I CONSUMI PER L’ACQUA CALDA SANITARIA E L’UTILIZZO … · PANNELLI SOLARI TERMICI Impianti per...

Cadoneghe 19 maggio 2009

I CONSUMI PER L’ACQUA CALDA SANITARIA E

L’UTILIZZO DEI PANNELLI SOLARI TERMICI

Ing. Luciano Benetti

I.T.I. “G. Marconi” di Padova

I Decreti Legislativi n. 192/2005 e 311/2006

ALLEGATO I (Articolo 11)

REGIME TRANSITORIO PER LA PRESTAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI

12. Per tutte le categorie di edifici, così come classificati in base alla destinazione d’uso all’articolo 3 del decreto del Presidente della Repubblica 26 agosto 1993, n. 412, nel caso di edifici pubblici e privati, è obbligatorio l’utilizzo di fonti rinnovabili per la produzione di energia termica ed elettrica. In particolare, nel caso di edifici di nuova

Ing. Luciano Benetti 2

termica ed elettrica. In particolare, nel caso di edifici di nuova costruzione o in occasione di nuova installazione di impianti termici o di ristrutturazione degli impianti termici esistenti, l’impianto di produzione di energia termica deve essere progettato e realizzato in modo da coprire almeno il 50% del fabbisogno annuo di energia primaria richiesta per la produzione di acqua calda sanitaria con l’utilizzo delle predette fonti di energia. Tale limite è ridotto al 20% per gli edifici situati nei centri storici.

Da Edilclima


Decreto Legislativo 29 dicembre 2003, n. 387"Attuazione della direttiva 2001/77/CE relativa alla promozione dell'energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell'elettricità"

…………………………………………….

Art. 2.Definizioni1. Ai fini del presente decreto si intende per:


1. Ai fini del presente decreto si intende per:a) fonti energetiche rinnovabili o fonti rinnovabili: le fonti energetiche rinnovabili non fossili (eolica, solare, geotermica, del moto ondoso, maremotrice, idraulica, biomasse, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas). In particolare, per biomasse si intende: la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall'agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) e dalla silvicoltura (utilizzazione di foreste) e dalle industrie connesse, nonche'

la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani;


ALLEGATO I (Articolo 11)

REGIME TRANSITORIO PER LA PRESTAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI

13. Le modalità applicative degli obblighi di cui al comma precedente, le prescrizioni minime, le caratteristiche tecniche e costruttive degli impianti di produzione di energia termica ed elettrica con l’utilizzo di fonti rinnovabili, sono definite, in relazione alle dimensioni e alle destinazioni d’uso degli edifici, con i decreti di cui all’articolo 4, comma 1 (ma allora decade tutto l’allegato I, valido solo in regime


1 (ma allora decade tutto l’allegato I, valido solo in regime transitorio????). Le valutazioni concernenti il dimensionamento ottimale, o l’eventuale impossibilità tecnica di rispettare le presenti disposizioni, devono essere dettagliatamente illustrate nella relazione tecnica di cui al comma 15. In mancanza di tali elementi conoscitivi, la relazione è dichiarata irricevibile. Nel caso di edifici di nuova costruzione, pubblici e privati, o di ristrutturazione degli stessi conformemente all’articolo 3, comma 2, lettera a), è obbligatoria l’installazione di impianti fotovoltaici per la produzione di energia elettrica.

Da Edilclima

TRASFORMAZIONE DELL’ENERGIA

ENERGIA PRIMARIA

ENERGIA PRIMARIA

ing. Luciano Benetti 5

TRASFORMAZIONE

USI FINALI

CONSUMI PERDITE

ing. Michele Sanfilippo

ESEMPI DI TRASFORMAZIONI

ENERGIA PRIMARIA 100

ENERGIA ELETTRICA DA CENTRALE TERMOELETTRICA


UTILE 35 PERDITE 65


ESEMPI DI TRASFORMAZIONI

ENERGIA PRIMARIA 100

RISCALDAMENTO AMBIENTI CON CALDAIA TRADIZIONALE


UTILE 75 PERDITE 25


PANNELLI SOLARI TERMICI

Impianti per acqua calda sanitariaIl fabbisogno giornaliero di acqua calda può esserea sua volta determinato con i seguenti valori:Se, per la distribuzione dell’acqua calda, è previstoun circuito di ricircolo devono essere messe inconto anche le sue dispersioni termiche.

ing. Luciano Benetti 8Da Caleffi

CONSUMI DI ENERGIA - ITALIA

CONSUMI ENERGETICI SETTORE RESIDENZIALE 2002

Cucina

6%

Usi elettr.

obbligati

15%

TOTALE 27,8 Mtep


Riscaldam.

67%Acq. Calda

12%

Fonte: Enea

CONSUMI DI ENERGIA – ITALIA

ing. Luciano Benetti 10Da: Enea 2007

CONSUMI DI ENERGIA - ITALIA

A conferma di questo, a casa mia:

consumo gas da 18.10.04 a 12.04.05: circa 1200 mc.

consumo gas da 13.04.05 a 11.10.05: circa 200 mc.

Ecco che installando dei pannelli solari termici per il solo

riscaldamento acqua sanitaria, è molto difficile pensare di

recuperare velocemente la spesa….


recuperare velocemente la spesa….

Come sempre, non bisogna generalizzare: diverso è il caso di un

condominio con produzione centralizzata, o di un impianto

sportivo…

IL SOLE E LA SUA OFFERTA DI ENERGIAPANNELLI SOLARI TERMICI

Prima di entrare nell’atmosfera terrestre, la radiazione solare (??) ha una potenza (valutata rispetto ad una superficie ad essa perpendicolare) di circa 1.350 W/m2. Sulla terra, invece, la sua potenza è sensibilmente inferiore in quanto l’atmosfera agisce da filtro nei confronti dei raggi solari. I normali valori sono circa 1.000 W/m2 con cielo sereno, 100÷150 W/m2 con cielo molto coperto (dove non hanno importanza inclinazione e orientamento).

ing. Luciano Benetti 12Da Riello

L’assorbimento è proporzionale al volume d’atmosfera attraversato, che è funzione dell’inclinazione con cui i raggi incidono su un piano orizzontale.

Valori della irradiazione solare



N.B.: si nota che a parità di latitudine, l’irradiazione può cambiare…


Nord Italia: 1.100 kWh

ing. Luciano Benetti 14Mauro Nonato – ITIS Marconi

Centro Italia: 1.300 kWh

Sud Italia: 1.500 kWh

Insolazione annua


Irradiazione giornaliera media (kWh/m² giorno)

Città: Roma

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

kW

h/m

² g

iorn

o


0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic

kW

h/m

² g

iorn

o

Così possiamo vedere anche il peso dei diversi mesi o periodi. Possiamo così fare valutazioni solo invernali (integrazione riscaldamento edifici), o estive (acqua calda per stabilimenti balneari).


ing. Luciano Benetti 16Da Sile

Da questi grafici si comincia a capire cosa significa trovare l’inclinazione ottimale del pannello: dipende se l’uso è annuale o stagionale….


È possibile valutare l’effetto di inclinazione e azimut del pannello, sull’irradiazione annuale (in termini %). Si vede che l’effetto di piccoli scostamenti dalla situazione ideale, cambiano poco l’efficienza (annuale) del sistema.


Tipologie di impianti: la circolazione naturale


La tipologia per la circolazione


La tipologia per la circolazione

naturale più usata in Europa prevede

un circuito primario e uno

secondario (scambio indiretto), con

relativi organi di sicurezza e

protezione……

Tipologie di impianti: la circolazione forzataPANNELLI SOLARI TERMICI

Sono soprattutto utilizzati nei casi in cui non è possibile installare il serbatoio più in alto del pannello; questi necessitano di una pompa di circolazione del fluido vettore e di una centralina di regolazione del flusso.

È più agevole il controllo dell’eccessivo riscaldamento o della formazione del ghiaccio: in genere si usa l’antigelo; qualche costruttore propone invece un sistema automatico che mette in


sistema automatico che mette in funzione le pompe quando la Testerna si abbassa troppo.

Tipologie di impiantiSistemi “drain back”: quando manca il sole, quando c’è rischio di gelo, quando c’è rischio di sovra-temperature, la pompa si spegne e la parte esterna superiore del circuito si svuota e il fluido si raccoglie in un opportuno serbatoio. Quando il sole ritorna, il sistema riparte. Il circuito solare è un sistema a vaso aperto.


ing. Luciano Benetti 20Da pcfite.ing.uniroma1.it

Da Gruppo Imar

Tipologie dei pannelli: altra classificazionePANNELLI SOLARI TERMICI

Un’altra possibile classificazione è tra pannelli non protetti (scoperti) , protetti (vetrati)

e con tubi sottovuoto.

ing. Luciano Benetti 21Da Riello, Sunnyday, Viessmann

Tipologie dei pannelli: possibili utilizziPANNELLI SOLARI TERMICI

Non vetrato

riscaldamento delle piscine esterne

Vetrato

produzione di acqua calda sanitaria

integrazione riscaldamento

grandi impianti


grandi impianti

ideali per grandi superfici e incasso nel tetto

Sottovuoto

produzione di acqua calda sanitaria

ideale nell’integrazione riscaldamento

impianti speciali

Da Riello, Sunnyday, Viessmann


ing. Luciano Benetti 23Da Solahart



Integrati nel tetto Appoggiati al tetto

I costruttori, in genere, propongono collettori diversi a seconda che si preveda di

integrare o meno nel tetto. Sotto diversi punti di vista, l’ideale è l’integrazione (estetica,

tubi protetti, risparmio nella copertura, accumulo sporcizia, ecc.). Serve però un

intervento più radicale e una pendenza elevata.


Sistema di fissaggio con staffe, parallelo al tetto


PANNELLI SOLARI TERMICISistema di fissaggio con staffe, parallelo al tetto


I PANNELLI SOLARI TERMICI: TIPOLOGIE DI MAGGIOR UTILIZZO

Pannelli piani a fluido liquido con protezione (vetrati). Definizioni di superfici



Superficie lorda: dalle dimensioni esterne

Superficie di assorbimento: area dell’assorbitore sottoposta alla radiazione solare

Superficie di apertura: area in cui può “entrare” la radiazione solare

Quindi attenzione a non confondere …..

I PANNELLI SOLARI TERMICI. Efficienza e curve di rendimento


Il grado di efficienza(valore η) dei collettorisolari descrive ilrapporto tra rendimentotermico effettivo eirradiazione globale delsole, in relazione alladifferenza delletemperature tra quella

ing. Luciano Benetti 28Da Riello, manuale di “il pannello solare Wallnòfer”

temperature tra quelladel collettore e quelladell'ambiente coninclusione di un fattoredella radiazione solare alm2. Si nota che ilsottovuoto è vantaggiosocon Dt maggiori epotenze incidenti minori(caso invernale).

Ma i sottovuoto, non solo costano di più, sono più fragili

e possono perdere il “vuoto” limitando molto la resa (ci

si accorge che il tubo perde la trasparenza, diventa

molto caldo in superficie, ma bisogna salire sul tetto…).


Il mercato del 2006 e le proiezioni 2007

In base ai dati raccolti con la prima rilevazione statistica diretta, e alle opportune elaborazioni effettuate, il mercato italiano del solare termico ha raggiunto nel 2006 il considerevole livello di 130 MWth installati, pari a 186.000 m2. Si tratta di un dato paragonabile a quello realizzato in questi ultimi anni da Francia e Spagna, due tra i Paesi più interessanti per lo sviluppo e la diffusione della tecnologia in

ing. Luciano Benetti 29Da SOLAREXPO Centro Studi

sviluppo e la diffusione della tecnologia in esame, in quanto partivano da condizioni di mercato debole assai simili a quelle Italiane. Questo dato costituisce una grande sorpresa positiva, se confrontato con quello delle stime di letteratura tecnica finora disponibili (non molte in verità, ma sostanzialmente convergenti), che attribuivano al 2005 valori attorno ai 50 MWth installati, pari a 72.000 m2.


Analisi dell’installato per tecnologia

Per quanto riguarda la disaggregazione del totale dei collettori installati per tecnologia, si può rilevare come i collettori piani costituiscano l’84% delle vendite, quelli sottovuoto il 14% e i collettori non vetrati il restante 2%.

Circa la tipologia d’impianto, quelli a circolazione forzata coprono circa i 2/3 del totale della superficie venduta, a fronte dell’1/3 di quelli a circolazione naturale.

ing. Luciano Benetti 30Da SOLAREXPO Centro Studi

naturale.

Tipologie di impianti: i sottosistemi




IMPIANTI SANITARI CHE UTILIZZANO ENERGIA SOLARESerbatoi d’accumuloDevono poter funzionare fino a temperature di almeno 75-80°C. Non sono

pertanto utilizzabili serbatoi in acciaio zincato in quanto, come già detto, oltre i 60°C sono esposti a fenomeni di dezincatura.

Se destinati a contenere acqua calda sanitaria, i serbatoi devono essere specificatamente omologati per tale uso. Inoltre i tipi realizzati con materiali che possono subire corrosioni galvaniche, devono essere protetti con appositi catodi. In particolare si deve evitare la corrosione del serpentino perché comporterebbe il mescolamento del fluido vettore con l’acqua

32

Da Caleffi

perché comporterebbe il mescolamento del fluido vettore con l’acqua sanitaria.

EURO PRESTIGE KOMBI TOTAL

Da Solar Key

Per risolvere il problema della stagnazione: una tendina che si apre quando la

temperatura diventa troppo alta……


ing. Luciano Benetti 33Da Solar Key

Problematiche legate all’utilizzo dell’acqua negli impianti civili

• Depositi incoerenti

• Incrostazioni (depositi coerenti)

• Corrosioni

• Crescite biologiche (legionella)

ing. Luciano Benetti 34Da Cillichemie, Caleffi

INCROSTAZIONI

Definizioni di durezza delle acque

•1a fascia: da 0 a 12 °fr = acqua dolce, molto corrosiva

•2a fascia: da 12 a 25 °fr = acqua di media durezza

•3a fascia: da 25 a 37 °fr = acqua molto dura

•4a fascia: oltre 37 °fr = acqua estremamente dura

La durezza cambia molto con la località e la sorgente dell’acqua.

ing. Luciano Benetti 35Da Cillichemie

La durezza cambia molto con la località e la sorgente dell’acqua.

Esempio- se acqua con 25 °fr = 250 g/m3 di calcare (carbonati xxCO3)

- se utilizzo di 25 m3 di acqua al mese ⇒ 250 x 25 = 6.250 g/mese di calcare ⇒ 6.250 x 12 = 75 kg di calcare entrato nell’impianto in un anno

INCROSTAZIONI

A titolo informativo qui di seguito è riportata la durezzaapprossimativa delle acque per le regioni d’Italia:

REGIONI DUREZZA GRADI FRANCESI

Friuli Venezia Giulia,

Sardegna, Umbria

QUASI DOLCE Da 0 a 15 °F

Piemonte, Valle d’Aosta,

Liguria, Trentino, Veneto,

MEDIAMENTE

DURA

Da 15 a 30 °F


Da Bastianello Luca ITIS Marconi Padova 2007/08

(Da: www.risanamentoenergetico.com)

Abruzzo, Molise, Campania,

Puglia, Basilicata.

Lombardia, Toscana, Lazio,

Calabria, Sicilia

DURA Da 30 a 40 °F

Emilia Romagna, Marche MOLTO DURA Oltre 40 °F

INCROSTAZIONI

Il deposito di calcare si presenta duro e compatto ed è in grado di:

1. Ridurre lo scambio termico

2. Ridurre i rendimenti

3. Ridurre le portate

Nei circuiti freddi le incrostazioni sono

ing. Luciano Benetti 37Da Cillichemie

Nei circuiti freddi le incrostazioni sono generalmente meno vistose che nei circuiti caldi.

Per la resistenza termica, 1 mm di Calcare ~ 50 mm di Acciaio

Finanziaria 2007 e decreto applicativo 19 02 2007

Finanziaria 2007

346. 68. Per le spese documentate, sostenute entro il 31 dicembre 2007, relative all'installazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda per usi domestici o industriali e per la copertura del fabbisogno di acqua calda in piscine, strutture sportive, case di ricovero e di cura, istituti scolastici e università, spetta una detrazione dall'imposta lorda per una quota pari al 55 per cento degli importi rimasti a carico del contribuente; fino a un valore massimo della detrazione di 60.000 euro, da ripartire In tre quote annuali di pari importo.


quote annuali di pari importo.

Detrazione IRPEF per ristrutturazioni edilizie

Anche la Finanziaria 2008 ha mantenuto la possibilità di detrarre il 36%, con l’IVA agevolata al 10% (edifici residenziali), per le opere finalizzate al risparmio energetico, nell’ambito di interventi di ristrutturazione edilizia. È comunque prevista una prassi burocratica (invio preliminare di comunicazione di inizio lavori al Centro operativo di Pescara…..).

La cumulabilità di questa detrazione non può essere fatta con la detrazione del 55% (vedi poi) mentre era compatibile con incentivazioni a carattere locale (da verificare, e comunque la detrazione va in genere calcolata al netto dell’incentivo…)


dell’incentivo…)

PANNELLI SOLARI TERMICISuperficie dei pannelliSI TROVANO FACILMENTE VALORI CONSIGLIATI.Ad esempio, per produzione ACS:



Impianti per acqua calda sanitariaPer impianti si può utilizzare la tabella di seguito riportata, dove le superfici nette dei pannelli sono date in funzione del fabbisogno giornaliero d’acqua calda a 45°C.


Da notare che, ovviamente, un conto è farsi solo la doccia, un conto è avere vasche con idromassaggio…. Quindi valutare bene il fabbisogno.


Impianti combinati(riscaldamento edificio e produzione acqua calda sanitaria)Per impianti combinati in edifici ad uso abitativo termicamente ben isolati e riscaldati con sistemi a bassa temperatura, si può far riferimento alla tabella sotto riportata, dove le superfici dei pannelli sono date in funzione della superficie abitata.


superficie abitata.Per impianti combinati in edifici ad uso comune (Ospedali, Case di riposo, Scuole, Case dello studente, Hotel, Pensioni, Alberghi, Uffici, ecc …) la superficie dei pannelli può essere determinata considerando tassi di copertura del fabbisogno termico totale variabili dal 20 al 30%.


Impianti per piscinePer impianti adibiti al riscaldamento di piscine, le superfici nette dei pannelli possono essere determinate in base ai valori di tabella.

ing. Luciano Benetti 43Da Caleffi, Riello

Da notare che è l’acqua stessa della piscina

a fare da accumulo…..


Impianti per acqua calda sanitariaPer l’accumulo esistono altre regole pratiche. Una regola spesso usata: accumulo pari al consumo giornaliero. Spesso: 50-100 litri ogni m2 di pannello. Oppure:


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