I costi di costruzione sono minimimasi rende necessaria una grande superfi-cie a causa del pessimo rendimento (sezio-ne troppo grande).

Questa possibility di applicazione e idealenel caso di tetti estremamente Iunghi o sud-divisi da un muro tagliafuoco o costruzioniannesse. L’abbassamento del canale diaspirazione porta ad ulteriori costi.

I tetti a capriata semplice formano dei canali d’ariache si sviluppano dal colmo alla gronda. Nei tetti rivoltia sud cio impedisce un’aspirazione dell’aria SUI Iatoovest-est.

c l In questo caso un canale nel triangolo delcolmo trasmette I’aria ai canali. La stessaviene trasportata da un canale di raccoltaIungo la gronda fino al ventilator.

C2 Un’ulteriore possibility di aspirare I’aria nelcolmo e data per mezzo di una falda spor-gente che supera il colmo (ad es. un tetto inIamiera-alluminio). In tal caso la Iamieraviene piegata in modo da formare un colmoche funge da cappa.

C3 L’aria scorre Iungo la gronda nei canali col-Iettori. Un canale di raccoita nel colmo edun canale di alimentazione verticale prov-vedono al collegamento con il ventilator.

74


C4 Offre una soluzione per tetti con un colmorivolto verso nerd-sud, quindi collettori nel-Ie falde ovest e est.

C5 L’aria scorre dalla gronda verso il colmodove viene raccolta e trasmessa dalla parteposterior (eventualmente anche lateral-mente) al ventilator.

C6 Qui e illustrate una soluzione per una co-struzione annessa con utilizzo dell’inter-spazio soffitto-tetto dells stalla. II canale diraccolta viene istallato trasversalmente allacorrente d’aria nell’estremita superiore del-Ia costruzione annessa.

C7 Se la costruzione annessa (eventualmentegia esistente) dispone di un soffitto orizzon-tale bisognatener conto, per un buon rendi-mento (sufficient velocit~ d’aria), di intro-durre una piastra sotto Ie travi per la condu-zione deil’aria. Se 10 spazio triangolare puoessere sufficientemente isolato non e ne-cessario un canale speciale per la condu-zione dell’aria. Anche in questo caso de-v’essere tenuto conto della ventilazionedells stalla.

Siccome in alcune di queste varianti il collettore vienecollocato sopra il colmo ed e di conseguenza impeditala ventilazione del medesimo, si deve provvedere aduna ventilazione sufficient del fienile sui Iati frontali.

C4

C6

C7

75


Lunghezze di aspirazione differenziate

-? 7.5 m 12.5 m7 +I

Obiettivo: riscaldamento dell’aria uguale in entrambe /e se-zioni.

Procedura: calcolo dell’aumento di temperature con ii pro-gramma PC per entrambe /e Iunghezze delle sezioni. Sceltadelle altezze del canale del collettore con Did o meno 10 stessoaumento di temperature e uguale perdita di carico.

Altezza del canale

3.4 Lunghezze di aspirazionedifferentiate

Nei collettori con aspirazione da entrambi i Iati ii cana-Ie di raccolta non e sempre situato in corrispondenzadella media del tetto. In questo caso (aspirazione finoa meta del canale di raccolta) i! calcolo dell’altezza delcanale e effettuata per ogni singolo settore del collet-tore. Con questo sistema si ottiene un rendimento otti-male del collettore. Al memento deil’istallazione sul-I’edificio si dovratener conto di un’opportuna differen-ziazione in corrispondenza delle intercapedini.

3.5 Calcolo dell’altezza del canalecon il programma PC

Per raggiungere un grado di rendimento ottimale deveessere scelto con precision la velocita dell’aria e diconseguenza I’altezza del canale. Per la determina-zione dell’altezza del canale e a disposizione il pro-gramma PC C(Soko>>. Questo programma permette ilcalcolo delle velocita dell’aria nel collettore, la perditadi carico, il grado di rendimento come pure I’aumentodells temperature dell’aria di essicazione con un ir-raggiamento solare di 800 W/mZ in relazione a delleIunghezze e Iarghezze prestabilite del collettore. I ri-sultati dipendono dall’altezzadel canale (dieci diversealtezze con intervaili di un cm ciascuno). Si hanno adisposizione quattro diversi materiali di copertura pertetti. La descrizione dettagliata del programma PC eillustrate nell’allegato 2.

L’altezza scelta del canale deve essere tale da per-mettere di raggiungere un riscaldamento dell’aria mi-nimo di 6°C ed una perdita di carico inferiore ad 1mbar. Per facilitate il montaggio I’altezza del canaledovrebbe essere corrispondente al massimo a quellsdelle travi.

L’altezza del canale puo essere determinate anchesenza programma PC e calcolata in base a tabelle({(dimensionamento di collettori solari per la ventila-zione del fieno>~, rapporto FAT No. 325).

1: altezza delle travi2: a/tezza del canale.

76

+8

‘%8PACER Progettazione di impianti di collettori solari

3.6 Canale di raccolta

Nel canale di raccolta Ie velocita dell’aria dovrebberoessere mantenuti al disotto dei 5 m/s (normale 4 m/s).Va comunque solo tenuto conto del quantitative d’ariaeffettivo esistente in ogni sezione del canale, Nel casoin cui i canali dei collettori sboccano direttamente nelvano del ventilator, per it calcolo dells sezione tra-sversale del canale di raccolta, il quantitative d’aria diquesto settore deve essere dedotta dal quantitatived’aria complessivo.

Nel canale di raccolta devono essere sommate Ie partidei canali del collettore. II canale di raccolta nel tettocon terzere e spesso realizzato in forma conica.

3.7 Canali d’aria

II compito dei canali d’aria e quello di trasmettere aria,direttamente e senza grandi perdite, dal collettore alventilator. Cio implica in primo Iuogo di disporre diuna sezione trasversale che permette una circolazio-ne dell’aria a velocita ridotta ed in secondo Iuogo evi-tare possibili deviazioni con un eventuale spezza-mento o arrotondamento delle angolazioni.

Canale di raccolta nel tetto con terzere

7,5m 12.s m

/(4fl /)

1/

234:

E5. I

6

78 ... /1

9

0

Esempio di calcolo per il canale di raccolta

mucchio di fieno 80 mz, quota d’aria 0,11 mVs = >8,8 ins/s portata d’aria.L’intero tetto contiene 9 canali collettori, di cui 2 sitrovano nella sezione dells gronda sporgente; cibsignificache ca. il 20 o/o dell’ariafluisce direttamen-te dai canali collettori dells pensilina nel locale delventilator che risponde ad una portata d’aria di 1,9ins/s; i restanti 6,9 rn% affluiscono attraverso il ca-nale di raccolta.

7 campi del collettore sboccano nel canale di rac-coltaportata d’aria per campo: ca. 1 ins/sIarghezza del canale di raccolta (distanza delle tra-verse in Iuce): 5 maumento dell ‘altezza del canale di raccolta per set-tore per una velocita massima dell’aria di 4 m/s:

1.

2.

7.

1 m3/s= 0,25 mz _ 0,25 m2 =s cm

4 mls 5m

campo minimo pari all’altezza del canale collet-tore 05 cm di passaggio Iiberocampo minimo 10 cm

campo minimo 35 cm.

77

Elil%8

-%8PACER Costruzione di impianti di collettori solari

4. Costruzione di impianti di collettori solari

4.1 Collettori 804.1.1 In tetti con terzere 804.1.2 In tetti a capriata semplice 804.1.3 Trave/piastra per la conduzione dell’aria 814.1.4 Aspirazione dell’aria 814.1.5 Impermeabilizzazione 82

4.2 Canale di raccolta 824.2.1 In tetti con terzere 824.2.2 In tetti a capriata sempiice 84

4.3 Canali d’aria 85

4.4 Locale per il ventilator 86

4.5 Forme speciali 874.5.1 Collettori istallati nel sottotetto 874.5.2 Collettori istallati sopra il tetto 87

79

Costruzione di impianti di collettori solari

4. Costruzione di impianti di collettori solari

Accoppiamenti Gerber

7: paniforte2: terzere3: vite da carpentiere.

Terzere accoppiate

Collegamento piede del terzere

4.1 Collettori

4.1.1 In tett i con terzere

Le terzere sono denominate piu semplicemente travimaestre o travi portanti del tetto. Le stesse costitui-scono Ie travi orizzontali che sostengono la coperturadel tetto (ad es. piastre in eternit). Le dimension sonodi regoladi 16 finoa22cm d’altezzaedi8finoa 12cmdi Iarghezza. Lo spessore e Ie distanze delle travi ven-gono calcolati dall’architetto o da un esperto specia-Iizzato in costruzioni in Iegno in funzionedei carichi dineve specifici del Iuogo.

La posa dei giunti Gerberal posto delle terzere accop-piate e da ritenere migliore in quanto garantiscono unflusso d’aria senza ostacoli. Le stesse formano Ie pa-reti laterali dei diversi canali del collettore. Come deli-mitazione inferiore dei canali del collettore viene uti-Iizzata una piastra per la conduzione dell’aria (di re-gola pannelli di masonite). Per canali del collettorecon un’altezza inferiore, di 2 cm rispetto a quells delleterzere e consigliabile la fissazione alle terzere di as-sicelle laterali prima di essere sollevati.

4.1.2 In tetti a capriata semplice

Le capriate semplici corrispondono alle travi chescorrono dalla gronda al colmo che sostengono i li-stelli delle tegole o altro materiale di copertura. Nelcaso di nuove costruzioni la procedura e identica aquells per il tetto con terzere. In caso di rifacimento divecchi tetti in tegole i collettori possono essere istalla-ti facilmente in tetti a capriata semplice. Solitamentequesti tetti sono Ieggermente deformati e non idoneiper la posadei pannelli in masonite tra Ie travi. Questoprocedimento si giustifica solo in casi in cui e prevedi-bile un aumento insufficient dells temperature.

Nei tetti a capriata semplice deve essere rivolta un’at-tenzione particolare ai passaggi negli infissi delle ter-zere. In questi punti Ie capriate sono spesso intagliateed il passaggio diventa quindi piu stretto. Nell’ illustra-zione ~Ccollegamento piede terzere~ cio e messo inevidenza dall’esempio dell’ ultima terzere (piede ter-zere).

7: capriata2: cuneo3: pannello di masonite4: piede terzere.

80

*4

-%&PACER Costruzione di impianti di collettori solari

4.1.3 Trave/piastra per la conduzione dell ‘aria Modi di montaggio

Per Ie nuove costruzioni e raccomandabile inserire Ietravi (pannelli in masonite) direttamente prima dellacopertura del tetto. II carpentiere ha la possibility dimontare Ie assicelle o tavole laterali sotto la trave (ca-priate/terzere in eternit) gia nell’officina. I pannelli dimasonite tagliati a formato (19 mm) possono quindiessere posati speditamente dall ‘alto. In questo caso sirende comunque necessario I’impegno di un carpen-tiere (poco impegno personale) ma contemporanea-mente non deve essere sottovalutato il Iavoro supple-mentary per I’impalcatura ed il Iavoro faticoso dei suc-cessive montaggio in condizioni sfavorevoii. La giun-zione dei pannelli avviene mediante scanalatura e lin-guetta. Per Iasciar ~<lavorare~~ i pannelli, gli stessi sonoaccostati solo fino ad una distanza di ca. 2 mm. Nelmontaggio dei pannelli dal basso, Ie controvenaturepossono essere fissate dopo o eventualmente, inseritidei nastri metallici.

Al posto di travi sono utilizzabili anche altri materialioltre i pannelli di masonite (ad esempio Iamiere sago-mate, cartoni di fibra dura o materiali in tessuto imper-meable). Comunque i cartoni di fibra dura non sonoraccomandabili in quanto sprovvisti di giunti idonei.Se I’intercapedine del collettore e di poco inferiore ouguale al lo spessore dells trave e possibile impiegaremateriali in tessuto impermeable (Bigroflex, Nissan,Sarnafil). Gli stessi sono molto piti Ieggeri rispetto aipannelli di masonite. Per evitare il rigonfiamento conconseguente restringimento dellasezione trasversaledei canali a causa del riscaldamento nei mesi estivi,questi prodotto dovrebbero essere Ieggermente pre-compressi mediante Iistelli del tetto bordati e con pa-ranco. In certi casi e possibile disporre di prodotto pre-confezionati; in altri termini cio significa che la dittavenditrice prepara dei pezzi che corrispondono adesempio, alla distanza di capriata ed alla Iarghezzadel tetto. II materiale in tessuto impermeable e parti-colarmente adatto per il montaggio personale in edifi-ci vecchi dove non si ha un carico dovuto all’uso dimezzi meccanici (henna) od il rinfazzo del rivestimen-to (inclusosassi) attraverso il ventilator.

4.1.4 Aspirazione dell ‘aria

Usualmente i canali collettori sono condotti fuori dalfienile dove vengono semplicemente chiusi con unasse ad angolo o di gronda e muniti di una rete di pro-

7?avi grosse, passaggio necessario piccolo.II pannello di masonite e posato sull’assicella Iateralmente.Inserimento dall’alto prima dells copertura del tetto.

.l’altezza dells trave corrisponde alpassaggio necessario, IIpannello di masonite e fissato dal Iato in feriore, a livell~, conI’asse.

II passaggio necessario e di poco in feriore allo spessoredells trave. Inserimento del pannello di masonite dall’alto.

L’altezza dells trave corrisponde al passaggio necessario,Favi in materiale impermeable. Idoneo soprattutto per tettia capriata semplice ed edifici vecchi.

81

la l!!!!-%#

Costruzione di impianti di collettori solari PACER

Aspirazione dell’aria dallo spigolo smussatodel frontone

b ea. 80-100cm

1

1 4

In caso di Iuoghi esposti al vento o per motivi estetici Ie tavolepossono essere montati anche nel modo illustrate. Deve essererivolta w ‘attenzione particolare alla sezione trasversale dellsaspirazione che deve rispondere, per 10 meno, a quells del col-Iettore.

k. /

A: Ie puntazze per travi fissate alla capriata sorreggono /e travidel canale di raccolta.

tezione per gli uccelli. Uapertura deve corrispondereper 10 meno all’altezza del can ale collettore. Se [e ter-zere si appoggiano contro un muro tagliafuoco deveessere costruito un canale per I’afflusso dell’aria. Percanali di aspirazione dal colmo e inoltre raccomanda-bile I’istallazione di una rete di protezione per uccelli epersiane supplementari.

4.1.5 Impermeabilizzazione

L’esterno dei collettori dovrebbe essere relativamenteben ermetizzato. Per profili ondulati sono disponibiliblocchi isolanti di gomma spugna adeguati ai profili.Durante il montaggio gli stessi possono essere inserititrail rivestimento e la copertura. E sufficient prowe-dere ad un’impermeabilizzazione nel terzere superio-reed inferiore del collettore. Di regola i pannelli di ma-sonite sono istallati con scanalatura e Iinguetta e im-permeabilizzati nelle vicinanze del canale con schiu-ma di montaggio o riempimento. I materiali in tessutoimpermeabilizzato devono essere fissati da tutti i Iaticon assicelle o cornici. . .

L’acqua di condensa si forma solo in casi rari a causa,pr incipalmente, dell’umidita dell’afia delta stalla.

4.2 Canale di raccolta

4.2.1 In tetti con te’rzere

Nelle tettoie dei fienili con falde rivolte a sud e ventila-tor istallati SUI Iato sud medesi~o, il canale risultantee molto corto. Come sezione di raccolta si possono uti-Iizzare i campi intermedi dells capriata. A secondsdells forma dells capriata il canale di raccolta ottieneuna forma conica che si allarga verso la gronda.

A seconds dells seiione trasversale disponibile esi-stono svariate modalit~ costruttive:

A: la piastra di conduzione dell’aria d fissata alle ca-priate con puntazze per travi.

82

%8maa’

PACER Costruzione di impianti di collettori solari

B: Ie travi vengono fissate alle terzere con nastri inmetallo o Iistelli in Iegno e si sviluppano dalla grondaal colmo. In questo modo Ie correnti d’aria possonocircolare indisturbate.

C: Ie travi trasversali sono fissate allo spigolo inferioredells capriata ed i pannelli di masonite posati dall’alto.

Sea dipendenza deila Iarghezza del campo della ca-priata e dells forza dells medesima risulta una sezio-ne maggiore del necessario, puo essere adottato lavariante A. Se questa’sezione trasversale e per controridotta, entrano in considerazione Ie varianti B e C.

L5=LLL. ~ b~—’——- ~ .:. .—— . .+8 - —.

B: Ie assi disupporto deipannellidi masonite del canale di rac-colta corrono in direzione del flusso e sono appese alle terzerecon Iistelli del tetto.

C: canale di raccolta in sezione trasversale nel caso in cuiI’altezza dello stesso & uguale alla Iarghezza dells capriata.

7: terzere2: panne~lo di masonite3: capriata4: trave con puntazza per travi.

83

Costruzione di impianti di collettori solari

Aspirazione dal colmo con entrata dalla gronda

Aspirazione dalla gronda con entrata dal colmo.

Canale nel colmo in nuovi tetti a capriata.

4.2.2 In tetti a capriata semplice

Nel metodo di aspirazione dal colmo I’aria corre Iungola gronda nei canali del collettore. II canale di raccoltanel colmo è dotato di un pavimento posato su tenaglieesistenti o travi espressamente intarsiate. Nei tetti acapriata più recenti Ie travi (8 x 16 cm) possono essereadattate ai pianiforti che scorrono in posizione longi-tudinale mediante puntazze per travi.

Nell’aspirazione dalla gronda con canale d’entrata dalcolmo, l‘aria affluisce dall’esterno attraverso Ie feri-toie, viene ripartita nei canali dei collettori e corre sottola pensilina nel canale di raccolta. Questa via d’aria èapplicable sia a nuove che avecchie costruzioni. Nel-Ie varianti con aspirazione dal colmo esiste il pericoloche I’aria viziata viene risucchiata nuovamente dal fie-nile. Le aperture per I’aria viziata possono eventual-mente essere istallate sul Iato opposto dell’edificio enon direttamente sotto il punto di aspirazione.

In tutte Ie varianti con la sezione del colmo chiusa (ca-nale di raccolta nel colmo o collettore sopra il colmo)deve essere prestata particolare attenzione alla venti-Iazione della stalla.

Canale di raccolta nel tetto a capriata

I

1: capriata2: canale di raccolta3: terzere intermedia4: pannello di masonite.

84


4.3 Canali d’aria

In molti casi il canale d'aria è collegato al ventilatore apartire dal settore di raccolta. II ventilatore è posizio-nato nel canale in modo tale che il rinvio dalla verticaleal ventilatore avviene direttamente attraverso gli ugellidi aspirazione e conseguentemente senza perdite.

I canali d’aria possono avere delle forme geometrichemolto diversificate. Quelle più usuali sono quadrate otriangolari. Molto spesso si utilizzano anche interispazi accessori. In alcuni casi davanti ad una pareteviene posata una seconda creando in tal modo un pic-colo locale.

Canale d’aria posato sul colmo. Con questi canali relativamen- ‘te Iunghi deve essere prestata una particolare attenzione allasezione trasversale perchè potrebbero verificarsi delle perditedi pressione troppo elevate.

Nei fienili con benne si riscontrano spesso delle difficoltà incorrispondenza della percorrenza della benna. Nell’esempioillustrato il canale d’aria è stato collocato sulla parete esternadell’edificio.

II canale d’aria collega ii canale di raccolta con il ventilatore.Nella misura del possibile il canale dovrebbe essere dimensio-nato in modo generoso.

85

Costruzione di impianti di collettori solari PACER

Locale per ventilatore collocato Iateralmente.

i

Locale per ventilatore ampio per la ripartizione su due ventila-tor.

Locale per il ventilatore tra la parete del deposito di fieno e fac-ciata. Una porta assicura / ‘accesso al ventilatore e permetteI’entrata diretta dell’aria.

4.4 Locale del ventilatore

Solitamente il ventilatore è situato direttamente nelcanale della presa d’aria. II locale del ventilatore puòpresentare misure molto diversificate. All’interno del-I’edificio può servire contemporaneamente come lo-cale di deposito (per esempio spazio tra parete ester-na e quella del deposito di fieno). Devono essere assi-curati sia la tenuta stagna del locale del ventilatoreche I’afflusso della corrente d’aria al ventilatore (di-stanza adeguata tra la parete del locale del ventilatoree ventilatore medesimo).

il locale del ventilatore istallato sulla parete esternapuò essere sfruttato come giunto laterale ad angolo(ad esempio di 1 campo di capriata) qualora il campodella capriata nel quale e situato il ventilatore non cor-risponde a quello ideale del canale di raccolta. Lafipartizione dell’aria su due ventilatori può avvenireattraverso il locale del ventilatore.

86


4.5 Forme speciali

4.5.1 Collettori istallati nel sottotetto

Gli stessi vengono utilizzati, come risulta dalla deno-minazione, nei sottotetti nuovi o esistenti (quasi sem-pre sopra una stalla). Una stalla costruita accanto adun capannone per il deposito di fieno con tettoia hageneralmente un vuoto tra la copertura del tetto ed ilsoffitto isolato. Lo sfruttamento di questo vuoto rap-presenta una possibile variante di collettore poco co-stosa se la sezione trasversale non e troppo grandeed il collettore puo essere allacciato alla ventilazionecon un canale molto corto. Di questa possibilità si puòtener conto al momento della progettazione di nuovecostruzioni ed in caso di trasformazioni.

4.5.2 Collettori istallati sopra il tetto

II collettore può essere istallato sopra un tetto esisten-te. Le nuove travi sono posate in corrispondenza diquelle vecchie sopra la copertura del tetto. II vecchiotetto forma la piastra inferiore di conduzione dell’aria.La nuova copertura e posata sullo strato delle nuovetravi. L’aria può essere aspirata attraverso un relativopassaggio nella vecchia copertura del tetto diretta-mente nel canale di raccolta situato all’interno. II van-taggio di questo modo di costruzione sta nella facilitàd’accesso peril montaggio. Gli svantaggi sono da ri-cercare sia nei maggiori costi peril materiale supple-mentary necessario quali la copertura che per il se-condo strato di travi.

,

Questa stalla annessa ha un tetto sotto forma di collettore (190m2) dotato di una copertura trasparente in poliestere.L’aria penetra nel collettore dalla gronda, scorre verso I’alto eviene aspirata dal ventilarore per il fieno da entrambi i Iati versoil centro.

Un collettore in Iamiera-alluminio istallato sopra il tetto in eternitdi un fienile esistente. II secondo strato di terzere viene posatosul tetto esistente. Quest ultimo è interrotto soltanto in mezzoper Iasciar affluire I’aria nel canale di raccolta sottostante.

87

Costi d’investimento

5. Costi d’investimento

1. Copertura del collettore 90

2. Travi per collettore 90

3. Canale di raccolta dell’aria 91

Esempio di calcolo 91

89

Costi d’investimento

5. Costi d’investimento

I costi d’investimento per collettori integrati nel tetto Per collettori istallati sul tetto I’intero prezzo del mate-sono composti da: riale necessario per la copertura supplementare deve

costi d’investimento supplementari per la coper- essere addebitato al collettore. Le travi non sono ne-tura rispetto al materiale standard solitamente uti- cessarie.Iizzato a parità di altitudinecosti d’investimento per Ie travi, il canale di rac- In base ai prezzi indicative esposti in seguito, è possi-colta ed il canale d’aria fino al ventilatore. bile valutare i costi d’investimento supplementari per

un impianto di collettore.

Costi d’investimento (prezzo base 1991) per la costruzione di impianti di collettori solari

Elemento costruttivo

1. Copertura del collettore

materiale di copertura posato sulle parti costruttive in legno(tetto con terzere) senza profili di finitura

1.1 eternit ondulato marrone (copertura standard, 35.— Fr./m2

1.2 poliestere ondulato con profilo ondulato in eternit (50-60.— Fr./m2)1.3 Iastre aluminio ondulate marroni (50-60.— Fr./m2)1.4 Iamiera d’acciaio a trapezio marrone (35.— Fr./m2)1.5 Iamiera d’acciaio con motivo a tegola marrone (55-65.— Fr./m2)

Supplementi alle pos.1.1 -1.5 per:1.6

1.7

1.8

ardesia in eternit sul tetto a capriata semplice, incl. incannicciatad’ardesia 60/40 mm (65-75.— Fr./m2

incannicciata 60/60 mm con montaggio sul tetto a capriatasemplicemontaggio sul tetto con pannelli ondulati di copertura esistente

2. Travi per collettore già montate, incl. Iistelli di fissaggio

2.1 pannelli di masonite montati durante la costruzione traterzere e capriate

2.2 pannelli di masonite montati successivamente sotto terzereo capriate, incl. impalcatura a rullo

2.3 la superficie di scorrimento per il materiale sintetico montatasuccessivamente sotto terzere o capriate, incl. impalcatura a rullo

Unità Costid’investimentosupplementari

per un impiantodi collettore solare

in Fr. per unità

30-40.—

5-7.—15-20.—

90

Costi d'investimento

3.

3.1

3.23.3

3.4

3.5

1.2.

———

Unità Costid’investimentosupplementari

per un impiantodi collettore solare

in Fr. per unità

Canale di raccolta dell’aria con pannelli in masonite giàmontati, incl. Iistelli di fissaggio

nella superficie del tetto con collettore: supplementalla superficie del collettore per I’abbassamento della trave m2 10-15.—nella restante superficie del tetto m2 55-60.—canale di t’accolta nel colmo dei tetti a capriata semplice:supplement alla superficie del collettore per la formazionedel canale m2

10-15.—canale di raccolta nella gronda dei tetti a capriata semplice:supplement alla superficie per la formazione del canale m2

10-15.—canale verticale sulla parete dell’edificio (SU tre Iati) per ilcollegamento al ventilatore:per 1 ventilatore dimensione 250/200 cm m2 290-360.—per 2 ventilatori dimensione 450/200 cm m2 380-470.—

I prezzo sono compresi del montaggio in posa da parte di una ditta.I costi per il materiale ammontano a ca. il 60% e per il Iavoro a ca. il 40°/0.L’impalcatura necessaria per il successive montaggio del rivestimento deve essere calcolato in Fr. 15.— perm2.

Esempio di calcolo

superficie del collettore pos. 1.1travi pos. 2.1canale di raccolta dell’aria pos. 3.1

pos 3.2pos. 3.5.1

Costi d’investimento supplementari complessiviper I’impianto collettore

200 m2 Fr. —.—200 m2 a 37.— Fr. 7’400.—

1 2 m2a 12.— Fr. 144.—12 m2a 57.— Fr. 684.—6 Im a 320.— Fr. 1‘920.—

Fr. 10’148.—

91

Bibliografia

Bibliografia

Programmi d’impulso 94

Norme 94

Pubblicazioni generali 94

Documentazione illustrate 94

93

Bibliografia PACER

Bibliografia

Programmi d’impulso

Manuale di pianificazione e progettazione per ilrisanamento termico negli edificiUfficio federale dei problemi congiunturali UFSM,BernaNo. 724.500

Ricupero di calore negli impianti di ventilazione econdizionamentoUfficio federale dei problemi congiunturali UFSM,BernaNo. 724.709

Tecnica della ventilazioneUfficio federale dei problemi congiunturali UFSM,BernaNo. 724.618

Sistemi di riscaldarnentoper il risparmio energetic negli edificiUfficio federale dei problemi congiunturali UFSM,BernaNo. 724.609

Riscaldamento a pompe termiche con aria esternaquale fonte di caloreUfficio federale dei problemi congiunturali UFSM,BernaNo. 724.712

Norme

Norme svizzere per ii clima nella stallaIstituto per la produzione animale ETH Zurigo, 1983

Climatisation of Animal HousesCommission International du Gènie Rural CIGR,Aberdeen. 1984

SIA 384/2: fabbisogno di rendimento termico di edificiSIA Zurigo, 1982

SIA 380/1: energia nell’ediliziaSIA, Zurigo, 1988

Pubblicazioni generali

Pompe termicheINFOSOLAR Brugg, 1981

Misurazioni pratiche negli scambiatori di calore apiastreW. Göbel, rapporto-FAT No. 301, Tänikon, 1986

La ventilazione del fieno dall’A alla ZJ. Baumgartner, rapporto-FAT No. 406, Tänikon, 1991

II collettore solare per la ventilazione del fieno- progettazione e realizzazioneF. Nydegger, rapporto-FAT No. 407, Tänikon, 1991

Analisi di collettori d’aria per il riscaldamento eI’essiccazioneJ. Keller, V. Kyburz, A. Kölliker, rapporto-PSl No. 18,Würenlingen 1988

Documentazione illustrate

(per quanto non estratti dalle pubblicazioni sopraindi-cate)

Istituto federale di ricerca di Economia Aziendale eTecnica Agraria, Tänikon; Scuola di, agraria, Flawil;Kalte Fedder GmbH & Co., Coesfeld; Planair SA, LaSagne; B. Pulver & Co., Muri.

94

PACER Allegato 1

Allegato 1

Programma PC clima della stalla (versione 2.1)

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Allegato 1

Allegato 1

Programma PC clima della stalla (versione 2.1)

1. Istruzione per I’uso

TURN viene attivato il button su cui si trova il cursore.Con i tasti TAB, SHIFT+TAB, FRECCIA IN SU e FREC-CIA IN GIÙ è possibile spostare it cursore su un altrobutton.

I

Menu-pulldownI I

Campi d’immissioneI

La prima riga superiore del video illustra Ie funzioniprincipal del programma. Ogni titolo del menu contie-ne una funzione che può essere scelta. I menu-pull-down vengono attivati mediante il tasto Alt oppure conil maus. Le singole funzioni possono ora essere sceltecon il tasto FRECCIA e RETURN, oppure con il mauso il tasto scelta rapida (segnali accentuate nei menus).Premendo contemporaneamente il tasto Alt e quellodella scelta rapida si può selezionare direttamenteuna delle funzioni del menu-pulldown (senza doverprima attivare il menu).

A video «vuoto» il menu-pulldown può essere attivatomediante il tasto Alt o F10.

Maschere e utilizzo della finestraI

Nelle finestre è possibile dirigersi verso i singoli campid’immissione tramite il maus. Per il comando a tastie-ra esistono Ie possibilità elencate nella riga-aiuto visi-bile a margine del video. In generale corrispondonocomunque ai tasti: TAB, SHIFT +TAB, FRECCIA INSU o FRECCIA IN GIÙ.

È possibile in ogni momento uscire dalle finestre me-diante una delle funzioni di conclusion (Buttons) chesono indicate nella parte inferiore delle stesse. QuestiButtons possono essere attivati direttamente ed inqualsiasi momento mediante il tasto Alt unitamentead un tasto di scelta rapida. L’uscita da queste finestreè possibile soltanto tramite questi Buttons.

IBox per I’allarme

I

I box per I’allarme sono delle piccole finestre che ge-neralmente sono visibili in mezzo allo schermo. Glistessi contengono una comunicazione e Ie funzioni diconclusion (Buttons). II button desiderata può esse-re attivato tramite un tasto scelta rapida. Con RE-

L’elaborazione (Iavorazione) del contenuto di un cam-po d’immissione avviene con i seguenti tasti:

FRECCIA A SINISTRA muovere il’cursore a sini-stra

FRECCIA A DESTRA muovere il cursore a destraHOME spostare il cursore all’ini-

zio del campoEND spostare il cursore alla fine

del testo immessoINS commutare tra il modus in-

serimento e sovrascrizioneCTRL+Y cancellare il campo di im-

missioneCTRL+U ripristinare i valori originali

Nei campi numerici possono essere immessi esclusi-vamente i valori 1234567890.

IArchivio dati (file)

I

STK.EXE programma clima dellastall a.

STKTIER.DAT dati per il programma cli-ma della stalla.

STK.BAT dati d’aiuto per richiamareil programma clima dellastalla dal sottoindirizzarioC: (l’esempio può esseremodificato a piacimento).

STKDEF.DEF archivio dati-testo; contie-ne i valori attuali per l’archi-vio dei dati ed il layout.

BEISPIEL.STK tutti i valori d’immissione diun calcolo per il climadellastalla vengono memoriz-

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zati nell’archivio dati con l’estensio-ne « .STK».

NONAME.STK archivio dati temporaneo; lo stessocontiene i valori d’immissione del-I’ultimo calcolo del clima della stal-Ia; questi dati possono nuovamenteessere disponibili per il programmaclima della stalla tramite la fun-zione DOS: COPY NONAME.STKXYZ.STK.

STKOUITE archivio dati-testo temporaneo;contiene i risultati dell’ultimo calco-Io SUI clima della stalla.

● .HLP archivio dati-testo; contiene i testid’aiuto.

2. Descrizione del programma

2.1 In generale

II clima della stalla ha una grande importanza per l’alle-vamento zootecnico. Lo stesso influenza la salute e lacapacità di rendimento sia degli animali che del perso-nale, determinando inoltre anche lo stato e la durata divita dell’edificio. I calcoli SUI clima della stalla possonoinoltre contribuire affinche gli animali e la sostanza edi-Iizia non subiscano delle conseguenze negative o dan-ni a causa di un pessimo clima della stalla.

Quale base di calcolo del programma computerizzatosono utilizzate, — come e il caso per la norma austria-ca (1983) e quella tedesca rielaborata (1991) —, Ie for-mule di calcolo, Ie emissioni di caiore e Ie indicazionisuI clima nella stalla della proposta di calcolo CIGRdel 1984. II metodo di calcolo e applicato sia per stalleriscaldate che fredde. Mentre nelle stalle riscaldate latemperature in inverno viene tenuta costante, rispetti-vamente non va al di sotto di un determinate valorecon isolamento termico e regolazione dell’aria, nellastalla fredda senza o con uno scarso isolamento ter-mico, la stessa segue I’andamento della temperaturaesterna con una differenza massima di 8°C.

2.2. Maschere d’immissione

Sotto «calcoli per il clima della stalla» nel menu prin-cipale e «nuova elaborazione» nel menu pulldown,

sono indicate, una dopo I’altra, Ie seguenti maschered’immissione: «DATl CARATTERISTICI DELL’A-ZIENDA», «PATRIMONIO ZOOTECNICO SCELTO»,e «COSTRUZlONE DELL’EDIFICIO E TRASMISSIO-NE». Della maschera «PATRIMONIO ZOOTECNICOSCELTO» fanno parte tre ulteriori finestre cioè «sce-gliere il tipo di animali», «rilevare il patrimonio zoo-tecnico» e «clima della stalla».

Dati caratteristici dell’azienda

Sotto «numero» può essere immesso un qualsiasinome o cifra per la denominazione del calcolo. In mol-ti casi e comunque opportuno utilizzare il numero del-I’oggetto edilizio.

il «nome dell'archivo dati» è importante per l’archi-viazione ed il ritrovamento di un calcolo. Lo stesso puòessere introdotto soltanto al momento della memoriz-zazione del calcolo. In questo caso è utile usare unnome riferito al calcolo (un massimo di 8 Iettere, ri-spettivamente numeri).

«Altitudine s.m» deve sempre essere indicato per-che la pressione d’aria come anche il valore Defaultsono regolati in base alla temperature esterna minimainserita. Alcuni valori d’immissione come la tempera-ture esterna, I’emissione di calore o la temperaturadegli animali nella stalla, ecc., prestabiliti o estrapolatiin precedenza, sono comunque modificabili come va-Iori default.

Patrimonio zootecnico scelto

Mediante i box per I’allarme «elaborazione del patri-monio zootecnico» con Ie indicazioni pulldown «ag-giungere», «modificare» e «cancellare» si arriva alla1. finestra: «scegliere il tipo di animali». È sufficienteselezionare un tipo di animali che fa parte del patrimo-nio zootecnico della relativa stalla. La categoria d’ani-male seiezionata compare unitamente all’emissionedi calore neila 2. finestra: «rilevare il patrimonio zoo-tecnico». Dev’essere indicata unicamente la quantitàdi animali della relativa categoria. Le emmissioni dicalore degli animali secondo CIGR valgono come va-

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lore Default. Lo stesso può, ad esempio, essere sosti-tuito con valori di altre norme. Si deve comunque te-ner conto del fatto che I’emissione di calore secondoCIGR e più alto per molti tipi di animali rispetto aquel-Ia indicata dalle norme svizzere sul clima della stalla.Ad esempio, per i buoi di riproduzione, si hanno delleemissioni fino al 25% e per maialini e polli da ingrassoaddirittura del 50 %. Per questo motivo in molti calcolisul clima della stalla risulta un bilancio termico positi-vo, rispetto al modo di calcolo secondo norme svizze-re. L'aumento delle emissioni di calore sono da attri-buire ai rendimenti degli animali che sono oggi in real-tà maggiori. Le emissioni di calore secondo CIGRnonche ulteriori perfezionamenti delle ipotesi di cal-colo, danno risultati più conformi.

Nella finestra 3: «clima della stalla» viene registratoquanto segue:

Temperatura della stallaCome valori Default per la temperature e l’umidità re-Iativa dell’aria nella stalla riscaldata, sono assunti Ieindicazioni della proposta di calcolo CIGR per la cate-goria di animali descritta nella prima riga. La tempera-tura della stalla è modificabile nell’ambito dei -15°Cfino ai 35°C rendendo quindi possibile il calcolo an-che per Ie stalle fredde. In ogni caso stalle non riscal-date situate ad un altezza superiore ai 1000 m.s.m.,non sono raccomandabili se non sono acquisite dellecondizioni minime di isolazione del tetto e delle pareti.

Temperature esternaLa temperature esterna quale temperature di riferi-mento in inverno (parametro del freddo) è dedotta inmodo approssimativo dalla quota di altitudine dellastalla indicata nella maschera «DATI CARATTERISTl-CI DELL’AZIENDA». In molti casi un valore più precisoe specifico di un Iuogo può essere ripreso sia da unacarta sulle norme svizzere clima della stalla sia daldot. 70 della SIA.

Umidità relative dell ‘ariaL’umidità relativa media dell’aria riferita alla tempera-ture esterna si situa intorno all ’80%. Per il calcolo del-Ie stalle riscaldate viene indicato come valore norma-Ie, rispettivamente valore Default per I’interpretazionedella temperatura, I’umidità relativa dell’aria del100%, in modo da poter asportare il vapore acqueodalla stalla anche in caso di nebbia. Nel calcolo dellarata d’aria nelle stalle non riscaldate si determina l’u-midità relativa dell’aria interna pari al 90% e quella

esterna pari all’80%. Con temperature nella stalla infe-riori ai 0°C, come può verificarsi nelle stalle non riscal-date, gli animali supportono un’umidità relative dell’a-ria maggiore. L’80% di umidità relativa dell’aria ester-na è valido anche per il calcolo con temperature ester-ne più elevate rispetto a quelle corrispondenti al para-metro del freddo specifico locale. Per analisi della stal-Ia in un determinate momento sono ammesse delle va-riazioni dell’umiditià relativa dell’aria del 60 fino al100% per I’interno e del 40 fino al 100% per I’esterno.

Fattore di umiditàLa formazione di vapore acqueo maggiore rispetto aquello prodotto dagli animali è da attribuire al foraggio(foraggio Iiquido o insilato per suini), all’acqua potabi-Ie, (abbeveratoi a rubinetto o a vasca), ai pavimentiumidi della stalla (a causa del Ietame o dell’uso gene-roso di acqua per la pulizia) ed al sistema di evacua-zione del Ietame (cantine per Ietame, rispettivamentecanali sotto il pavimento fessurato o materasso per ilIetame). In alcune norme un aggiunta di vapore ac-queo del ca. il 10% dell’emissione di provenienza ani-male, indipendentemente dal sistema di evacuazioneutilizzato, è già implicito. Normalmente vale quindi ilfattore umidità 1,1. Solo nel caso in cui Ie quattro cau-se indicate in precedenza non si riscontrano o sonoininfluenti, può essere utilizzato il fattore 1,0. In casocontrario e più indicato utilizzare il fattore 1,2.

Fattore di correzione scambiatore di caloreII grado di rendimento differenziato degli scambiatori dicalore è tenuto in considerazione dal fattore di corre-zione (valore Default 1). Per scambiatori a Iamina o im-pianti molto sporchi questo fattore è pari a 0,5 mentreper scambiatori speciali puliti può arrivare fino a 1,5.

Coefficiente di Iavoro pompa termicaII coefficiente di Iavoro corrisponde al rapporto tra il ri-cupero di energia termica e quella utilizzata sotto for-ma di corrente elettrica. II valore Default per vac-che/buoi e il 3,5 e per suini il 3,0.

Costruzione dell’edificioe trasmissione

Superfici esterne della stallaOltre alle superfici delle pareti, finestre, portoni, porte,tetti e soffitti devono essere immessi i rispettivi valori-K così come Ie temperature dei Iocali accessori. Le

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superfici delle pareti devono essere introdotte con Ie la stalla si può interpolare. Nelle stalle non riscaldatedimensioni compressive effettive misurate esterna- con temperature inferiori ai 0°C si verificano delle per-mente sia in senso orizzontale che dallo spigolo supe- dite nei terreno irrilevanti tanto piu che lo strato di stra-riore del pavimento della stalla allo spigolo superiore me usuale diminuisce il deflusso termico.del soffitto in senso verticale.II computer deduce automaticamente Ie superfici di fi-nestre o portoni/porte (fessura nelle murature) dallesezioni parete «esterna», «interna» ed «ulteriori».

Settore parete sotto terraLe perdite di calore per trasmissione non si verificanosoltanto negli elementi costruttivi fuori terra di unastalla, come pareti e tetto ma anche attraverso il pavi-mento della stalla, rispettivamente il pavimento dellafossa del Ietame e Ie fondazioni dei muri esterni. Per ilcalcolo delle perdite di calore per Ie parti interrate esi-stono svariate proposte (CIGR 1984, SIA 384/2, Uffi-cio federale dei problemi congiunturali TH-K 77, DIN18910 nuovo, elemento 29) che portano a risultati dif-ferenziati. Una semplice possibilità per tener contodelle perdite approssimative di calore per trasmissio-ne e ottenibile con I’inclusione nel calcolo di possibiliperdite per una striscia di 1 m al di sotto dello spigolosuperiore del terreno, rispettivamente del pavimentodella stalla sotto Ie pareti esterne.

Per il calcolo si considera da un Iato la differenzacom-plessiva della temperature esterna e interns. Dall’al-tro Iato si considers il valore-K per la striscia profonda1 m da includere nel calcolo a seconda della situazio-ne e del settore isolante perimetrale usualmente ac-cettato e valutato in modo approssimativo, tenendoconto di un flusso termico all’esterno fino a una pro-fondità di 2 m. Ad esempio, per un muro in calcestruz-zo nel caso in cui il terreno e situato al di sopra del li-vello del pavimento della stalla, e attribuito un valore-K di 1,5 W/m2K (vedi parte 2 «valori indicative-K perele-menti costruttivi»). L’istallazione di un isolamento pe-rimetrale dello spessore di 5 cm e con una profonditàdi 50 cm abbassa il valore-K della striscia ipotetica dicalcolo di una profondita di 1 m, ad un valore di 1,1W/m2K. Se questo isolamento fosse realizzato fino a 2m sotto terra il valore-K relativo ammonterebbe a 0,7W/m2K. In una stalla per I’ingrasso dei maiali con unasuperficie per 320 animali con una piantadalle dimen-sion 14 x 28 m ed una differenza di temperature di30°C tra interno, e esterno, si riscontrano delle perditedi calore per trasmissione nel SUOIO di 30 x 0,7 x 84 =1764 W. Nei passaggi intermedi come ad esempio trala situazione «terreno 2 m sopra il pavimento dellastalla» e «terreno allo stesso Iivello del pavimento del-

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Valori-K per perdite di calore nel settore delle fondazioni (W/m2K) per la striscia teorica di 1 m sotto il Iivello delterreno, rispettivamente del pavimento della stalla

situazione terreno > pavimento terreno = pavimento terreno < pavimento. .... .. .

..

. . ... .. . .

. . . ... .. . .

. ... ..

muro in calcestruzzo .. ..

25 cm isolamento .termico 5 cm

.

isolamento termicoprofondo 2 m 0,7 0,5 0,7profondo 1 m 0,9 0,6 0,9profondo 50 cm 1,1 0,7 1,1

senza isolamento termico 1,5 1,0 1,5

Supplemento di 0,5 W/m2K per una soletta in cemento armato a contatto con il terreno, nel caso «terreno > pa-vimento» e «terreno = pavimento» collegata ininterrottamente con il basamento.

Valori-K 2.3 Dati di uscita sullo schermoNella costruzione di nuove stalle riscaldate i valori-Kdelle murature esterne non dovrebbero superare lo In generale0,5 W/m2K e del tetto/soffitto 100,4 W/m2K. Per contro,in stalle non riscaldate i valori-K non devono superare,sempre per i due elementi costruttivi menzionati, i 1,2W/m2K, alfine di evitare il deposito di condensa.

I valori-K devono essere calcolati o possono esserededotti da tabelle. II valore-K medio che tiene contodelle diverse quote di superficie di riferimento, deveessere calcolato e introdotto nel caso in cui il settoredella parete situato al di sopra della superficie di basedella stalla (basamento) ha un isolamento termico di-verso da quello della parete.

Sullo schermo sono visibili, oltre ai valori d’entrata, ilcalore sensibile emesso, il vapore acqueo e I’anidridecarbonica degli animali come pure Ie diverse rate d’a-ria ed i rispettivi bilanci termici.Rata d’aria invernaleIn inverno, nella stalla non devono essere superati l’u-midità relativa dell’aria del 70 o 80% rispettivamente,secondo CIGR, DIN 18910 e della norms svizzera sulclima nella stalla, del 0,35 Vol. % CO2. Come rata d’a-ria invernale deve sempre essere tenuta in considera-zione la maggiore delle due (scala vapore acqueo eanidride carbonica).

100

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Rata d ‘aria estivaPer un ottimale indite di ricambio d’aria del ventilatorela rata d’aria estiva e molto importante. Per Ie vacche,buoi, pecore e capre è generalmente necessaria larata d’aria derivante dalla differenza di temperatura di3°C, per il pollame ed i suini una differenza di 2°C (perun’altitudine sopragli 800 m anche 3°C). II calcolo del-Ia rata d’aria estiva si basa sull’asportazione di calorerisultante a 30°C.

Bilanci termiciLa scala di ventilazione con la maggiore rata d’aria in-vernale da un risultato sfavorevole del bilancio termi-CO. Un bilancio negativo può essere evitato o attenua-to nel modo che segue: migliore isolamento termicodi singole strutture edilizie, minori volumi della stalla,superfici delle finestre piu piccole, nel caso in cui su-perino il 5% della superficie della stalla, temperaturedeila stalla inferiori attraverso I’aumento di rate d’aria,impiego di scambiatori termici e stalle con una sup-plementare, irrilevante formazione di vapore acqueo(vedi annotazioni sul fattore umidità sotto «scelta delpatrimonio zootecnico»).

Scambiatori termiciLe stalle con animali giovani (vitelli, maialini e pulcini)denotano spesso un bilancio termico negativo chepuò essere equilibrate tramite uno scambiatore termi-co che trasmette il calore dall’aria di smaltimento all’a-ria esterna. Per questo motivo sono indicati sotto «bi-Iancio termico con scambiatore termico» i due bilancitermici cone senza scambiatori termici.In molti casi si riesce a ricuperare il 50% del caloreper perdite di ventilazione tramite lo scambio di caloree la condensazione. Anche in tutti gli altri casi, doveuno scambiatore termico non viene utilizzato per ri-scaldare, lo stesso migliora comunque il clima dellastalla perchè nella misura in cui ricupera calore per-mette di far entrare più aria nella stalla (un Wh riscalda1 m3 d’aria di ca. tre gradi). ContemporaneamenteI’aria esterna viene riscaldata diminuendo il pericolodi corrente. Sono pure calcolate Ie dimensioni dellesuperfici di separazione necessarie di uno scambia-tore termico a piastre.

Pompe termicheOltre alle due rate d’aria di smaltimento ed ai bilancitermici secondo il tenore dello 0,35% di CO2 ed allascala del vapore acqueo, e indicato un terzo elementodi calcolo cioè la scala del 0,50% di CO2 in quanto sipresume che gli animali (con temperature esterne

basse) emettano un maggiore quantitative di anidridecarbonica all’ora. Secondo questa scala, in presenzadi un esercizio ad aria ricircolata (vacche/buoi), si ot-tiene la massima produttività termica. Oltre alla porta-ta termica viene indicato quale rata di aria ricircolata(m3/h) e quanta condensa (g/h) sono ottenibili se I’ariadella stalla e raffreddata a 3°C con il 95% di umiditàrelativa dell’aria.

Nell’esercizio ad aria di smaltimento nelle stalle conmaiali il contenuto superiore di CO2 ammesso non èimportante perchè, specialmente in inverno, il tenore di0,35% di CO2 o di vapore acqueo richiedono una mag-giore rata d’aria di smaltimento dalla quale viene poi ri-cuperato calore (raffreddamento dell’aria di smalti-mento a 5°C con un’umidità relativa dell’aria del 95%).

2.4 Stampa

II calcolo può essere stampato così come è rappre-sentato sullo schermo. I risultati, compreso I’indirizzo,vengono visualizzati su due, rispettivamente tre fogliA4 a secondo se sono inclusi o meno lo scambiatoretermico e la pompa termica.

3. Elementi base del calcolo

3.1 Temperature esterne

II valore Default quale temperature indicative per latemperature esterna, viene determinate in funzionedeli’altitudine come segue: la temperature esterna apartire da -7°C sotto i 100 m.s.m. diminuisce di 1°Cogni 100 m di aumento dell’altitudine. Questa tempe-rature, come parametro del freddo, è analoga allaquantità media dei giorni di gelo di un determinate luo-go. Come giorni di gelo si intendono giorni nei quali Ietemperature sono situate al di sotto dei 0°C per ognu-no dei tre periodi di misurazione. II parametro del fred-do è equivalente alla temperatura media più bassaper 90 ore all’anno (ca. 4 giorni, rispettivamente I’1%della durata di un anno).

3.2 Parametri dell’aria

Per il calcolo delle rate d’aria invernali sono necessarii cosiddetti parametri dell’aria.

101

Allegato 1 PACER

Questi valori non dipendono unicamente dalla tempe-ratura e dall’umidità dell’aria ma anche dall’altitudinealla quale è situata la stalla. Per esempio la pressionee Ia densità nell’aria tra i 500 ed i 1500 m.s. m. diminui-scono del 13%, mentre la capacità di assorbimentodel vapore acqueo aumenta del 13%. Per il calcolo sipossono utilizzare Ie formule di Janssen e Schoedder(grandezze sullo stato dell’aria, elementi base di tec-nica agraria Bd. 30,3, 1980).

3.3 Formule di calcolo (calore emesso daglianimali, rate d’aria, ecc.)

L’emissione di calore degli animali comprende sem-pre sia il calore sensibile che Iatente (in relazione alvapore acqueo). Con Ie formule secondo la propostadi calcolo CIGR tabella 3 il computer calcola, in baseall’emissione di calore degli animali in una stalla, laquota di calore sensibile, il tenore di vapore acqueo edi anidride carbonica. La tabella 3 contiene anche Ieformule per il calcolo delle rate d’aria invernali ed esti-ve nonche delle perdite per ventilazione. Le rate d’ariainvernali calcolate in m3/h si riferiscono all’aria dismaltimento. A dipendenza della maggiore densità ininverno, la rata d’aria dell’aria esterna è inferiore del10%. Per il bilancio termico il programma del compu-ter paragona la quota di calore sensibile emessa daglianimali con la sommadelle perdite per trasmissione edella quota di calore sensibile delle perdite per venti-Iazione, cosi come praticato secondo Ie norme peredifici industrial e abitativi.

3.4 Scambiatore di calore

II ricupero di calore tramite scambiatori di calore per ilriscaldamento della stalla dipende dalla differenza traIatemperatura dt esterna e quella interna(misurazionipersonali e di diversi autori):

ricupero di calore in Wh/m3 = 0,2 dt -1.

Se si divide per 100 la rata d’aria invernale moltiplicataper 4, si ottiene la superficie necessaria di tutte Ie pia-stre dello scambiatore. Ciò è spiegabile con il fatto chenel periodo di transizione uno scambiatore di caloredeve Iasciar passare ca. il quadruplo di rata d’aria inver-nale, in considerazione del fatto che, secondo svariatemisurazioni, sono ammessi ca. 100 m3/h d’aria per me-tro quadro di superficie dello scambiatore a piastre.

3.5 pompa termica

Mediante pompe termiche il calore della stalla può es-sere usato come riscaldamento dell’abitazione. II ca-Iore viene prelevato dall’aria ricircolata oppure daquella di smaltimento. Per I’utilizzo di calore derivantedall’aria ricircolata, Ie pompe termiche a costruzionecompatta e split sono Ie più idonee. Negli impianticompatti I’aria ricircolata viene trasmessa alla pompatermica e negli impianti split solamente all’evaporato-re che è separato dalla pompa.

I due tipi di impianti utilizzati soprattutto in stalle convacche/buoi, prelevano dall’aria ricircolata I’intero ca-Iore residue, quindi I’eccedenza di calore. Sfruttandola quota dell’eccedenza di calore, compresa la quotadi corrente del compressore, si ottiene quindi la quan-tità necessaria di calore per una pompa termica pervacche e buoi. Con coefficienti di Iavoro più bassi si ot-tengono potenzialità caloriche maggiori rispetto acoefficienti più alti. Ciò deriva dal fatto che la quota dicorrente del compressor e più alta.

La rata di aria ricircolata (m3/h) si ottiene dividendo ilcalore residuo con la differenza tra I’entalpia dell’ariadella stalla e I’aria ricircolata (3°C con il 95% di umidi-tà relativa dell’aria). La quantità di condensa (g/h) siottiene moltiplicando la differenzadel contenuto di va-pore acqueo dei due stati d’aria con la rata di aria ricir-colata.

Per I’utilizzo del calore dall’aria di smaltimento vengo-no impiegate pompe termiche con una circolazionead acqua o salamoia. Ciò è il caso soprattutto in stallecon maiali perche Ie temperature sono più alte rispet-to a stalle con vacche, permettendo quindi il ricuperodi calore dall’aria di smaltimento. Inoltre il pericolo piùaccentuate di formazione di polvere nella stalla permaiali influisce in misura minore sulla circolazionesupplementare. Una circolazione supplementare e laformazione di polvere determinano comunque uncoefficiente di Iavoro più basso. L’aria di smaltimentoviene raffreddata a 5°C con il 95% di umidità relativadell’aria prelevando, a secondo dellatemperatura del-la stalla, per m3 d’aria da 3 a 10 Wh di calore. In que-sto modo si ottiene la potenzialità calorica compresala quota di corrente del compressore.

102

Allegato 1

4. Tabelle e formule

Tab. 1: valori sul clima della stalla ed emissionedi calore (secondo CIGR)

tipi di peso temperatura produz.animali racco- umidità di calore

mandata per anim.(kg) (°c) (%) (W)

vitelli 50vitelli d’allevamento 2 m 100vitelli d’allevamento 4 m 150bovini d’allevamento 6 m 200bovini d’allevamento 14 m 300bovini d’allevamento 22 m 400bovini d’allevamento 30 m 500vitelli d’ingrassoviteili d’ingrassobovini d’ingrasso Munibovini d’ingrasso Munibovini d’ingrasso Munibovini d’ingrasso Munimucche da Iatte(15 I latte/giorno)mucche da Iatte(15 I latte/giorno)mucche da Iatte(15 I latte/giorno)animali d’allevamento

maialinimaialinimaialinimaialinimaiali preingrassomaiali preingrassomaiali preingrassomaiali fine ingrassomaiali fine ingrassomaiali fine ingrasso

100150200300400500500

600

700

1000

25

10202030406080

100scrofe d’ailevamento verro 150scrofe d ‘allevamento verro 200scrofe d’allevamento verro 250scrofe (incluso 10 maialini 150a 5 kg)scrofe (incluso 10 maialini 200a 5 kg)scrofe (incluso 10 maialini 250a 5 kg)

1010101010101010101010101010

10

10

10

282524202017

513131315151518

8

18

8080808080808080808080808080

80

80

80

6666667070737577777775757572

72

72

135235335430595745885260375475660830980

1005

1095

1180

1105

1837619696

125150190225255225275320760

805

855

agnelli d’ingrasso 20agnelli d’ingrasso 40allevamento pecore da Iana 60allevamento pecore da Iana 80cavalli da sellscavalli da somapulcinipulcinipolli d’ingrassopolli d’ingrassopolli d’ingrassogalline ovaiolegalline ovaiolecapre(con 5 I di latte/giorno)capre(con 5 I di latte/giorno)capre(con 5capre(con 5capre(con 5

di latte/giorno)

di latte/giorno)

di iatte/giorno)

500800

0.0530.300.501.001.501.502.00

30

40

50

60

70

1010

0101410

027241818181810

10

10

10

10

80 6580 11080 12080 15076 65080 96060 1.1063 4.0066 5.9072 10.0072 13.6072 9.5072 11.8080 140

80 160

80 175

80 190

80 20

103

Allegato 1

Tab. 2: valori-K indicative per elementi costruttivi in edifici agricoli

elemento costruttivi isolamento termico cm valore-K W/m2K

paretitelaio in legno, rivestimentood opere in muratura, isolamento esternood opere in muratura con intercapedine 12

86

calcestruzzo poroso (spessore parete) 30(spessore parete) 25

solaio/tettorivestimento in legnoo solaio in calcestruzzo 12

8

porte/portonialluminio da entrambi i Iati 4rispett. materiale sintetico 3,5

2abete rosso 4

2,4

finestre*)soletta a doppia nervatura 3,0vetratura isolante (strato d’aria) 0,6vetratura semplice 5,2

0,30,40,50,40,5

0,30,4

1,31,52,12,23,0

3,0

*) supplement di 0,5 W/m2K per finestre con telaio in metallo

104

Allegato 1

Tab. 3: formule per il calcolo del clima della stalla secondo CIGR, 1984

quota di calore sensibile (w)quota dell’emissione di calore Iatente ( w )emissione di vapore acqueo (g/h)emissione di anidride carbonica (l/h)

rata d’aria invernale secondo H2O (kg/h)rata d’aria invernale secondo CO2

(m3/h)rata d ‘aria estiva

(kg/h)

perdite di calore per ventilazione( w )

calore residuo (bilancio termico) ( w )

emissione complessiva di calore sensibile, Iatente degli animalicalore residue, trasmissione attraverso elementi costruttivi, perdite per ventilazionetemperature ambiente, rispett. stalla °Cemissione di vapore acqueo in g/hemissione di anidride carbonica in I/hfattore di umiditàrate d’aria invernali, estive in kg/h rispett. m3/hcontenuto di vapore acqueo dell’aria interna, esterna in g/kgcontenuto di anidride carbonica in Vol. %differenza di temperatura tra interno ed esternodensità dell’aria in kg/m3

# ) II contenuto di anidride carbonica all’esterno e stabilito in 0,03%, all’interno in 0,35%

1 0 5

PACER Allegato 2

Allegato 2

Programma PC collettori solari (versione 1.1)

107

Allegato 2

Allegato 2

Programma PC collettori solari(versione 1 .1)

1. In generale

II programma PC «collettori solari» serve per il dimen-sionamento di collettori solari per l’essiccazione delfieno. Questo programma si basa su misurazioni dimodelli di collettori solari effectuate presso I’lstitutoPSI di Würenlingen. In base ai risultati ottenuti è statoallestito il rapporto FAT No. 325 «dimensionamento dicollettori solari per I’essiccazione del fieno» ed unprogramma computerizzato per calcolatori di grandecapacità. Questo programma è stato modificato ed eora disponibile per i personal computer.

II programma calcola la velocità dell’aria nel colletto-re, la perdita di pressione, il grado di rendimento eI’aumento di temperature dell’aria di essiccazionecon 800 W/m2 di irraggiamento solare per una deter-minate superficie del collettore ed un certo tipo di ma-teriale del tetto partendo dall’altezza massima delleterzere e delle capriate. Questo procedura di calcoloviene ripetuta nove volte mentre I’altezza del canalediminuisce ogni volta di 1 cm (1 altezza calcolata = al-tezza delle terzere).

2. Dati d’immissione

Chiamando il programma «SOKO» viene visualizza-ta, dopo il titolo del programma, una Iista con collettorisolari gia calcolati. II file «SOKO. DAT» contiene un de-terminate numero di modelli aziendali che possonoessere modificati a piacimento. Dopo la scelta dell’a-zienda lo schermo visualizza la maschera di ingressocon i dati dell’azienda scelta. Gli stessi possono esse-re modificati (globalmente o singolarmente) per ognicalcolo.

La maschera contiene i seguenti dati d’immissione:

portata d’aria (uno o due mucchi)carico dell’ impiantotipo di collettore (materiale)Iunghezza complessiva del collettoreIunghezza parziale del collettore (in caso di aspi-razione dai due Iati)Iarghezza del collettorealtezza delle travi

L’indirizzo del consulente può essere adattato unavolta per ogni utente. L’indirizzo dell’azienda vienemodificato ad ogni procedura di calcolo. I due indirizzisono visualizzati soltanto con la stampa dei risultatima non SUIIO schermo.

La maschera per I’immissione dei dati contiene dellespiegazioni sull’immissione dei valori numerici. Untest di plausibilità controlla i valori immessi. Gli stessisi devono trovare all’interno dei Iimiti delle parentesi.

Le correzioni nello stesso riquadro avvengono con iltasto <–.Dopo I’immissione di nuovi dati deve essere premutoil tasto Enter. Con il tasto FRECCIA IN SU ci si spostanel riquadro precedence e con il tasto FRECCIA INGIU’ in quello successive. I tasti di comando relativisono visibili nell’ultima riga.

Se due mucchi (sia di uguali o differenti dimensioni)devono essere ventilati uno dopo I’altro o contempo-raneamente, si preme il 2, altrimenti l’1 (numero delleventilazioni).

Partendo dalla superficie e dall’altezza del mucchio ilprogramma calcola la portata d’aria e il carico dell’im-pianto. Ma ciò avviene soltanto premendo nel relativoriquadro il tasto ENTER o FRECCIA IN GIU. Se è giastato scelto un determinate ventilatore, deve essereimmessa la portata d’aria specifics (nel corrisponden-te carico dell’impianto).

— indirizzo del consulente— indirizzo dell’azienda con indicazione dell’altitudi-

ne e della posizione geografica— numero delle ventilazioni— superficie del mucchio (uno o due mucchi)— altezza del mucchio (uno o due mucchi)

108

PACER Allegato 2. .

II calcolo può essere effettuato per cinque diversi tipidi collettori:

tipo 1: eternit marrone, ondulazione trasversaletipo 2: eternit marrone, ondulazione Iongitudinaletipo 3: alluminio marrone, ondulazione trasversaletipo 4: polycarbonato trasparente, ondulazione

trasversaletipo 5: copertura in tegole

Una Iunghezza parziale del collettore è tenuta in con-siderazione soltanto in caso di aspirazione dai dueIati. In generale, un collettore istallato su un tetto a ca-priata semplice, ha una Iunghezza parziale zero (0),cioè I’aspirazione avviene soltanto da una parte. Lemisure che devono essere immesse per I’altezza delletravi o delle capriate cosi come anche per I’altezza delcanale, sono rappresentate nella figura. Dopo l’im-missione degli ultimi valori, deve essere premuto iltasto PgDn. -

1: eternit marrone, ondulazione trasversale2: eternit marrone, ondulazione Iongitudinale3: alluminio marrone, ondulazione trasversale4: polycarbonato trasparente, ondulazione trasversale5: copertura in tegole.

Materiale peril tetto

109

Allegato 2 PACER

Misure del collettore

1: Iunghezza complessiva2: Iunghezza parziale3: Iarghezza.

Distanze

I

3. Controllo dei dati

Sullo schermo sono visualizzate Ie indicazioni che se-guono:

I dati con il segno # (ad es. # 0,15) sono critici e devo-no essere modificati. I dati vengono memorizzati epossono essere nuovamente richiamati nell’esercizioNo. 1 sotto SOKO.DAT.I dati con il segno $ sono al di fuori dei Iimiti e devonoessere controllati. In questo caso il programma non ecomunque interrotto.La scelta viene confermata con I’indicazione dei nu-meri di aspirazione d’aria (da un solo Iato o dai dueiati) e delle ventilazioni. La verifica del calcolo dimo-stra se la rata d’aria si colloca entro condizioni di nor-malita o se la stessa e critica ( # segno).

II rapporto tra la superficie del collettore e quella delmucchio è pure verificata. Se tale proporzione è situa-ta al di fuori dei valori che seguono, la stessa è visua-Iizzata con un avvertimento (segno $):

eternit 2 - 3alluminio 1,5- 2,5polycarbonato 1-1,5tegole 2,5- 3,5

Se compare il segno $ significa che i valori sono supe-riori o inferiori a quelli dei valori indicative. Valori trop-po elevati significano che si e in presenza di una su-perficie del collettore troppo grande con costi d’inve-stimento alti. Con valori inferiori il riscaldamento del-I’aria risultera minore ai 6°C.

7: a/tezza della trave2: a/tezza de/ cana/e.

110

PACER Allegato 2

4. Interpretazione dei risultati

I risultati vengono dapprima visualizzati SUIIO scher-mo. Si determina I’altezza del canale con cui vengonoraggiunti i 6°C di riscaldamento dell’aria e non si su-pers una perdita di di carico di più di 1 mbar e megliocome e indicato nell’estratto dallo schermo che se-gue:

altezza della trave (cm):portata d’aria (m3/s):Iunghezza del collettore (m):altezza del canale (cm):velocita dell ‘aria (m/s):perdita di carico (mbar):grado di rendimento (%):aumento di temperatura*) (GrC):Iunghezza del collettore (m):altezza del canale (cm):velocità d’aria (m/s):perdita di carico (mbar):grado di rendimento (%):aumento di temperature*) (GrC):

*) con irraggiamento soiare di 800 W/m2

2012,112,5135,820,98495,87,585,670,91516,0

126,301,23506,0

76,481,33536,3

116,881,58526,1

60,000,0000,0

Se Ie Iunghezze di aspirazione non sono di uguali di-mensioni, il programma permette la scelta di diversealtezze di canali nelle quali la perdita di carico e quasiuguale.

A questo punto si può decidere se i risultati sono sod-disfacenti. In caso contrario i dati vengono memoriz-zati e si inizia da cape.

5. Stampare e memorizzare

Se i risultati sono soddisfacenti, si può passare alla zando, nel contempo, quelli non più usati mediantestampa degli stessi. Nel caso in cui la stampante non sovrascrizione.è inserita il programma ordina, mediante un impulsosonoro, (dopo una pausa di alcuni secondo) di proce- L’ultima domanda e se si desidera calcolare un nuovodere. collettore od un’ulteriore variante.

II programma ci richiede successivamente it numerod’esercizio sotto il quale devono essere memorizzati idati. II numero 1 e riservato per i «casi di pericolo». Inumeri da 2 a 15 sono Iiberamente disponibili riutiliz-

111

Allegato 3

Allegato 3

Programma PC biogas (versione 1.1 .1)

113

Allegato 3

Allegato 3

Program ma PC biogas (versione 1.1 .1)

Capitolo 1: in breveSe avete delle conoscenze sull'uso del programmaMS-DOS calcolatrici, Ieggete questo capitolo. Ciò vipermettera di disporre di una conoscenza approssi-mativa SUI BIOGAS ed in poco tempo potete passareall’elaborazione dei dati.

Capitolo 2: avvioIn questo capitolo potete Ieggere come si avvia il pro-gramma BIOGAS ed otterrete informazioni più preci-se sul manuale d’uso e sulle maschere delloschermo.

Capitolo 3: i menuIn questo capitolo sono trattati la funzione e I’uso deimenu «Pulldown».

Capitolo 4: immissione dei datiIn questo capitolo vengono illustrate Ie possibilità rela-tive all’immissione dei dati e di correzioni.

Capitolo 5: rappresentazione dei bilanci calcolatiIn questo capitolo apprenderete come rappresentare irisultati dell’immissione dei vostri dati.

Capitolo 6: stampa dei datiIn questo capitolo sono illustrate i dettagli per la stam-pa dei vostri dati e calcolazioni.

Capitolo 7: memorizzazione e Iettura dei datiIn questo capitolo e descritto come potete memorizza-re i vostri dati su mini-dischi o dischi fissi e come glistessi potranno essere nuovamente Ietti e elaborati.

Allegato: il file BIOGAS.DEFNell’allegato e spiegato la funzione ed il contenuto delfile BIOGAS.DEF.

1. In breve

Seguendo passo dopo passo Ie indicazioni di questocapitolo vi permettera di conoscere Ie funzioni essen-ziali del programma BIOGAS. In molte fasi troverete Ieindicazioni SUI capitolo nel quale sono menzionati deidettagli sulla problematic specifics. Se del caso con-sultatelo per poi ritornare a questo capitolo.

1.1 Avvio del programma

II programma BIOGAS inizia immettendo nel fileDOS-Prompt « BIOGAS < Enter>».Lo schermo avvio e visualizzato.

1 . 2 Commutare sul modus-menu

Digitate <F10>.Ciò vi permettera di entrare nel modus-menu nel qua-Ie si possono eseguire svariati comandi.Il menu-archi-vio dati (file) è ora aperto ed il comando «nuovo» è atti-vato. Per una descrizione dettagliata sull'uso delmenu consulate il capitolo 3.

1.3 Allestimento di un nuovo documento

Digitate il tasto <Enter> .In tal modo uscirete dal modus-menu perentrare nellamaschera d’immissione «patrimonio zootecnico e po-tenziale BIOGAS».

1.4 Immettete il patrimonio zootecnicoed il potenziale BIOGAS della vostraazienda

Potete quindi immettere i vostri dati nei riquadri; ognivolta che premete <Enter> vi sposterete nel riqua-dro successive. Una spiegazione dettagliata per l’im-missione dei dati viene illustrate nel capitolo 4.

1.5 Entrate nella maschera d’immissionesuccessive

Entrate nel modus-menu (vedi passo 2) ed aprite ilmodus-menu-immissioni premendo il tasto di direzio-ne <destra> . Attivate il comando «proz.- e Betr-Parameter (parametro processo ed esercizio)» (tastodi direzione <giù> ) e digitate <Enter> . Riempiteanche questa maschera secondo Ie indicazioni speci-fiche per la vostra azienda.

1.6 Compilate la terza mascherad’immissione

La procedura e identica a quella descritta per la fase 6,ma ora dovete attivare il comando «dati climatici ». Ade-guate la maschera dati climatici alle vostre esigenze.

114

+0m Qr4

PACER Allegato 3

1.7 Memorizzazione delle vostre immissione

E auspicabile memorizzare i dati immessi il piu prestopossibile. Premete quindi <Alt >-S (questa e una pro-cedura abbreviate per richiamare la finestra del menu-comandi. A questo proposito Ieggete il capitolo 3).Sullo schermo appare I’invito di immettere il nome diun file e come proposta e visual izzato il testo w BIO-GAS. DAT~~. Digitate <c Mein Hof e Enter> * (la miaazienda) (I’introduzione può essere effettuata sia conIettere maiuscole che minuscoie).

Nel file BIOGAS viene quindi visualizzato il file MEIN-HOF. DAT; I’estensione K DAT. * viene aggiunta auto-maticamente. Da questo momento nella riga di confi-gurazione (vedi capitolo 2) appare il nome del file nelquale sono stati memorizzati i vostri dati. I dettagli perla memorizzazione di dati sono indicati nel capitolo 7.

1.8 Calcolo dei bilanci energeticdella sua azienda

Qui avete la possibilità di calcolare il ~~bilancio giorna-Iiero >>, il < biiancio annuale con riscaldamento a gas>,it ubilancio annuale con un impianto di produzionecombinata forza-calore~ e la usostituzione energeti-c B. Questi quattro comandi si trovano nel menu-cal-colatrici. Ulteriori dettagli nel capitolo 5.

1.9 Stampa dei vostri dati

Mediante il tasto < Alt > -P potete stampare i vostridati visibiii attualmente nella maschera dello scher-mo. Ulteriori dettagli relativi alla stampa sono indicatinel capitolo 6.

1.10 Fine del programma

Con il tasto eAlt > -X potete terminare in ogni me-mento il Iavoro con il programma BIOGAS. Se dopoI’ultima memorizzazione sono state fatte delle modifi-che successive, potete ora procedere alla Ioro memo-rizzazione.

2. Avvio del programmae informazioni generale

2.1 Avvio del programma

A1l’awio del program ma BIOGAS avete due possibili-ty :

—

—

digitate 4BIOGAS <Enter> >,;

digitate uBIOGAS enome del file> cEnter> >,,ric-ordandovi che il enome del file> e il nome diun file esistente del programma BIOGAS. In talcaso questo file viene attivato ed e pronto perI’uso. I dettagli sono illustrate nel capitolo 7.

Dopo I’avvio del programma il file BIOGAS cerca dap-prima un file denominate BIOGAS.DEF nell’indirizza-rio base (cioe I’elenco nel quale si trova il file BIO-GAS. EXE). Se la ricerca risulta negativa, viene attiva-to un segnale acustico e nella riga di configurazione 6visualizzata una comunicazione in merito. Dopo averdigitato un tasto qualsiasi si ritorna a DOS-Prompt.

Nel caso in cui si verifica questo errore significa che iifile BIOGAS.DEF non esiste; copiate quindi questofile dal dischetto originale nell’indirizzario base ed av-viate nuovamente ii file BIOGAS.

L’importanza del file BIOGAS.DEF e illustrate nell’al-Iegato.

2.2 Le maschere dello schermo

Le maschere dello schermo sono state progettate inmodo da essere ben Ieggibili SUIIO schermo monocro-matico. Nel caso di schermi a colore alcune informa-zioni sono ulteriormente evidenziate, ad es. i campid’immissione ed i campi con calcoli sono raffigurati inmodo diverso uno dall’altro.

Si opera una distinzione tra maschere d’immissione(nelle quali sono immessi e modificati i dati) e ma-schere di rappresentazione grafica (the servono uni-camente per la raffigurazione di dati, ad esempio dicalcoli).

Tutte Ie maschere dello schermo sono di regola strut-turate in modo identico. Le stesse sono composte in 3parti:

— la barra del menu si trova nella prima riga delloschermo; la stessa viene utilizzata quando vi tro-vate nel modus-menu;

— il settore inferiore e costituito dalle ultime due ri-ghe dello schermo. La riga superiore (riga princi-pal) contiene di regola ii nome del file appena

115

A/legato 3

aperto oppure il testo ~~nessun file~~; in questa rigavengono visual izzate anche Ie comunicazioni re-lative al programma. La seconds riga informs inmerito alla disponibilita di tasti speciali;

il settore principal dello schermo serve per la raf-figurazione e la elaborazione dei dati.

2.3 Schermo-avvio

Lo schermo-avvio viene sempre visualizzato quandonon e stato aperto nessun documento:

— quando viene avviato BIOGAS senza indicare ilnome del file;

— quando viene chiuso un documento.

Lo schermo di avvio e una normale maschera di raffi-gurazione. Nella stessa vengono indicate Ie informa-zioni inerenti ii programma.

2.4 Le diverse caratteristiche del programma

Si differenziano tra:

— modus-immissione

— modus-raffigurazioni e

— menu.

Quasi sempre vi troverete nel modus-immissione perelaborar,e i dati della vostra azienda. Se volete proce-dere alla valutazione di questi dati dovete entrare nelmodus-raffigurazioni dove sono illustrate i bilancienergetic. II modus-menu viene utilizzato per esegui-re altri comandi come ad esempio memorizzare,stampare, ccc., come anche per cam biare dal modus-immissione in quello delle raffigurazioni o viceversa.Questi tre modi sono descritti dettagliatamente nei ca-pitoli 3 (modus-menu), 4 (modus-immissione) e 5 (mo-dus-raffigurazioni).

Un ulteriore metodo e il cosiddetto modus-dialogocon il quale avete delle possibilità di scelta limita-te, ad esempio I’immissione del nome di un file oppu-re la risposta ad una domanda con un ~~si ~~ o con un<e no ~~.

3. I menu

Tutti i comandi del programma BIOGAS vengono ese-guiti mediante un menu. II BIOGAS offre cosiddetti~,menu pulldown ~~, con una visual izzazione perma-nence dei titoli nella barra-menu. Nel momento in cuientrate nel modus-menu, uno di questi viene attivato;con alcuni tasti potete aprire tutti i menu e cio vi per-mettera una visione rapida di tutti i comandi offerti daun program ma.

3.1 Utilizzo del menu

Con il tasto( < F1O > si cambia dai modus-immissioneo raffigurazione nel modus-menu. Si apre I’ultimomenu attivato. Con i tasti di direzione edestra > ec sinistra > entrerete nel menu successive oppure inquello precedence.In ogni menu si trovano degli ordini che possono esse-re raffigurati in svariate maniere:

—

—

—

i comandi non eseguibile sono raffigurati con unasemiluminosita’e come 10 indica il nome medesi-mo, non eseguibili;

i comandi non attivi sono raffigurati con una pienaIuminosita. Gli stessi possono essere eseguiti, masolo dopo la Ioro attivazione;

i comandi attivi sono raffigurati inversamente. Epossibile I’attivazione di un unico comando. IIcambiamento del comando attivo avviene tramitei tasti di direzione c su >, rispettivamentec gib >. EQSte la possibilità che al momento del-I’apertura di un menu nessun ordine sia attivo an-che se 10 stesso contiene dei comandi eseguibili.In tal caso e sufficient utilizzare i tasti di direzione<w> o egiu>.

E possibile Iasciare il modus-menu

— mediante I’uso del tasto <enter> : in questocaso I’ordine attivo viene eseguito, o

— mediante I’uso del tasto -= Esc ><: in questo casonon viene eseguito nessun ordine.

3.2 Comandi abbreviate

Ogni comando e eseguibile direttamente senza cloverentrare nel modus-menu. In questo caso viene digita-toil tasto < Alt > assieme ad un tasto specifico di co-

116

Allegato 3

mando. Questo tasto e visibile a destra di ogni coman-do; e quindi sufficient, ad esempio, utilizzare lacom-binazione dei tasti < Alt > -X per Iasciare il pro-gramma.

3.3 I menu in dettaglio

3.3.1 File-menuL’utilizzo del file dipende in ogni caso dai comandicontenuti nel menu-file:

— nuovo <Alt >-N; in questo modo viene aperto unnuovo documento non ancora attribuito ad un file(nella riga di configurazione viene visualizzato~tnessun file~>).

— Aprire... < Alt > -O; in questo caso entrate nel mo-dus-dialogo e potete scegliere un file esistente (ul-teriori dettagli nel capitolo 7). Questo file vienequindi aperto e vi troverete nel modus-elaborazio-ne. II nome del file viene visualizzato nella riga diconfigurazione.

— Memorizzare c Alt >-S: i dati del documento at-tuale sono memorizzati su dischetto o disco fisso.Se I’attribuzione di questo documento ad un filenon e ancora avvenuta, dovete digitare un nomedi file (analogo a ~~memorizzare sotto... ~>). Dopo lamemorizzazione vi troverete nuovamente nellafinestra precedence.

— Memorizzare sotto... <Alt > -A: questo comandovi permette di memorizzare il vostro documento inun altro file. Entrerete nel modus-dialogo dove po-tete immettere un nome di file come pure sceglie-re I’units e I’indirizzario nel quale deve esserescritto il file (vedi capitolo 7). II file originario vienechiuso e Iavorerete in seguito con il nuovo file. IInuovo nome del file viene visualizzato nella riga diconfigurazione.

— Chiudere <Alt > -W: il documento attualmenteaperto viene chiuso; nel caso in cui i vostri datinon fossero ancora stati memorizzati, rispettiva-mente modificati dopo I’ultima memorizzazione,vi viene data la possibilità di farlo (attraverso l’atti-vazione del comando ~~memorizzare~~).

— Stampare <Alt > -P: il contenuto della mascheradello schermo visibile al momento viene stampato.

— Terminare c Alt > -X: dopo aver chiuso un docu-mento attivo (digitando il comando <~chiudere~~) ilprogramma BIOGAS termina e vi ritroverete nelDOS-Prompt.

3.3.2 Menu-immissioneI comandi di questo menu servono al richiamo di ma-schere d’immissione che permettono I’introduzione deidati. In questo modo entrerete nel modus-immissione.

— patr.zootecnico/pot. biogas < Alt >-1: con l’attiva-zione di questo comando entrate nella maschera<c PATFil MON10 ZOOTECNICO E POTENZIALEBIOGASN; qui vengono registrati it patrimoniozootecnico dell’azienda ed il potenziale di biogasdelle singole specie d’animali.

— Parametro-processo ed esercizio c Alt >-2: que-sto comandovi conduce nella maschera ccDlMEN-SIONAMENTO IMPIANTO DI BIOGAS~~, nellaquale possono essere immessi e modificati i para-metri di processo ed esercizio.

— Dati SUI clima cAlt >-3: Questo comando per-mette I’adeguamento delle temperature mediemensili come pure I’immissione delle temperatu-re giornaliere che devono essere utilizzate per la ~determinazione del bilancio giornaliero.

3.3.3 Menu-calcoliI comandi di questo menu richiamano maschere diraffigurazione che descrivono i risultati dei calcoli delbilancio. Si entra quindi nel modus-raffigurazioni.

— Bilancio giornaliero cAIt > -T: calcolo e rappre-sentazione del bilancio energetic giornaliero

— Bilancio annuale riscald. gas <Ah > -G: calcolo erappresentazione del bilancio energetic annualecon riscaldamento a gas.

— Bilancio annuale CFC <Alt > -K: calcolo e rap-presentazione del bilancio energetic annualecon I’impiego di un impianto combinato forza-ca-Iore.

— Sostituzione energetic <Ah> -E: calcolo e rap-presentazione della quantita di energia sostituitatramite biogas; il layout di questa maschera di raf-figurazione dipende dal fatto se nella maschera~~DIMENSIONAMENTO DI IMPIANTO DI BIO-

117

Allegato 3

4.

GAS ~> e stata scelta I’opzione <t riscaldamentodell’acqua con riscaldamento ad olio/legna~> o ~~ri-scaldamento dell’acqua con boiler elettrico~~.

Immissione dati

Se vi trovate nel modus-immissione (nelle tre masche-re dimmissione ~~PATRIMONIO ZOOTECNICO E PO-TENZIALE BIOGASJJ, c< DIMENSIONAMENTO lM-PIANTO DI BIOGAS~> e ~~dati climatici >>), potete modi-ficare i dati nei riquadri di immissione. II contenuto deiriquadri calcolati viene di nuovo automaticamentecalcolato se vengono modificati i relativi dati nei riqua-dri d’immissione.

4.1 Tipi di riquadri

II settore principal delle maschere d’immissionecontiene 3 tipi di riquadri:

— riquadri statistic: il contenuto degli stessi non vie-ne mai modificato e serve unicamente per la com-prensione. Ne fanno parte ad esempio il titolo del-Ia maschera e Ie units. I riquadri statistic sonorappresentati con una Iuminosita ridotta.

— Riquadri d’immissione: gli stessi servono per laregistrazione e la modifica dei dati. E attivo (pron-to per I’elaborazione) sempre e soltanto un unicoriquadro. Gli altri sono inattivi. II riquadrod’immis-sione e rappresentato in modo inverso e contieneun cursore Iampeggiante. I riquadri d’immissioneinattivi sono raffigurati con una Iuminosita piena.

— Riquadri calcolati: negli stessi vengono illustrate irisultati di calcoli. II Ioro contenuto e modificabilein base a calcolazioni; non e possibile modificaredirettamente il contenuto di un riquadro calcolato.Gli stessi sono raffigurati, come i riquadri d’immis-sione, con Iuminosita piena. In schermi a coloresono rappresentati con fondo blu.

4.2 Elaborazione dei riquadri d’immissione

In generale si Iavora nel riquadro d’immissione attiva-to, cioe in quello che e rappresentato in modo inverse.Con I’immissionedi dati nel riquadrod’immissione at-tivato, il contenuto originale viene cancellato. Una tale

immissione specifics può essere annullata, solo fin-tanto vi trovate ancora in questo riquadro: digitatee Esc > ed il contenuto originale sara nuovamente ri-cuperato.Durante I’immissione di dati avete la possibilità di can-cellare I’ultimo segno immesso mediante I’uso del ta-sto < BS > (Bloc Scorr). Altre funzioni di edizione nonesistono. Al momento dell’ uscita dal riquadro vieneeseguito il controllo se I’immissione dei dati e autoriz-zata, cioe ad esempio se nel riquadro numerico e sta-to immessa una cifra realmente valida. In caso di im-missione errata, scatta un segnale acustico ed il ri-quadro non può essere abbandonato.

4.3 Navigazione all’interno di una mascherad’immissione

Con il richiamo di tasti specifici potete spostarvi all’in-terno della maschera d’immissione.

c giu >, CEnter> : in giu

e destra >, <tab> : a destra

<su>:insu

< sinistra> , <Shift> , <tab> : asinistra

< Home> : nel primo riquadro

< End> : nell’ultimo riquadro

Con I’azionamento del tasto e F1O> vi spostate nelmodus-menu.

5. Raffigurazione del bilanciocalcolato

Con il richiamo dei comandi ~~bilancio giornaliero~~,<~ bilancio annuale rise. a gas~~, ~~bilancio annuale im-pianto CFC~~ o ~~sostituzione energetica~> nel menu-calcolo arriverete nel modus-raffigurazione. A secon-ds del bilancio richiesto viene visualizzata una ma-schera di raffigurazione con i risultati relativi.Nel modus-raffigurazione non c’e la possibilità di mo-dificazione dei dati. Soltanto spostandovi nel modus-menu con il tasto < F1O> cio viene reso possibile.

118

Alegato 3

6. Stampa di dati

Tutti i dati visibili SUIIO schermo possono essere stam-pati con il comando ~Cstampare~~ nel menu-file.Esistono 5 diverse maschere per la stampa:

— patrimonio zootecnico e parametro impianto: inquesta maschera per la stampa Ie due mascheredello schermo KPATRIMON1O ZOOTECNICO EPOTENZIALE BIOGAS>> e (t DIM ENSIONAMEN-TO IMPIANTO BiOGAS>~ sono combinate.

— Dati climatici: questa maschera di stampa corri-sponde alla maschera dello schermo ~Cdati clima-tici >>.

— Risultati bilancio giornaliero: corrisponde alla ma-schera di stampa ~~ risultati bilancio giornaliero>~.

— Risultati bilancio annuale: qui sono riunite Ie duemaschere dello schermo CCrisultati bilancio annua-Ie (utilizzo nella caldaia di riscaldamento a gas)~~ e~~risultati bilancio annuale (utilizzo in un impiantocombinato forza-calore) >>.

— Risparmio di energiacon biogas: corrisponde allamaschera dello schermo u RISPARMIO di olio/le-gna per riscaldamento (inclusa I’elettricita) conbiogas>>. Se la stampante non e pronta viene vi-sualizzata un’informazione specifics.

Net file BIOGAS.DEF sono memorizzati dei valori chehanno un influsso sulla stampante:

allacciamento stampante

margine superiore

margine sinistro.

In merito si richiama I’allegato.

7. Memorizzazione e Ietturadi dati

7.1 Memorizzare

I dati del vostro documento vengono memorizzati nel-Ie occasioni seguenti:

— quando eseguite il comando memorizzare: il pro-gram ma BIOGAS controlla se il vostro documentoe gia stato attribuito ad un file (quando viene vi-sualizzato un nome file nella riga di configurazio-ne). In caso affermativo i dati vengono iscritti inquesto file. In caso contrario viene chiamato il co-mando 4{ memorizzare sotto.. ~~ (vedi sotto);

— quando eseguite il comando memorizzare sotto..:questo significachevolete attribuire i vostri dati adun nuovo file. Viene quindi visualizzato CCmemoriz-zare sotto>> dialogo, che vi permette di dare unnuovo nome al documento che deve essere me-morizzato o/e di inserirlo in un altro indirizzario e inun’altra units. II ~(memorizzare sotto-~~ dialogo edescritto in modo dettagliato nel capitolo 7.3;

— quando eseguite il comando chiudere ma avetesuccessivamente modificato dei dati net vostrodocumento senza memorizzarli: BIOGAS presen-ts il modus-diaiogo con la domanda se volete me-morizzare la modifica prima della chiusura.c<J N richiama it comando ,<memorizzare~> (vedi so-pra);<, N,, chiude ii documento senza memorizzare [amodifica;c Esc > revoca il comando ~Cchiudere~~;

— quando eseguite il comando terminare, ma avetemodificato dei dati nel vostro documento, senzaaver memorizzato questi cambiamenti: il coman-do ,,terminare>, nel file BIOGAS richiama prima ilcomando ~~chiudere>> e contemporaneamentevengono visuaiizzati 10 stesso dialogo e Ie mede-sime possibilità presentati con ii comando CCchiu-dere ~~ (vedi sopra).

119

Allegato 3

7.2 Lettura

Dati memorizzati possono essere Ietti in due maniere:

—

—

nell’avvio del programma richiedete il file BIOGAScon un nome-file, eventualmente assieme ad unavia d’accesso (vedi capitolo 2.1). L’introduzionedel riconoscimento del file (la parte del nome-filedopo il punto) e necessaria soltanto se il file daaprire non possiede il riconoscimento standarddel file che e determinate nel BIOGAS.DEF (wxji

allegato); se il nome-file immesso non e dotato diun punto, il riconoscimento standard del file vieneautomaticamente aggiunto.Se it file richiamato non viene trovato, si visualizzauna relativa comunicazione e ritornerete alloschermo di avvio.

Eseguite il comando aprire.. (dallo schermo d’av-vio):si presenta il dialogo ~~aprire file~~ che vi permette larelativa scelta dai file esistenti (vedi capitolo 7.3).Per entrambi i casi vale: se il file non e un file BIO-GAS viene visualizzato unacomunicazione speci-fics e ritornerete neilo schermo avvio. In caso con-trario entrate nella maschera ~~ PATRIMONIOZOOTECNICO E POTENZIALE BIOGAS~J.

7.3 1 dialoghi <C memorizzare sotto>~ e<<aprire file>>

I due dialoghi sono molto simili ed hanno il compito disempiificare il piu possibile, I’utilizzo del file. Non do-vete digitare ne units ne vie di accesso con Ie ~~paren-tesi uncinate Backslash ~> ma potete semplicementespostarvi nel punto dove volete scrivere o Ieggere ilvostro file. Entrambi i dialoghi sono dotati di 6 riquadri:

—

.

—

riquadro-titolo: 10 stesso viene utilizzato per vede-re se vi trovate nel dialogo ~C memorizzare sotto~~ o(~aprire file>>; questo riquadro non può essere mo-dificato;

nome-riquadro /maschera file: nel dialogo cCme-morizzare sotto>> viene digitato il nome del file nel-Ia maschera del file del dialogo ~~aprire file~~;

riquadro units: 10 stesso illustra una Iista di tutte Ieunits riconosciute dal sistema (vengono rappre-sentate anche delle units virtuali come ad esem-

—

—

.

pio RAM-Disks o Drives: reticolari). In questa Iistapuò essere scelta I’units attuale;

indirizzario-/riquadro-f ile: in questa lista sonoelencati tutti i sottoindirizzari che si trovano nel-I’indite attuale come pure i file del dialogo t<aprirefile~> che corrispondono ai nomi della mascheradel file;

riquadro via d’accesso: in questo riquadro e rap-presentato la via d’accesso attuale. Lo stesso nonpuò essere direttamente modificato, ma viene at-tualizzato in base ai cambiamenti nei riquadri uni-ts ed indirizzario;

riquadro d’aiuto: questo riquadro visualizza qualitast i possono essere utilizzati.

Con il tasto Tab ci si può spostare da un riquadroall’altro mentre viene evidenziato in grassetto quelloattualmente attivo. Tutte Ie azioni riguardono il riqua-dro attivato. In ogni riquadro Esc determina l’in-terruzione dell’ordine immesso nel file e la scomparsadel dialogo.

— Nome-/riquadro maschera-file: questo riquadro sicomports in modo identico ad un riquadro d’im-missione in una maschera di immissione. In altritermini mediante I’introduzione dei dati viene can-cellato il contenuto precedence. Le Iettere minu-scole vengono trasformate automaticamente inIettere maiuscole. Return provoca, a secon-ds del dialogo, svariate azioni:

nel dialogo ~~ memorizzare sotto>~ vale quale accet-tazione del nome file introdotto. Se 10 stesso non edotato di un punto, viene aggiunto ii riconoscimen-to del file standard (vedi capitolo 7.2).Nel caso in cui il nome del file digitato non risultas-se valido (ad esempio perche contiene spazi vuo-ti), appare una comunicazione d’errore di immis-sione. in caso contrario viene controllato se l’indi-rizzario attuale contenga gia un file identico; incaso affermativo deve essere esplicitamente con-fermato che il file precedence può essere cancel-Iato. Se tutto e regolare il file desiderata viene digi-tato nell’indirizzario attuale ed il dialogo chiuso.

Nel dialogo ~~aprire file~~ vale come conferma chein base alla maschera del file il riquadro indirizza-rio e file devono avere una nuova raffigurazione. In

120

A/legato 3

—

—

questo caso nell’indirizzario attuale vengono esa-minati tutti i file che sono adatti alla maschera delfile; la maschera del file contiene cosiddetti Wild-cards, cioe segni come K * ~~ e << ? ~~ che servono dasupporto di spazio per svariati simboli.

C)uando il riquadro-unita e attivato, I’units attualepuò”essere scelta digitando ~~su~ o ~(giu ~> e confer-mata con c Return>. Nei caso in cui nella corri-spondente units non fosse stato introdotto il di-schetto appare una comunicazione di errore e l’u-nita non può essere attivata. II riquadro indirizza-rio-file e quello d’accesso vengono automatica-mente attualizzati.

Nel riquadro indirizzario/file può essere scelto l’in-dirizzario selezionato nell’unfia evidenziata, spo-stando il cursore digitando <SU > e < giu > so-pra il nome di un sottoindirizzario segnalato con‘ ‘ o‘ <UP-DIR >‘ (per I’indirizzario base)e azio-nando it tasto <Return>. II riquadro d’accessoviene automaticamente aggiornato.Se il cursore net dialogo ~~aprire file>> e situato so-prail nomedelfileesi preme < Return> ilfileevi-denziato viene aperto ed il dialogo scompare.

Allegato:il file BIOGAS.DEF

Nel file BIOGAS. DEF sono memorizzati alcuni valoridi pre-regolazione che possono essere modificati,con cautela.Attenzione ! il file BIOGAS può andare perso se il fileBIOGAS.DEF 6 stato modificato e non ha piu la strut-tura prescritta. Si raccomanda quindi vivamente difare una copia della versione precedence.II file BIOGAS. DEF e un file-testo che può essere uti-Iizzato con ogni normale programma di edizione o dielaborazionetesti. Particolare attenzione deve essereprestata anche alla memorizzazione della vostra ver-sione modificata che deve essere effettuata net file~~SOLOTESTO~>.

La struttura di BIOGAS. DEF e la seguente:

riga 1:riga 2:riga3:righe da 4a14:

riga 15:

riga 16:

riga 17:

riga 18:

riga 19:

riga 20:riga 21:

righe da 22a33:

righe da 34a44:

riga 45:

nome dell’aziendadescrizioneoperatore

patrimonio zootecnico (numero, sfrut-tamento biogas, quantita Ietame);una riga per ogni specie di animaletipo di stalla (B=sopra pavimento, T=sotto pavimento)temperature di fermentazione, perio-do di sosta, valore-K, volumi gas ag-giuntiviconsumo olio da rise., consumo le-gna, altri supporti energetic, consu-mo di acqua caldamodo di prep. acqua caida,(H=olio/legna, E=boiler elettrico)gradi di rendimento (paragoni riscai-damento, acqua calda, riscald. gas,impianto CFC)consumo di gas impianto CFCtemperature giornaliere (esterne, ter-reno, Ietame fresco)

temperature mensili (esterne, terreno,Ietame fresco), quota parte indite cli-matico giornaliero riscaldamento)

kg SO per animale e giorno; una rigaper ogni specie di animalecalore specifico, rispett. valore riscal-damento (olio, Iegna, Ietame, gas)

121

Allegato 3

riga 46: temperature dell’acqua (acqua freddae calda)

riga 47: margine stampa (sinistra, sopra)riga 48: allacciamento stampante (può essere

indicato anche un nome-file)riga 49: maschera nome-file che viene visua-

Iizzata nel dialogo ~<aprire file>>riga 50: riconoscimento file standard, che vie-

ne attaccato al nome file nel caso in cui10 stesso non fosse dotato di un punto

riga 51: nome file standard che viene visualiz-zato nel dialogo ~Cmemorizzare sotto~~.

122

BUONO per programmi PC

I dati base peril dimensionamento di impianti per il ricupero di calore dall’aria della stalla, di collettori solariper la ventilazione del fieno e di impianti di biogas, vengono calcolati con tre programmi PC.

Gli stessi possono essere richiesti alla INFOSOLAR, c/o FAT, 8356 Tanikon,con il buono allegato alla documentazione.

123

Programma PC BIOGAS Istruzione d’uso abbreviateUuso del programma e descritto in modo dettagliato nell’allegato 3 della documentazione. Le condizioni dellebasi tecniche e la procedura per la progettazione di un impianto di biogas sono illustrate net ~~ Manuale biogas)~.Lo stesso e ottenibile presso la INFOSOLAR a 8356 Tanikon.

Inizio del programma: KBIOGASJ> e Enter >Attivazione del menu: < F1O >

1. Patrimonio zootecnico e potenziale biogas

mesofile impianto ACFimpianto di biogas

temperature di fermentazione 30”C 22°C

tempo di produz. tempo di produz. quantitasosta di gas sosta di gas Ietame[d] [l/kg OS] [d] [l/kg OS] [l/d]

buoi

mucche da Iatte (600 kg)senza strame 20 210 >40 210 60con strame 24 270 > 4 8 270 60

allevamento (250 kg)senza strame 20 210 > 4 0 210 24con strame 24 270 > 4 8 270 24

buoi d’ingrasso (320 -500 kg) 18 350 > 3 6 400 25vitelli d’ingrasso (45 -135 kg) 18 350 > 3 6 400 12

maiali

(15 -27 kg) foraggio secco 15 430 > 3 0 480 3,1(15 -27 kg) zuppa 15 430 >30 480 4,5

(15- 100027 -68kg)foraggio secco 15 430 > 3 0 480 3,9zuppa 15 430 >30 480 7,5siero del Iatte 15 430 > 3 0 480 11,3

(68 -100 kg) foraggio secco 15 430 > 3 0 480 5,8(68 -100 kg) zuppa 15 430 >30 480 8,6

rimonte (allevamento) 15 430 > 3 0 480 9,0scrofe per la riproduzione conporcellini 15 430 >30 480 15,0

pollame

galline ovaiole (2,3 kg) 0,14 kggalline d’ingrasso/tacchini (5 -10 kg) 0,06 kg

2. Dimensionamento impianto di biogasTemperature di fermentazione, tempo di sosta: paragone con la tabella sulla prima pagina

Valore-K: il valore-K medio di impianti nuovi non dovrebbe superare i 0.4 W/mz. Negli impianti piu vecchi sonoriscontrabili valori sensibilmente piu alti.

Volumi supplementari di gas nel contenitore di fermentazione: ca. il 15 O/o del volume d’utilizzazione (dipendentedalla costruzione del contenitore di fermentazione).

Consumo energetic peril riscaldamento dell’ambiente: deve essere immesso il consumo annuale per il riscal-damento dell’ambiente (ad es. olio e Iegna per il riscaldamento). In caso di esistenza di caldaie combinate deveessere dedotto il consurno per il riscaldamento dell’acqua.

Grado d’utilizzazione delriscaldamento ad olio o Iegna:

Grado di rendimento dell’accumula-zione e distribuzione di acqua calda:

nuovo sistema di riscaldamento ad olio 0.8vecchio sistema di riscaldamento ad olio da 0.6a 0.7nuovo sistema di riscaldamento a Iegna 0.7vecchio sistema di riscaldamento a Iegna da 0.5a 0.6

nuovo impianto 0.7Valori piu bassi per vecchi impianti (pessimo isolamento del boiler, perdite per circolazione).

energla f inale rlscaldamento grado dl utihzz nsca ldamento

dell’amblente differenzlale

r’acqua industrial -acqua calda

ELboiler

$ ~cqua ~redda

grado di rendimentoaccumulazlone e distribacqua calda

Figura 1: significato dei valori introdotti

Preparazione dell’acqua calda con riscaldamento ad olio/legna (L) o boiler elettrico (E): in caso di scelta del tipo,, L,, viene indicato il risparmio in kg deil’olio ed in steri della Iegna. Nel caso di scelta del tipo KE>> vengono indicatii risparmi sia di corrente elettrica per la preparazione dell’acqua calda che dell’olio e di Iegna per il riscaldamentodell’ambiente.

Utilizzo di biogas: i valori Default sono dati d’esperienzadi impianti azionati con biogas. II consumo di biogas in unimpianto combinato forza-calore corrisponde a quello del totem-FIAT (potenza elettrica ca. 12 kW).

3. Dati climatici

Temperature esterne, ripartizione giornaliera dell’indite climatico di riscaldamento (20/12): valori per Ie diverseubicazioni sono indicate nelle raccomandazioni SIA 380/1 o nel manuale biogas. I valori Default sono riferiti aZurigo IMS (556 m.s.m.).

Temperature del terreno: i valori per Ie temperature del terreno si trovano nella documentazione SIA Nri. 64 e 48.Latemperatura del terreno e necessaria per il calcolo delle perdite di calore in impianti biogas con funzionamentosotto il Iivello del pavimento.

Temperature del Ietame fresco: la temperature del Ietame fresco dipende dalla concezione dell’ impianto (fossaanteriore esterna aperta o coperta; I’afflusso direttamente dalla stalla). I valori Default sono uguali alla temperate-ra del terreno. Gli stessi possono corrispondere ad un’avanfossa disposta sotto il Iivello del pavimento all’esternodella stalla. La temperatura del Ietame fresco influenza in modo determinant la quantita dell’energia di processonecessaria.

4. Risultatj del bilancio giornaliero ed annuale di una caldaia diriscaldamento a gas, rispettivamente di un impianto CFC

Le illustrazioni che seguono mostrano il significato dei singoli concetti per I’utilizzo del biogas nelle caldaie diriscaldamento a gas e;egli impianti combi;ati forza-calore~

eccedenza di mbiogas

A

volume aggiuntwo dIJas “nel fermentatore

fabbiaogno energetic

r

acqua industrial -riscald, acqua calda

offerta eneraetica=4- ‘:“z+ ‘au:netta di cal&erlecald. Imp.dl blogas

A boilerfabbisogno energetic

nscaldamento acaua calda _ acqua fredda

fermentatore

per blogas

a blogas

t 1 1 I

grado d’utllizzazione r e n d i m e n t a a c c u m u l a z

rlacaldamento a biogas e distribuzione

acqua ca lda

Figura 2: il significato dei risultati con I’utilizzo del biogas in una caldaia di ri.xaldamento a gas

produzione di gasIorda

11=11 fabbisognoenergeticriscald. racqua industrial -

acqua calda

offerta eneraetica I

#volume aggiuntivodi gas nelfermentatare

riscald. boilerImp. di biogas

3 afferta energetic

$ -—di calare Iorda

fabbisogno _ acqua freddaenergetic

fermentatoreper biogas produzione acqua calda ) v 8

di carrente imp. CFC rendimento accumulaz.L t e diatribuzione

rend imenta acqua caldaimpianta CFC

Figura 3: il significato dei risultati con I’utilizzo di biogas in un impianto combinato forza-calore

Eccedenza ed ammanco di calore: nei bilanci annuali dell’ultima colonna e indicato ii bilancio calorico mensiletra offerta energetic effettiva ed it fabbisogno. In caso di bilancio negativo cio significa che il biogas prodotto none sufficient per coprire il fabbisogno energetic, mentre un bilancio positivo significa eccedenza calorica.

Lutilizzo di una caldaia di riscaldamento a gas produce di regoia un’eccedenza di biogas (soprattutto durante imesi estivi). Si parte comunque dal presupposto che la caldaia di riscaldamento a gas e in esercizio soltanto incaso di fabbisogno calorico.

In caso di utilizzo in un impianto combinato forza-calore la quantita complessiva di gas prodotto viene bruciatanell’impianto. Cio significa che di regola, durante i mesi estivi, e disponibile un’eccedenza calorica. La stessadeve quindi essere asportata in qualche modo per peter raffreddare sufficientemente I’impianto CFC.

5. Risparmio di olio o Iegna da riscaldamento (A) con biogas oppurerisparmio di olio o Iegna da riscaldamento eelettricita con biogas (B)

Nella scelta di ~~ H ~~ per il dimensionamento dell’ impianto di biogas (preparazione di acqua calda con riscalda-mento ad olio/legna) viene visualizzata la maschera A; nella scelta di tipo ~C E~~ (preparazione dell’acqua calda conboiler elettrico) la maschera B.

L’offerta energetic netta di calore (offerta lorda meno il calore di processo per I’impianto di fermentazione) vieneimpiegata principalmente per la preparazione dell’acqua calda. Con I’offerta residua di calore viene attivato ilriscaldamento per I’ambiente (bilanci mensili).

Nel caso B viene calcolata la corrente elettrica sostituita con il biogas, utilizzata net boiler elettrico per la prepara-zione dell’acqua calda.

La produzione di corrente dell’impianto CFC corrisponde alla corrente elettrica della quantita complessiva dibiogas.

Comandi abbreviate

II tasto c Alt > viene utilizzato unitamente alle seguenti Iettere, rispettivamente cifre:

N nuovo archivio 1 patrimonio T bilancio giornalierodati (file) zootecn ice/ G bilancio annuale

o aprire nuovo file potenziale biogas caldaia di riscaldamentos memorizzare 2 parametri di processo a gasA memorizzare sotto. . . e di esercizio K bilancio annualew chiudere 3 dati climatici impianto CFCP stampare E sostituzione energeticx uscire

Bibliografia

Manuale biogasA. Wellinger, U. Baserga, W. Edelmann, K. Egger e B. Seiler; casa editrice Wirz AG, Aarau, 1991

Energie rinnovabili in agricoltura: condizioni di base per la progettazioneUfficio federale dei problemi congiunturali; documentazione Program ma d’impulso Pacer; UFSM, No. 724.221 i;Berna; 1993

Energie rinnovabili in agricoltura federale energia UFE/energie... · 2020-06-02 · Energie...

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