Cadoneghe 19 maggio 2009
I CONSUMI PER L’ACQUA CALDA SANITARIA E
L’UTILIZZO DEI PANNELLI SOLARI TERMICI
Ing. Luciano Benetti
I.T.I. “G. Marconi” di Padova
I Decreti Legislativi n. 192/2005 e 311/2006
ALLEGATO I (Articolo 11)
REGIME TRANSITORIO PER LA PRESTAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI
12. Per tutte le categorie di edifici, così come classificati in base alla destinazione d’uso all’articolo 3 del decreto del Presidente della Repubblica 26 agosto 1993, n. 412, nel caso di edifici pubblici e privati, è obbligatorio l’utilizzo di fonti rinnovabili per la produzione di energia termica ed elettrica. In particolare, nel caso di edifici di nuova
Ing. Luciano Benetti 2
termica ed elettrica. In particolare, nel caso di edifici di nuova costruzione o in occasione di nuova installazione di impianti termici o di ristrutturazione degli impianti termici esistenti, l’impianto di produzione di energia termica deve essere progettato e realizzato in modo da coprire almeno il 50% del fabbisogno annuo di energia primaria richiesta per la produzione di acqua calda sanitaria con l’utilizzo delle predette fonti di energia. Tale limite è ridotto al 20% per gli edifici situati nei centri storici.
Da Edilclima
I Decreti Legislativi n. 192/2005 e 311/2006
Decreto Legislativo 29 dicembre 2003, n. 387"Attuazione della direttiva 2001/77/CE relativa alla promozione dell'energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell'elettricità"
…………………………………………….
Art. 2.Definizioni1. Ai fini del presente decreto si intende per:
Ing. Luciano Benetti 3
1. Ai fini del presente decreto si intende per:a) fonti energetiche rinnovabili o fonti rinnovabili: le fonti energetiche rinnovabili non fossili (eolica, solare, geotermica, del moto ondoso, maremotrice, idraulica, biomasse, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas). In particolare, per biomasse si intende: la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall'agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) e dalla silvicoltura (utilizzazione di foreste) e dalle industrie connesse, nonche'
la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani;
I Decreti Legislativi n. 192/2005 e 311/2006
ALLEGATO I (Articolo 11)
REGIME TRANSITORIO PER LA PRESTAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI
13. Le modalità applicative degli obblighi di cui al comma precedente, le prescrizioni minime, le caratteristiche tecniche e costruttive degli impianti di produzione di energia termica ed elettrica con l’utilizzo di fonti rinnovabili, sono definite, in relazione alle dimensioni e alle destinazioni d’uso degli edifici, con i decreti di cui all’articolo 4, comma 1 (ma allora decade tutto l’allegato I, valido solo in regime
Ing. Luciano Benetti 4
1 (ma allora decade tutto l’allegato I, valido solo in regime transitorio????). Le valutazioni concernenti il dimensionamento ottimale, o l’eventuale impossibilità tecnica di rispettare le presenti disposizioni, devono essere dettagliatamente illustrate nella relazione tecnica di cui al comma 15. In mancanza di tali elementi conoscitivi, la relazione è dichiarata irricevibile. Nel caso di edifici di nuova costruzione, pubblici e privati, o di ristrutturazione degli stessi conformemente all’articolo 3, comma 2, lettera a), è obbligatoria l’installazione di impianti fotovoltaici per la produzione di energia elettrica.
Da Edilclima
TRASFORMAZIONE DELL’ENERGIA
ENERGIA PRIMARIA
ENERGIA PRIMARIA
ing. Luciano Benetti 5
TRASFORMAZIONE
USI FINALI
CONSUMI PERDITE
ing. Michele Sanfilippo
ESEMPI DI TRASFORMAZIONI
ENERGIA PRIMARIA 100
ENERGIA ELETTRICA DA CENTRALE TERMOELETTRICA
ing. Luciano Benetti 6
UTILE 35 PERDITE 65
ing. Michele Sanfilippo
ESEMPI DI TRASFORMAZIONI
ENERGIA PRIMARIA 100
RISCALDAMENTO AMBIENTI CON CALDAIA TRADIZIONALE
ing. Luciano Benetti 7
UTILE 75 PERDITE 25
ing. Michele Sanfilippo
PANNELLI SOLARI TERMICI
Impianti per acqua calda sanitariaIl fabbisogno giornaliero di acqua calda può esserea sua volta determinato con i seguenti valori:Se, per la distribuzione dell’acqua calda, è previstoun circuito di ricircolo devono essere messe inconto anche le sue dispersioni termiche.
ing. Luciano Benetti 8Da Caleffi
CONSUMI DI ENERGIA - ITALIA
CONSUMI ENERGETICI SETTORE RESIDENZIALE 2002
Cucina
6%
Usi elettr.
obbligati
15%
TOTALE 27,8 Mtep
ing. Luciano Benetti 9
Riscaldam.
67%Acq. Calda
12%
Fonte: Enea
CONSUMI DI ENERGIA – ITALIA
ing. Luciano Benetti 10Da: Enea 2007
CONSUMI DI ENERGIA - ITALIA
A conferma di questo, a casa mia:
consumo gas da 18.10.04 a 12.04.05: circa 1200 mc.
consumo gas da 13.04.05 a 11.10.05: circa 200 mc.
Ecco che installando dei pannelli solari termici per il solo
riscaldamento acqua sanitaria, è molto difficile pensare di
recuperare velocemente la spesa….
ing. Luciano Benetti 11
recuperare velocemente la spesa….
Come sempre, non bisogna generalizzare: diverso è il caso di un
condominio con produzione centralizzata, o di un impianto
sportivo…
IL SOLE E LA SUA OFFERTA DI ENERGIAPANNELLI SOLARI TERMICI
Prima di entrare nell’atmosfera terrestre, la radiazione solare (??) ha una potenza (valutata rispetto ad una superficie ad essa perpendicolare) di circa 1.350 W/m2. Sulla terra, invece, la sua potenza è sensibilmente inferiore in quanto l’atmosfera agisce da filtro nei confronti dei raggi solari. I normali valori sono circa 1.000 W/m2 con cielo sereno, 100÷150 W/m2 con cielo molto coperto (dove non hanno importanza inclinazione e orientamento).
ing. Luciano Benetti 12Da Riello
L’assorbimento è proporzionale al volume d’atmosfera attraversato, che è funzione dell’inclinazione con cui i raggi incidono su un piano orizzontale.
Valori della irradiazione solare
PANNELLI SOLARI TERMICI
ing. Luciano Benetti 13Da Riello
N.B.: si nota che a parità di latitudine, l’irradiazione può cambiare…
PANNELLI SOLARI TERMICI
Nord Italia: 1.100 kWh
ing. Luciano Benetti 14Mauro Nonato – ITIS Marconi
Centro Italia: 1.300 kWh
Sud Italia: 1.500 kWh
Insolazione annua
PANNELLI SOLARI TERMICI
Irradiazione giornaliera media (kWh/m² giorno)
Città: Roma
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
kW
h/m
² g
iorn
o
ing. Luciano Benetti 15Da Riello
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic
kW
h/m
² g
iorn
o
Così possiamo vedere anche il peso dei diversi mesi o periodi. Possiamo così fare valutazioni solo invernali (integrazione riscaldamento edifici), o estive (acqua calda per stabilimenti balneari).
PANNELLI SOLARI TERMICI
ing. Luciano Benetti 16Da Sile
Da questi grafici si comincia a capire cosa significa trovare l’inclinazione ottimale del pannello: dipende se l’uso è annuale o stagionale….
PANNELLI SOLARI TERMICI
È possibile valutare l’effetto di inclinazione e azimut del pannello, sull’irradiazione annuale (in termini %). Si vede che l’effetto di piccoli scostamenti dalla situazione ideale, cambiano poco l’efficienza (annuale) del sistema.
ing. Luciano Benetti 17Da Riello
Tipologie di impianti: la circolazione naturale
PANNELLI SOLARI TERMICI
La tipologia per la circolazione
ing. Luciano Benetti 18Da Riello
La tipologia per la circolazione
naturale più usata in Europa prevede
un circuito primario e uno
secondario (scambio indiretto), con
relativi organi di sicurezza e
protezione……
Tipologie di impianti: la circolazione forzataPANNELLI SOLARI TERMICI
Sono soprattutto utilizzati nei casi in cui non è possibile installare il serbatoio più in alto del pannello; questi necessitano di una pompa di circolazione del fluido vettore e di una centralina di regolazione del flusso.
È più agevole il controllo dell’eccessivo riscaldamento o della formazione del ghiaccio: in genere si usa l’antigelo; qualche costruttore propone invece un sistema automatico che mette in
ing. Luciano Benetti 19Da Riello
sistema automatico che mette in funzione le pompe quando la Testerna si abbassa troppo.
Tipologie di impiantiSistemi “drain back”: quando manca il sole, quando c’è rischio di gelo, quando c’è rischio di sovra-temperature, la pompa si spegne e la parte esterna superiore del circuito si svuota e il fluido si raccoglie in un opportuno serbatoio. Quando il sole ritorna, il sistema riparte. Il circuito solare è un sistema a vaso aperto.
PANNELLI SOLARI TERMICI
ing. Luciano Benetti 20Da pcfite.ing.uniroma1.it
Da Gruppo Imar
Tipologie dei pannelli: altra classificazionePANNELLI SOLARI TERMICI
Un’altra possibile classificazione è tra pannelli non protetti (scoperti) , protetti (vetrati)
e con tubi sottovuoto.
ing. Luciano Benetti 21Da Riello, Sunnyday, Viessmann
Tipologie dei pannelli: possibili utilizziPANNELLI SOLARI TERMICI
Non vetrato
riscaldamento delle piscine esterne
Vetrato
produzione di acqua calda sanitaria
integrazione riscaldamento
grandi impianti
ing. Luciano Benetti 22
grandi impianti
ideali per grandi superfici e incasso nel tetto
Sottovuoto
produzione di acqua calda sanitaria
ideale nell’integrazione riscaldamento
impianti speciali
Da Riello, Sunnyday, Viessmann
PANNELLI SOLARI TERMICI
ing. Luciano Benetti 23Da Solahart
PANNELLI SOLARI TERMICI
ing. Luciano Benetti 24Da Riello
Integrati nel tetto Appoggiati al tetto
I costruttori, in genere, propongono collettori diversi a seconda che si preveda di
integrare o meno nel tetto. Sotto diversi punti di vista, l’ideale è l’integrazione (estetica,
tubi protetti, risparmio nella copertura, accumulo sporcizia, ecc.). Serve però un
intervento più radicale e una pendenza elevata.
PANNELLI SOLARI TERMICI
Sistema di fissaggio con staffe, parallelo al tetto
ing. Luciano Benetti 25Da Riello
PANNELLI SOLARI TERMICISistema di fissaggio con staffe, parallelo al tetto
ing. Luciano Benetti 26Da Riello
I PANNELLI SOLARI TERMICI: TIPOLOGIE DI MAGGIOR UTILIZZO
Pannelli piani a fluido liquido con protezione (vetrati). Definizioni di superfici
PANNELLI SOLARI TERMICI
ing. Luciano Benetti 27Da Riello
Superficie lorda: dalle dimensioni esterne
Superficie di assorbimento: area dell’assorbitore sottoposta alla radiazione solare
Superficie di apertura: area in cui può “entrare” la radiazione solare
Quindi attenzione a non confondere …..
I PANNELLI SOLARI TERMICI. Efficienza e curve di rendimento
PANNELLI SOLARI TERMICI
Il grado di efficienza(valore η) dei collettorisolari descrive ilrapporto tra rendimentotermico effettivo eirradiazione globale delsole, in relazione alladifferenza delletemperature tra quella
ing. Luciano Benetti 28Da Riello, manuale di “il pannello solare Wallnòfer”
temperature tra quelladel collettore e quelladell'ambiente coninclusione di un fattoredella radiazione solare alm2. Si nota che ilsottovuoto è vantaggiosocon Dt maggiori epotenze incidenti minori(caso invernale).
Ma i sottovuoto, non solo costano di più, sono più fragili
e possono perdere il “vuoto” limitando molto la resa (ci
si accorge che il tubo perde la trasparenza, diventa
molto caldo in superficie, ma bisogna salire sul tetto…).
PANNELLI SOLARI TERMICI
Il mercato del 2006 e le proiezioni 2007
In base ai dati raccolti con la prima rilevazione statistica diretta, e alle opportune elaborazioni effettuate, il mercato italiano del solare termico ha raggiunto nel 2006 il considerevole livello di 130 MWth installati, pari a 186.000 m2. Si tratta di un dato paragonabile a quello realizzato in questi ultimi anni da Francia e Spagna, due tra i Paesi più interessanti per lo sviluppo e la diffusione della tecnologia in
ing. Luciano Benetti 29Da SOLAREXPO Centro Studi
sviluppo e la diffusione della tecnologia in esame, in quanto partivano da condizioni di mercato debole assai simili a quelle Italiane. Questo dato costituisce una grande sorpresa positiva, se confrontato con quello delle stime di letteratura tecnica finora disponibili (non molte in verità, ma sostanzialmente convergenti), che attribuivano al 2005 valori attorno ai 50 MWth installati, pari a 72.000 m2.
PANNELLI SOLARI TERMICI
Analisi dell’installato per tecnologia
Per quanto riguarda la disaggregazione del totale dei collettori installati per tecnologia, si può rilevare come i collettori piani costituiscano l’84% delle vendite, quelli sottovuoto il 14% e i collettori non vetrati il restante 2%.
Circa la tipologia d’impianto, quelli a circolazione forzata coprono circa i 2/3 del totale della superficie venduta, a fronte dell’1/3 di quelli a circolazione naturale.
ing. Luciano Benetti 30Da SOLAREXPO Centro Studi
naturale.
Tipologie di impianti: i sottosistemi
PANNELLI SOLARI TERMICI
ing. Luciano Benetti 31Da Riello
PANNELLI SOLARI TERMICI
IMPIANTI SANITARI CHE UTILIZZANO ENERGIA SOLARESerbatoi d’accumuloDevono poter funzionare fino a temperature di almeno 75-80°C. Non sono
pertanto utilizzabili serbatoi in acciaio zincato in quanto, come già detto, oltre i 60°C sono esposti a fenomeni di dezincatura.
Se destinati a contenere acqua calda sanitaria, i serbatoi devono essere specificatamente omologati per tale uso. Inoltre i tipi realizzati con materiali che possono subire corrosioni galvaniche, devono essere protetti con appositi catodi. In particolare si deve evitare la corrosione del serpentino perché comporterebbe il mescolamento del fluido vettore con l’acqua
32
Da Caleffi
perché comporterebbe il mescolamento del fluido vettore con l’acqua sanitaria.
EURO PRESTIGE KOMBI TOTAL
Da Solar Key
Per risolvere il problema della stagnazione: una tendina che si apre quando la
temperatura diventa troppo alta……
PANNELLI SOLARI TERMICI
ing. Luciano Benetti 33Da Solar Key
Problematiche legate all’utilizzo dell’acqua negli impianti civili
• Depositi incoerenti
• Incrostazioni (depositi coerenti)
• Corrosioni
• Crescite biologiche (legionella)
ing. Luciano Benetti 34Da Cillichemie, Caleffi
INCROSTAZIONI
Definizioni di durezza delle acque
•1a fascia: da 0 a 12 °fr = acqua dolce, molto corrosiva
•2a fascia: da 12 a 25 °fr = acqua di media durezza
•3a fascia: da 25 a 37 °fr = acqua molto dura
•4a fascia: oltre 37 °fr = acqua estremamente dura
La durezza cambia molto con la località e la sorgente dell’acqua.
ing. Luciano Benetti 35Da Cillichemie
La durezza cambia molto con la località e la sorgente dell’acqua.
Esempio- se acqua con 25 °fr = 250 g/m3 di calcare (carbonati xxCO3)
- se utilizzo di 25 m3 di acqua al mese ⇒ 250 x 25 = 6.250 g/mese di calcare ⇒ 6.250 x 12 = 75 kg di calcare entrato nell’impianto in un anno
INCROSTAZIONI
A titolo informativo qui di seguito è riportata la durezzaapprossimativa delle acque per le regioni d’Italia:
REGIONI DUREZZA GRADI FRANCESI
Friuli Venezia Giulia,
Sardegna, Umbria
QUASI DOLCE Da 0 a 15 °F
Piemonte, Valle d’Aosta,
Liguria, Trentino, Veneto,
MEDIAMENTE
DURA
Da 15 a 30 °F
ing. Luciano Benetti 36
Da Bastianello Luca ITIS Marconi Padova 2007/08
(Da: www.risanamentoenergetico.com)
Abruzzo, Molise, Campania,
Puglia, Basilicata.
Lombardia, Toscana, Lazio,
Calabria, Sicilia
DURA Da 30 a 40 °F
Emilia Romagna, Marche MOLTO DURA Oltre 40 °F
INCROSTAZIONI
Il deposito di calcare si presenta duro e compatto ed è in grado di:
1. Ridurre lo scambio termico
2. Ridurre i rendimenti
3. Ridurre le portate
Nei circuiti freddi le incrostazioni sono
ing. Luciano Benetti 37Da Cillichemie
Nei circuiti freddi le incrostazioni sono generalmente meno vistose che nei circuiti caldi.
Per la resistenza termica, 1 mm di Calcare ~ 50 mm di Acciaio
Finanziaria 2007 e decreto applicativo 19 02 2007
Finanziaria 2007
346. 68. Per le spese documentate, sostenute entro il 31 dicembre 2007, relative all'installazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda per usi domestici o industriali e per la copertura del fabbisogno di acqua calda in piscine, strutture sportive, case di ricovero e di cura, istituti scolastici e università, spetta una detrazione dall'imposta lorda per una quota pari al 55 per cento degli importi rimasti a carico del contribuente; fino a un valore massimo della detrazione di 60.000 euro, da ripartire In tre quote annuali di pari importo.
ing. Luciano Benetti 38
quote annuali di pari importo.
Detrazione IRPEF per ristrutturazioni edilizie
Anche la Finanziaria 2008 ha mantenuto la possibilità di detrarre il 36%, con l’IVA agevolata al 10% (edifici residenziali), per le opere finalizzate al risparmio energetico, nell’ambito di interventi di ristrutturazione edilizia. È comunque prevista una prassi burocratica (invio preliminare di comunicazione di inizio lavori al Centro operativo di Pescara…..).
La cumulabilità di questa detrazione non può essere fatta con la detrazione del 55% (vedi poi) mentre era compatibile con incentivazioni a carattere locale (da verificare, e comunque la detrazione va in genere calcolata al netto dell’incentivo…)
ing. Luciano Benetti 39
dell’incentivo…)
PANNELLI SOLARI TERMICISuperficie dei pannelliSI TROVANO FACILMENTE VALORI CONSIGLIATI.Ad esempio, per produzione ACS:
ing. Luciano Benetti 40Da Caleffi
PANNELLI SOLARI TERMICI
Impianti per acqua calda sanitariaPer impianti si può utilizzare la tabella di seguito riportata, dove le superfici nette dei pannelli sono date in funzione del fabbisogno giornaliero d’acqua calda a 45°C.
ing. Luciano Benetti 41Da Caleffi
Da notare che, ovviamente, un conto è farsi solo la doccia, un conto è avere vasche con idromassaggio…. Quindi valutare bene il fabbisogno.
PANNELLI SOLARI TERMICI
Impianti combinati(riscaldamento edificio e produzione acqua calda sanitaria)Per impianti combinati in edifici ad uso abitativo termicamente ben isolati e riscaldati con sistemi a bassa temperatura, si può far riferimento alla tabella sotto riportata, dove le superfici dei pannelli sono date in funzione della superficie abitata.
ing. Luciano Benetti 42Da Caleffi
superficie abitata.Per impianti combinati in edifici ad uso comune (Ospedali, Case di riposo, Scuole, Case dello studente, Hotel, Pensioni, Alberghi, Uffici, ecc …) la superficie dei pannelli può essere determinata considerando tassi di copertura del fabbisogno termico totale variabili dal 20 al 30%.
PANNELLI SOLARI TERMICI
Impianti per piscinePer impianti adibiti al riscaldamento di piscine, le superfici nette dei pannelli possono essere determinate in base ai valori di tabella.
ing. Luciano Benetti 43Da Caleffi, Riello
Da notare che è l’acqua stessa della piscina
a fare da accumulo…..
PANNELLI SOLARI TERMICI
Impianti per acqua calda sanitariaPer l’accumulo esistono altre regole pratiche. Una regola spesso usata: accumulo pari al consumo giornaliero. Spesso: 50-100 litri ogni m2 di pannello. Oppure:
ing. Luciano Benetti 44Da Riello