Miglioramenti Energetici Solare Termico. Aslam Magenta - Ing. Mauro Mazzucchelli Anno Scolastico

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1 Miglioramenti Energetici Solare Termico Scolastico

2 Sostituzione Generatore di Calore Sostituzione adeguamento sistema di Distribuzione Sostituzione del sistema di emissione Installazione Solare Termico Scolastico

3 Impiego delle fonti rinnovabili Al fine di ridurre il fabbisogno energetico di un edificio si può (e si deve in base al D.lgs. 311/06) utilizzare anche l'energia rinnovabile solare mediante impianti solari termici (di solito a collettori piani) e impianti a celle fotovoltaiche. Gli impianti solari attivi, distinti da quelli passivi, sono di tipo termico e di tipo fotovoltaico. Il D.lgs. 192/05 e il successivo D.lgs. 311/06 prevedono l'utilizzo obbligatorio dell'energia solare per la produzione di almeno il 50% di acqua sanitaria e per la produzione di energia elettrica mediante pannelli fotovoltaici. Scolastico

4 Il collettore solare è un dispositivo capace di convertire la radiazione solare in energia termica. In esso si sfrutta il cosiddetto effetto serra: la radiazione solare (di bassa lunghezza d onda < 3 m) passa attraverso il vetro (vedi curve del fattore di trasmissione in Figura 35) mentre la radiazione termica emessa dalla piastra captatrice (di alta lunghezza d onda cioè con >3 m) resta bloccata dalla lastra vetrata. Scolastico

5 Possono essere di diverse tipologie: piani, parabolici, a vetri, a tubi di calore Scolastico

6 Possono essere di diverse tipologie: piani, parabolici, a vetri, a tubi di calore Scolastico

7 Collettori solari piani esso è formato essenzialmente da un contenitore (detto carter) nel quale sono inseriti una piastra captatrice solitamente in materiale metallico annerito (lamiera di acciaio o di rame o di alluminio), da una o più lastre di vetro poste al di sopra della piastra captatrice ad una distanza variabile fra 1 e 2 cm e infine dal coibenteposto fra carter e piastra captatrice. Scolastico

8 Collettori solari piani In funzionamento statico (cioè senza acqua di circolazione nei tubi) l energia solare intrappolata per effetto serra serve a riscaldare gli elementi del collettore (piastra,vetro, carter) fino ad una temperatura di equilibrio (escludiamo qui le condizioni transitorie per la complessità delle problematiche che ne derivano) tale che renda le perdite di calore (per convezione ed irraggiamento) verso l esterno pari all energia solare guadagnata. Scolastico

9 Collettori solari piani Dalla Figura 38 si osserva che la radiazione solare che attraversa la lastra di vetro di copertura subisce una serie di riflessioni dal vetro e assorbimenti nella piastra captatrice. infinite riflessioni ed assorbimenti residuali della radiazione solare fra piastra di captazione e vetro di copertura. Scolastico

10 Collettori solari piani Ben più complesse sono le equazioni di bilancio termico per la piastra captatrice perché la distribuzione di temperatura in essa non è uniforme ma variabile fra un massimo al centro delle strisce ove non sono presenti i tubi ed un minimo al centro delle strisce ove sono presenti i tubi. Questa disuniformitàè più elevata quando si ha circolazione di acqua. Scolastico

11 Collettori solari piani Se si fa circolare l acqua all interno, vedi ad esempio il circuito di Figura 47, allora il bilancio indicato nella [24] cambia perché occorre tenere conto anche del calore trasportato dal flusso di acqua di refrigerazione. Scolastico

12 Schema a Collettori Solari piani Scolastico

13 Schema a Collettori Solari piani Scolastico

14 è opportuno prevedere una centralina di regolazione e controllo che impedisca, dopo il tramonto del sole, la circolazione parassitaria dell acqua dal collettore solare al boiler. Infatti quando il collettore non raccoglie energia solare si trasforma in un radiatore verso l atmosfera e pertanto l acqua che è in circolazione all interno dei tubi si raffredda. Scolastico

15 La centralina impedisce alla pompa di alimentare il boiler di notte e quindi consente di mantenere la temperatura dell acqua calda all interno del serbatoio di accumulo. Il serbatoio di accumulo ha di solito due tipi di scambiatore, come rappresentato in Figura 50: scambiatore del tipo tube and tube (tubo e tubo); Scolastico scambiatore del tipo shelland tube (mantello e tubo). Quest ultimo tipo è più efficiente raggiungendo efficienze superiori di 1 3%

16 Regole pratiche di dimensionamento La superficie dei collettori solari può essere calcolata considerando almeno 1 m² per persona avendo cura di formare una superficie di raccolta di almeno due collettori. L orientamento dei collettori è a SUD con deviazioni massime tollerate di 10 verso EST o OVEST. L angolo di inclinazione dei collettori è pari alla latitudine L del luogo per un funzionamento continuo annuale mentre è consigliato L-15 per un funzionamento principalmente invernale ed L+10 per un funzionamento prevalentemente estivo. Scolastico

17 Regole pratiche di dimensionamento Per i sistemi di produzione di acqua calda localizzati è opportuno prevedere una resistenza elettrica ausiliaria di almeno 2 kw. E necessario isolare il serbatoio di accumulo con almeno 10 cm di isolante termico (ad esempio lana di vetro) e il rivestimento esterno deve essere in alluminio o in lamiera di acciaio galvanizzato. Tutti i tubi di collegamento fra collettori e boiler debbono essere coibentati con isolante termico di spessore di almeno 5 cm. Scolastico

18 Regole pratiche di dimensionamento Al fine di ridurre la potenza di circolazione è opportuno limitare al massimo sia la lunghezza dei tubi che le resistenze concentrate mediante raccordi curvi non angolati e valvole a minore resistenza. La pompa di circolazione ha di solito una prevalenza di Pa. (0,01-0,02 bar) La portata del fluido refrigerante può essere calcolata prevedendo un valore di kg/h per collettore (di superficie di 1.5 m²). Scolastico

19 Regole pratiche di dimensionamento Il vaso di espansione ha una capacità di litri. E necessario prevedere, come già segnalato, una centralina di regolazione e controllo collegata ai collettori e al boiler per impedire la circolazione inversa parassita. Per evitare il pericolo del congelamento invernale si può svuotare l impianto, se questo non è attivo, oppure aggiungere 10 20% di glicole etilenico per uso organico in modo da abbassare il punto di congelamento del fluido refrigerante. Scolastico