PESARO – 13 maggio 2010
ORIENTAMENTO AL SOLARE
Progettazione e realizzazione impianti
solari termici
DIMENSIONAMENTO
NOZIONI TEORICHE
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•
IL PANORAMA ENERGETICO
•
LA FONTE SOLARE
•
L’UTILIZZO DELLE RISORSE
•
I PANNELLI SOLARI
•
IL DIMENSIONAMENTO
•
GLI SCHEMI DI IMPIANTO
•
RENDIMENTO EFFETTIVO CALDAI/IMPIANTO
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IL PANORAMA ENERGETICO
CONSUMI DI MATERIE PRIME PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA
Milioni di Ton equivalenti di pertolio
7000,0
Oil: Consumption *
Natural gas: Consumption
Coal: Consumption *
Popolazione [milioni]
6000,0
5000,0
4000,0
1530,8
3000,0
2000,0
1000,0
6
20
0
4
20
0
2
20
0
0
20
0
8
19
9
6
19
9
4
19
9
2
19
9
0
19
9
8
19
8
6
19
8
4
19
8
2
19
8
0
19
8
8
19
7
6
19
7
4
19
7
2
19
7
19
7
0
0,0
ANNO
Diagramma del consumo mondiale di petrolio, gas e carbone dal 1970 al
2007 e linea di tendenza della popolazione mondiale in milioni di abitanti
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RISERVE DI ENERGIA PRIMAIA NEL MONDO
≅ 1018 kWh
L’energia solare è:
- illimitata
- senza impatti ambientali
- disponibile ovunque
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___1___
13.000
L’APPROCCIO EUROPEO A KYOTO
Il punto principale del Protocollo di Kyoto è
costituito dalla definizione di limiti di emissioni
per le nazioni industrializzate da rispettare
tramite atti legislativi.
Dal 2008-2012 la riduzione totale delle emissioni
dovrà essere almeno pari al 5% del livello di
emissioni del 1990.
La riduzione totale del 5% è suddivisa tra i vari
Paesi in modo che ogni Nazione abbia il proprio
obiettivo individuale che dovrà essere raggiunto
nel periodo 2008-2012
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IL LIBRO VERDE DELLA COMMISSIONE EUROPEA
Tramite questo documento la Commissione Europea ha
dichiarato:
•
di voler ridurre del 20% il consumo energetico rispetto
alle proiezioni per l’anno 2020 (1.900 Mtep), riportandolo
quindi al livello registrato nel 1990 : 1.520 Mtep
•
entro il 2020, il 20% del fabbisogno energetico dovrà
essere soddisfatto da energie alternative
•
Previsione per il 2030; importazioni saranno: petrolio
90% / gas 80% per cui: sarà necessario migliorare
l’efficienza energetica per prima stabilizzare e poi ridurre
i consumi energetici, oltre a sviluppare l’utilizzo di
energie alternative.
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L’APPROCCIO EUROPEO A KYOTO
http://ec.europa.eu/environment/climat/adaptatio
n/index_en.htm
Fact Sheet on Climate Change, April 2009
Fact Sheet on Energy, March 2006
Climate Change – what is it all about? An introduction for young people
European Commission media resources on climate change
Public information brochures
•
Supporting a climate for change: The EU and developing countries working
together
•
Research and development to fight climate change
•
The EU Emissions Trading Scheme
•
Adapting to climate change
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Ripartizione produzione CO2 per settore
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UE – EMISSIONI PER SETTORE
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UE - Tecnologie per la riduzione di CO2
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LA RICHIESTA DI ENERGIA IN AMBITO EU
Industria
28.2 %
Edifici
40.7 %
Edifici
40.7 %
Trasporti
31.1 %
Riscaldamento,
acqua calda
sanitaria
85 %
Cottura,
elettrodomestici
15 %
Suddivisione dei consumi energetici in ambito EU
La richiesta di energia per riscaldamento e produzione di acqua
calda sanitaria è, percentualmente, la più alta in Europa.
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L’EFFICIENZA REALE
IE =
ENERGIA PRODOTTA / ENERGIA COMPLESSIVA IMPIEGATA
ENERGIA PRODOTTA =
energia tradotta kWh nella vita dell’oggetto
ENERGIA COMPLESSIVA IMPIEGATA =
energia impiegata per la realizzazione
+ consumo necessario all’utilizzo
+ energia impiegata per lo smaltimento
LA MANCATA EFFICIENZA PRODUCE
SEMPLICEMENTE CALORE !
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Ripartizione produzione CO2 per settore
IE=25-30 %
IE=80-90 %
IE complessiva = (40x85 + 60x27)/(40+60) = 50%
IL 50% DELLA NOSTRA ENERGIA E’ DISPERSA IN CALORE
!
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CONTENERE I CONSUMI !
EPB - Energy Performance of Buildings
2002/91/EC
BED - Boilers Efficiency Directive 92/42/EEC
Labelling Directive 92/75/EEC
• Motori termici efficienti
• Schemi di impianto e regolazione
• Integrazione con energie rinnovabili
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OBIETTIVO EU
EPB - Energy Performance of Buildings
2002/91/EC
Dispersione media alle pareti
dell'edificio
14
Dispersione Watt/m2
12
10
8
Energia persa
6
4
2
0
Vecchi
edifici
< 1984
< 1995
Low
e ne rgy
house
Ene rgy
e fficinet
hosue
Motori termici efficienti
BED - Boilers Efficiency Directive
92/42/EEC
Labelling Directive 92/75/EEC
1 m2 di pannello = 60 m3 di metano/anno !
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EPB - ENERGY PERFORMANCE OF BUILDINGS
2002/91/EC
Dispersione
alle paretidi una
Energia
necessariamedia
al riscaldamnto
dell'edificio
abitazione con
100 m2 di superficie
14
Dispersione Watt/m2
140 12
Energia persa
kWh/m 2/anno
120 10
100 8
80
60
40
Energia persa
necessaria al
Energia
riscaldamento
6
4
2
20
0
0
Ve cchi
Vecchi
e difici
edifici
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< 1984
< 1984
< 1995
< 1995
Low
Ene rgy
Low
Energy
e neenergy
rgy e fficine
t
house
efficinet
house
hosue
hosue
MOTORI TERMICI EFFICIENTI
•
La combustione del metano con aria produce
anidride carbonica e vapor acqueo:
CONDENSAZIONE
CH4 + 2 (O2 + h N2) -> CO2 + 2 H2O + 2 h N2
CH4 + 2O2 - > CO2 + 2H2O [+ 35.9 MJ/m3
P.C.I. ]
•
•
Dalla combustione di un metro cubo standard
di metano si ottengono circa 35.9 MJ/m3 (8570
Kcal/m3)
Nei fumi si ha una quantità di vapore acqueo
pari a 1,6 litri; per creare questa quantità di
vapore l’acqua ha assorbito 950 kcal pari a
3900 kJ = 3.9 MJ = 1.08 kWh
2.6 Nm3/h =
26.3 kW P.C.I
29.2 kW P.C.S.
23,7 kW resi all’acqua
35.9 (P.C.I.) + 3.9 = 39.8 (P.C.S.)
•
Se si considera che una caldaia da 24Kw
funzionate alla portata massima brucia in un
ora circa 2,6 Nm3 di gas metano , l’energia
persa dalle caldaie tradizionali attraverso i fumi
in un ora di funzionamento al massimo è di
2470 kcal = 2,87 kWh !
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0,35 kW persi al mantello
2,28 kW persi ai fumi
2,87 kW nei vapori d’acqua
RENDIMNTO EFFETTIVO CALDAIA / IMPIANTO
η?
Labelling Directive 92/75/EEC
?
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ESEMPIO DI
CALCOLO
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LA FONTE ENERGETICA SOLARE
147 M km
(perielio)
152 M km
(afelio)
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LA COSTANTE SOLARE
La costante solare oscilla di circa ± 3% durante l’anno.
Il valore medio che si considera è 1.353 W/m2
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RADIAZIONE SOLARE
Riflessione
dovuta alle nuvole
Costante Solare
Atmosfera
Assorbimento
attraverso l’atmosfera
1353 W/m2
Radiazione
diretta
Riflessione
Massima radiazione al suolo = 1000 W/m2
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Radiazione diffusa
(scattering) x
molecole e polveri
RADIAZIONE AL SUOLO
Le condizioni atmosferiche influenzano la potenza della
radiazione solare che giunge al suolo.
[ W/m2 ]
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RAPPORTO TRA ENERGIA MAX E MEDIA
In estate, quando le ore di
insolazione sono maggiori,
si ha un valore di energia
trasmessa al suolo superiore
rispetto alla media annua.
Secondo la latitudine, sono
stati calcolati dei coefficienti
di maggiorazione.
ITALIA Nord
1,43
Centro 1,36
Sud
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1,29
L’IRRAGGIAMENTO SOLARE
Diagramma del rapporto irraggiamento massimo
rispetto al valor medio calcolato nell’anno
DIAGRAMMA IRRAGGIAMENTO GIORNALIERO
Watt/m2/giorno MASSIMO / MEDIO /MINIMO
600
massimo
Watt/m2/giorno
500
400
medio
300
200
minimo
100
0
-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90
latitudine geografica [ ° ]
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ENERGIA ANNUA TRASMESSA AL SUOLO
kWh/m2/anno resi alla superficie nei 15 paesi UE
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RADIAZIONE ITALIA
La radiazione solare
annua in Italia
Lat 46°
Valle Aurina (BZ)
1.214 kWh/m2
Pachino (SR)
Lat 41°
1.679 kWh/m2
PESARO (43°54’)
1434 kWh/m2
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Lat 36°
CLIMA E TEMPERATURA ARIA
LA TEMPERATURA ESTERNA MEDIA GIORNALIERA / LATITUDINE
TEMPEARURE MEDIE / LATITUDINE
30
36°
25
41°
TEMPERATURA °C
46°
20
15
10
5
0
OTT NOV DIC GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET
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IRRAGGIAMENTO E POSIZIONE
L’ENERGIA MEDIA GIORNALIERA IRRAGGIATA IN FUNZIONE DELLA
LATITUDINE
IRRAGGIAMENTO SOLARE MEDIO GIORNALIERO / LATITUDINE
8
7
36,8°
IRRAGGIAMENTO KWh
41,4°
6
46,3°
5
4
3
2
1
0
OTT NOV DIC
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GEN FEB MAR APR MAG GIU
LUG AGO SET
GLI ANGOLI CARATTERISTICI
α = angolo di inclinazione
del pannello rispetto al piano
orizzontale
ZENIT = direzione della
perpendicolare al terreno
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γ = AZIMUTH = angolo di
inclinazione del pannello
rispetto alla direzione SUD
EFFICIENZA % DI RICEZIONE SOLARE
95%
Es. un pannello installato a 45°SW inclinato di 30°
ha un’efficienza di ricezione solare pari al 95%
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EFFICIENZA - TERMICA
Diagramma efficienza % termica
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COMPORTAMENTO EFFETTIVO
COMPORTAMENTO EFFETTIVO DEI PANNELLI IN FUNZIONE DELLA LATITUDINE
IRRAGGIAMENTO SOLARE MEDIO GIORNALIERO / LATITUDINE
VARIAZIONE ANNUALE DELLA "COSTANTE SOLARE"
1420
7
36,8°
6
41,4°
5
" C OS T A N TE S OL A R E " W /m 2
IRRAGGIAMENTO KWh
8
46,3°
4
3
2
1
1360
1340
1320
OTT NOV DIC GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET
OTT NOV DIC
GEN FEB MAR APR MAG GIU
LUG AGO SET
TEMPEARURE MEDIE / LATITUDINE
30
36°
41°
46°
TEMPERATURA °C
1380
1300
0
25
1400
20
15
10
5
0
OTT NOV DIC GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET
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ESEMPIO DI CALCOLO
Quanta acqua calda viene prodotta da 1 m2 di pannello
solare in un anno ?
Dalla formula
Q = m*Cp*∆T
ricaviamo
m = Q / Cp*∆T
dove m = massa d’acqua prodotta
Q = energia trasmessa dal pannello solare
Cp = calore specifico acqua 1 kcal / kg*K
∆T = incremento di temperatura dell’acqua
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ESEMPIO DI CALCOLO
Nel nostro esempio
Radiazione
solare annua su
PESARO
Q = 1434 kWh/m2 * 0,95 * 0,6
Efficienza
pannello solare
45°SW inc. 30°
Rendimento
medio pannello
solare piano
Il risultato
Q = 817.4
kWh/m2
.
= 702 964 kcal/m2
è l’energia annua trasmessa all’acqua da 1 m2 di pannello solare
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ESEMPIO DI CALCOLO
Ipotizzando
Temperatura media acqua di rete
Temperatura di stoccaggio accumulo
13°C
60°C
(∆T
(∆ = 47K)
la massa d’acqua riscaldata in un anno da 1 m2
di pannello solare è
m = Q / Cp*∆T = 702964 / 1*47 = 14956 kg = 14,96 m3
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ESEMPIO DI CALCOLO
La massa d’acqua media riscaldata giornalmente da 1 m2 di
pannello solare è
mg = 14956 litri / 365 = 41 litri/giorno
ma in estate avremo una produzione maggiore
pari a
mge = 42 * 1,42 = 59,6 litri/giorno
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ESEMPIO DI CALCOLO
Definizione del fabbisogno di acqua calda
METODO A
Valutazione del
consumo di acqua in
base al numero di
persone presenti
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ESEMPIO DI CALCOLO
METODO A
Definizione del fabbisogno di acqua calda
37,5 litri/g * 6 persone = 225 litri/g60°C
Area minima di pannelli solari da installare
225 litri/g / 59.6 litri/g*m2 = 3,77 m2
Volume minimo del bollitore ad accumulo
3,77 m2 * 70 litri/m2 = 264 litri
Si opterà per una soluzione composta da
2 collettori solari ed un bollitore da 300 litri
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ESEMPIO DI CALCOLO
Definizione del fabbisogno di acqua calda
METODO B
Valutazione del consumo di acqua in base
al numero di persone di piena occupazione
hotel
MEDIA 33 L/g a 60°C
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ESEMPIO DI CALCOLO
METODO B
Definizione del fabbisogno di acqua calda
33 litri/g * 1,5 persone * 6 alloggi = 297 litri/g60°C
Area minima di pannelli solari da installare
297 litri/g / 59.6 litri/g*m2 = 4.98 m2
Volume minimo del bollitore ad accumulo
4.98 m2 * 70 litri/m2 = 348 litri
Si opterà per una soluzione composta da
3 collettori solari ed un bollitore da 400 litri
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ESEMPIO
VARIAZIONE PRESTAZIONI
PER UNA CERTIFICAZIONE
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ACE
DECRETO 11 marzo 2008 coordinato con Decreto 26 gennaio 2010 in vigore dal 14 marzo 2010
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ACE
DECRETO 11 marzo 2008 coordinato con Decreto 26 gennaio 2010 in vigore dal 14 marzo 2010
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ACE
DECRETO 11 marzo 2008 coordinato con Decreto 26 gennaio 2010 in vigore dal 14 marzo 2010
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ACE
DECRETO 11 marzo 2008 coordinato con Decreto 26 gennaio 2010 in vigore dal 14 marzo 2010
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ACE
DECRETO 11 marzo 2008 Aggiornamento del decreto 11 marzo 2008
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ACE REGIONE LOMBARDIA
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ACE REGIONE LOMBARDIA
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ACE REGIONE LOMBARDIA
Copyright Riello Spa - Riservata
ACE REGIONE LOMBARDIA
REGIONE LOMBARDIA: PROSPETTO RESA STIMATA
IN FUNZIONE DELLA PROVINCIA
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ACE REGIONE LOMBARDIA
REGIONE LOMBARDIA: PROSPETTO RESA STIMATA
IN FUNZIONE DELLA PROVINCIA
Valori medi mensili della
radiazione solare sul piano
orizzontale in Lombardia in
kWh/m2 mese (fonte:
elaborazione dati UNI 10349)
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Valori annui della radiazione
solare sul piano orizzontale per i
capoluoghi della Lombardia in
kWh/m2 anno (fonte:
elaborazione dati UNI 10349)
ESEMPIO ACE LOMBARDIA
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ESEMPIO ACE 1
ESEMPIO ACE 2
ESEMPIO ACE 3
ESEMPIO ACE 4
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VALUTAZIONE INTEGRAZIONE RISCALDAMENTO
ESEMPIO
VALUTAZIONE INTEGRAZIONE
RISCALDAMENTO
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VALUTAZIONE INTEGRAZIONE RISCALDAMENTO
Consideriamo le tabelle delle trasmittanze in funzione della zona climatica A, B, C…..
Consideriamo alcune combinazioni delle trasmittanze in funzione della zona climatica
A, B, C….. per un involucro reale composto da superfici opache e vetrate
1
2
3
4
Copyright Riello Spa - Riservata
W/m2/°C
2,2
3,3
3,3
5,5
P1
0,35
0,72
P2
P3
0,6
P4
0,8
1,1
0,94
1.03
1,21
VALUTAZIONE INTEGRAZIONE RISCALDAMENTO
Legenda delle combinazioni
1
2
3
4
1
2
3
4
P1
P2
P3
P4
Copyright Riello Spa - Riservata
W/m2/°C
2,2
3,3
3,3
5,5
P1
0,35
0,72
P2
P3
0,6
P4
0,8
1,1
0,94
1.03
1,21
Finestra doppio vetro selettivo entro i parametri di legge
Finestra doppio vetro semplice
Finestra doppio vetro semplice
Finestra vetro singolo
Parete coibentata entro i parametri di legge
Parete coibentata normale
Parte muratura non coibentata
Parete muratura piena non coibentata
VALUTAZIONE INTEGRAZIONE RISCALDAMENTO
Si ricavano i diagrammi in funzione del rapporto S/V dell’involucro edilizio
GRAFICI DISPESIONI – S/C
La variabilità delle dispersione è influenzata dalla zona climatica e dal rapporto S/V
in modo considerevole.
Se consideriamo gli estremi dei campi a pari zona climatica abbiamo una
oscillazione, ad esempio per zona E-F da 55 a 245 kWh/m2 anno; rapporto quasi 1:5.
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VALUTAZIONE INTEGRAZIONE RISCALDAMENTO
Ipotizzando di poter cumulare una quantità di energia a m2 di pannello come
suddiviso dalle aree geografiche comprese nella mappa italiana tra le latitudini, e
moltiplicando il valore per l’efficienza media dei pannelli = 60%, si ottiene:
isole(sud Sicilia)= 36,8° => 700 kWh x 60% = Q net = 420 kWh/m2
centro(Lazio) =41,3° = > 600 kWh x 60% = Q net = 360 kWh/m2
nord (Bolzano) =46,4 ° => 520 kWh x 60% = Q net = 312 kWh/m2
ENERGIA TOTALE KWh/m2 / LATITUDINE
800,0
36,8°
700,0
41,4°
46,3°
600,0
ENERGIA kWh
DIAGRAMMA DELLA
CURVA CUMULATA
nel periodo invernale
compreso tra ottobre e
aprile
36,8°
500,0
41,4°
400,0
46,3°
300,0
200,0
100,0
0,0
OTT
Copyright Riello Spa - Riservata
NOV
DIC
GEN
FEB
MAR
APR
VALUTAZIONE INTEGRAZIONE RISCALDAMENTO
Ad esempio esplicativo riportiamo i diagrammi della condizione di un involucro di
rapporto S/V=0,6 nelle 4 combinazioni ipotizzate valutandone l’energia
complessiva richiesta per il riscaldamento invernale.
Il valore riportato in diagramma esprime la superficie netta del pannello da posare per
soddisfare il 20% dell’energia necessaria al riscaldamento dell’involucro.
Per netta si intende calcolata come dal rapporto:
Sun net = E1 x m2 appartamento x 20 % energia da produrre con pannelli / Q net
I valori sono diagrammati in funzione dei m2 appartamento e della zona climatica.
SUPERFICIEPANNELLI EDIFICIO- TIPOP1
SUP. NETTA PANNELLI
m2
A
B
C
D
E- F
Sun net
kWh/m2
App. S m2
40
60
80
100
120
20,00
15,00
10,00
5,00
40
50
60
70
80
90
SUPERFICIEAPPARTAMENTO
Copyright Riello Spa - Riservata
100
110
120
A
420
0,57
0,86
1,14
1,43
1,71
ZONA CLIMATICA
B
C
D
360
360
312
0,9
1,36
1,81
2,26
2,71
1,32
1,98
2,63
3,29
3,95
2,05
3,08
4,1
5,13
6,15
E-F
312
2,73
4,09
5,46
6,82
8,19
VALUTAZIONE INTEGRAZIONE RISCALDAMENTO
Nel nostro caso(ACE esempio-4) specifico abbiamo un involucro edilizio con
dispersioni elevate 170 kWh/m2/anno, un edifico tipo P4
SUPERFICIE PANNELLI EDIFICIO- TIPOP4
SUP. NETTA PANNELLI
m2
A
B
C
D
Appartamento con circa 80 m2 di
superficie:
Si considera zona climatica D:
E-F
15,00
10,00
Superficie pannelli = 6,91 m2 !
5,00
40
50
60
70
80
90
100
110
120
SUPERFICIE APPARTAMENTO
Sun net
kWh/m2
App. S m2
40
60
80
100
120
Copyright Riello Spa - Riservata
A
420
0,96
1,44
1,93
2,41
2,89
ZONA CLIMATICA
B
C
D
360
360
312
1,52
2,29
3,05
3,81
4,57
2,22
3,33
4,44
5,55
6,66
3,46
5,18
6,91
8,64
10,37
E-F
312
4,6
6,9
9,2
11,5
13,79
VALUTAZIONE INTEGRAZIONE RISCALDAMENTO
Dispersione media alle pareti
dell'edificio
14
Dispersione Watt/m2
12
10
8
Energia persa
6
4
2
0
Vecchi
edifici
< 1984
< 1995
Low
e nergy
house
Ene rgy
efficine t
hosue
Energia necessaria al riscaldamnto di una
abitazione con 100 m2 di superficie
140
Energia persa
kWh/m 2/anno
120
100
Energia necessaria al
riscaldamento
80
60
40
20
0
Vecchi
edifici
< 1984
< 1995
Low energy
house
Energy
efficinet
hosue
La variabile del componente edilizio (da 1 a 4) gioca un fattore 1,71:2,89 = 1:1,7
arrotondabile 1:2; ed ancor più la variabile zona climatica pesa per un fattore 2,89:
13,79 = 1:4,8 arrotondabile 1:5
Ciò comporta che la scelta finale prioritaria diventa quella di tipo economico.
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IL CIRCUITO SOLARE
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IMPIANTI SOLARI
STANDARD:
A.C.S. nelle singole unità abitative
COMBINATI:
A.C.S. e l‘integrazione al riscaldamento
nelle singole unità abitative
GRANDI IMPIANTI: Impianti per la produzione di ACS
nelle strutture ricettive e
per lavorazioni in impianti industriali
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IMPIANTI SOLARI
TIPOLOGIA IMPIANTISTICA
Distribuzione utilizzo
impianti acqua sanitaria
impianti centralizzato
impianti industriali
• Circolazione forzata per la versatilità rappresenta la maggior
parte del mercato italiano
• Circolazione naturale per A.C.S. soprattutto al CENTRO-SUD
• Drain-back parte limitata del mercato italiano
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CIRCOLAZIONE NATURALE
Per differenza di densità del fluido termovettore riscaldato, si
innesca una circolazione naturale verso il bollitore. Il fluido cede
calore e si porta nel pannello
N-SOL 150/1
N-SOL 200/1
N-SOL 300/2
• Semplice.
• Economico
• Manutenzione ridotta.
• No pompa no centralina.
• No stratificazione nel serbatoio.
• Possibilità di rischio gelo.
• Solo piccoli impianti per a.c.s.
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• Forte impatto estetico.
DRAIN BACK
Una pompa mette in circolazione il fluido, portandolo dal
contenitore ai pannelli, solo quando il pannello è caldo
• Solitamente non necessita
miscela di acqua e glicole.
• Non necessita il vaso di
espansione.
• No problemi di stagnazione
• Integrazione architettonica
elevata rispetto a circolazione
naturale
• Pompa con elevata prevalenza per vincere perdite di carico e
sollevare l’acqua ai pannelli.
• Corretto dimensionamento delle sezioni dei tubi e della pompa
• Maggiore rumorosità circuito solare
• Pericolo di gelo se nel circuito sono presenti dei sifoni
• Maggiore stress termico materiale dei collettori solari
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CIRCOLAZIONE FORZATA
Un circolatore, governato da centralina, porta il calore dai pannelli
all’accumulo
• Integrazione architettonica elevata
rispetto a circolazione naturale
• Affidabilità.
• Utilizzo di un circolatore.
• Massima flessibilità.
• Massima efficienza.
• Alte temperature nei collettori 140°
• Miscela di acqua e glicole
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COLLETTORI SCOPERTI
Utilizzo solo per riscaldamento piscine esterne uso estivo
In materiale plastico avvolgibile
Non necessitano di scambiatori interno acqua della piscina
Economici
POOL
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CIRCOLAZIONE FORZATA
COLLETTORE PIANO VETRATO
Vetro temperato
basso tenore FeO
antigrandine
spessore 3.2 mm
RISC
POOL
Piastra captante in rame
con trattamento selettivo
Tubazioni in rame
elettrosaldate alla
piastra captante
Vasca/profilo in alluminio
Isolamento lana di roccia 55 mm
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COLLETTORE PIANO
Collettore a circolazione forzata
RIS
C
Per produzione di acqua calda sanitaria e
Per piccoli e grandi impianti
Profilo
Ideali per grandi superfici
superio
re
Installazione sovrapposta o ad incasso nel tetto
o a tetto piano o a terra
SC-F25
SC-F20
PIANO VETRATO
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POOL
Struttura
in
alluminio
Glass
SCI-25
SCO-25
PIANO AD INCASSO
Guarnizi
one in
EPDM
Circuito idraulico
in parallelo
PIANO ORIZZONTALE
COLLETTORI A TUBI SOTTOVUOTO
Collettore con tubi sottovuoto (TUBO SYDNEY)
Per produzione di acqua calda sanitaria ed integrazione
riscaldamento
Per impianti speciali (lavorazioni industriali)
Installazione sovrapposta al tetto, tetto piano o a terra
RISC
Il fluido del circuito
solare, contenuto
all’interno del tubo
sottovuoto, viene
riscaldato dal colore
captato e trasmesso
direttamente al bollitore
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POOL
SC-V
COLLETTORE A TUBI SOTTOVUOTO
RIS
C
COLLETTORE A TUBI SOTTOVUOTO
HP (heat pipe)
Il fluido contenuto all’interno del
tubo sottovuoto (liquido a bassa
pressione) vaporizza grazie al
colore captato. Portandosi sul
bulbo cede calore al fluido
termovettore del circuito bollitore
VANTAGGI
POOL
ASSORBITORE
CIRCUITO
BOLLITORE
BULBO
IL PANNELLO SOTTOVUOTO HA, IN PARTICOLARI CONDIZIONI
(INTEGRAZIONE RISCALDAMENTO O PROCESSI INDUSTRIALI), UNA
RESA MAGGIORE RISPETTO AL PIANO MA, PER LA SEMPLICE
PRODUZIONE DI A.C.S., QUESTA DIFFERENZA SI RIDUCE IN MODO
EVIDENTE, FINO AD AZZERARSI.
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T.mand= 60°C
T.med= 50°C
T.rit= 40°C
K = T.med - Tamb - 50°C - 20°C = 30K
K = T.med - Tamb - 50°C - 10°C = 40K
K = T.med - Tamb - 50°C - 0°C = 50K
K = T.med - Tamb - 50°C - (-10°C) = 60K
L’efficienza dei pannelli è influenzata dal ? t tra la temperatura media nel pannello e la
temperatura ambiente. All’aumentare di questo differenziale (aumento della temperatura
nei pannelli o diminuzione della temperatura ambiente) l’efficienza diminuisce. Con
bassi ? t (produzione A.C.S.) l’efficienza del piano è maggiore rispetto al vuoto.
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VERIFICHE
PRELIMINARI
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REGOLE SULL’INSTALLAZIONE
Avvertenze per il montaggio e il trasporto
• Verifica strutturale del tetto (installazione soltanto su tetti o telai
sufficientemente robusti) e delle travi in legno predisposte al
fissaggio dei collettori, soprattutto in zone soggette a forti
precipitazioni nevose (1 m³ di neve farinosa ~ 60 kg / 1 m³ di neve
bagnata ~ 200 kg) o esposte a forti venti. Evitare accumuli di neve.
• Mantenere una distanza dai colmi/bordi del tetto di 1 m.
Inclinazione dei collettori
• Inclinazione dei collettori compresa tra 20 ° e 65 °.
• Coprire i collettori, con materiale idoneo, fino all’attivazione
dell’impianto solare
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REGOLE SULL’INSTALLAZIONE
Collegamenti
• Effettuare i collegamenti ai raccordi con materiale idoneo.
• Prevedere dispositivi per la compensazione della dilatazione termica
provocata dagli sbalzi di temperatura (dilatatori a tubo curvato, tubature
flessibili).
Lavaggio, riempimento e tenuta impianto
• Eseguire l'operazione di lavaggio e riempimento a collettori freddo e
coperto (mattino).
• In particolare nelle zone a rischio gelo è necessario l'impiego di una
miscela di acqua e antigelo al 40 % anche per il lavaggio dell’impianto
(nei collettori l’acqua non viene completamente svuotata).
• In alternativa, la prova di pressione può essere seguita con aria
compressa o rivelatore di perdite.
• Mescolare l’antigelo con acqua prima del riempimento
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COMPONENTI
CIRCUITO SOLARE
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COMPONENTI CIRCUITO SOLARE
LINEE DEL CIRCUITO
Le tubazioni del circuito solare devono resistere a temperatura fino a
180°C e 6 bar.
Utilizzare SOLO tubazioni in
• Rame con saldature a brasatura forte
• Acciaio inox
NON è possibile utilizzare tubazioni in:
• Multistrato
• Plastica
• Tubi e raccordi zincati
NON USARE metalli differenti per evitare corrosioni di tipo
galvanico
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COMPONENTI CIRCUITO SOLARE
ISOLAMENTO DELLE TUBAZIONI
• Deve resistere a temperature fino a 180°C
• Nei tratti esposti resistere ai raggi u.v., alle intemperie e
agli animali
• Spessore isolamento. Con tubi di rame fino a Ø 18 mm: 30
mm, oltre Ø 18 mm: 40 mm minimo / diametro esterno tubo
UTILIZZARE
• Lana di roccia protetta con nastro in alluminio
• Caucciù resistente ai raggi u.v.
• Armaflex H.T.
No isolamento standard in caucciù
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PROGETTAZIONE - VASO ESPANSIONE
• Assorbire le variazioni di volume del fluido durante il funzionamento, anche in
caso di evaporazione del fluido
• Evitare l’apertura della valvola di sicurezza con perdita di fluido termovettore
La membrana del vaso espansione deve essere resistente al glicole (ad
esempio in EPDM),
Calcolo teorico del volume del vaso
Vn= ((Vcxe)+Vp) x 1.1 x ((Pf +1)/(Pf-Pi)
Vn= Volume nominale vaso espansione in litri
18 litri
Vc= Contenuto fluido solare nel circuito
24 litri
Vp= Volume di vapore (volume contenuto collettori)
35 litri
e= Coeff. di dilatazione (0.07 acqua+glicole a 80°)
50 litri
Pf= Pressione finale in bar
100 litri
Pi= pressione iniziale in bar
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300 litri
COMPONENTI CIRCUITO SOLARE
PREVASO SOLARE
Nel caso di vicinanza del campo collettori al vaso espansione è buona norma
installare un PREVASO solare o cisterna ausiliaria.
Serve per proteggere la membrana del vaso di espansione da temperature
eccessivamente elevate.
Si tratta di una cisterna da posizionare verticalmente, dotata di un ingresso nella
parte alta e di un’uscita al vaso di espansione nella parte bassa.
H= 10/15 D
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PROGETTAZIONE - PRESSIONE IMPIANTO
Impostazione pressioni circuito solare
CONSIGLIATO
Pi (iniziale) = colonna d’acqua + 0.8 ⍦1,5 bar
3 bar
Pf (finale) = non oltre 5,4 bar
5,4 bar
Pvs (valvola sicurezza)
6 bar
Pve (precarica vaso espansione) = Pi - 0,5 bar
2,5 bar
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PROGETTAZIONE - CALCOLO PORTATA
Dimensionamento linee solare
La portata nominale del fluido termovettore si calcola in
30 l/h*m2 di superficie solare per piccoli impianti (HI FLOW)
15 l/h*m2 di superficie solare per grandi impianti (LOW FLOW)
PORTATA 30 l/h mq
N°
Collettori
collettori per serie
5
10
20
30
50
5
5
5
5
5
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Q
(l/h)
390
780
1560
2340
3900
Ø esterno e spessore
tubo in rame
(mm)
22 x 1
28 x 1
35 x 1,25
42 x 1,5
54 x 2
Perdite di
carico
lineari
mbar/m
0,8
0,75
1
0,9
0,65
PORTATA 15 l/h mq
Q
(l/h)
195
390
780
1170
1950
Ø esterno e spessore
tubo in rame
(mm)
18 x 1
22 x 1
28 x 1
35 x 1,25
42 x 1,5
Perdite
di carico
lineari
mbar/m
0,7
0,9
0,8
0,6
0,6
COLLEGAMENTO IDRAULICO
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COMPONENTI CIRCUITO SOLARE
REGOLATORE DI PORTATA
In caso di più “stringhe” di collettori, è necessario bilanciare
le portate di ciascuna stringa per un funzionamento
omogeneo del sistema
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PROGETTAZIONE - OMBREGGIAMENTO
Ombreggiamento
In caso di installazione su tetto piano e
collettori in batterie, è necessario
valutare una distanza minima da tenere
tra una fila e l’altra.
PALERMO 38,11°
4,20 mt
MILANO 45,47°
5,30 mt
ROMA 41,91°
4,70 mt
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COMPONENTI CIRCUITO SOLARE
LA VALVOLA DI SICUREZZA deve avere una sezione minima in
ingresso variabile in funzione delle superfici captanti e deve essere
opportunamente collegata ad un recipiente di scarico.
SEZIONE INGRESSO
VALVOLA SIC.
DN 15
DN 20
CAPACITÀ IMPIANTO
POTENZA MASSIMA (kW)
(l)
fino a 200
75
da 200 a 1000
150
GLICOLE . L’utilizzo della miscela con glicole garantisce:
• Protezione antigelo.
• Protezione alla corrosione dei tubi.
• Innalzamento del punto di evaporazione del fluido termovettore.
Premiscelare acqua e glicole propilenico al 40% per tenuta
fino a -21°C con densità di 1,037 kg/dm³, punto di evaporazone 140°C a 3
bar
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COMPONENTI CIRCUITO SOLARE
SFIATO DELL’ARIA
Va istallato nella parte più alta del circuito all’uscita dei collettori (mandata).
Deve avere l’apertura manuale (gli sfiati tipo jolly permettono l’ingresso di aria
con basse temperature del fluido)
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COMPONENTI CIRCUITO SOLARE
SONDA DI TEMPERATURA
La sonda di temperatura della centralina deve essere inserita nell’apposito
pozzetto del collettore solare e nel bollitore.
Per il collegamento elettrico tenere conto che:
• Il sensore al collettore solare deve avere caratteristiche di temperatura
fino a 250 °C.
• I capicorda della sonda devono essere giuntati tramite saldatura a stagno
ed opportunamente isolati.
• Il cavo deve scorrere in canalina dedicata (no insieme 230 Vac)
• La sezione del cavo deve essere pari a 0,75 per fino a 50 m e 1,5 mmq
fino a 100 m lineari.
• Utilizzare del grasso al silicone.
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COMPONENTI CIRCUITO SOLARE
PROTEZIONE ANTIFULMINE
Le tubazioni del circuito solare devono essere collegate mediante un
conduttore di almeno 16 mm2 Cu (H07 V-U o R) con la barra principale
di compensazione del potenziale.
Se è già installato un parafulmine, i collettori possono essere integrati
nell’impianto già esistente. Altrimenti è possibile eseguire la messa a
terra con un cavo di massa interrato.
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BOLLITORI SOLARI
• Utilizzati per l’integrazione di A.C.S. nell’autonomo,
centralizzato di varia grandezza, ed hotel.
• Doppia serpentina (solare e caldaia).
• Doppia vetrificazione (norma DIN 4753).
• Anodo al magnesio anticorrosione.
- IDRA MS 150
- IDRA DS 200
- IDRA DS 300
- IDRA DS 430
- IDRA DS 550
Rapporto superficie
scambiatore/collettori
solari = 1 : 5
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- IDRA DS 750
- IDRA DS 1000
- IDRA DS 1500
- IDRA DS 2000
- IDRA DS 3000
IDONEI A CONTENERE
ACQUA IGENICA SANTARIA
SCHEMA SOLARE CON IDRA DS
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SCHEMA SOLARE CON IDRA DS
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PROGETTAZIONE - ANTI LEGIONELLA
ANTI LEGIONELLA
I trattamenti delle acque sono previsti per soddisfare
gli obiettivi di:
Igienicità
Eliminazione depositi e incrostazioni
Corrosioni.
E’ buona norma effettuare cicli di disinfezione anti-legionella su
accumuli di acqua sanitaria, il batterio diventa attivo e si sviluppa in
ambienti in cui l’acqua ristagna ad una temperatura tra i 25°C e 40 °C, e
può essere eliminato portando la temperatura dell’accumulo oltre i
65°C almeno una volta a settimana per un tempo prest abilito.
Questo implica notevole spreco di energie da riscaldatori esterni.
Utilizzando scambiatori a piastre (moduli ACS 35 e 60 l/min) tra
l’accumulo e l’utenza è possibile non effettuare cicli anti-legionella
perché l’acqua contenuta nell’accumulo non è sanitaria.
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ACCUMULO INERZIALE COMBINATO
• Accumulo inerziale + bollitore per
A.C.S. immerso nell’accumulo.
RIS
C
• Utilizzati per l’integrazione di A.C.S. e
RISCALDAMENTO bassa temperatura,
nell’autonomo.
• Mono serpentina (impianto solare).
• La caldaia scambia direttamente nella
parte superiore dell’accumulo inerziale.
• Anodo al magnesio anticorrosione.
- STOR C 800 (240 ACS)
- STOR C 1000 (285 ACS)
IDONEI ALLO STOCCAGGIO DI
Rapporto superficie
scambiatore/collettori ACQUA SANITARIA e INTEGRAZIONE
solari = 1 : 5
RISCALDAMENTO
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SCHEMA STOR C
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ACCUMULO INERZIALE COMBINATO
• Accumulatore inerziale di calore dotato di
9 attacchi per ingressi ed uscite dei flussi.
• Utilizzati in impianti per l’integrazione
A.C.S. centralizzata di varia grandezza,
ed hotel, impianto misti per integrazione
ACS e riscaldamento e per processi
industriali.
• Mono serpentina (impianto solare).
• La caldaia scambia direttamente nella
parte superiore dell’accumulo inerziale.
- STOR M 1000
- STOR 3000
- STOR M 1500
- STOR 5000
- STOR 2000 NON IDONEI ALLO STOCCAGGIO DI
ACQUA SANITARIA
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RIS
C
MODULO SANITARIO ACS
STS 50
per 50 mq di pannelli
STS 200
per 200 mq di pannelli
• Gruppo di scambio termico
• Circolatore/i
• Scambiatore a piastre
• Centralina di controllo con sonde
• Consegnati premontati
ACS 35
ACS 150
ACS 225
produzione di 35 litri/min
produzione di 150 litri/min
produzione di 225 litri/min
PER DETERMINARE LA TAGLIA DELLO SCAMBIATORE FARE
RIFERIMENTO A NORMATIVA UNI 9182
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PROGETTAZIONE - NORMATIVA UNI 9182
CONTEMPORANEITA’ NEI CONSUMI
Negli impianti solari centralizzati con più utenze è
fondamentale determinate l’effettivo fabbisogno di
A.C.S. e stimare la contemporaneità di persone
che utilizzeranno l’acqua nello stesso momento.
La normativa UNI EN 9182 fornisce valori di
contemporaneità al variare delle unità abitative.
Questo dato è di particolare importanza per il
dimensionamento di scambiatori a piastre sanitari
o accumuli sanitari.
Es. Condominio di 100 appartamenti con bagno-doccia
Portata totale 100 * 9 l/min = 900 l/min
Portata contemporanea = 900 l/min * 28% = 252 l/min
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SCHEMA CON STOR
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SCHEMA CON STOR M
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SISTEMI FK-SOL
COLLETTORI PIANI SC-F25 E BOLLITORI IDRA DS FI
- n°1-2-3-4 collettori piani SC-F 25
- Bollitore IDRA DS FI e IDRA MS
150 - 200 - 300 - 430 - 550 litri
- Gruppo idraulico M/R
- Centralina solare SUN B
- Vaso d’espansione da 18-24-35 litri
- kit tubo flex per vaso espansione
- Raccordi idraulici
- Glicole 10-15-20 kg
- Valvola miscelatrice termostatica
ACCESSORI da inserire in ordine
Staffe per tetto PIANO
Staffe per tetto INCLINATO /
SOTTOTEGOLE / INCASSO
Degasatore
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FK-SOL 150 (cod 20013847/53)
FK-SOL 200 (cod 20013848/54)
FK-SOL 300 (cod 20013849/55)
FK-SOL 400 (cod 20013850/56)
FK-SOL 500 (cod 20013851/57)
SISTEMI FK-SOL
COLLETTORI PIANI SC-F20 E BOLLITORI IDRA DS FI
- n°1-2-3-4 collettori piani SC-F 25
- Bollitore IDRA DS FI e IDRA MS
150 - 200 - 300 - 430 - 550 litri
- Gruppo idraulico M/R
- Centralina solare SUN B
- Vaso d’espansione da 18-24-35 litri
- kit tubo flex per vaso espansione
- Raccordi idraulici
- Glicole 10-15-20 kg
- Valvola miscelatrice termostatica
F-SOL/20 150 (cod 20009914)
ACCESSORI da inserire in ordine F-SOL/20 200 (cod 20009232)
F-SOL/20 300 (cod 20009233)
Staffe per tetto PIANO
Staffe per tetto INCLINATO /
F-SOL/20 400 (cod 20009319)
SOTTOTEGOLE
F-SOL/20 500 (cod 20009320)
Degasatore
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FK-SOL INCASSO 300 - 400 - 500
COLLETTORI INCASSO E BOLLITORI IDRA DS FI
- n° 2-3-4 collettori Incasso SCI-25
- Bollitore IDRA DS FI doppia serpentina 300 - 430 -550 litri
- Gruppo idraulico M/R
- Centralina solare SUN B
- Vaso d’espansione da 18-24-35 litri
- kit tubo flex per vaso espansione
- Raccordi idraulici
- Glicole 10-15-20 kg
- Valvola miscelatrice termostatica
ACCESSORI da inserire in ordine
Kit converse ( su 1 o 2 file)
F-SOL 150/1 INCASSO (cod 2002422)
F-SOL 200/1 INCASSO (cod 2002425)
F-SOL 300/2 INCASSO (cod 2002426)
F-SOL 400/3 INCASSO (cod 2002427)
F-SOL 500/4 INCASSO (cod 2002428)
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SCHEMI DI IMPIANTO
SOLARE
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30 - SOLAR BOX
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Copyright Riello Spa - Riservata
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Istruzioni per la
messa in servizio e la
manutenzione
impianti solari
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Messa in servizio
Prima della messa in servizio e durante i periodi di non utilizzo, è NECESSARIO
coprire la superficie captante dei collettori.
È possibile utilizzare:
FALDE DI CARTONE + TELI DI NYLON/CELLOPHANE
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Messa in servizio
LAVAGGIO IMPIANTO
Se presenti tubazioni in rame saldobrasate è fondamentale lavare l‘impianto per
eliminare i residui di saldatura che nel tempo abbassano l‘efficienza di scambio e
scatenano fenomeni corrosivi.
•Ruotare in senso orario le maniglie della
valvole (M) e (R)
• chiudere il regolatore di portata (V)
•aprire i rubinetti A e B
•fare entrare acqua da A
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Messa in servizio
PRESSAGGIO IMPIANTO
Mettere in pressione l’impianto a 4 bar per una giornata assicurandosi che:
• l’aria sia stata completamente sfiatata (sfiato manuale)
• i collettori solari siano freddi
Tale operazione deve essere effettuata nel caso in cui non sussista rischio di congelamento.
In alternativa è possibile ricorrere ad aria compressa, verificando con acqua saponata la
tenuta dei raccordi
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Messa in servizio
•
MISCELAZIONE DEL FLUIDO TERMOVETTORE
Il glicole, fornito separatamente, va miscelato con acqua prima di procedere al
riempimento
ANTIGELO
TEMPERATURA
DENSITÀ
30%
-13°C
1,029 kg/dm³
40%
-21°C
1,037 kg/dm³
50%
-32°C
1,045 kg/dm³
In presenza di acqua con elevato contenuto di cloro utilizzare acqua demineralizzata
per la miscela
Utilizzare solo il glicole atossico, biodegradabile, biocompatibile
Per collettori sottovuoto utilizzare glicole apposito già miscelato
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Messa in servizio
CONTENUTO DI FLUIDO TERMOVETTORE
0,3 l/m rame diam 22 x 1 mm
1,6 l.
1,6 l.
Collettori:
Scambiatore:
3,2 litri
6 litri
tubazioni 25ml:
7,5 litri
16,7
Glicole 40%: 6,7 litri
10 litri
acqua
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6 l.
Messa in servizio
Contenuto delle tubazioni in rame
15 x 1
CONTENUTO ACQUA (l/m) 0,13
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DIAMETRO ESTERNO E SPESSORE (mm)
18 x 1 22 x 1 28 x 1,5 35 x 1,5 42 x 1,5
0,2
0,31
0,49
0,8
1,19
54 x 2
1,25
Messa in servizio
RIEMPIMENTO DELL’IMPIANTO
Non eseguire il riempimento quando i collettori sono ad elevate temperature.
Verificare prima la giusta precarica vaso di espansione
Utilizzare una pompa apposita.
Eliminare completamente le bolle d’aria.
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Messa in servizio
Sfiato aria
40 % glicole
60 % acqua
Pompa di carico
La valvola del regolatore deve essere
chiusa
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Messa in servizio
REGOLAZIONE DELLA PRESSIONE E DELLA PORTATA
Regolare la pressione impianto a quella di progetto
Per impianti medio/piccoli con dislivelli standard : 3 bar
Regolare la portata del circuito a quella di progetto
High flow 30 l/h*m2
Low flow 15 l/h*m2
Copyright Riello Spa - Riservata
Messa in servizio
SETTAGGIO DELLA CENTRALINA DI CONTROLLO
Verifica dei parametri
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Check impianto e convalida garanzia
CHECK IMPIANTO
Foglio di lavoro
Microsoft Excel
PROBLEMI E SOLUZIONI
Documento
Microsoft Word
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131
Manutenzione
COLLETTORI
Pulizia superfici vetrate.
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Manutenzione
TUBAZIONI E RACCORDI
Verifica assenza perdite
Verifica integrità isolamento termico
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Manutenzione
BOLLITORI
Verifica/sostituzione anodo al magnesio
Verifica/lavaggio chimico serpentina
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Manutenzione
LIQUIDO TERMOVETTORE
Controllare tramite cartina tornasole che il valore del PH non sia inferiore a 7,5.
Controllare tramite densimetro o rifrattometro la densità del liquido per vedere se le
caratteristiche di resistenza al gelo sono rimaste invariate.
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Manutenzione
CIRCOLATORE
Misurazione caratteristiche elettriche
Verifica portata
VALVOLA SICUREZZA
Verifica tenuta/sostituzione
Simulazione sovrapressioni
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Manutenzione
VASO ESPANSIONE
Verificare pressione di precarica dopo aver tolto
pressione all’impianto
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Manutenzione
CENTRALINA DI TERMOREGOLAZIONE--SONDE
Revisione settaggio parametri, evitare temperature alte di reintegro da
caldaia
Comparazione lettura sonde con termometro elettronico,misurazione
valori/variazione resistenza elettrica
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Manutenzione
ADDUZIONE ACQUA SANITARIA
Verifica caratteristiche durezza
Verifica efficienza sistemi di trattamento
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