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THE FUTURE OF ENERGY

www.SONNENKRAFT.

Edificio ad uso residenziale Portata singola > 30 l/minPortata singola < 30 l/minPortata totale > 1200 l/min

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Portata totale [l/min]

Manuale per i progettisti

w w w . s o n n e n k r a f t . c o m

1 INTRODUZIONE 4

1.1 Scopo e uso del manuale 41.2 Linee generali 4

2 FONDAmENTIDEll’ENERgIASOlARETERmIcA 5

2.1 Radiazione solare e radiazione globale assorbita 52.1.1 Radiazione globale in Austria 52.1.2 Radiazione globale in Italia 62.1.3 Radiazione globale in Europa 62.2 Fattori determinanti per lútilizzo dell’energia solare 72.3 Termini chiave degli impianti solari 92.3.1 Grado di efficienza del collettore 92.3.2 Curva caratteristica del collettore 92.3.3 Grado di copertura solare CS 92.3.4 Contributo energetico solare specifico ES 102.3.5 Grado di utilizzo del sistema GU 10

3 FASIPROgETTUAlI:DEFINIZIONEEDASSEgNAZIONE 11

3.1 Progettazione integrale 113.2 Fasi progettuali di impianti solari di grandi dimensioni 12

4 DImENSIONAmENTODEll'ImPIANTO 12

4.1 Rilevamento del fabbisogno energetico 134.1.1 Fabbisogno di calore per riscaldamento ambienti 134.1.2 Fabbisogno di energia per la produzione dácqua calda sanitaria nelle abitazioni multifamiliari / condomini 134.1.3 Fabbisogno di energia per la produzione di acqua calda sanitaria nelle aziende turistiche 144.1.4 Rilevamento del fabbisogno di acqua calda sanitaria 154.2 Predimensionamento di impianti solari di grandi dimsensioni 164.2.1 Impianti di acqua calda sanitaria per abitazioni plurifamiliari (abitazioni plurifamiliari) 174.2.2 Impianti di acqua calda sanitaria con integrazione riscaldamento per abitazioni plurifamiliari 184.2.3 Impianti solari per aziende turistiche 194.3 Installazione del campo collettori 194.3.1 Installazione su tetti piani e monofalda 194.3.2 Collegamento idraulico dei campi collettori 204.4 Accumulo solare 224.5 Circuito solare 224.5.1 Portata specifica nel collettore 224.5.2 Antigelo 224.5.3 Perdite di carico nel collettore 234.5.4 Tubazione solare 244.5.5 Gruppo pompa del circuito solare 254.5.6 Vaso di espansione del circuito solare 254.5.7 Vaso addizionale a monte nel circuito solare 264.6 Circuito di riscaldamento integrativo 274.7 Distribuzione di energia in complessi residenziali 274.7.1 Rete a 4 o 2 linee 274.7.2 Dimensionamento approssimativo della tubazione di rete 274.7.3 Principio di funzionamento delle stazioni di riscaldamento per appartamento 284.7.4 Riscaldamento dell’acqua sanitaria 284.7.5 Idraulica del riscaldamento ambienti 284.7.6 Misurazione del consumo di calore per riscaldamento e AC 284.7.7 Idraulica dell’impianto di rete a 2 linee con stazioni di riscaldamento per appartamenti 294.8 Circuito di riscaldamento dell’acqua calda sanitaria 304.8.1 Scelta delle dimensioni dei moduli per lácqua sanitaria 32

5 INSTAllAZIONEDEll’ImPIANTOEmESSAINFUNZIONE 33

5.1 Montaggio dei collettori 335.2 Messa in funzione 335.3 Manutenzione 33

6 ESEmPIDIcAlcOlO 34

6.1 Bed & breakfast con impianto centralizzato AC 346.2 Hotel con impianto centralizzato AC e piscina 366.3 Camping con impianto AC 386.4 abitazioni plurifamiliari con stazioni per appartamento per AC e riscaldamento 40

7 INDIcEDEllEFIgURE 42

�



Introduzione

1Introduzione

1.1 Scopoeusodelmanuale

Questo manuale di progettazione offre una sintesi generale dei temi e dei prodotti relativi ai grandi impianti solari per costruttori, architetti e progettisti. Esso è concepito per la progettazione e la configurazione generale di impianti solari de-stinati alla produzione di acqua calda e all’integrazione del riscaldamento di origine solare per case plurifamiliari, aziende turistiche e ospedaliere e centri sportivi.

Noi consigliamo di procedere secondo il principio della progettazione integrale, cioè in modo sistematico e in cooperazione con gli specialisti dei settori interessati. Ciò consente di tenere conto per tempo delle particolari esigenze di natura im-piantistica e strutturale degli impianti solari. È importante aver chiaro sin dall´inizio competenze e responsabilità nei vari settori.Il team specializzato di SONNENKRAFT con la sua vasta competenza su tutti i temi relativi alla progettazione degli impian-ti solari è a vostra completa disposizione.

Nel catalogo dei prodotti SONNENKRAFT o all’indirizzo www.sonnenkraft.com troverete dettagliate schede tecniche, istruzioni per il funzionamento dei prodotti relativi agli impianti solari, moduli e strumenti di calcolo.

1.2 lineegenerali

Questo manuale di progettazione si basa essenzialmente sulle seguenti fonti scientifiche: • Skriptum zur zertifizierten Solarwärmeausbildung, arsenal research, 200� (AEE INTEC und arsenal research), 2005• Große Solaranlagen, K.H. Remmers, Solarpraxis, 2001• Sonne für Hotels, Schwenk et al, AEE GleiCSorf, 1997• Fachworkshop „Wohnungsstationen“, M. Leitner, Danfoss, 2005• Solarunterstützte Wärmenetze im Wohnbau, Fink etal., AEEINTEC, 200�• Solare Trinkwassererwärmung (VDI 6002), Verein Deutscher Ingenieure, 200�• Ganzheitliches Solarkonzept für den Wohnbau, H. Meissl, SIR, 200�

e sulle numerose esperienze di SONNENKRAFT in impianti solari di grandi dimensioni

Tutti i dati senza pretesa di completezza. Non ci assumiamo nessuna responsabilità. Con riserva di errori di composizione e stampa.

©06/2006 SONNENKRAFT. Per contattare l’autore, scrivere a: [email protected]

5THE FUTURE OF ENERGY

Fig. 2.3. Somma della radiazione globale [kWh/m2 a] su superficie piana in Austria (gennaio – dicembre)

Bregenz

RadiazionemediaannualeinkWh/m2a

1000-1100kWh/m2a

Innsbruck

Salisburgo

linzVienna

Eisenstadt

graz

Klagenfurt

1100-1200kWh/m2a

1200-1300kWh/m2a

1300-1400kWh/m2a

>1400kWh/m2a

Fondamenti dell’energia solare termica

2Fondamentidell’energiasolaretermica

2.1 Radiazionesolareeradiazioneglobaleassorbita

Di conseguenza, la radiazione globale al suolo varia tra 50 W/m2 (in caso di cielo molto nuvoloso) e 1.200 W/m2 (in condizioni ottimali senza nuvole). La media giornaliera della radiazione globale calcolata per un anno intero in Europa è compresa tra 2,2 a �,8 kWh/m2 d.

L’andamento annuale della radiazione globale è in stretto rapporto con la località e/o la zona climatica. Il grafico a lato mostra l’andamento annuale dell’energia solare e si riferisce alla Germania centrale.

Fig. 2.1. Radiazione solare

Fig. 2.2. Energia solare annuale

Offer

tad

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Wh/m

2d

gen mar mag lug Set Nov

6

5

4

3

2

1

0

2.1.1 RadiazioneglobaleinAustria

L’utilizzo termico dell’energia solare rappresenta indubbiamente una forma sensata di integrazione della nostra produzione energetica convenzionale, proveniente da fonti di energia non rinnovabili.

Sulla superficie terrestre rivolta al sole viene irradiata un’energia da 70 a 80 MW/m2. La densità di energia della radiazione sul lato esterno dell’atmosfera terrestre è pari mediamente a 1.367 W/m2 (= costante di radiazione solare). Ogni anno la superficie terrestre viene raggiunta da 219 miliardi GWh, corrispondente a 2.550 volte l’attuale fabbiso-gno energetico mondiale. In altre parole ogni 3 ore ca. viene irradiato sulla superficie terrestre il fabbisogno energetico annuale. Il vapore e i cristalli di ghiaccio presenti nell’atmosfera determinano perdite per assorbimento e dispersione e riducono in questo modo l’irradiazione globale (somma della radiazione diretta e diffusa) a ca. 1000 W/m2, misurata in relazione alla superficie orizzontale nel punto di massima elevazione del sole.La radiazione diffusa non può essere concentrata mediante specchi e costituisce nell’Europa centrale una quota variabile dal �0 % (maggio) fino all’80 % (dicembre) della radiazione globale.

Radiazione solare

Assorbimento attraverso l‘atmosfera

Riflessione del suolo

Riflessione attraverso le nuvole

Radiazione diretta

Radiazione diffusa

Dispersione nell‘atmosfera densa

Atmosfera

Costante di radiazione solare 1.370 W/m2

Radiazione globale nel suolo 1000 W/m2

6



2.1.2 RadiazioneglobaleinItalia

2.1.3 RadiazioneglobaleinEuropa

Fig. 2.5. Somma della radiazione globale [kWh/m2a] su superficie piana in Europa (gennaio – dicembre)

kWh/m2a

750 - 850

850 - 950

950 - 1050

1050 - 1150

1150 - 1250

1250 - 1350

1350- 1450

1450 - 1550

1550 - 1650

1650 - 1750

1750 - 1850

1850 - 1950

Radiazione globale, media annuale 1981 - 1990

Fig. 2.4. Somma della radiazione globale [kWh/m2a] su superficie piana in Italia (gennaio – dicembre)

RadiazionemediaannualeinkWh/m2a


Radiazione solare globale(kWh/m2)

1700

1600

1500

1�00

1300

1200



2.2 Fattorideterminantiperl´utilizzodell’energiasolare

L’efficienza dei collettori solari dipende oltre che dalla località, anche dall’inclinazione della superficie del collettore, dal-l’orientamento a sud e dall’eventuale presenza di ombra.

L’orientamento ottimale dei collettori è verso sud, dato che il sole raggiunge a sud il suo punto massimo di elevazione. L’angolo azimutale indica la deviazione del collettore dal-l’esatto orientamento a sud (-90 ° per orientamento verso est; +90 ° per l’orientamento a ovest). Scostamenti di �0 ° a est o ovest o inclinazioni tra �5 ° e 60 ° producono una riduzione del grado di copertura solare dal valore ottimale di circa il 10 %.

Per tetti con esposizione est-ovest l’intera superficie dei collettori deve essere montata sulla superficie del tetto esposta ad ovest. Normalmente nel pomeriggio vi è meno nebbia e foschia e le temperature sono più elevate che al mattino. Pertanto l’orientamento verso ovest produce gene-ralmente un rendimento energetico leggermente superiore.

Per applicazioni estive (ad es. riscaldamento di piscine o case per vacanze estive) l’angolo di inclinazione ottimale è compreso tra 15 ° e 25 °, perchè d’estate il sole è più alto nel cielo. Per un uso continuato dell’impianto durante tutto l’anno (produzione di acqua calda sanitaria e integrazione di riscaldamento a bassa tem-peratura) si è dimostrata valida un’inclinazione compresa tra �5 ° e 60 °. I collettori possono essere montati persino su una facciata dell’edificio, verticale ed esposta a sud, poiché, a causa della posizione bassa del sole, nelle stagioni intermedie ed inverno si può ottenere ugualmente un rendimento accettabile.

L’inclinazione della superficie dei collettori deve essere scelta in modo da ottenere un rendimento energetico ottimale du-rante il periodo principale di utilizzo. Inoltre bisogna tenere conto che circa i 2/3 del contributo solare annuo sono ottenuti durante il semestre estivo.

Fig. 2.6. Fattore orientamento collettore

90

70

50

30

10

Est Sud-est Sud Sud-ovest Ovest

Incl

inazio

ne

collet

tore

Fig. 2.7. Fattore inclinazione collettore

gennaio Febbraio marzo Aprile maggio giugno luglio Agosto Settembre Ottobre NovembreDicembrekWh/m

2m

ese]

200

100

0

90°

0°

60°

45°

30°

α

8



L’angolo tra la posizione del sole e l’orizzonte viene denominato angolo di altezza del sole o semplicemente altezza del sole. L´altezza del sole varia nell’arco del giorno e della stagione e dipende inoltre dalla latitudine geografica della locali-tà. La figura seguente mostra l´altezza del sole alle 12:00 in funzione dei gradi di latitudine e del giorno dell’anno. Questo valore serve soprattutto per la determinazione della distanza tra i campi collettori a più file (vedi anche Capitolo �.3.1 Installazione del campo collettori).

lati

tud

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�8 °Alt

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del

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Fig. 2.8. Altezza del sole in Europa in funzione della latitudine


lati

tud

ine

Altezza del sole alle 12:00

Angolo di irradiazione sul piano orizzontale [°]

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

60

55

50

45

40

35

21.12.21.1. + 21.11.

21.2. + 21.10.

21.3. + 21.9.

21.�. + 21.8.

21.5. + 21.7.21.6.


2.3 Terminichiavedegliimpiantisolari

2.3.1 gradodiefficienzadelcollettore

Il grado di efficienza di un collettore è definito dal rapporto tra energia termica utile ed energia solare irradiata. Fattori determinanti per il grado di efficienza sono il tipo e la qualità della superficie dell’assorbitore, la geometria dell’as-sorbitore, la conducibilità termica del materiale dell’assorbitore, la trasparenza della copertura, la dispersione termica del collettore in forma di convezione, conduzione e irraggiamento.Il grado di efficienza del collettore non è però un fattore costante di un collettore specifico, ma dipende dalle singole condi-zioni di impiego (dal livello di temperatura del collettore, dall’aria ambiente e dall’intensitá della radiazione globale).

2.3.3gradodicoperturasolarecS

Questo indice di valutazione per un sistema solare termico descrive la quota di energia solare rispetto al consumo energetico totale. Nella definizione corrente si includono, ai fini del calcolo del grado di copertura solare, le perdite dellénergia utile (energia fornita al consumatore). La definizione è la seguente:

[%] (EQ 2-1)

Q solare contributo termico annuale dell’impianto solare, misurato in KWh sul lato secondario del circuito stesso.

Q conv GC contributo termico del generatore di calore (GC) convenzionale , misurato in KWh tra accumulo di energia e generatore di calore convenzionale.

Il periodo di riferimento è solitamente di un anno ma, se necessario, può essere di una durata qualsiasi. Esistono anche altre definizioni di CS, per cui nel confronto di valori di CS si rende necessario confrontare le basi di calcolo.


2.3.2 curvacaratteristicadelcollettore

La curva caratteristica del collettore (=curva caratte-ristica-efficienza) è una curva, il cui andamento caratterizza il collettore in questione e la sua pre-stazione. Il collettore si riscalda attraverso la radia-zione solare e trasmette all’ambiente anche il calore proprio (perdite di calore per convezione, conduzione e irraggiamento). Con l’aumento della temperatura del collettore e quindi con l’aumento della differenza di temperatura tra lo stesso e lámbiente circostante, il collettore cede maggior calore all’esterno. L’energia utilizzabile è quindi l’energia del sole irradiata alla quale devono essere sottratte le perdite di calore del collettore. Il grado di efficienza diminuisce quindi, alláumentare delle perdite dovute al calore e alla riflessione.

Grado di copertura solare CS= Qsolare

Qconv GC + Qsolare

* 100

Gra

do

di r

en

dim

en

to [

%]

Differenza tra temperatura media dei collettori e temperatura ambiente [° C]

Curva di rendimento dei collettori SK500 e VK25

Fig. 2.9. Curva di rendimento del collettore (con G = 1000 W/m2)

0 20 40 60 80 100 120

100

80

60

40

20

0

SK500

VK25

10



2.3.4 contributoenergeticosolarespecificoES

Il contributo energetico solare specifico viene fornito spesso come parametro caratteristico dell’efficienza dei sistemi solari. Esso descrive la quantità annuale di energia per metro quadro di superficie del collettore (solitamente la superficie lorda del collettore) che arriva all’accumulo.

[kWh/m2 a] (Eq. 2-2)

QSolare energia solare fornita dal sistema in kWh allánno

AColl superficie lorda collettori in m2

Per la sua corretta interpretazione deve essere considerato da un lato il dimensionamento dell’impianto (vale a dire il gra-do di copertura solare) e dalláltro le perdite di sistema (perdite di calore delláccumulo e perdite di distribuzione).

2.3.5 gradodiutilizzodelsistemagU

Il grado di utilizzo del sistema di un impianto solare descrive il rapporto tra il contributo solare nell’accumulo di energia e l’energia irradiata sulla superficie dei collettori e fornisce informazioni sull’efficienza dell’impianto. Fattori essenziali del grado di utilizzo del sistema sono, da un lato, il dimensionamento dell’impianto e, dall’altro, la qualità del sistema solare (grado di efficienza del collettore, perdite termiche delle tubazioni e dell’accumulo, ecc.). Sistemi solari sovradimensionati producono elevate percentuali di copertura ma gradi di utilizzo ridotti. Impianti con elevate percentuali di copertura lavo-rano spesso con gradi di efficienza del collettore ridotti oppure “lavorano” spesso in stagnazione nei mesi estivi, quando l’energia solare irradiata non può essere sfruttata con la stessa efficienza come è il caso degli impianti con ridotte percen-tuali di copertura.

[%] (Eq. 2-3)

Qsolare acc.

contributo solare annuale (energia immessa nell’accumulo) in kWh Q

solare irr. irradiazione solare annuale sul campo collettori in kWh

Nel grafico seguente è rappresentato in linea teorica il rapporto tra grado di copertura solare (CS) e grado di utilizzo solare (GU). Il diagramma è basato su complessi residenziali di 50 appartamenti in località Graz, consumo AC 3�50 l/g, accumulo solare 10000 litri.


Fig. 2.10. Copertura solare e grado dútilizzo

Superficie collettori [m2]

Co

per

tura

so

lare

[%

] G

rad

o d

úti

lizzo

[%

]

0 50 100 150 200 250 300

100

90

80

70

60

50

�0

30

20

10

0

Grado di utilizzo [%]

Copertura solare [%]

Contributo energetico solare specifico ES = Qsolare

AColl

Grado di utilizzo del sistema GU = Q solare acc. * 100 Q

solare irr.


Fasi progettuali: definizione ed assegnazione

3Fasiprogettuali:definizioneedassegnazione

Gli impianti solari destinati ad abitazioni plurifamiliari e al turismo richiedono in ragione della loro complessa integrazione all’interno dell’intero edificio e del suo sistema energetico una riflessione molto più ampia rispetto ad impianti per abita-zioni monofamliari. L’interazione di vari fattori concomitanti quali lárchitettura, gli impianti solari, i generatori conven-zionali di calore, gli accumuli (=accumuli centralizzati di energia), la distribuzione e cessione di calore all’utenza richiede particolare attenzione sia nella fase progettuale che nella realizzazione. La definizione e lássegnazione delle fasi proget-tuali costituiscono la base su cui poggia tutta lélaborazione di un impianto solare di grandi dimensioni. Grazie all’utilizzo delle sinergie, ad uno sguardo dínsieme e alla definizione delle singole aree di competenza è possibile ottenere un’ottima-le minimizzazione dei costi.

3.1 Progettazioneintegrale

La fase esecutiva della progettazione integrale prevede all’inizio l’accordo di tutte le parti interessate, tra cui:

• Responsabili di cantiere/architetti (utilizzo previsto, struttura fondamentale edificio)• Progettisti termotecnici (dimensionamento, condizioni di installazione e passaggio delle reti dell’impianto solare; scelta e dimensionamento della rete di distribuzione termica per l’acqua sanitaria e il riscaldamento dei locali; gestione e monitoraggio dell’intero impianto)• Tecnici del tetto (fissaggio collettori sul tetto)• Tecnici di facciate (integrazione dei collettori nella facciata)• Elettricisti (protezione antifulmine, cablaggio, integrazione della centralina di regolazione nell’impianto di automatizzazione dell’edificio)• Installatori (montaggio dei componenti e messa in funzione)• Tecnici dell’impiantistica domestica (funzionamento, eliminazione dei guasti e manutenzione dell’impianto)

leprestazionidiSONNENKRAFTrelativeaivarisettoridicompetenzaneiprogettidigrandeentitàsono:

• Assistenza nella elaborazione concettuale del sistema solare con integrazione dello stesso nellímpianto di riscaldamento ad energia convenzionale• Verifica dei dati progettuali noti e disponibili per il sistema solare• Assistenza continua nella progettazione dal primo contatto alla messa in funzione/1o avvio gratuito e manutenzione• Know-how pluriennale e aggiornato alle tecnologie più avanzate in materia di impianti solari • Elaborazione professionale di preventivi e ordini• Puntuale elaborazione tecnica dei progetti• Soluzioni per sistemi solari sperimentate e convenienti• Corretta messa in funzione dell’impianto mediante - schemi progettuali/idraulici perfettamente elaborati - vasta esperienza impiantistica - fasi di montaggio ottimizzate grazie ai tecnici partner di montaggio SONNENKRAFT - oltre 75 centri di Assistenza Tecnica sul territorio nazionale• Monitoraggio dell’impianto mediante il registratore automatico di dati• Regolare manutenzione per un rendimento solare costantemente al massimo

12



3.2 Fasiprogettualidiimpiantisolaridigrandidimensioni

Lo schema seguente visualizza le relazioni (responsabilità, cooperazione) tra le singole parti operanti/coinvolte durante la realizzazione di un impianto solare di grandi dimensioni.

Fasi progettuali: definizione ed assegnazione

Fasedilavoro Personecoinvolte Nota

Co

mm

itte

nte

Arc

hit

etto

Pro

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i te

rmo

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io

R Responsabile

c Collaborazione necessaria

Pro

get

tazi

on

e

Consulenza del committente/costruttore

R C C C Possibilità di chiarimento tempestivo e utilizzo dello spazio decisionale all’inizio della progettazione

Fase preliminare /Studio delle varianti

C C R C Analisi delle varianti con calcoli di simulazione per l’ottimizzazione del rapporto costi/benefici

Scelta del sistema R C C Scelta della variante da realizzare

Presentazione del progetto C C R C Per autorizzazioni varie

Autorizzazioni C C C Licenza edilizia, finanziamenti

Capitolato di fornitura C R C

(I collettori per le facciate vengono spesso anche inseriti dagli architetti nel capitolato di fornitura come parte dell’involucro dell’edificio)

Appalto C C R

Valutazione dell’offerta con eventuale supportodi un consulente specializzato esterno

Ese

cuzi

on

e

Progettazione integrale-Workshop R C C C C Definizione dei dettagli esecutivi

Ordine dei materiali C R

Rispetto dei tempi di consegna (soprattutto per i collettori per facciate e su misura/disegno)

Passaggi nel tetto e nei muri C C R Determinazione della disposizione delle tubazioni

Fondamenta / Ancoraggi

C R Controllo della statica dell’edificio e delle sollecitzioni derivanti dal vento

Montaggio del campo collettori

R C CVerifica accessibilità cantiere e possibilità di acces-so per il montaggio con la gru

Integrazione nel tetto e nella facciata

C C R R Integrazione nel tetto/facciata esistenti

Tubazioni collettori C C R Vedi indicazioni dei fornitori di collettori

Tubazioni accumulo/ circuito solare

C C R Vedi indicazioni dei fornitori di collettori

Tubazioni sistema di riscalda-mento/acqua calda

C C R Vedi indicazioni dei fornitori di collettori

Impianto elettricoC R C

Collegamento dei sensori e delle utenze (pompe, valvole,...)

Riempimento dell’impianto/Messa in funzione

C C R C Programmazione della regolazione solare secondo le indicazioni dei fornitori di collettori

Lavori di isolamento C C R

Coibentazione di tutte le tubazioni, rubinetteria, accumulo (per impedire ponti termici)

Collaudo impianto C R C C C C C C C C

Verbale dettagliato di collaudo per la garanzia della qualità

Ese

rciz

io

Controllo del funzionamento R C C C C C

Controllo continuo del funzionamento raccoman-dato a partire da 50 m 2 di superficie collettore

Controllo dei risultatiR C C C C

Controllo periodico del circuito primario e seconda-rio per la valutazione della progettazione dell’im-pianto

Manutenzione R C C C C

Tramite contratto di manutenzione con fornitore di impianti solari

Fig. 3.1. Responsabilità e cooperazione nella progettazione integrale


Riscaldamentoambienti

57%

cucina7%

IlluminazioneUsiminori

11%

Acquacaldasanitaria

25%

4 Dimensionamentodell’impianto

4.1 Rilevamentodelfabbisognoenergetico

Scopo del dimensionamento di impianti di grandi dimensioni è evitare condizioni sfavorevoli di funzionamento (periodi di stagnazione) a causa di un’intensiva radiazione solare in concomitanza di un consumo ridotto.

4.1.1 Fabbisognodicaloreperriscaldamentoambienti

Nei mesi con il fabbisogno di calore più elevato la radiazione disponibile è limitata. Ciò nonostante, i sistemi solari sono in grado di contribuire in misura notevole alla produzione di calore, soprattutto nelle stagioni intermedie.

Fig. 3.2. Suddivisione fabbisogno energetico in singole abitazioni

Dimensionamento dell’impianto

Il calcolo del fabbisogno giornaliero totale di acqua sanita-ria negli edifici di nuova costruzione si può effettuare sulla base del numero di locali per unità abitativa, mediante il grado di occupazione e il numero di persone nell’abitazione in questione.

Il calcolo delle persone avviene mediante il grado di occupazione

XPers =nA · nP [Persone] (Eq. 3-1)

XPers Numero complessivo di persone nA Numero complessivo di abitazioni nP Numero statistico di persone occupanti l’abitazione

Il fabbisogno di acqua calda sanitaria per gli edifici a più piani dipende fondamentalmente, ma non esclusivamente, dal numero di persone. È inoltre influenzato dallo standard di vita, età, professione, periodo dell’anno, ecc. . Se infatti il consumo d’acqua calda è stimato sulla base della superficie abitativa, i valori forniti dallésperienza mostrano un consumo più elevato rispetto a valori ottenuti calcolando il consumo dácqua calda sanitaria o di calore per ogni unità abitativa.

4.1.2 Fabbisognodienergiaperlaproduzionediacquacaldasanitaria nelleabitazionimultifamiliari/condomini

Nella maggior parte degli edifici, fatta eccezione per le “case passive” (case a basso fabbisogno energetico), il fabbisogno energetico per il riscaldamento supera semprequello per la produzione di acqua calda sanitaria.

Unánalisi complessiva dell’edificio (migliore isolamento, limitazione di ponti termici e di perdite dovute ad aerazione) permette di ridurre notevolmente il fabbisogno energetico necessario al riscaldamento. L’impiego di energia solare termica, soprattutto in combinazione con un sistema di riscaldamento a bassa temperatura, rappresenta quindi una soluzione senza dubbio ecologica ed economica.

Fig. 3.3. Fabbisogno acqua calda sanitaria nelle abitazioni

Fabbisogno di acqua calda sanitaria per giorno e persona ad una temperatura di

60°C Consumo

standard basso

standard medio

standard elevato

10 - 20 l

20 - �0 l

�0 - 80 l

Fig. 3.4. Numero statistico di occupanti in case plurifamiliari

Occupazione nP

Numero di locali per unità abitativa (I locali al di sotto di 6m2 e le cucine non

vengono presi in considerazione)

1

2

3

�

5

1,2

1,6

2,3

2,8

3,1

1�



Con il numero complessivo delle persone dell’edificio può quindi essere ricavato il fabbisogno giornaliero complessivo di energia per la produzione di acqua calda sanitaria.

[kWh] (Eq. 3-2)

CActot

quantità giornaliera di acqua calda sanitaria in litri al giorno alla temperatura di 60 °C Q

Actot quantità giornaliera di calore necessaria a soddisfare tutto il fabbisogno di acqua calda sanitaria in kWh

CPers/Giorno

consumo giornaliero di acqua calda sanitaria per persona in litri X

Pers numero complessivo di persone

cp capacità termica specifica dell’acqua (�,2 kJ/kg K)

T differenza di temperatura tra acqua calda e acqua fredda sanitaria in Celsius risultante da T = TAC

- TAF

TAC

Temperatura dell’acqua calda sanitaria in °CT

AF Temperatura media dell’acqua fredda sanitaria in °C

Accanto al fabbisogno medio di acqua calda sanitaria un ulteriore importante parametro per il dimensionamento è rappre-sentato dal profilo dell’utenza. I profili di consumo giornalieri o orari sono parametri importanti per il corretto dimensiona-mento di accumuli per il riscaldamento (volumi solari e di stand-by), l’efficienza dello scambiatore di calore nel modulo per l’acqua sanitaria e l’efficienza del generatore di calore convenzionale.

[l/g] (Eq. 3-3)

CLetto

Consumo nelle camere per ospiti per letto C

CLZ Consumo in cucina per colazione

CP Consumo in cucina per pasto caldo (pranzo / cena)

CAgg

Consumo ulteriore in ambienti di servizio (lavatrici,…) e/o zone con attrezzature per il fitness (doccia, vasca idromassaggio, sauna,…)

MP Quota dei clienti a mezza pensione [% / 100]

PC Quota dei clienti a pensione completa [% / 100] (nell’esercizio di ristoranti con ulteriori clienti

giornalieri la quota dei clienti può anche essere > 100 %)

33

CActot

= CPers/Giorno

· XPers [l/g 60 °C]

Tipo di utenza Fabbisogno di acqua calda sanitaria per giorno e persona alla temperatura di 60°C

Media da - a

Hotel (** - ***) 50 30 - 80

Hotel (**** - *****) 80 80 - 150

Pensione, bed & breakfast 30 20 - 50

Appartamento per la villeggiatura 40 30 - 50

Camping 20 15 - 35

Collegio, colonia 20 15 - 30

Studentato 25 15 - 60

Casa di riposo 45 30 - 65

Cucina - colazione 2 2 - 3

Cucina - pranzo/cena 5 4 - 8

Bagno - pubblico/privato 40 / 20

Sauna - pubblica/privata 70 / 35

Ospedale 80 60 - 120

Centri sportivi- totale 35 - 50

Centri sportivi- docce 25 20 - 30

CCliente

= CLetto

+ CCLZ

+ CP· (

MP+ 2 ·

PC ) + C

Agg 3 3

4.1.3 Fabbisognodienergiaperlaproduzione dácquacaldasanitarianelleaziende turistiche

Nel calcolo del fabbisogno di acqua calda sanitaria per le aziende turistiche deve essere chiaramente tenuto in consi-derazione il diverso tipo di impiego o di utenza dellázienda (Schwenk et al. 1999).

Il consumo giornaliero per letto occupato si calcola non solo sul consumo relativo alla stanza, ma anche, in percentuale in funzione del numero di letti occupati o in base agli ospiti presenti, in base ai consumi della cucina ed altri eventuali spillamenti (ad es. ambienti di servizio, zone con attrezza-ture per il tempo libero e il fitness,...). In base alla tabella dei valori di consumo precedenti può essere così calcolato il consumo giornaliero di un singolo ospite.


CPers/Giorno

· XPers

· cp · T

3.600Q

Actot=

Fig. 3.5. Fabbisogno dácqua calda sanitaria in esercizi pubblici


Per il corretto dimensionamento della superficie dei collettori è necessario inoltre determinare l’occupazione media dei po-sti letto (rapporto tra il numero dei posti letto occupati e il numero dei posti letto disponibili) per la durata dei mesi estivi (da maggio a settembre).

(Eq. 3-�)

n numero dei letti disponibili n

O numero dei posti letto occupati (pernottamenti) nel periodo considerato (da maggio a settembre)

Con questo carico medio di occupazione verrà calcolato in seguito il fabbisogno rappresentativo giornaliero di acqua calda per l’estate. Esso svolge un ruolo essenziale nel dimensionamento della superficie dei collettori.

[l/g a 60 °C] (Eq. 3-5)

Cstagionale

consumo giornaliero di acqua calda sanitaria in aziende turistiche nel periodo considerato C

Cliente consumo giornaliero medio di acqua calda sanitaria per cliente

carico medio di occupazione nel periodo considerato (es. da maggio a settembre) n numero dei posti letto disponibili

Con il consumo giornaliero stagionale si può calcolare per analogia alléq. 3-2 il fabbisogno giornaliero complessivo di energia per la produzione di acqua calda sanitaria.

[kWh] (Eq. 3-6)

QActot

quantità giornaliera di calore necessaria a soddisfare tutto il fabbisogno dácqua calda sanitaria in kWh C

cliente/giorno consumo giornaliero medio di acqua calda sanitaria per cliente in litri

occupazione media n numero dei posti letto disponibili c

p capacità termica specifica dell’acqua (�,2 kJ/kg K)

T differenza di temperatura tra acqua calda e acqua fredda sanitaria in Celsius (ad es.: 50 K) T

AC temperatura dell’acqua calda sanitaria in °C (ad es.: 60 °C)

TAF

temperatura media dell’acqua fredda sanitaria in °C (ad es.: 10 °C)

4.1.4 Rilevamentodelfabbisognodiacquacaldasanitaria

Mentre negli edifici di abitazione a più piani il consumo di acqua calda sanitaria si mantiene costante per quasi tutto l’anno – soltanto nei mesi estivi può capitare che vi sia una riduzione del consumo (di circa il 20 %) dovuta alle vacanze e a temperature di acqua calda sanitaria inferiori – negli alberghi il profilo di consumo oscilla molto durante l’anno, per cui in questa sede viene prestata particolare attenzione al consumo durante i mesi estivi. La maniera più precisa e sicura per il rilevamento del fabbisogno di acqua calda sanitaria consiste nel misurare il consumo nel corso di un periodo di tempo lungo e pertanto rappresentativo. Generalmente per il rilevamento del consumo si ricorre a contatori volumetrici e termici. Il criterio della scelta dipende dal tipo di riscaldamento dell’acqua.

• contatorivolumetriciSe ne raccomanda límpiego per livelli di temperatura dell’acqua calda e fredda sanitaria pressoché costanti. Un’uni-ca determinazione del livello della temperatura dell’acqua calda e fredda è sufficiente per fare una proiezione del fabbisogno di calore mediante acquisizione del solo dato di portata. I costi di investimento sono inferiori rispetto ai contatori termici, ma normalmente la capacità di acquisizione della portata non è così precisa.

• misuratorediquantitàdicalore I contatori termici possono essere impiegati sia per temperature costanti dell'acqua calda e fredda sia variabili. I costi di investimento sono superiori rispetto ai contatori volumetrici, ma la capacità di acquisizione (memorizzazione di valori mensili, registrazione della portata massima, ecc.) è soddisfacente.


Carico = n

O

Numero dei giorni considerati • n

Cstagionale

= CCliente

• •n

QActot

=

Ccliente/giorno

• •n•cp• T

3600

16



4.2 Predimensionamentodiimpiantisolaridigrandidimensioni

La seguente scheda dei dati di progettazione (vedi anche la raccolta di schede nel catalogo SONNENKRAFT o in internet all’indirizzo www.SONNENKRAFT.com) fornisce tutte le informazioni necessarie riguardo al dimensionamento, alla simu-lazione e all'elaborazione dell'offerta di un impianto solare SONNENKRAFT. La compilazione delle schede dati velocizza il processo di progettazione ed elaborazione dell’offerta e favorisce la comprensibilità del dimensionamento.

Per una stima rapida ed affidabile nella fase di progettazione preliminare, senza calcoli di simulazione dettagliati, della superficie del collettore, del volume dell’accumulo solare e del grado di copertura solare previsto possono essere utilizzati dei nomogrammi di dimensionamento generali. Essi sono molto affidabili, dal momento che sono sottoposti ad un’ampia validazione mediante i dati raccolti provenienti da numerosi impianti. In questo modo, con la conoscenza del fabbisogno medio giornaliero di acqua calda sanitaria o del fabbisogno energetico (per AC e riscaldamento), possono già essere deter-minate le caratteristiche principali del sistema solare.

I nomogrammi sono basati sulle seguenti condizioni:• Reti di distribuzione del calore e temperature di esercizio conformi al principio delle „Reti a quattro linee“ (per impianti di sola AC) o delle „Reti a due linee“ (per impianti di acqua AC con integrazione di riscaldamento)• Località Graz (dati climatici derivanti da valori medi orari tra il 1991 e il 1999), che approssima una radiazione globale di circa 1100 W/m2.• Superficie del collettore con un’inclinazione di �5° rispetto al piano orizzontale e orientamento a sud• Collettore piano ad elevato rendimento (con rivestimento dell’assorbitore sottovuoto altamente selettivo)• Per gli adattamenti alle singole zone italiane si faccia riferimento alla fig. 2.�.

Il „carico“ è una misura per il dimensionamento di un sistema solare e descrive quale consumo (in litri a 60°C o in kWh) può essere applicato ad un metro quadrato di superficie di collettore al giorno. In questo modo, mediante il carico possono già essere determinati i dati caratteristici del sistema solare.

(Eq. �-1)

I nomogrammi che seguono sono stati determinati sulla base dei rapporti tra il fabbisogno di acqua calda sanitaria ed il calore per il riscaldamento di edifici ad uso residenziale medi austriaci a più piani. I risultati derivanti dai nomogrammi consentono solamente una stima preliminare delle grandezze dell’impianto. Per il preciso dimensionamento dell’impianto devono essere necessariamente tenute in considerazione le caratteristiche locali (luogo di installazione, orientamento pannelli, zone d’ombra, profilo dell’utenza,…) mediante un calcolo di simulazione (ad es. Polysun, T*Sol).

Fig. 4.1. Scheda dei dati di progettazione SONNENKRAFT


Carico Acqua calda sanitaria

= Fabbisogno giornaliero di acqua calda

Superficie lorda collettoreLitri a 60 °/giorno

m2 ][

Carico Fabbisogno di calore tot.

= Fabbisogno di calore tot. per acqua calda sanitaria e riscaldamento

Superficie lorda collettore(Eq. �-2)kWh/anno

m2 ][


4.2.1 Impiantidiacquacaldasanitariaperabitazioniplurifamiliari

Per ottenere un grado di copertura con un ottimale rapporto costi/benefici (CS = da 25 a �5 %) si consigliano capacità dell’accumulo comprese tra �0 e 65 l/m2. Qualora si vogliano ottenere gradi di copertura più elevati o si desideri coprire il fabbisogno di acqua calda sanitaria nel periodo estivo quasi interamente con energia solare (grado di copertura solare compreso tra 60 e 95 %), si consigliano capacità di accumulo specifiche che comprese tra 65 e 100 l/m2.

Determinazionedellasuperficielordadeicollettori

A partire dal grado di copertura solare desiderato (1) si traccia una linea orizzontale (2). Nel punto di intersezione (3) di questa linea con la curva di carico (�) si traccia nel settore di dimensionamento consigliato (CS < �5%) una linea verticale (5), con la quale si definisce il volume specifico di accumulo solare [l/m2] sull’asse x (6). Alla fine della curva di carico può essere letto il carico stesso (7) dell’impianto solare. Dividendo il fabbisogno giornaliero di acqua calda sanitaria per il carico (7) si ricava la superficie lorda dei collettori richiesta. Moltiplicando la superficie lorda dei collettori per il volume specifico di accumulo solare (6) si ottiene il volume di accumulo solare richiesto.

Fig. 4.2: Nomogramma per impianti AC in abitazioni plurifamiliari per la determinazione della superficie lorda dei collettori e del volume di accumulo solare in combinazione con il grado di copertura. La zona tratteggiata in grigio chiaro mostra il settore di dimensionamento consigliato per il rapporto ottimale costi/benefici.

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270

Solarspeichervolumen [l/m² Bruttokollektorfläche]

So

lare

rD

ec

ku

ng

sg

rad

[%]

SD > 45 %

SD < 45 % Auslastung[l/d 60°C m²]

100806050

40

30

23

18

14

11

8

5

Nomogramm für WW-Anlagen in MFH

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270


So

lare

rD

ec

ku

ng

sg

rad

[%]

SD > 45 %


100806050

40

30

23

18

14

11

8

5

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270


So

lare

rD

ec

ku

ng

sg

rad

[%]

SD > 45 %


100806050

40

30

23

18

14

11

8

5

Nomogramm für WW-Anlagen in MFH

12 3 4

5

6

7

Superficie lorda collettore = Fabbisogno giornaliero per AC

Carico

Volume di accumulo solare = Volume specifico di accumulo solare · superficie lorda collettori


Volume specifico di accumulo solare [l/m2 superficie lorda collettori]

Co

per

tura

so

lare

[%

]

carico[l/g 60 °C]

inte

rval

lo

d´u

tiliz

zo

con

sig

liato

NomogrammaperimpiantiAcinabitazioniplurifamiliari

inte

rval

lo d

´uti

lizzo

vic

ino

al

10

0 %

di c

op

ertu

ra

esti

va

CS > �5 %

CS < �5 %

18



4.2.2 Impiantidiacquacaldasanitariaconintegrazioneriscaldamentoperabitazioniplurifamiliari

Per gradi di copertura con rapporto ottimale costi/benefici (CS = da 12 a 20 %) si consigliano capacità dell’accumulo comprese tra �0 e 75 l/m2. Se si desiderano gradi di copertura più elevati (da 20 a 35%), si dimostrano più adatte capacità specifiche dell’accumulo solare comprese tra 60 e 100 l/m2.

Determinazionedellasuperficielordadeicollettori

A partire dal grado di copertura solare desiderato (1) si traccia una linea orizzontale (2). Nel punto di intersezione (3) di questa linea con la curva di carico (�) si traccia nel settore di dimensionamento consigliato (CS < 22 % o CS > 20%) una linea verticale (5), con la quale si definisce il volume specifico di accumulo solare [l/m2] sull’asse x (6). Alla fine della curva di carico può essere letto il carico stesso (7) dell’impianto solare. Dividendo il fabbisogno di calore annuale per il carico (7) si ricava la superficie lorda dei collettori richiesta. Moltiplicando la superficie lorda dei collettori per il volume specifico di accumulo solare (6) si ottiene il volume di accumulo solare richiesto.

Fig. 4.3: Nomogramma per impianti AC con integrazione di riscaldamento per abitazioni plurifamiliari per la determinazione della superficie lorda dei collettori e del volume di accumulo solare in combinazione con il grado di copertura solare. La zona tratteggiata in grigio chiaro mostra il settore di dimensionamento consigliato per il rapporto ottimale costi/benefici.

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

14%

16%

18%

20%

22%

24%

26%

28%

30%

32%

34%

36%

38%

40%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270


So

lare

rD

ec

ku

ng

sg

rad

[%]

SD < 20 %

Em

pfo

hle

ner

Au

sleg

un

gs-

ber

eich

Auslastung[kWh/m² a]

3000

SD > 20 %

2750250022502000

1750

1500

1250

1000

750

Nomogramm für WW-Anlagen mit Heizungsunterstützung in MFH

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

14%

16%

18%

20%

22%

24%

26%

28%

30%

32%

34%

36%

38%

40%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270

So

lare

rD

ec

ku

ng

sg

rad

[%]

SD < 22 %

Em

pfo

hle

ner

Au

sleg

un

gs-

ber

eich

Auslastung[kWh/m² a]

3000

SD > 20 %

2750250022502000

1750

1500

1250

1000

750

Nomogramm für WW-Anlagen mit Heizungsunterstützung in MFH

1 2 3 4

5

6

7

Superficie lorda collettore = Fabbisogno di calore annuale

Carico

Volume di accumulo solare = Volume specifico di accumulo solare · superficie lorda collettori


Volume specifico di accumulo solare [l/m2 superficie lorda collettore]

Co

per

tura

so

lare

[%

]

carico[kWh/m2a]

inte

rval

lo d

´uti

lizzo

co

nsi

glia

to

NomogrammaperimpiantidiAcconintegrazionediriscaldamentoinabita-

CS < 22 %

CS > 20 %


4.2.3 Impiantisolariperaziendeturistiche

Al fine di una valutazione preliminare della superficie dei collettori l’impianto deve essere dimensionato con un rapporto ottimale costi-benefici nel periodo estivo (CS da 30 a 60 %). A questo scopo si consigliano volumi specifici di accumulo solare compresi tra 50 e 75 l/m2 .

DeterminazionedellasuperficielordadeicollettoriA partire dal grado di copertura solare desiderato (1) si traccia una linea orizzontale (2). Nel punto di intersezione (3) di questa linea con una curva di carico (�) nel settore di dimensionamento consigliato (CS per l’esercizio estivo o annuale) si traccia una linea verticale (5), con la quale si definisce il carico massimo [l/m2 d] (6) sull’asse x. Dividendo il fabbisogno giornaliero di acqua calda per il carico (6) si ottiene la superficie lorda dei collettori richiesta. Moltiplicando la superficie lorda dei collettori per il volume specifico di accumulo solare (50-75 l/m2) si ottiene il volume di accumulo solare richiesto.

4.3 Installazionedelcampocollettori

4.3.1 Installazionesutettipianiemonofalda

Per l’installazione di collettori solari su tetti piani e monofalda bisogna prestare attenzione alla reciproca proiezione di om-bra tra più file di collettori. In linea generale bisogna determinare l’angolo di inclinazione dei collettori solari in base al tipo di utilizzo dell´energia solare (solo acqua calda sanitaria o anche integrazione al riscaldamento). Collettori con inclinazione o altezza ridotte producono lunghezze d’ombra inferiori. In tal modo è possibile ridurre la distanza tra le file. La posizione del sole dipende dalla latitudine e dalla stagione (Cap. 2.2). In caso di insufficienza di spazio può capitare di dovere rinunciare ad una installazione dei collettori in un’area priva d’ombra.

Fig. 4.4: Nomogramma per impianti AC nel settore turistico per la determinazione della superficie lorda dei collettori in combinazione con il grado di copertura solare. La zona tratteggiata in grigio mostra il settore di dimensionamento consigliato per il rapporto ottimale costi-benefici.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Auslastung WW [l/d 60°C m²]

So

lare

rD

ec

ku

ng

sg

rad

[%]

Nomogramm für WW-Anlagen in Tourismusbetrieben

SD für Mai – Aug.

SD für Jan. – Dez.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Auslastung WW [l/d 60°C m²]

So

lare

rD

ec

ku

ng

sg

rad

[%]

Nomogramm für WW-Anlagen in Tourismusbetrieben

SD für Mai –

SD für Jan. – Dez.

1 2 3

4

5

6 Carico di acqua calda [l/g 60°C m2]

Co

per

tura

so

lare

[%

]


Inte

rval

lo d

i uti

lizzo

co

nsi

glia

to

NomogrammaperimpiantidiAcperaziendeturistiche

Maggio - Ag.

Genn. - Dic.

CS per Maggio - Agosto

CS per Gennaio - Dicembre

-1.5m-2.0m +1.0m +2.0m +3.0m +4.0m +5.0m0.0m

20°

45°

Verschattungsdiagramm für SK500N

Kollektorneigung 20°

Kolle

ktor

neigun

g 45

°

Sonnenstand 15°Sonnenstand 20°

Sonnenstand 25°

Sonnenstand 30°

Sonnenstand 35°

Sonnenstand 40°

Fig. 4.5. Diagramma d’ombra SK500N

Inclinazione collettori 20 °

Incli

nazio

ne co

lletto

ri �5 °

Altezza Sole 15 °Altezza Sole 20 °

Altezza Sole 25 °Altezza Sole �0 °

Altezza Sole 30 °

Altezza Sole 35 °

+1.0m +2.0m +3.0m +4.0m-0.9m1.2m

Verschattungsdiagramm für SK500L

0.0m

20°

45°

Kollektorneigung 20°

Kolle

ktor

neigun

g 45

°

Sonnenstand 15°Sonnenstand 20°

Sonnenstand 25°

Sonnenstand 30°

Sonnenstand 35°

Sonnenstand 40°

Fig. 4.6. Diagramma d’ombra SK500L

Inclinazione collettori 20 °

Incli

nazio

ne co

lletto

ri �5 °

Altezza Sole 15 °Altezza Sole 20 °

Altezza Sole 25 °Altezza Sole �0 °

Altezza Sole 30 °

Altezza Sole 35 °

20



4.3.2 collegamentoidraulicodeicampicollettori

Il collegamento idraulico dei collettori acquista nei grandi impianti solari una particolare importanza sia dal punto di vista energetico che economico. • Buona trasmissione termica tra assorbitore e liquido termovettore grazie alla circolazione ottimale nei tubi dellássorbitore• Riduzione al minimo della perdita di carico nei campi collettori• Riduzione della lunghezza della tubazione dei campi collettori con conseguente riduzione dei costi di materiale e di montaggio e delle dispersioni termiche dallísolamento• A causa della diversa dilatazione termica tra assorbitore e sistema di fissaggio è possibile montare max 6 collettori SK500 in serie. Campi collettori seriali più grandi richiedono una compensazione di dilatazione tra i singoli campi collettori (ad es. con il tubo flessibile preisolato in acciaio inox IWS50)• Se i campi collettori sono provvisti su entrambi i lati (mandata e ritorno) di valvole di intercettazione (se possibile, da evitare) è necessario installare una valvola di sicurezza (6 bar) per ogni campo che può essere intercettato, altrimenti i collettori o la tubazione saranno seriamente danneggiati.

A titolo di esempio sono raffigurate tre varianti di collegamento collettori ciascuna con 2� collettori SK500N, SK500N� e SK500L e la distanza tra le file priva di zone ombra (tutte le varianti sono rappresentate con la stessa scala).

Variante1

Collettori: 2� SK500LDisposizione: 2 campi paralleli da 2 x 6 collettori in serieAccessori: 2 x ETI22; 2 x DMS20 Superficie di installazione: 12,55 x 9,50 m = 119,2 m2

Perdita di carico: 20 mbar (50 °C)Portata: 20 l/m2h=~ 10,3 l/min per campo o 1.235 l/h per líntero impianto

Variante2

Collettori: 2� SK500N�Disposizione: 2 campi paralleli da 2 x 6 collettori in serie Accessori: 2 x ETI22; 2 x DMS20 Superficie di installazione: 15,80 x 6,�0 m = 101,1 m2

Perdita di carico: 16 mbar (50 °C)Portata: 20 l/m2h=~ 10,3 l/min per campo o 1.235 l/h intero impianto

DMS

ETI

ETI

DMS

ETI DMS

ETI DMS

Fig. 4.7. Collegamento idraulico collettori - Variante 1




Variante3

Collettori: 2� SK500NDisposizione: � campi paralleli da 6 collettori in serie Accessori: � x ETI22; � x DMS20 Superficie di installazione: 7,50 x 15,80 m = 118,5 m2

Perdita di carico: 2� mbar (50 °C)Portata: 20 l/m2 h=~ 5,2 l/min per campo o 1.235 l/h intero impianto

ETI DMS

ETI DMS

ETI DMS

ETI DMS

4.4 Accumulosolare

Grandezza, geometria e componenti degli accumuli solari rivestono un ruolo fondamentale per l’efficienza totale dell’im-pianto. La riduzione delle dispersioni termiche e dei costi di investimento consigliano ládozione di un solo serbatoio di accumulo. Una corretta stratificazione termodinamica ed una riduzione dei costi di regolazione suggeriscono due livelli al massimo per la stratificazione stessa. Líntroduzione di meccanismi esterni di stratificazione ha semplificato il lavoro di manutenzione.

La grandezza dell’accumulo deve essere tenuta in considerazione fin dalla fase della progettazione. I ribassamenti creati nel pavimento dei locali di installazione sono facili da realizzare dal punto di vista costruttivo e consentono il posiziona-mento di accumuli di grandi dimensioni prima del completamento del solaio.Sulla base delle esperienze fatte fin dóra nella costruzione di edifici ad uso residenziale e nel settore turistico deriva che possono essere utilizzati volumi specifici di accumuli da 50 a 100 l per ogni m2 di collettori (vedere cap. �.2.2 – Impianti di AC con integrazione di riscaldamento per abitazioni plurifamiliari).

La produzione di AC deve essere generalmente collegata idraulicamente nella parte superiore dell’accumulo (ca. 30 %). Il dimensionamento del volume di stand-by necessario a questo scopo si orienta secondo il criterio del numero N relativo a impianto con boiler per AC (copertura del carico di punta per 180 min). La zona superiore deve inoltre coprire il volume di scambio del sistema di riscalda-mento integrativo convenzionale (tempo minimo di funzio-namento della caldaia o tempo di avviamento). Entrambi i parametri influenzano fondamentalmente il funzionamento ciclico della caldaia e quindi la sua efficienza totale. In ogni caso il volume dell’accumulo determinato in tal modo deve essere aggiunto al volume dell’accumulo solare.La zona intermedia e inferiore dell’accumulo deve essere riservata principalmente al sistema solare. Per il dimensio-namento dell’accumulo solare si veda anche il cap. �.2 – Predimensionamento di grandi impianti AC.

mandatautenza

mandatageneratoredicaloreconvenzionale

Ritornogeneratoredicaloreconvenzionale(biomassa,gasolio,teleriscaldamento)

Ritornogeneratoredicaloreconvenzionale(gas-condensazione)

Ritornoutenza


Fig. 4.10. Suddivisione del volume dáccumulo

Volumedistand-by

Volumediscambio

Volumedell’accumulo

solare


22



4.5.2 Antigelo

Impianti solari in regioni con temperature esterne inferiori a 0 °C devono essere protetti con sufficiente antigelo. Il rappor-to di miscela non deve essere inferiore al 30 % di antigelo, altrimenti l’efficacia biocida e anticorrosiva risulta annullata. D’altra parte non deve essere superata la percentuale del 55 % di antigelo, poiché ciò aumenterebbe enormemente la potenza della pompa.

4.5 circuitosolare

4.5.1 Portataspecificanelcollettore

I collettori SONNENKRAFT SK500 e IDMK sono dimensionati per portata specifica da 15 a �0 l/h m2 ed in questo modo perfettamente adatti all’esercizio “matched-flow“. Le condizioni di flusso che si possono ottenere in tal modo nell’assorbitore assicurano un rapporto ottimale tra lénergia solare ricavata ed energia consumata per il funzionamento della pompa. In questo modo viene ottimizzato economicamente il funzionamento.Il risultato di analisi scientifiche indica che un flusso nell’assorbitore determina un grado di efficienza del collettore del 2 - 3 % minore nella fase di transizione laminare/turbolento rispetto ad un flusso turbolento.La qualità dellímpianto idraulico, il tipo di regolazione e la coibentazione dei tubi possono influenzare il rendimento solare anno fino al +_ 10 %.

Lóttimizzazione di funzionamento del collettore SONNENKRAFT corrisponde ad una portata specifica di 15 – 30 l/m2 h.

Il grafico in basso consente di convertire la portata specifica [l/m2 h] in funzione del numero di collettori per campo collet-tore (collegamento in serie) in flusso volumetrico assoluto [l/min] per campo collettore. Questo valore è determinante per il dimensionamento del circuito solare e deve essere impostato per ogni campo collettori mediante misuratore, indicatore di portata (DMS) nel corso della messa in esercizio dell’impianto.

Bisogna considerare che una percentuale di antigelo del �0 % provoca un aumento delle perdite di carico della tubazione di circa il 35 % e una diminuzione del-la curva caratteristica della pompa di circa il 5 %. Una percentuale del 50 % di antigelo provoca l’aumento delle perdite di carico della tubazione di circa il 50 % e una diminuzione della curva caratteristica della pompa di circa il 15 %. Ciò vale per una temperatura della miscela di 20 °C. Fluidi termovettori con antigelo devono essere periodicamente (ogni 3 anni) sottoposti a controllo di qualità (% antigelo e pH). In caso di frequenti periodi di stagnazione (ad es. dovuti a scarso prelievo di calore in estate) è necessario ese-guire il controllo annualmente.

Fig. 4.12. Diagramma di protezione antigelo


30 35 �0 �5 50 55

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-�0

-�5

Concentrazione consigliata

liquido

solido

Punto di solidificazione (1)

Protezione antigelo

Punto di riduzione in ghiaccio (2)

Glicole propilenico in %

Fig. 4.11. Conversione da [l/m2h] a [l/min] per display DMS

Po

rtat

a [l

/min

]

Numero dei collettori SK500 o IDMK25

40 l/m2 h

30 l/m2 h

20 l/m2 h

Campo di applicazione per DMS25 (10-40 l/min)

Campo di applicazione per DMS20 (2-12 l/min)

35

30

25

20

15

10

5

0

� 6 8 10 12 1� 16 18

(1)

(2)


4.5.3 Perditedicariconelcollettore

La perdita di carico del collettore solare dipende dalla portata, dalla percentuale di antigelo e dalla temperatura del fluido termovettore. I valori qui graficamente rappresentati si riferiscono ad una percentuale di antigelo del �0 % e ad una tem-peratura del fluido termovettore di 50 °C.

Fig. 4.13. Diagramma della perdita di carico SK500N/L (40 % antigelo, 50 °C)

Fig. 4.14. Diagramma della perdita di carico IDMK 25/50/75/100 (40 % antigelo, 50 °C)

Portata [kg/h]

SK500N

SK500l

SK500N4

2�0

220

200

180

160

1�0

120

100

80

60

�0

20

0

Pe

rdit

a d

i car

ico

[m

bar

]

Portata [kg/h]

Pe

rdit

a d

i car

ico

[m

bar

]

0 100 200 300 �00 500 600 700 800 900 1000

180

160

1�0

120

100

80

60

�0

20

0

0 100 200 300 �00 500 600 700 800 900 1000


2�



4.5.4 Tubazionesolare

Le tubazioni e i collegamenti del circuito solare devono soddisfare le seguenti esigenze: • Stabilità nel tempo alla temperatura da -20 °C (ovvero temperatura esterna minima invernale) a 180 °C (ovvero temperatura massima di stagnazione in estate).• Resistenza costante alla pressione sino a 6 bar (ovvero massima pressione di esercizio, in impianti di grandi dimensioni sino a 10 bar).• Inerzia chimica al contatto con glicole propilenico (fluido antigelo).

Nel circuito collettori possono essere impiegati tubi di rame, di acciaio, di acciaio inox e inoltre tubi flessibili in acciaio inox. Non idonei a causa della loro insufficiente resistenza al calore sono i tubi di plastica. I tubi di acciaio sono impiegati in impianti solari di grandi dimensioni a partire da DN 35. I tubi di rame possono essere collegati con raccordi in ottone o a pressione (previa approvazione del costruttore).

Sulla base della portata stabilita al cap. �.�.2 si ha una perdita di carico nelle tubazioni (il diagramma si riferisce alla tu-bazione in rame, �0% di antigelo e �0 °C di temperatura fluido termovettore). La velocità del fluido nel tubo deve essere compresa tra 0,� e 1,0 m/s, la perdita di carico specifica tra 1 e 3 mbar/m.l.

Tubazioni e valvolame devono essere isolati per l’intero tratto. Per il circuito solare deve essere impiegato un materiale resistente alle temperature elevate (sino a ca. 180 °C). Le tubazioni esterne devono essere inoltre resistenti ai raggi ultra-violetti, agli agenti atmosferici, all’acqua e devono offrire protezione dagli uccelli, ad es. tramite rivestimento in lamierino.

Druckverluste K upferrohre, 40 % Propylenglykol, 40 °C

0,1

1

10

100

10 100 1000 10000Durchflussmenge [l/h]

Druckverlust [mbar/m]10x 1

12x 1

42x 1, 535x 1, 528x 1

22x 1

18x 1

15x 1

54x 2

2 m /s1, 6 m /s

0, 2 m /s

0, 4 m /s

0, 6 m /s

0, 8 m /s

1 m /s

1, 2 m /s

1, 4 m /s

S trö m u n g sg e sch win dig ke it

R o h rdim e n sio n

(c) AEE INTEC, Wärme und Strömungstechnische Berechnung von Rohrleitungen, Gleisdorf 2001

Per

dit

a d

i car

ico

sp

ecifi

ca [

mba

r/m

. lin

.]

Portata [l/h]

Fig. 4.15. Diagramma della perdita di carico per tubi in rame (40 % antigelo, 40 °C)


Velocità fluido

Dimensione del tubo


Kommission

Kundennr. / Firma

Anlagenvolumen (Liter):Kollektoren (Stk./m²) x x x x

Solarleitung (m) x x x x

(gesamte Länge: VL + RL) x x x x

durch Dampfverdrängung x x x x

betroffenes Rohrvolumen: x x x x

Glattrohrtauscher (Stk.) ELB x x x x

x

Glattrohrtauscher (Stk.) PSR x x x

Glattrohrtauscher (Stk.) PSK x x x

Plattentauscher (Stk.) PWT x x x x

x x x

Sonstiges (Armaturen etc.)

Berechnung:flüssiges Anlagenvolumen

Ausdehnung Wärmeträger bei 10°C % bei 140°C % %

Expansionsvolumen

Dampfvolumen

Wasservorlage 0,5 % von Va; mindestens 3 Liter Vwv =

gesamtes vom MAG aufzunehmendes Volumen l

Dampfdruck bei max. zul. Temperatur Wärmeträger (aus Herstellerkurve) bar

Höhe Kollektorfeld über MAG

statischer Druck aus geodätischer Höhe

gewünschter Druck im kalten Kollektorfeld

Gas-Fülldruck am kalten MAG

Ansprechdruck Sicherheitsventil

Schließdruckdifferenz

Anlagenenddruck (Keller)

Anlagenenddruck (Kollektorfeld)

Kontrolle: Anlagendruck Kollektorfeld kleiner als Dampfdruck Wärmeträger

Anlagenfülldruck (unten) ohne Wasservorlage im kalten Zustand

Nennvolumen des Expansionsgefäßes %

gewähltes Volumen des MAG l

erforderliche Frostschutzmenge bei einer Konzentration von : % l

gewählte Frostschutzmenge l

Druckäquivalent für die Wasservorlage bar

Anlagenfülldruck mit Wasservorlage im kalten Zustand bar

1340

(30%: Südeuropa - 40%: Standard für Mitteleuropa - 50%: hochalpiner Bereich)

GSWB Hallein XIX 24.08.2005

12 1,6 VK25 2,3

Dimensionierung MAG nach VDI 6002

Vgew. = AG80S

Fa. Intech GmbH / Hr. Ing. Schöndorfer

mit Sicherheitsfaktor

0,53SK500

0,13

1,35 IMKIDMK

DN18 0,20 DN22DN12 0,09 DN15 40 0,31

DN28 0,53 DN35 0,86 DN42 1,20 DN54 2,04

DN12 0,09 DN15 0,13 DN18 0,20 DN22 15 0,31

DN28 0,53 DN35 0,86 DN42 1,20 DN54 2,04

300 6,4 400 8,6 500 9,2 750 10,5

Kommission

Kundennr. / Firma

Anlagenvolumen (Liter):Kollektoren (Stk./m²) x x x x

Solarleitung (m) x x x x

(gesamte Länge: VL + RL) x x x x

durch Dampfverdrängung x x x x

betroffenes Rohrvolumen: x x x x

Glattrohrtauscher (Stk.) ELB x x x x

x

Glattrohrtauscher (Stk.) PSR x x x

Glattrohrtauscher (Stk.) PSK x x x

Plattentauscher (Stk.) PWT x x x x

x x x

Sonstiges (Armaturen etc.)

Berechnung:flüssiges Anlagenvolumen

Ausdehnung Wärmeträger bei 10°C % bei 140°C % %

Expansionsvolumen

Dampfvolumen

Wasservorlage 0,5 % von Va; mindestens 3 Liter Vwv =

gesamtes vom MAG aufzunehmendes Volumen l

Dampfdruck bei max. zul. Temperatur Wärmeträger (aus Herstellerkurve) bar

Höhe Kollektorfeld über MAG

statischer Druck aus geodätischer Höhe

gewünschter Druck im kalten Kollektorfeld

Gas-Fülldruck am kalten MAG

Ansprechdruck Sicherheitsventil

Schließdruckdifferenz

Anlagenenddruck (Keller)

Anlagenenddruck (Kollektorfeld)

Kontrolle: Anlagendruck Kollektorfeld kleiner als Dampfdruck Wärmeträger

Anlagenfülldruck (unten) ohne Wasservorlage im kalten Zustand

Nennvolumen des Expansionsgefäßes %

gewähltes Volumen des MAG l

erforderliche Frostschutzmenge bei einer Konzentration von : % l

gewählte Frostschutzmenge l

Druckäquivalent für die Wasservorlage bar

Anlagenfülldruck mit Wasservorlage im kalten Zustand bar

1340

(30%: Südeuropa - 40%: Standard für Mitteleuropa - 50%: hochalpiner Bereich)

GSWB Hallein XIX 24.08.2005

12 1,6 VK25 2,3

Dimensionierung MAG nach VDI 6002

Vgew. = AG80S

Fa. Intech GmbH / Hr. Ing. Schöndorfer

mit Sicherheitsfaktor

0,53SK500

0,13

1,35 IMKIDMK

DN18 0,20 DN22DN12 0,09 DN15 40 0,31

DN28 0,53 DN35 0,86 DN42 1,20 DN54 2,04

DN12 0,09 DN15 0,13 DN18 0,20 DN22 15 0,31

DN28 0,53 DN35 0,86 DN42 1,20 DN54 2,04

300 6,4 400 8,6 500 9,2 750 10,5

14,6 950

1000 10,5

500 11,0

750

18,4800 14,7 1000

150S 2,3

0,6730S20S 0,45 50S40S 1,05

32 l

3

1,43

l

Summe der Vol. der Kollektoren, Leitungen, WT, Sonstiges

Ve =

Va =

30

1,0 bar

1,2 bar

6,0 bar

5,4 bar

0,6

Vd =

3 l

12 m

4,0

24 l

bar

Pg = 2,2 bar

bar

Vn = 77 l

nein

Po = 2,2 bar

80S 1,80

1Sonderplattenwärmetauscher

SLM40

8,98

Liter

8,49

4,2

Datum:

Kollektorvol. + Vol. aller Solarleitungen oberhalb der Kollektoren

0,49

550 11,0 18,8

30

0,32

2,5

1,26

Vges =

Koeffizient n =

Pstat=

Pwv =

Powv =

20

Berechnung nach VDI6002 - Blatt 1 - Entwurf

Pekf =

Pzul =

Pe =

Psv =

Pkv =

h =

10% für Psv > 3bar 0,3bar für Psv <= 3bar dpa=

14,6 950

1000 10,5

500 11,0

750

18,4800 14,7 1000

150S 2,3

0,6730S20S 0,45 50S40S 1,05

32 l

3

1,43

l

Summe der Vol. der Kollektoren, Leitungen, WT, Sonstiges

Ve =

Va =

30

1,0 bar

1,2 bar

6,0 bar

5,4 bar

0,6

Vd =

3 l

12 m

4,0

24 l

bar

Pg = 2,2 bar

bar

Vn = 77 l

nein

Po = 2,2 bar

80S 1,80

1Sonderplattenwärmetauscher

SLM40

8,98

Liter

8,49

4,2

Datum:

Kollektorvol. + Vol. aller Solarleitungen oberhalb der Kollektoren

0,49

550 11,0 18,8

30

0,32

2,5

1,26

Vges =

Koeffizient n =

Pstat=

Pwv =

Powv =

20

Berechnung nach VDI6002 - Blatt 1 - Entwurf

Pekf =

Pzul =

Pe =

Psv =

Pkv =

h =

10% für Psv > 3bar 0,3bar für Psv <= 3bar dpa=

Fig. 4.16. Modulo di caricamento a stratificazione SLM120/200

4.5.6 Vasodiespansionenelcircuitosolare

Il dimensionamento di vasi di espansione a membrana avviene conformemente alla normativa VDI 6002 e si rife-risce a impianti solari con propria sicurezza conformi alla normativa DIN �757 Parte 1 che, anche nel caso di inattività dell'impianto (= a stagnazione), non permettono la fuoriu-scita di vapore attraverso la valvola di sicurezza.

Per il dimensionamento rapido può essere utilizzata la relativa documentazione del fabbricante oppure il foglio di calcolo SONNENKRAFT.

Contemporaneamente viene anche calcolata la quantità necessaria della protezione antigelo.

Fig. 4.17. Dimensionamento del vaso di espansione


4.5.5 gruppopompadelcircuitosolare

La perdita di carico dell´impianto solare (100 mbar corrispondono a 1 m di colonna d´acqua) si ricava dalla circolazione del fluido nel collettore, dalle dimensioni e dalla geometria delle tubazioni solari e dagli ulteriori componenti del sistema (valvole di regolazione del campo collettori, scambiatore di calore a piastre, valvola di non ritorno, filtri, ecc.).

La pompa del circuito primario nei moduli di caricamento a stratificazione SONNENKRAFT è dimensionata per campi collettori sino a 50, 120, e 200 m2 con campi collettori e tubazioni correttamente dimensionati. I moduli di caricamento a stratificazione comprendono tutti i componenti necessari per il caricamento stratificato di un accumulo solare ed i relativi dispositivi di sicurezza. I moduli di caricamento stratificato (SLM120/200) SONNENKRAFT sono preassemblati e pronti per l’installazione e con-tengono i seguenti componenti principali:

• Scambiatore di calore ad elevato rendimento• Termostato antigelo e by-pass dello scambiatore a piastre nel circuito primario• Gruppo pompa solare e pompa di carico accumulo (con regolazione numero di giri)• Regolazione solare con 3 uscite standard e 1 uscita a potenziale zero• Misuratore di quantità di calore per il circuito secondario• Unità di misurazione/regolazione della portata del circuito primario e secondario• Telaio di protezione isolato

Dati tecnici

Unità SLM120 SLM200

Scambiatoredicalore

Differenza di temp., prim./sec.

°C 60-35 / 29-5�

Portata, prim./sec. kg/s 0,633 / 0,575 1,106 / 0,958

Perdita di carico, prim./sec. mbar 260 / 220

Potenza di scambio kW 60 100

Pompe

Tensione nominale V/Hz 230 / 50

Potenza assorbita, prim./sec. kW 0,�0 / 0,18

Assorbimento di corrente, prim./sec.

A 2,02 / 0,85

Prevalenza, prim./sec. mbar 113 / 39

26



Indicazioniperildimensionamentodelvasodiespansione:

Ai fini della determinazione della quantità di vapore è necessario considerare accanto alla capacità complessiva dei col-lettori anche una parte delle tubazioni di raccordo e collegamento dei campi collettori. Per un calcolo approssimativo del volume della tubazione interessata dalla formazione di vapore bisogna considerare tutte le tubazioni poste al di sopra del collettore posto più in basso (questa indicazione è valida solo in caso di perfetta esecuzione di tutti i punti di raccordo).

4.5.7 Vasoaddizionaleamontenelcircuitosolare

I vasi addizionali servono a proteggere la membrana del vaso di espansione da eccessive temperature di esercizio. Essi vengono montati tra circuito collettore e vaso di espansione e riducono così la temperatura del fluido termo-vettore, che nel caso di stagnazione può raggiungere valori molto elevati anche in centrale termica (soprattutto in impianti sovradimensionati e tubazioni corte tra collettore e stazione solare). Le dimensioni del vaso addizionale devono essere calcolate in modo che almeno il 50 % del volume utile a dispo-sizione del vaso di espansione possa essere accolto dal vaso addizionale a monte.

Valvola

gas

liquidotermovettore

Vasoaddizionaleamonte

Vasodiespansioneamembrana

Fig. 4.18. Tubazioni per il passaggio del vapore nei periodi di ristagno

Fig. 4.19. Vaso addizionale a monte del circuito solare


I tubi che nei periodi di stagnazione si riempiono di vapore sono rappresentati in colore chiaro.

Provvedimentiperuneserciziodell’impiantoaprovadistagnazione:• Il dimensionamento del campo collettori deve essere

effettuato per l’esercizio dell’impianto in funzione del periodo dell’anno con la maggiore radiazione solare (estate), per evitare il possibile sovradimensionamento.

• I vasi di espansione solare devono essere inseriti in modo tale da consentire la compensazione di volume sia dalla mandata che dal ritorno solare.

• Tubazioni solari disposte il più possibile verticali e rettilinee.• Dimensionamento corretto del vaso di espansione solare

(con eventuale vaso addizionale a monte).• Funzione di regolazione idonea agli impianti solari a scopo di

protezione del collettore: - Spegnimento della pompa solare con T

Coll > 120 °C

- Attivazione del raffreddamento integrativo o utilizzo di utenze aggiuntive per lo scaricamento parziale dell’accumulo.

• Esatta regolazione idraulica del campo collettori, soprattutto in presenza di più collettori in parallelo.• Disposizione delle tubazioni conformemente alla tecnica SONNENKRAFT.


4.6 circuitodiriscaldamentointegrativo

Il collegamento dei sistemi di riscaldamento integrativo convenzionale nell’accumulo solare centrale avviene in modo pres-soché indipendente dal tipo di caldaia o di riscaldamento integrativo secondo i seguenti principi:

• La zona superiore dell’accumulo (ca. 30 %) viene impiegata principalmente solo per il volume di stand-by per il riscaldamento dell’acqua calda sanitaria oppure viene attraversata dal “circuito di carico del boiler”.• La zona inferiore dell´accumulo (ca. 70 %) viene impiegata esclusivamente per il circuito solare.• L’accumulo viene utilizzato come “ammortizzatore” idraulico tra caldaia e utilizzatore.• Il collegamento di diversi circuiti allo stesso accumulo richiede soluzioni dedicate.

Gli schemi raffigurati negli esempi di calcolo (Cap. 6) per impianti di grandi dimensioni valgono a solo titolo di esempio; la definizione dell’idraulica dell’impianto, della regolazione, dell’altezza dei collegamenti e della posizione dei sensori del sistema di riscaldamento integrativo avviene nella fase esecutiva su indicazione di SONNENKRAFT.

4.7 Distribuzionedienergiaincomplessiresidenziali

4.7.1 Retea4o2linee

Le reti a � linee sinora ampiamente diffuse, impiegate per la distribuzione idraulica di complessi residenziali o edifici di abitazione a più piani sono generalmente basate su un sistema di riscaldamento centralizzato dei locali e dell’acqua sa-nitaria. La distribuzione dell’energia avviene secondo questo sistema tramite � condutture (ricircolo, AC, mandata riscal-damento, ritorno riscaldamento), di solito con temperature elevate in tutte e � le tubazioni e conseguenti dispersioni di calore nella rete. In complessi residenziali sino a 10 appartamenti questa forma di distribuzione dell’energia è assolutamen-te vantaggiosa.

Nelle moderne reti a 2 condutture la distribuzione del calore di tutti gli appartamenti avviene sia per il riscaldamento dell’acqua calda sanitaria (igienicamente pulita grazie al suo riscaldamento istantaneo) che per il riscaldamento dei locali tramite un’unica coppia di tubazioni (mandata riscaldamento, ritorno riscaldamento), cui è collegato per ogni appartamen-to un singolo modulo di riscaldamento locale (stazione da appartamento). A causa della limitazione generalmente esistente della temperatura nel raccordo di ritorno delle stazioni di riscaldamento per appartamento viene attivata solo 1 tubazione (mandata riscaldamento) con temperature elevate, in modo da ridurre (sino al 60 %) le perdite di sistema nella rete delle tubazioni. Mediante una pompa di circolazione a velocità variabile e la regolazione termostatica della miscelazione, viene garantita per tutto l’anno una temperatura costante della rete di mandata di ca. 65 °C. Le stazioni di riscaldamento per appartamento SONNENKRAFT permettono anche per la rete di ritorno una temperatura costante di ca. 30 °C e rendono possibile in tal modo il massimo grado di rendimento del circuito solare.

Le reti di riscaldamento solare possono essere facilmente sostituite con stazioni di riscaldamento decentralizzate anche nel risanamento di complessi residenziali esistenti. La fornitura di stazioni di riscaldamento per appartamento si rivela facile soprattutto nel caso di boiler elettrici decentralizzati o di riscaldamento a gas per singoli piani con produzione di acqua calda sanitaria. 4.7.2 Dimensionamentoapprossimativodellatubazionedirete

Per il dimensionamento della tubazione della rete principale o dei tubi montanti della rete il fattore di contemporaneità svolge un ruolo essenziale. I controlli eseguiti sugli edifici esistenti hanno dimostrato che nell’applicazione delle stazioni per appartamento in connessione con reti a 2 linee i valori relativi al fattore di contemporaneità possono trovarsi al di sot-to delle specifiche fornite dalle norme esistenti (ad es. DIN �708) senza pericolo che diminuisca la sicurezza nella fornitura di energia termica.


Fig. 4.20. Fattore di contemporaneità in abitazioni plurifamiliari

Fattore di contemporaneità secondo la DIN �708

Fattore di contemporaneità ricavato dalle misurazioni eseguite

28



4.7.3 Principiodifunzionamentodellestazionidiriscaldamentoperappartamento

Nelle stazioni di riscaldamento per appartamento della SONNENKRAFT sono contenuti tutti i componenti necessari per il corretto ed igienico riscaldamento decentralizzato dell’acqua sanitaria, per il perfetto bilanciamento idraulico del riscalda-mento dei locali, per il funzionamento continuo e per la manutenzione (incl. misurazione del consumo).

4.7.4 Riscaldamentodell’acquasanitaria

Il riscaldamento dell’acqua sanitaria avviene solo se richiesto mediante uno scambiatore di calore a piastre secondo il principio del flusso istantaneo. In tal modo viene assicurata unácqua igienicamente pura. Se inoltre viene limitata il più possibile la lunghezza delle tubazioni fino ai punti di spillamento, è possibile escludere quasi completamente la propagazio-ne della legionella. È possibile impedire la formazione di calcare nello scambiatore di calore a piastre mediante la limitazione della tempera-tura dell’acqua calda sanitaria effettuata tramite dispositivo di regolazione proporzionale. Tale regolatore adegua il flusso volumetrico della rete in modo lineare alla quantità di spillamento attuale e assicura in questo modo anche la regolazione costante della temperatura dell’acqua sanitaria.Il ponte di ricircolo consente un portata minima tra la mandata e il ritorno della rete (by-pass dello scambiatore di calore), mantiene la temperatura di mandata della rete ed assicura in tal modo il comfort di utilizzo. In mancanza del ponte di ricir-colo descritto la tubazione di mandata della rete si raffredderebbe lentamente nell’esercizio estivo, in quei periodi nei quali non viene effettuato lo spillamento; ciò causerebbe, nello spillamento successivo, lunghi tempi di attesa fino al raggiungi-mento della temperatura nominale dellácqua calda. Per impedire l’aumento di temperatura di ritorno nella tubazione della rete principale, viene integrato nelle stazioni di riscaldamento per appartamento un limitatore della temperatura di ritorno. Nel caso in cui il limitatore consenta un’impostazione variabile del valore nominale, questo valore viene generalmente im-postato su una temperatura tra i 35°C e i �0°C ed eventualmente piombato. 4.7.5 Idraulicadelriscaldamentoambienti

Per il bilanciamento idraulico negli appartamenti sono indispensabili valvole a pressione differenziale. Nelle stazioni di riscaldamento per appartamento queste valvole di regolazione sono presenti nel circuito di riscaldamento ambiente come componenti base. Oltre all’installazione di un regolatore a pressione differenziale, nel circuito per il riscaldamento si è affermato l’impiego di un limitatore della temperatura di ritorno. Il bilanciamento idraulico del riscaldamento ambiente negli appartamenti comprende anche i radiatori con línserimento di valvole preimpostate con parametro k

vs. I radiatori nel

circuito di riscaldamento vengono di solito dimensionati per temperature di 65/�0°C. La temperatura dellámbiente viene determinata dall’inquilino mediante le impostazioni della valvola termostatica. In caso di necessità nell’impianto idraulico della stazione per appartamento può essere anche installata una valvola di zona che, in combinazione con sensore ambiente, una sonda esterna ed un timer, consente persino la riduzione della temperatura notturna in funzione delle condizioni esterne.

4.7.6 misurazionedelconsumodicaloreperriscaldamentoeAc

La misurazione della quantità di calore nelle reti a due linee avviene mediante misuratori elettronici della quantità di calore. I misuratori devono essere obbligatoriamente calibrati ogni cinque anni e sono quindi preferiti (anche dall’inquilino), se paragonati ai contatori che operano secondo altri principi. La lettura dei misuratori della quantità di calore può essere effettuata sul misuratore stesso oppure da un punto esterno nell’edificio, mediante l’utilizzo di un collegamento M-Bus (non richiede l’ingresso nell’appartamento).Per la misurazione del fabbisogno di acqua sanitaria, oltre al misuratore della quantità di calore può essere installato un contatore dell’acqua fredda sanitaria che consente anche, con la scelta del prodotto appropriato, una lettura dello stato del contatore tramite M-Bus.

Fig. 4.21. Schema idraulico di principio delle stazioni di riscaldamento per appartamento

Acqua calda sanitaria �5°C

Acqua fredda sanitaria 10°C

Rete ritorno 20°C - �0°C

Rete mandata 65°C

25°C - �0°C ritorno riscaldamento

65°C mandata riscaldamento

1 Valvola di intercettazione 6 Regolatore di pressione differenziale2 Valvola di ritegno 7 Adattore contatore3 Valvola di sicurezza 8 Valvola di zona4 Regolatore di temperatura 9 Adattatore acqua fredda sanitaria gestito dalla portata 10 Ponte di ricircolo5 Limitatore della temperatura di ritorno



Per il dimensionamento di massima della tuba-zione della rete principale o dei tubi montanti della rete, tenendo conto della contemporanei-tà, valgono i seguenti dati generali:

• Fattore di contemporaneità secondo i risulta-ti della misurazione (Danfoss)

• Fabbisogno energetico per il riscaldamento dell’acqua sanitaria = 36 kW/App. e per il riscaldamento dei locali = � kW/App.

• Temperatura di rete mandata/ritorno = 65°C / 30°C e temperatura del corpo scal-dante mandata/ritorno = 65°C / �0°C

del corpo scaldante con valvole kve

regolate idraulicamente

• Quantità dell’acqua di rete per ogni apparta-mento per AC / risc. = 700 / 130 l/h e perdita di carico nella tubazione di rete = 1,5 mbar/m lineare

4.7.7 Idraulicadell’impiantoperretea2lineeconstazionidiriscaldamentoperappartamento

Lo schema dell’impianto in basso raffigura il principio semplice e di una rete moderna a due linee, costituita dai seguenti componenti:• Campo collettori (su tetto o ad incasso)• Modulo di caricamento a stratificazione (pronto per l´installazione fino a ca. 120 m2 o 200 m2 di

superficie dei collettori)• Accumulo (oltre i 5000 l di volume con collegamento in parallelo senza idraulica complessa o circuiti di regolazione)• Pompa principale di rete (con regolazione del numero di giri) con valvola di miscelazione regolata termostaticamente• Moduli di riscaldamento locale in ogni appartamento• Sistema di riscaldamento integrativo convenzionale (con semplice e costante regolazione della temperatura di mandata)

L’estrema modularizzazione determina la riduzione significativa dei costi per la progettazione, il montaggio e la garanzia di qualità di un impianto di questo tipo.

Fig. 4.22. Dimensionamento di massima per rete a 2 linee

Fig. 4.23. Schema idraulico di principio per rete a 2 linee con stazioni di riscaldamento per appartamento

DN �0

DN 50

DN 65

DN 80

SLM120/200

Kollektorfeld

Wohnungs-stationen

Wohnungs-stationen

Wohnungs-stationen

Wohnungs-stationen

Wohnungs-stationen

Wohnungs-stationen

PS......... PS.........Anschluß Fernwärme,Öl- oder Gaskessel

KW


Portata

Numero unità residenziali

Po

rtat

a-tu

baz

ion

e [

m3/h

]

Campo colletto

re

Collegamento teleriscaldamento, caldaie a gas o a gasolio

Stazioni per appar-tamento






30



4.8 circuitodiriscaldamentodell’acquacaldasanitaria

La produzione di acqua calda sanitaria per grandi quantità di prelievo è avvenuta sinora in gran parte tramite più boiler di grandi dimensioni in parallelo e/o collegati in serie oppure tramite impianti accumulo-boiler (accumulo solare con boiler per acqua calda).

FWM150/225

Öl/Gas-kessel

WW ZKW

PS......... PS.........SLM120/200

Kollektorfeld

Fig. 4.25. Schema idraulico di principio COMFORT XL

Fig. 4.24. Schema idraulico di principio per impianti accumulo-boiler

Kollektorfeld

PS....

Puffer-speicher

B

(stromlos)

AB

A

speicherPuffer-

PS....PWT...S

KW

IIIII I

max. 60°C

AG....S

PS...

PS...

PS...

(stromlos)

BAB

A

(stromlos)

AB

B

A

DWV..

DWF..

PWT..

PS....

DWV..

DWV..

Boiler 3ELB ....

Boiler 2ELB ....

Boiler 1ELB ....


Campo colletto

ri

Caldaia a gas/ gasolio

Campo colletto

ri

Accu-mulo

Accu-mulo PS

AF

AC

ACAF

AC

Ricircolo


Fig. 4.26. Modulo acqua calda sanitaria FWM150/225

La soluzione moderna SONNENKRAFT prevede un accumulo solare comprendente modulo di caricamento a stratificazione (preassemblato fino a 200 m2 di superficie collettori), al quale è collegato il modulo dell’acqua sanitaria per spillamenti fino a 225 l/min. Questa soluzione offre, rispetto ad un boiler convenzionale o a un impianto con boiler e accumulo-boiler i vantaggi seguente:

• superfici decisamente ridotte (e quindi anche dispersioni di calore minori) mediante un accumulo solare centralizzato• minori perdite di sistema e costi di installazione e di manutenzione notevolmente ridotti (tubazioni preassemblate, valvolame, regolazione,…)• rendimento solare maggiore grazie a perdite minori in fase di inattività e per l´instantaneità• ingombro ridotto grazie alla struttura compatta del modulo a stratificazione SLM e del modulo acqua sanitaria FWM • volume di accumulo più economico (non sono necessari acciaio smaltato o acciaio inox)• temperature di caricamento notevolmente maggiori (fino a 95°C) nell’accumulo e conseguente densità di energia più elevata rispetto ai boiler (max 65°C)• nessun problema di legionella, data l’assenza di volumi di accumulo per acqua calda sanitaria (bollitori), nei quali si possa propagare la legionella (ogni spillamento di AC genera un ingresso indipendente di acqua fredda sanitaria)

Gli scambiatori di calore nei moduli di acqua sanitaria SONNENKRAFT sono dimensionati per spillamenti di AC (a �0°C) fino a 150 e 225 l/min. I moduli di acqua sanitaria comprendono tutti i componenti necessari e indispensabili per una produzione corretta e igienica di AC.

I moduli di acqua sanitaria (FWM150/225) di SONNENKRAFT sono preassemblati e pronti per l’installazione e contengono i seguenti componenti principali:

• Unità di regolazione della temperatura dell’AC brevettata• Scambiatore di calore ad elevato rendimento• Pompa di carico a basso consumo energetico con regolazione del numero di giri • Display illuminato con quantità di spillamento, ricircolo, ritorno nell'accumulo• Pompa di ricircolo a basso consumo energetico• Timer per pompa di ricircolo con programmazione giornaliera e settimanale• Isolamento ottimale• Stratificazione dell´acqua di ritorno nell’accumulo regolata dalla temperatura


Dati tecnici

Unità FWM150 FWM225

Scambiatoredicalore

Spillamento a �0° C l/min 150 225

Spillamento a 55° C l/min 100 150

Temp. AC, a carico parziale / a pieno carico

°C 58 - 60 / 55

Temp. accumulo necessaria °C 60 - 100

Potenza di scambio kW 320 500

Pompe

Tensione nominale V/Hz 230 / 50

Potenza assorbita, prim./sec. kW 0,29 / 0,61 - 0,29

Assorbimento di corrente, prim./sec. A 1,32 / 2,27 - 1,32

Prevalenza, prim./sec. mbar /

32



4.8.1 Sceltadelledimensionideimoduliperl’acquasanitaria

Nel dimensionamento della produzione di acqua calda sanitaria secondo il principio dellístantaneità è rilevante la portata massima, mentre nel dimensionamento con il boiler si ricorre al criterio del consumo giornaliero di acqua calda sanitaria. La portata massima contemporanea e con essa le dimensioni richieste di moduli, possono essere determinate a partire dalla portata totale (= alla somma di tutte le singole portate) tenendo conto dei fattori specifici di contemporaneità con láiuto della seguente tabella. Per singola portata si intende la quantità dácqua spillata da un punto di prelievo.

Indicazione:come in tutti gli impianti per acqua sanitaria con sistemi di ricircolo deve essere previsto un apposito dispositivo di sicurezza per la sovrapressione ed léspansione, che impediscano l’aumento indesiderato della pressione nel sistema di tubazioni dell’AC in caso di ricircolo senza spillamento. L’impiego di ulteriori vasi di espansione idonei per l’acqua potabile impedisce interventi continui della valvola di sicurezza e aumenta in tal modo la sicurezza di esercizio, soprattutto negli impianti di grandi dimensioni.

Fig. 4.27. Portata massima contemporanea per impianti alberghieri (conforme a DIN 1988 P3)

Fig. 4.28. Portata massima contemporanea per complessi residenziali (conforme a DIN 1988 P3)

Hotel

Edifici ad uso residenziale

Portata singola > 30 l/min

Portata singola < 30 l/min

Portata totale > 1200 l/min

Portata singola > 30 l/min

Portata singola < 30 l/min

Portata totale > 1200 l/min



Po

rata

mas

sim

a co

nte

mp

ora

nea

[l/

min

]


Po

rtat

a m

assi

ma

con

tem

po

ran

ea [

l/m

in]


5Installazionedell’impiantoemessainfunzione

5.1 montaggiodeicollettori

Il montaggio dei collettori varia a seconda della superficie su cui devono essere fissati i collettori e viene pertanto proget-tato nei dettagli. Collettori su tetto piano oppure su tetto monofalda in lamiera, guaina o copertura in bitume con/senza strato di ghiaia oppure con tetto ventilato freddo/caldo vengono montati con uno specifico sistema di fissaggio senza/con supporto (20° o �5°). È consentita unínclinazione dei collettori da 15° a 75°.

Collettori su tetto inclinato con lamiera (lamiera liscia o lamiera grecata) oppure tegole (di terracotta, calcestruzzo, ardesia, eternit) vengono montati per lo più in parallelo al tetto o anche, a seconda della sottostruttura, con inclinazione di 20°. È consentita unínclinazione dei collettori da 15° a 75°.

Collettori ad incasso su tetto inclinato con lamiera o tegole (terracotta, calcestruzzo, ardesia, eternit) vengono mon-tati solo in parallelo. Al tetto è consentita unínclinazione dei collettori (= inclinazione del tetto) da 20° a 65°.

I collettori per facciate a fissaggio sulla muratura o su struttura a travi di legno vengono installati con o senza retro-aerazione. Línterfaccia collettori deve essere integrata nella struttura esistente della facciata in modo da venire protetta agli agenti atmosferici. È consentita unínclinazione dei collettori da 85° a 90°.

5.2 messainfunzione

Una volta concluso il montaggio dei collettori e del circuito solare e avvenuta la consegna dell’impianto, ha luogo la messa in funzione dell’intero circuito solare. In questa fase avviene anche l’impostazione dei parametri di regolazione dell’idrau-lica attuale del sistema - in particolare in rapporto con il sistema di riscaldamento integrativo convenzionale – e l’adatta-mento all’eventuale impianto di automatizzazione centralizzato dell’edificio. I risultati della messa in funzione dell’impianto vengono raccolti dai tecnici dell’assistenza SONNENKRAFT in un dettaglia-to „verbale di collaudo” che serve a garanzia di qualità dei servizi SONNENKRAFT.

5.3 manutenzione

Come ogni impianto tecnico anche un sistema solare deve essere regolarmente (per lo meno ogni 3 anni) sottoposto a manutenzione, in modo da assicurarne un funzionamento esente da problemi, il maggiore rendimento solare possibile e una lunga durata di servizio.

Nel corso di una manutenzione devono essere verificati i seguenti campi:• dati di sistema dellímpianto• valori di regolazione della centralina• valori del fluido nel circuito• controlli standard dellímpianto

I risultati della manutenzione SONNENKRAFT vengono raccolti in un „verbale di controllo“, che serve da garanzia di qualità dell’assistenza SONNENKRAFT.Qualora si rivelassero necessari interventi di riparazione o di integrazione dell’impianto, essi vengono eseguiti in breve tempo previo accordo con il committente o línstallatore.

Installazione dell’impianto e messa in funzione

3�



6Esempidicalcolo

6.1 Bed&breakfastconimpiantocentralizzatoAc

Descrizioned´impianto

Oggetto: pensione con 12 camere doppie e 7 camere singole (=31 posti letto) Utilizzo: bed & breakfast Carico: 67 % occupazione tra metà maggio e metà settembre CS desiderata: 30 % (maggio - agosto) Orientamento: + 0 ° (Sud) Inclinazione del tetto: 35 ° (ad incasso) Località: Varese

Rilevamento del fabbisogno giornaliero di acqua calda sanitaria per persona

Consumo di acqua calda sanitaria per la pensione: 35 l/persona-giorno a 60 °CConsumo di AC per la colazione: 2 l/persona-giorno a 60 °CTotale giornaliero: 37 l/persona-giorno a 60 °C

Rilevamento del fabbisogno medio di AC nel periodo in considerato

Dimensionamento della superficie dei collettori e volume di accumulo

Nel nomogramma di fig. �.� viene tracciata una linea orizzontale sull’asse Y nel punto 30 %. Nel punto di intersezione con la curva di carico “Maggio - Agosto” si ottiene un carico di 55 l/g.m2.Con il fabbisogno giornaliero di AC precedentemente calcolato si ottiene la superficie del collettore:

688 l/g 55 l/g m2

= 12,5 m2

ed il volume di accumulo consigliato:

12,5 m2 x 50 l/m2 = 625 l

Data la percentuale piuttosto bassa del grado di copertura solare desiderato, 30 %, della località nel sud dell’Austria e dell’ottimale orientamento del tetto per la produzione AC in estate sono stati scelti 3 collettori IDMK50. La superficie effettiva dei collettori è pari pertanto a 15,� m2.

Il volume di accumulo scelto è di 750 l.

Esempi di calcolo

CCliente

= CLetto

+ CClz

+ CP (

MP + 2 *

PC) + C

Agg. = 35 + 2 + 0 + 0 = 37 l/

g a 60 °C

Consumo stagionale = CCliente

* * n = 37 * 0,67 * 31 = 688 l/g a 60 °C


Sceltadelsistemaidraulicodell’impianto

Per l’impianto solare viene scelto il COMPACT XL (15m2/750l): 3 x IDMK50 o 6x IDMK25 (in collegamento in serie) 1 x ELB750R2E 1 x PSKR (gruppo di ritorno con regolazione SKSC2) 1 x AG50S Riscaldamento integrativo dell´accumulo con caldaia a gasolio esistente

Verifica con programma di simulazione La verifica del dimensionamento dell’impianto con il programma di simulazione T*Sol dà una copertura solare (CS) ca. del 50 % e un risparmio energetico annuale di ca. 1000 l di gasolio da riscaldamento.

Fig. 6.1. Schema idraulico di principio COMPACT XL

Fig. 6.2. Esempio di copertura solare per bed & breakfast

Heizkreis

SKL .......

Öl-/Gas-kessel

Kollektorfeld

Esempi di calcolo

Quota di energia solare rispetto al consumo energetico

300

280

260

2�0

220

200

180

160

1�0

120

100

80

60

�0

[kW

h]

Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic

Energia solare 6.896 kWh Consumo totale di energia 13.�25 kWh

Campo colletto

ri


Circuito di riscaldamento

36



6.2 HotelconimpiantocentralizzatoAcepiscina

Descrizioned’impianto

Oggetto: ****hotel con 25 camere doppie e piscina all’aperto (50 m2) con copertura Utilizzo: mezza pensione con 15 clienti del ristorante a cena Carico: ca. 80 % occupazione tra metà maggio e metà settembre CS desiderata: �0 % (maggio - agosto) Orientamento: + 20 ° (SSO) Inclinazione del tetto: tetto piano (supporti a �5°) Località: Vicenza


Consumo di acqua calda sanitaria per i clienti dell’hotel: �5 l/persona-giorno a 60 °CConsumo di AC per la colazione: 3 l/persona-giorno a 60 °CConsumo di AC per la cena: 6 l/persona-giorno a 60 °CConsumo di AC per la doccia all’aperto: 200 l/g a 60 °C (ca. � l/persona-giorno)

Rilevamento del fabbisogno medio di AC nel periodo considerato

La portata totale per camera (1 doccia + 1 lavandino) è pari a ca. 15 l/min, che moltiplicato per 25 camere dà 375 l/min. Secondo quanto detto al cap. �.8.1, in base al fattore contemporaneità negli hotel (DIN 1988), si ha una portata massima di ca. 120 l/min.


Nel nomogramma di fig. �.� viene tracciata una linea orizzontale sull’asse Y nel punto �0 %. Nel punto di intersezione con la curva di carico massimo „maggio-agosto“ si ottiene un carico massimo di �0 l/g.m2. Con il fabbisogno giornaliero di AC precedentemente calcolato si ottiene la superficie del collettore:

29�� l/g �0 l/g m2

= 73,6 m2

e il volume di accumulo consigliato:

73,6 m2 x 50 l/m2 = 3680 l

Grazie alla tipologia del tetto ed alla semplice disposizione del campo dei collettori (in parallelo in numero uguale) sono stati scelti 2� collettori SK500L aventi una superficie totale di 61,7 m2. Il volume di accumulo sarà di 3000 l.

Esempi di calcolo

CCliente

= CLetto

+ CClz

+ CP (

MP + 2 *

PC) + C

Agg. = �5 + 3 + 6 (1,0 + 2 * 1,3) + � = 73,6 l/

g


* * n = 73,6 * 0,8 * 50 = 29�� l/g a 60 °C


FWM150/225

Öl/Gas-kessel

WW ZKW

PS......... PS.........SLM120/200

Schwimmbad

Kollektorfeld


Viene scelto l’impianto solare COMFORT XL (50m2/3000 l): 2� x SK500N� (collegamento in serie/parallelo) 1 x PS3000 (temperatura di caricamento sino a 95 °C, senza problemi di formazione di calcare nell’accumulo) 1 x SLM120 1 x FWM150 (per 10-15 docce contemporanee) 1 x AG200S Riscaldamento integrativo dell’accumulo riscaldamento con caldaia esistente a gasolio

Verifica con programma di simulazione

La verifica del dimensionamento dell’impianto con il programma di simulazione T*Sol dà una copertura solare (CS) ca. del �� % e un risparmio energetico annuale di ca. 3900 l di gasolio da riscaldamento.

Fig. 6.3. Schema idraulico di principio COMFORT XL con piscina

Fig. 6.4. Esempio di copertura solare per hotel con piscina (esercizio annuale)

Esempi di calcolo


1.300

1.200

1.100

1000

900

800

700

600

500

�00

300

200

100

[kW

h]


Energia solare 23.371 kWh Consumo totale di energia 55.�57 kWh

Campo colletto

ri

Piscina scoperta

ACAF

Ricircolo


38



6.3 campingconimpiantodiAc


Oggetto: camping con 100 posti (ca. �00 persone) Utilizzo: pernottamento; 2 x 20 docce e 2 x 20 lavandini Carico: 90 % in estate, 30 % in bassa stagione CS desiderata: 60 % (maggio - agosto) Orientamento: + 0 ° (Sud) Inclinazione del tetto: 25 ° (ad incasso) Località: Piacenza


Consumo di acqua calda sanitaria per i clienti del camping: 20 l/persona-giorno a 60 °C

Rilevamento del fabbisogno medio di AC nel periodo considerato

Dimensionamento della superficie dei collettori e volume di accumulo. Nel nomogramma di fig. �.� viene tracciata una linea orizzontale sull’asse Y nel punto 60 %. Nel punto di intersezione con la curva di carico massimo „maggio-agosto“ si ottiene un carico massimo di 25 l/dm2.Con il fabbisogno giornaliero di AC precedentemente calcolato si ottiene la superficie del collettore:

3200 l/g 25 l/g m2

= 128 m2 (Riduzione di ca. il 30 % a causa della zona climatica nell’Europa meridionale = 8�,5 m2)


8�,5 m2 x 50 l/m2 = �225 l

Dato il grado di copertura solare desiderato del 60 % e della località (Spagna del Nord) vengono scelti 8 collettori IDMK100, la superficie effettiva dei collettori è pari pertanto a 80 m2.Per garantire un volume di “stand-by” del serbatoio solare sufficientemente grande (per il funzionamento al carico massi-mo del modulo acqua sanitaria) viene scelto un volume di accumulo di 5000 l.

Esempi di calcolo

CCliente

= CLetto

+ CClz

+ CP (

MP + 2 *

PC) + C

Agg. = 20 + 0 + 0 + 0 = 20 l/

g


* * n = 20 * 0,8 * �00 = 3200 l/g a 60 °C



Viene scelto l’impianto solare COMFORT XL (80m2/5000 l): 8 x IDMK100 o 32 x IDMK25 (collegamento in serie/parallelo) 1 x PS5000 1 x SLM120 1 x FWM225 (30 docce contemporanee a �0 °C e 7,5 l/min) 1 x AG300S Riscaldamento integrativo dell’accumulo con caldaia a gas esistente


La verifica del dimensionamento dell’impianto con il programma di simulazione T*Sol dà una copertura solare (CS) ca. del 70 % ed un risparmio energetico annuale di ca. �800 m3 gas.

Fig. 6.6. Esempio di copertura solare per camping (esercizio estivo)

FWM150/225

Öl/Gas-kessel

WW ZKW

PS......... PS.........SLM120/200

Kollektorfeld

Esempi di calcolo

Fig. 6.5. Schema idraulico di principio COMFORT XL



2.�00

2.200

2000

1.800

1.600

1.�00

1.200

1000

800

600

�00

200

0

[kW

h]

Energia solare 38.538 kWh Consumo totale di energia 5�.�27 kWh

Campo colletto

re


AC RicircoloAF

�0



Esempi di calcolo

6.4 AbitazioniplurifamiliariconstazioniperappartamentoperAceriscaldamento


Oggetto: edificio residenziale a più piani con 50 unità (da 70 m2, 30 kWh/m2a) Utilizzo: abitazioni di tipo popolare a più piani (3 stanze / unità) Carico: tutto l’anno CS desiderata: 16 % (AC + riscaldamento locali; gennaio - dicembre) Orientamento: + 20 ° (ca. SSO) con installazione a �5 °su tetto piano Località: Brescia

Rilevamento del fabbisogno complessivo annuale di calore

Qtot

= nA· S

A· q

A = 50 · 70 · 30 = 105 MWh/a

nA = numero delle abitazioni

SA = superficie di una singola abitazione

qA = fabbisogno termico di una singola abitazione

Il fabbisogno annuale di calore è pari a 105000 kWh


Nel nomogramma di fig. �.3 viene tracciata attraverso la famiglia di curve una linea orizzontale sull’asse Y (CS) nel punto 16 %. Nel punto di intersezione con la curva 2000 kWh/m2 a (settore consigliato) si ottiene un volume di accumulo specifi-co di 50 l/m2.Con il fabbisogno annuale di calore precedentemente calcolato si ottiene la superficie dei collettori:

105000 2000

= 52,5 m2


52,2 m2 x 50 l/m2 = 2.625 l

Ai fini dell’installazione vengono scelti 2� collettori SK500 (2 file da 2 x 6), la superficie effettiva dei collettori è pari pertanto a 61,7 m2. Per garantire un volume di “stand-by” e di scambio sufficientemente grande nel serbatoio solare (per il funzionamento al carico massimo del modulo acqua sanitaria e per il funzionamento efficiente della caldaia) viene scelto un accumulo di 5000 l.

Con questo volume di accumulo specifico di 81 l/m2, il valore di carico massimo di 1700 kWh/m2 a si ottiene nel nomogram-ma un grado di copertura solare di ca. 19,5 %, che, grazie all’assenza di nebbia nella località, può essere ulteriormente migliorato. Considerando l’orientamento dei collettori, si ottiene tuttavia una leggera diminuzione del grado di copertura solare pari a ca. 5 % (vedi anche Cap. 2.6).

�1THE FUTURE OF ENERGY


Viene scelto l’impianto solare MAXI (60m2/�000 l): 2� x SK500N� (collegamento in serie/parallelo) 1 x PS5000 1 x SLM200 50 x NWM36 (15 l/min a �5 °C) 1 x AG300S Riscaldamento integrativo dell’accumulo con caldaia a biomassa


La verifica del dimensionamento dell’impianto con il programma di simulazione T*Sol dà una copertura solare (CS) ca. del 12 % e un risparmio energetico annuale di ca. 10,5 t di biomassa.

Fig. 6.7. Schema idraulico di principio MAXI

Fig. 6.8. Esempio di copertura solare per abitazioni plurifamiliari

SLM120/200

Kollektorfeld

Wohnungs-stationen

Wohnungs-stationen

Wohnungs-stationen

Wohnungs-stationen

Wohnungs-stationen

Wohnungs-stationen

PS......... PS.........Anschluß Fernwärme,Öl- oder Gaskessel

KW

Esempi di calcolo


90008.50080007.5007000

6.50060005.5005000�.500�0003.50030002.50020001.5001000500

[kW

h]

Energia solare 2�.220 kWh Consumo totale di energia 197.952 kWh


Campo colletto

re

Collegamento teleriscaldamento caldaie a gas o a gasolio







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7Indicedellefigure

2.1 Radiazione solare (© Target GmbH; SHK-Fachkraft Solarthermie, 1999) 52.2 Eneria solare annuale (© SONNENKRAFT) 52.3 Somma della radiazione globale in Austria (© Austria Solar Verband; www.austriasolar.at) 52.4 Somma della radiazione globale in Italia (© ENEA) 62.5 Somma della radiazione globale in Europa (© METEOTEST; www.meteonorm.com) 62.6 Fattore orientamento collettore (© Remers, Gr. Solaranlagen) 72.7 Fattore inclinazione collettore (© Target GmbH; SHK-Fachkraft Solarthermie, 1999) 72.8 Altezza del sole in Europa (© SONNENKRAFT) 82.9 Curva di rendimento del collettore (© SONNENKRAFT) 92.10 Copertura solare e grado di utilizzo (© AEEINTEC) 103.1 Responsabilità e cooperazione nella progettazione integrale (© AEEINTEC) 123.2 Suddivisione fabbisogno energetico in singole abitazioni (© AEEINTEC) 133.3 Fabbisogno di acqua calda sanitaria nelle abitazioni (© AEEINTEC) 133.4 Numero statistico di occupanti in case plurifamiliari(© VDI 2067, Fgl. 12) 133.5 Fabbisogno di acqua calda sanitaria in esecizi pubblici (© SONNENKRAFT) 144.1 Scheda dei dati di progettazione SONNENKRAFT (© SONNENKRAFT) 164.2 Nomogramma per impianti AC in abitazioni plurifamiliari per la determinazione della superficie lorda dei collettori e del volume specifico dell’accumulo solare (© arsenal research) 174.3 Nomogramma per impianti AC con integrazione di riscaldamento per abitazioni plurifamiliari per la determinazione della superficie lorda dei collettori e del volume dell’accumulo solare (© arsenal research) 184.4 Nomogramma per impianti AC nel settore turistico per la determinazione della superficie lorda dei collettori (© arsenal research) 194.5 Diagramma d’ombra SK500N (© SONNENKRAFT) 194.6 Diagramma d’ombra SK500L (© SONNENKRAFT) 194.7 Collegamento idraulico collettori-Variante 1 (© SONNENKRAFT) 204.8 Collegamento idraulico collettori-Variante 2 (© SONNENKRAFT) 204.9 Collegamento idraulico collettori-Variante 3 (© SONNENKRAFT) 214.10 Suddivisione del volume d’accumulo (© arsenal research) 214.11 Conversione [l/m2h] in [l/min] per display DMS (© SONNENKRAFT) 224.12 Diagramma protezione antigelo (© Tyfocor; www.tyfo.de) 224.13 Diagramma della perdita di carico SK500N/L (© SONNENKRAFT) 234.14 Diagramma della perdita di carico IDMK25/50/75/100 (© SONNENKRAFT) 234.15 Diagramma della perdita di carico per tubi in rame (© AEEINTEC) 244.16 Modulo di caricamento a stratificazione SLM120/200 (© SONNENKRAFT) 254.17 Dimensionamento del vaso di espansione (© SONNENKRAFT) 254.18 Tubazioni per il passaggio del vapore nei periodi di ristagno (© Remers, Gr. Solaranlagen) 264.19 Vaso addizionale a monte del circuito solare (© Remers, Gr. Solaranlagen) 264.20 Fattore di contemporaneità in abitazioni plurifamiliari (© Danfoss) 274.21 Schema idraulico di principio stazioni di riscaldamento per appartamento (© Danfoss) 284.22 Dimensionamento di massima per rete a 2 linee (© SONNENKRAFT) 294.23 Schema idraulico di principio per rete a 2 linee stazioni di riscaldamento per appartamento (© SONNENKRAFT) 294.24 Schema idraulico di principio impianti accumulo-boiler (© SONNENKRAFT) 304.25 Schema idraulico di principio COMFORT XL (© SONNENKRAFT) 304.26 Modulo acqua sanitaria FWM150/225 (© SONNENKRAFT) 314.27 Portata massima contemporanea per impianti alberghieri (© SONNENKRAFT) 324.28 Portata massima contemporanea per complessi residenziali (© SONNENKRAFT) 326.1 Schema idraulico di principio COMPACT XL (© SONNENKRAFT) 356.2 Esempio di copertura solare per bed & breakfast (© SONNENKRAFT) 356.3 Schema idraulico di principio COMFORT XL con piscina (© SONNENKRAFT) 376.4 Esempio di copertura solare per hotel con piscina (© SONNENKRAFT) 376.5 Schema idraulico di principio COMFORT XL (© SONNENKRAFT) 396.6 Esempio di copertura solare per camping (© SONNENKRAFT) 396.7 Schema idraulico di principio MAXI (© SONNENKRAFT) 416.8 Esempio di copertura solare per abitazioni plurifamiliari (© SONNENKRAFT) 41

Bibliografia

�3THE FUTURE OF ENERGY

Appunti


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