Documentazione tecnica per il progetto
Sistema di preriscaldamento
Logasol SAT – VWS
per grandi impianti
Il calore è il nostro elemento
Documentazione
tecnica per il progetto
Edizione 01/2005
Indice
1
Tecnica dell’impianto Logasol SAT – VWS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Campo di collettori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.1 Logasol SKS 3.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.2 Logasol SKN 2.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Stazione completa Logasol KS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Accumulatore inerziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Stazione di scarico inerziale Logasol PES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Regolazione di scarico inerziale Logamatic KR-VWS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Accumulatore preriscaldatore Logalux SF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2
Descrizione del funzionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1
2.2
2.3
Stadio di preriscaldamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.1 La parte termosolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.2 Scarico inerziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.3 Funzione antilegionella . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Postriscaldamento dell’acqua calda sanitaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Accessori e funzioni ampliate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3
Dimensionamento dell’impianto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.1
Campo di collettori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.1.1 Dimensionamento del campo di collettori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.1.2 Ingombro per il montaggio ad integrazione nel tetto e sopra il tetto.. . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1.3 Ingombro per il montaggio su tetto piano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2
Accumulatore inerziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.3
Dimensionamento dell’idraulica del circuito solare. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.3.1 Idraulica del campo di collettori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.3.2 Tubazioni del circuito solare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.3.3 Accumulatore inerziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.3.4 Scelta della stazione completa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.4 Scelta dell’accumulatore preriscaldatore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.5 Scelta della stazione di scarico inerziale e della pompa primaria PP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.6 Scelta della pompa PAL per la funzione antilegionella . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
1
2 Tecnica
1
Descrizione
del sistema
tecnica Logasol SAT-VWS
1
Tecnica del sistema Logasol SAT-VWS
La tecnica del sistema Logasol SAT-VWS consiste di un
impianto solare con accumulazione transitoria del calore solare all’interno di un accumulatore inerziale. Il
calore accumulato viene trasmesso all’acqua potabile
all’interno di un accumulatore preriscaldatore, attraverso uno scambiatore di calore a piastra, come in un
sistema di produzione acqua calda con scambiatore
esterno. L’accumulatore preriscaldatore è inserito prima del riscaldamento dell’acqua potabile convenzionale. La tecnica del sistema Logasol SAT-VWS è particolarmente adatta per grandi richieste d’acqua calda,
a partire da un fabbisogno giornaliero di circa 3-4.000
litri.
Stadio preriscaldamento
I vantaggi in breve:
•
Elevate rese solari mediante scarico dell’accumulatore inerziale al livello di temperatura più basso.
•
Possibilità d’esercizio a temperatura di carico inferiore per l’accumulatore preriscaldatore allo scopo
di evitare la formazione di calcare nello scambiatore di calore.
•
Ottimale per il completamento d’impianti per il riscaldamento dell’acqua già esistenti
•
Elevato grado di sicurezza di progettazione
Postriscaldamento
dell’acqua calda
sanitaria
Accumulatore
pronto all’esercizio
Stazione di scarico inerziale
Accumulatore inerziale
2/1 Schema d’impianto con tecnica di sistema Logasol SAT-VWS
2
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
Accumulatore preriscaldatore
Tecnica del sistema
Descrizione
Logasol SAT-VWS
tecnica 1
2
1.1
Campo di collettori
Il campo di collettori è costituito da collettori piani Logasol SKN 2.0 oppure Logasol SKS 3.0. Essi possono es-
1.1.1
Logasol SKS 3.0
Il collettore Logasol SKS 3.0 è costruito a tenuta ermetica, con un riempimento con gas nobile tra l’assorbitore a superficie e la lastra di vetro. Elementi ambientali come aria umida, polvere oppure altre sostanze
presenti nell’aria, non penetrano quindi nella zona tra
la lastra e l’assorbitore. Ne deriva che la durata del collettore si allunga e la cessione calorica permane eleva-
1.1.2
sere installati sopra tetto, ad integrazione nel tetto, su
tetto piano oppure a facciata.
ta per tutta la sua vita. Nei collettori aerati si può formare della condensa d’acqua sulla parete interna della copertura. La struttura a tenuta ermetica del collettore Logasol SKS 3.0 esclude tale fenomeno in virtù delle proprie caratteristiche costruttive e ottimizza così la
resa.
Logasol SKN 2.0
La vasca dell’involucro del collettore Logasol SKN 2.0 è
realizzata in materiale plastico. Il telaio in fibra di vetro stabilizza l’involucro del collettore. Il collettore è ricoperto da una lastra di vetro di sicurezza (spessore di
3 mm). Questo vetro temperato chiaro ed antiriflesso
possiede un’elevata trasparenza (92% di trasmissione
luminosa) ed è estremamente resistente. L’assorbitore è
costituito da singole strisce con rivestimento di vernice
al cromo nera. La chiusura ad W del tubo di rame, unitamente alla striscia assorbente, consente una trasmissione di calore particolarmente buona.
Per quanto riguarda il collegamento idraulico, il collettore Logasol SKN 2.0 è provvisto di quattro innesti a
tubo flessibile.
Per facilitare il montaggio, sono predisposti a destra
due tubi flessibili di collegamento. I collettori sono concepiti con fascette in acciaio per molle per temperature fino a +170 °C e con pressione fino a 3 bar. La pressione ammessa del collettore, sostituendo le fascette in
acciaio per molle con fascette a vite in acciaio inox, risulta di 10 bar (Accessori).
3/1 Logasol SKS 3.0
3/2 Logasol SKN 2.0
Legenda
B Curva Tichelmann
V1 Mandata solare (Tubo Tichelmann)
V2 Collegamento raccordo di mandata
R Ritorno solare
1 Pozzetto per sonda collettore
2 Rivestimento in vetro
3 Riempimento con gas nobile
4 Assorbitore a superficie
5 Materiale isolante
6 Griglia di tubi
7 Vasca dell’involucro
8 Telaio in fibra di vetro
9 Compensatori in acciaio inox
Legenda
V Mandata solare
R Ritorno solare
M Punto di misurazione (pozzetto per sonda collettore)
1 Rivestimento in vetro
2 Assorbitore a strisce
3 Griglia di tubi
4 Copertura del collettore
5 Materiale isolante
6 Vasca dell’involucro
7 Telaio in fibra di vetro
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
3
2 Tecnica
1
Descrizione
del sistema
tecnica Logasol SAT-VWS
1.2
Stazione completa Logasol KS
Per il caricamento dell’accumulatore inerziale vengono impiegati set idraulici del tipo Logasol KS.
Un’unità di montaggio è composta da tutti i componenti necessari, quali pompa circuito solare, valvola di
ritegno, valvola di sicurezza, manometro ed anche un
rubinetto a sfera con termometro incorporato in mandata e ritorno, limitatore di portata e isolamento termico.
I set idraulici completi Logasol KS0105R, KS0110R e
KS0120R dispongono dell’apparecchio di regolazione
Logamatic KR0106 integrato e sono disponibili, a scelta, anche senza regolazione solare. In caso di campi di
collettori più estesi, è disponibile la stazione completa
KS0150.
I set idraulici completi senza regolatore integrato possono essere combinati con il regolatore Logamatic
KR0106 per montaggio a parete, con modulo funzione
solare FM 443 per un apparecchio di regolazione caldaia appartenente al sistema di regolazione Logamatic 4000 oppure con un apparecchio di regolazione a
carico del committente.
Il vaso d’espansione a membrana (MAG) necessario
non è compreso nel volume di fornitura dei set idraulici Logasol KS01…. Esso deve essere dimensionato specificatamente in base ad ogni applicazione.
4/1 Struttura dei set idraulici Logasol KS01.. R con regolazione solare
integrata Logamatic KR0106
Legenda
R Ritorno dall’utenza al collettore
V Mandata dal collettore all’utenza
1 Attacchi a viti d’arresto
2 Rubinetto a sfera (rosso) con termometro integrato
3 Rubinetto a sfera (blu) con termometro integrato
4 Valvola di sicurezza (3 bar) con manometro
5 Collegamento per vaso d’espansione a membrana
6 Rubinetto di carico e scarico
7 Valvola di ritegno
8 Pompa di circolazione
9 Limitatore di portata con rubinetto d’intercettazione
10 Regolazione solare Logamatic KR0106
4
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
Tecnica del sistema
Descrizione
Logasol SAT-VWS
tecnica 1
2
1.3
Accumulatore inerziale
Logalux PL
Gli accumulatori inerziali Logalux PL 750 o PL 1500
accumulano il calore proveniente dal campo di collettori.
Essi sono dotati di uno oppure due tubi termoconduttori brevettati per carica stratificata dell’accumulatore.
Per ottenere volumi di accumulo inerziale superiori
vengono collegati in parallelo più accumulatori di una
stessa dimensione. Con volumi d’accumulo inerziale di
750 litri con PL 750 e di 1.500 litri con PL 1500, è possibile realizzare facilmente volumi d’accumulo fino a
4.500 litri.
Se fossero necessari volumi d’accumulo maggiori, è
possibile prendere in considerazione un singolo accumulatore realizzato in loco. Un unico accumulatore di
dimensioni maggiori ha minori perdite di calore grazie al migliore rapporto tra volume e superficie e risulta più vantaggioso per il collegamento idraulico.
Legenda
1 Isolamento termico
2 Corpo accumulatore
3 Tubo termoconduttore
4 Valvola a membrana
5 Scambiatore di calore solare (Superficie scaldante a serpentina
tubolare)
5/1 Accumulatori inerziali Logalux PL 750 e PL 1500
Scambiatore esterno di calore nel circuito
solare
Se si utilizza un unico accumulatore di grosse dimensioni come volume d’accumulo inerziale, è possibile
caricarlo attraverso uno scambiatore esterno di calore.
Accumulatore inerziale
5/2 Schema d’impianto solare con scambiatore esterno
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
5
2 Tecnica
1
Descrizione
del sistema
tecnica Logasol SAT-VWS
1.4
Stazione di scarico inerziale Logasol PES
to secondario, dotato di organi di intercettazione, è separabile dal restante sistema acqua potabile, la stazione è dotata di una valvola di sicurezza per 10 bar. Sia
per il circuito primario sia per quello secondario occorrono sicurezze supplementari.
Per la regolazione della portata servono un limitatore di
portata sul lato primario ed uno su quello secondario.
La stazione di scarico inerziale Logasol PES rappresenta la componente principale del sistema di preriscaldamento. Essa agisce da trasmettitore del calore dall’accumulatore inerziale all’acqua potabile dell’accumulatore preriscaldatore.
La stazione di scarico inerziale è disponibile in quattro
versioni a seconda della potenza: da 35kW, 75kW,
100kW e 150kW. Essa riunisce tutti i componenti idraulici per la trasmissione di calore dal circuito solare all’acqua potabile ad eccezione della pompa primaria
PP, da dimensionare a carico del committente. Come
pompa primaria è possibile impiegare una pompa
standard senza regolazione del numero di giri con un
assorbimento massimo di 250 W. Le tubazioni interne
della parte della stazione di scarico inerziale a contatto con acqua potabile sono in acciaio inox. Poiché il la-
Legenda
1 Valvola miscelatrice a tre vie, MP
2 Scambiatore di calore a piastre
3 Limitatore di portata
4 Rubinetto di carico e scarico
5 Pompa di circolazione, PWT
6 Telaio portante
7 Rubinetto d’intercettazione
8 Valvola di sicurezza
9 Sonda di temperatura, FWT (NTC 10K)
6/1 Stazione di scarico inerziale Logasol PES
6/2 Componenti della stazione di scarico inerziale Logasol PES
1.5
Regolazione di scarico inerziale Logamatic KR-VWS
La regolazione Logamatic KR-VWS gestisce tutte le funzioni necessarie per il carico e scarico dell’accumulatore preriscaldatore e del controllo della funzione antilegionella. Il regolatore è dotato di display a 4 righe e a
8 posizioni.
Nel volume di fornitura del regolatore, oltre al cavo di
rete, sono incluse 3 sonde di temperatura del tipo NTC
10 K.
Mediante un relé, la regolazione può trasmettere un
avviso segnalazione guasti generale ad una regolazione sovraordinata.
Legenda
1 Display
2 Pomello girevole “seleziona“
3 Pomello girevole “regola“
4 Fusibile per bassa corrente; 6,3 A
5 Rivestimento morsettiera
6 Tasto “Reset”
6
6/3 Regolazione di scarico inerziale Logamatic KR-VWS
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
Tecnica del sistema
Descrizione
Logasol SAT-VWS
tecnica 1
2
KR - VWS
Consumo proprio
7VA
Classe di protezione
II
Tipo di protezione
IP 40
Temperatura ambiente ammessa
0 – 50°C
Tensione di collegamento
230 V AC, 50 - 60 Hz
Fusibile per bassa corrente (fusibile di sicurezza uscite 1 – 5)
6,3A ritardo medio 5x 20 mm con materiale antincendio
all’interno
Tensione circuito di misurazione
12 V, isolamento di protezione 4kV
Sonda di temperatura: Lunghezza
Sezione
Max 100 m
0,75 mm2
Potenza di commutazione uscite digitali (1,2)
250 V AC, 1 A, 50 Hz
Potenza di commutazione massima delle uscite relé
250 V AC, 6 (2) A, 50 Hz
7/1 Dati tecnici Logamatic KR-VWS
1.6
Accumulatore preriscaldatore Logalux SF
Gli accumulatori Logalux dal modello SF300 fino al modello SF1000 vengono impiegati come accumulatori preriscaldatori. Gli accumulatori vengono caricati, mediante la stazione di scarico inerziale Logasol PES ed il regolatore Logamatic KR-VWS, analogamente ad un sistema
di produzione acqua calda con scambiatore esterno, con
una sonda d’inserimento/disinserimento. Le posizioni
delle sonde di temperatura, (➔ 7/2) misurate rispettivamente dalla testa e dalla base dell’accumulo, dovranno
essere distanti il 20 % dell’altezza totale.
Per il raccordo inferiore dell’accumulatore (➔ 7/4) è
possibile utilizzare un pezzo a croce (Pos. 1), disponibile come accessorio. La portata dalla funzione antilegionella viene inserita direttamente nell’attacco mediante un pezzo a T.
Scarico
Portata alla stazione
di scarico inerziale
Portata
dalla funzione
antilegionella
Entrata
acqua fredda
7/4 Raccordo inferiore dell’accumulatore
7/2 Posizione delle sonde di temperatura
Con gli accumulatori Logalux SF vengono impiegati
per la sonda di disinserimento il punto di misurazione
M2 e per la sonda d’inserimento il tronchetto di caricamento AL, servendosi di un pozzetto ad immersione
a carico del committente.
Il raccordo superiore (➔ 7/5) viene collegato alla stazione di scarico inerziale e al postriscaldamento dell’acqua calda sanitaria mediante un pezzo a T a carico del committente (Pos. 1). Per collegare la stazione di
scarico inerziale e l’accumulatore preriscaldatore Logalux SF è possibile utilizzare raccordi flessibili (Pos. 2),
disponibili come accessori per Logalux LSP.
Portata al postriscaldamento dell’acqua calda sanitaria
Legenda
AL Tronchetto di caricamento
AW Uscita acqua calda
AK Uscita acqua fredda
EK Entrata acqua fredda
EZ Scarico
M1 Punto di misurazione
M2 Punto di misurazione
7/3 Accumulatore Logalux SF
Portata dalla stazione di scarico inerziale
7/5 Raccordo superiore dell’accumulatore
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
7
2 Descrizione del funzionamento
2
Descrizione del funzionamento
La tecnica del sistema Logasol SAT – VWS è rappresentata dallo stadio di preriscaldamento e dal postriscaldamento convenzionale dell’acqua calda sanitaria.
L’accumulatore preriscaldatore riceve il calore solare
accumulato nel volume inerziale. La funzione antile-
Stadio preriscaldamento
gionella (riscaldamento della parte dello stadio di preriscaldamento a contatto con acqua potabile) può essere eseguita sia mediante il calore solare, sia mediante postriscaldamento convenzionale con intervento
della caldaia.
Postriscaldamento
dell’acqua calda
sanitaria
Accumulatore
pronto all’esercizio
FSS1
Stazione di scarico inerziale
Accumulatore inerziale
Accumulatore preriscaldatore
8/1 Schema del principio di funzionamento della tecnica di sistema Logasol SAT-VWS
2.1
Stadio di preriscaldamento
Lo stadio di preriscaldamento comprende la parte dell’impianto termosolare, la stazione di scarico inerziale
e un accumulatore d’acqua potabile che riceve calore
solare.
La parte termosolare dell’impianto, composta dal cam-
2.1.1
La parte termosolare
Per la regolazione del circuito solare viene utilizzato l’apparecchio di regolazione Logamatic KR0106, integrato
nella stazione completa Logasol KS01..R, oppure il modulo funzione FM443, accessorio della regolazione 4000.
Il caricamento inerziale avviene mediante l’inserimento
della pompa PS1, a seconda della differenza di temperatura tra la sonda del collettore FSK e la sonda inferiore dell’accumulatore FSS1.
Per ottimizzare il sistema, il circuito solare può anche
funzionare con Match flow. Utilizzando gli accumulatori inerziali Logalux PL, con dispositivo interno a carico
stratificato, è possibile effettuare un carico prioritario
della parte superiore dell’accumulatore ed è possibile
impedire, in presenza di un irraggiamento sufficiente,
un inutile postriscaldamento con intervento della cal8
po di collettori, la stazione completa e l’accumulatore
inerziale, è responsabile per la preparazione e l’accumulazione transitoria del calore solare.
Lo scarico inerziale trasmette il calore solare all’acqua
potabile.
daia. Tale funzione è resa possibile dalla sonda accumulatore supplementare FSX (NTC10K) con regolazione
Logamatic KR0106. La sonda FSX viene installata sull’accumulatore inerziale, al centro, come sonda temperatura di soglia. Se la sonda FSX segnala che la temperatura dell’accumulatore si trova al di sopra della temperatura di soglia, allora l’accumulatore viene caricato
con la differenza di temperatura impostata tra la sonda
del collettore e la sonda inferiore dell’accumulatore. Nel
caso in cui la temperatura dell’accumulatore rimanga
al di sotto del valore di soglia, la differenza di temperatura impostata tra la sonda del collettore e la sonda dell’accumulatore per il caricamento viene raddoppiata e
la zona superiore dell’accumulatore inerziale Logalux
PL viene caricata in priorità.
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
Descrizione del funzionamento 2
2.1.2
Scarico inerziale
Per regolare lo scarico inerziale è necessario utilizzare
l’apparecchio di regolazione Logamatic KR-VWS. Per lo
scarico inerziale viene inserita, innanzi tutto, la pompa primaria PP, quando la differenza tra la temperatura superiore dell’accumulatore inerziale e la temperatura superiore nell’accumulatore preriscaldatore oltrepassa la differenza impostata sul regolatore. La
pompa secondaria PWT si inserisce solo se la sonda
FWT nello scambiatore di calore segnala un livello di
temperatura utile. Mediante tale inserimento ritardato
della pompa secondaria si evita un caricamento dell’accumulatore preriscaldatore senza guadagno di
temperatura. Per evitare livelli di sovratemperatura sul
lato acqua potabile dello scambiatore di calore, viene
limitata la temperatura di mandata.
La limitazione della temperatura di carico avviene mediante la regolazione del miscelatore nella mandata
del lato primario, bilanciandola con la misurazione
della temperatura nello scambiatore di calore sul lato
secondario (FWT).
La temperatura di carico è tarata, di fabbrica, a 60°C,
2.1.3
più un innalzamento di temperatura pari a 4K. Mediante l’innalzamento della temperatura è possibile
eseguire, a potenza termica sufficiente, la disinfezione
termica con calore solare.
Il caricamento dell’accumulatore preriscaldatore termina, quando la differenza di temperatura tra l’accumulatore inerziale e la temperatura inferiore dell’accumulatore preriscaldatore, non risulta più sufficientemente elevata oppure quando viene raggiunta la temperatura massima nell’accumulatore preriscaldatore,
sia a livello della sonda superiore sia a livello della sonda inferiore.
Il dimensionamento dello scambiatore di calore con solo 5K di sovratemperatura assicura basse temperature
della parete nello scambiatore. In regioni ad acqua dura (pericolo di formazione di calcare), è possibile ridurre la temperatura impostata per lo stadio di preriscaldamento da 60°C a, per esempio, 45°C. In particolare
con quote di copertura solare inferiori, tale provvedimento non provoca una notevole riduzione della resa
solare.
Funzione antilegionella
In conformità alle disposizioni tecniche DVGW, foglio
operativo W551 “Impianti per il riscaldamento e distribuzione dell’acqua potabile; disposizioni tecniche per
la riduzione della proliferazione della legionella“, il
contenuto d’acqua complessivo dello stadio di preriscaldamento deve essere riscaldato una volta al giorno
a 60°C.
Tale richiesta può essere soddisfatta durante il normale esercizio, mediante il caricamento solare dell’accumulatore preriscaldatore oppure mediante un postriscaldamento convenzionale. L’apparecchio di regolazione Logamatic KR-VWS controlla le temperature nell’accumulatore preriscaldatore e trattiene il postriscaldamento convenzionale, se le disposizioni per la funzione antilegionella sono già state soddisfatte mediante il caricamento solare.
Se la temperatura di 60°C richiesta non venisse raggiunta nell’accumulatore preriscaldatore, mediante
caricamento solare, si attiva la pompa di circolazione
PAL tra l’uscita dell’acqua calda dell’accumulatore
pronto all’esercizio e l’entrata dell’acqua fredda dello
stadio di preriscaldamento, in un intervallo di tempo
senza prelievi prevalentemente di notte. La pompa PAL
rimane inserita fino a che entrambe le sonde non segnalino che la temperatura richiesta nell’accumulatore preriscaldatore sia stata raggiunta. A completamento della funzione antilegionella, successivamente si inserisce, per un breve periodo, la pompa PWT, per includere anche la stazione di scarico inerziale Logasol
PES con lo scambiatore di calore.
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
9
2 Descrizione del funzionamento
2.2
Postriscaldamento dell’acqua calda sanitaria
Per il postriscaldamento dell’acqua calda sanitaria è
possibile impiegare diversi sistemi. Ad esclusione delle
operazioni per la funzione antilegionella, vengono impiegati sistemi indipendenti.
2.3
Nel migliore dei casi, si tratta di un sistema preesistente per il riscaldamento dell’acqua potabile, a monte del
quale viene inserito semplicemente lo stadio di preriscaldamento solare.
Accessori e funzioni ampliate
Come funzione ampliata, diventa necessaria, per esempio utilizzando accumulatori inerziali privi di scambiatore interno di calore, la gestione di una pompa supplementare PS2 nel circuito di carico accumulatore e la
gestione di una valvola commutatrice per un carico accumulatore stratificato (Pos.1, regolazione Sorel DR5).
Come funzione ulteriore, può essere richiesto il supporto al riscaldamento mediante l’allacciamento di un ritorno del riscaldamento attraverso una valvola di commutazione (Pos.2).
Accumulatore
pronto all’esercizio
Stazione di scarico inerziale
Accumulatore inerziale
10/1 Schema d’impianto del carico accumulatore stratificato (pos. 1) e del supporto al riscaldamento (pos. 2)
10
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
Accumulatore preriscaldatore
Descrizione del funzionamento 2
Scambiatore esterno di calore nel circuito solare
Per il caricamento solare di un accumulatore inerziale
con scambiatore di calore esterno è necessaria una regolazione che possa gestire sia la pompa nel circuito
solare PS1, sia la pompa nel circuito di carico accumulatore PS2.
La regolazione dovrebbe inserire la pompa PS1, a seconda della temperatura del collettore TFSK, rispetto alla temperatura inferiore dell’accumulatore TFSS. La pompa per
il caricamento dell’accumulatore PS2 dovrebbe inserirsi
in ritardo, quando allo scambiatore di calore esterno effettivamente è disponibile calore solare.
Utilizzando uno scambiatore di calore esterno è opportuna una commutazione della mandata per un carico
stratificato. Dall’esempio seguente (➔ 11/2) risulta
chiaro che una valvola di commutazione per l’alimentazione in due altezze contribuisce al miglior mantenimento della stratificazione nell’accumulatore durante
i processi combinati di carico e scarico.
Accumulatore inerziale con scambiatore di calore esterno
Caricamento dell’accum. inerz.
Scaricamento dell’accum. inerz.
Caricam. acc. inerz.
11/1 Carico stratificato dell’accumulatore inerziale e mantenimento della temperatura dell’acqua in un impianto senza valvola di comutazione
Accumulatore inerziale con scambiatore di calore esterno e valvola commutatrice
Caricamento dell’accum. inerz.
Scaricamento dell’accum. inerz.
Caricam. acc. inerz.
11/2 Carico dell’accumulatore inerziale e mantenimento della temperatura dell’acqua in un impianto dotato di valvola di commutazione
Supporto al riscaldamento
•
Se è previsto, oltre alla produzione di acqua calda sanitaria, anche un supporto al riscaldamento, è possibile effettuare un collegamento nell’accumulatore
inerziale riscaldato ad energia solare mediante un dispositivo per il controllo del ritorno.
Il dimensionamento della superficie dei collettori, rispetto alla mera produzione di acqua calda sanitaria, deve essere aumentato dal fattore da 2 a 3. Ciò
deve essere tenuto in considerazione per il dimensionamento del volume d’accumulo inerziale.
•
A causa dei livelli di temperatura molto diversi, il ritorno del riscaldamento deve essere inserito nell’accumulatore separatamente dal ritorno della produzione di acqua calda sanitaria. Per il supporto al riscaldamento è consigliabile utilizzare un dispositivo
a carico stratificato oppure un caricamento in diverse altezze.
Si raccomanda di seguire le seguenti indicazioni per il
supporto supplementare al riscaldamento:
•
Per ridurre gli eccessi estivi e per ottimizzare il rendimento nelle mezze stagioni, è consigliabile aumentare il grado d’inclinazione dei collettori.
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
11
3 Dimensionamento dell’impianto
3
Dimensionamento dell’impianto
Per la progettazione di un impianto solare di grandi dimensioni è assolutamente necessario conoscere il fabbisogno d’acqua calda.
Per la progettazione del campo di collettori è sufficiente il fabbisogno giornaliero medio, ma per il dimensionamento dello scarico inerziale e dell’accumulatore
preriscaldatore sono necessari i valori orari massimi.
La scelta della stazione completa Logasol KS e dell’accumulatore inerziale Logalux PL avviene a seconda del
campo di collettori.
La pompa primaria PP e la pompa PAL della funzione
antilegionella vengono dimensionate a seconda della
stazione di scarico inerziale Logasol PES scelta e a seconda del volume dell’accumulatore preriscaldatore.
3.1
Campo di collettori
3.1.1
Dimensionamento del campo di collettori
utili dei valori approssimativi per la determinazione
della superficie dei collettori, che si basano su valori
sperimentali.
Per il dimensionamento della superficie dei collettori
per la produzione di acqua calda sanitaria e per il supporto al riscaldamento, la superficie deve essere aumentata dal fattore da 2 a 3 rispetto alla mera produzione di acqua calda sanitaria.
Numero di collettori
I costi di impianti solari per la produzione di acqua calda sanitaria di grandi dimensioni raggiungono un minimo ad una quota di copertura solare fra il 35 ed il
40%, senza tener conto del ricircolo. Ciò corrisponde,
per esperienza, ad un utilizzo dai 50 ai 70 litri del consumo d’acqua calda a 60°C per metro quadrato della
superficie dei collettori (apertura).
Per un dimensionamento provvisorio possono essere
Fabbisogno giornaliero d’acqua calda (m3/d) a 60°C
12/1 Diagramma per il dimensionamento del campo di collettori in funzione della produzione di acqua calda in grandi impianti
12
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
Dimensionamento dell’impianto 3
Oltre all’influenza di altri fattori, la quota di copertura
realmente raggiungibile dipende da:
•
•
•
•
Profilo del consumo
Posizione
Inclinazione ed orientamento
Prestazione del collettore
Il dimensionamento della superficie dei collettori e dell’accumulatore inerziale dovrebbe avvenire per mezzo
di appositi programmi di simulazione. Solamente in
tale maniera è possibile tenere in considerazione con
sufficiente esattezza gli influssi dei fattori precedentemente nominati e dare informazioni sulle rese previste
e sulle quote di copertura. Se è disponibile un tetto inclinato per il montaggio dei collettori, l’orientamento
del campo di collettori risulta identico a quello del tetto. In caso di differenza dall’orientamento ottimale
verso sud, l’irraggiamento sulla superficie del collettore diminuisce. Ciò vale nella stessa misura per una differenza dall’angolo ottimale d’inclinazione di circa 40
gradi. In entrambi i casi, ne risulta una prestazione inferiore del campo di collettori. In base ai diagrammi è
possibile determinare i fattori di correzione per una differenza dall’orientamento ottimale. La superficie del
campo di collettori in condizioni ottimali deve essere
moltiplicata per tale valore per ottenere il medesimo
guadagno energetico, come nel caso di un orientamento ideale.
13/2 Diagramma per il calcolo del fattore di correzione f2 per un angolo
d’inclinazione differente dall’ottimale
Per impianti, dove è previsto anche un supporto al riscaldamento, è consigliabile un’inclinazione dei collettori più elevata. In tal modo si riducono gli eccessi estivi e si ottimizzano le rese durante le mezze stagioni.
13/1 Diagramma per il calcolo del fattore di correzione f1 per un orientamento differente ad Est o Ovest
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
13
3 Dimensionamento dell’impianto
3.1.2
Ingombro per il montaggio ad integrazione nel tetto e sopra il tetto
L’installazione ad integrazione e sopra tetto sono due
varianti di montaggio dei collettori solari Logasol per
tetti inclinati con angolo d’inclinazione da 25° fino a
60°. È necessario considerare, in fase di progettazione,
oltre alla disponibilità di superficie sul tetto anche la
disponibilità di spazio sotto il tetto.
Le dimensioni A e B corrispondono alla superficie richiesta per il numero scelto e la ripartizione dei collettori. In caso di installazione ad integrazione nel tetto
con vasche ad integrazione dei collettori, queste ultime
presentano la superficie necessaria per i collettori e per
i kit di collegamento. Tali dimensioni devono essere
considerate come dimensioni minime necessarie. Per
facilitare il montaggio da parte di due persone, è utile
rimuovere una o due file di tegole in corrispondenza
del campo di collettori. La dimensione C rappresenta il
limite superiore. Le dimensioni A e B sono schematizzate nella seguente tabella.
lettori, se le tubazioni sono da collegare alla stazione
completa a destra oppure a sinistra del campo di collettori, per ottenere un collegamento più corto. “Destra e sinistra“ si riferiscono in questo caso ad una visione dall’esterno sul campo di collettori, non dall’interno del tetto! A seconda della scelta è necessario ordinare un set di collegamento destro o sinistro ad integrazione nel tetto.
Prevedere 30 cm al di sotto del campo di collettori (sotto il tetto) per la posa della tubazione di ritorno.
Prevedere 40 cm al di sopra del campo di collettori (sotto il tetto) per la posa in verticale della tubazione di
raccolta di mandata e per la posa del vaso di disareazione con disaeratore automatico.
La dimensione C rappresenta almeno due file di tegole fino al colmo del tetto. Con tegole cementate si presenta il rischio di danneggiare la copertura del tetto
nella zona del colmo.
La dimensione D corrisponde alla sporgenza del tetto
incluso lo spessore della parete portante le falde. I 50
cm di distanza laterale dal campo di collettori risultano necessari sotto il tetto, a destra oppure a sinistra, a
seconda della variante di collegamento.
Prevedere 50 cm a destra e/o a sinistra, accanto al
campo di collettori, per le tubazioni d’allacciamento
(sotto il tetto!). Per effettuare un’installazione ad integrazione nel tetto, con vasche ad integrazione dei collettori (solo con collettori piani verticali Logasol
SKS3.0-s), bisogna già sapere in fase di definizione della disponibilità di spazio necessario al campo di col-
14
14/1 Misure d’ingombro per il montaggio ad integrazione e sopra tetto
di collettori solari Logasol
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
Dimensionamento dell’impianto 3
Dimensioni
Dimensioni del campo di collettori con collettori solari Logasol
A
Larghezza della serie di collettori
B
Altezza della serie di collettori
C
Distanza fino al colmo del tetto
X
Distanza tra file di collettori affiancate
Y
Distanza tra file di collettori disposte
una sopra l’altra
A
SKS 3.0-s
SKN 2.0 e SKS 3.0
SKN 2.0 e SKS 3.0
Montaggio
ad integrazione
nel tetto (vasca)
Montaggio ad integrazione
nel tetto (telaio)
Montaggio sopra tetto
Solo verticale
verticale
orizzontale
verticale
orizzontale
Per 2 collettori
m
2,701)
2,521)
4,481)
2,34
4,31
Per 3 collettori
m
3,87
3,69
6,63
1)
3,51
6,46
Per 4 collettori
m
5,041)
4,861)
8,781)
4,68
8,62
10,93
1)
1)
1)
Per 5 collettori
m
6,21
6,03
5,85
10,77
Per 6 collettori
m
7,381)
7,201)
13,081)
7,02
12,92
Per 7 collettori
m
8,55
8,37
15,23
1)
8,19
15,08
Per 8 collettori
m
9,721)
9,541)
17,381)
9,36
17,23
Per 9 collettori
m
10,89
10,71
19,53
10,53
19,39
m
2,402)
2,382)
1,402)
2,20
1,10
C
2 file di tegole
2 file di tegole
2 file di tegole
2 file di tegole
2 file di tegole
X
3 file di tegole
3 file di tegole
3 file di tegole
≈ 0,20 m
≈ 0,20 m
Y
Con
sovrapposizione
-0,10 m
In base
alla struttura
del tetto
In base
alla struttura
del tetto
B
1)
1)
1)
1)
1)
1)
1)
1-2 file di tegole in 1-2 file di tegole in
base alla struttura base alla struttura
del tetto
del tetto
15/1 Dimensioni del campo di collettori con collettori solari Logasol
1) La fila di collettori è sovrapposta lateralmente per 60 fino a 80 mm dalla copertura del tetto
2) La fila di collettori è sovrapposta in alto per 60 fino a 80 mm dalla copertura del tetto
3.1.3
Ingombro per il montaggio su tetto piano
È possibile eseguire il montaggio su tetto piano per
collettori Logasol SKS 3.0 o SKN 2.0 verticali ed orizzontali.
La superficie necessaria dei collettori corrisponde alla
superficie di posa del sostegno per tetto piano impiegato, più la distanza necessaria per le tubazioni di collegamento. Per distanza s’intendono almeno 50 cm a
Numero dei
collettori
Dimensioni di una fila di collettori
sinistra e a destra del campo. Prevedere una distanza
di almeno 1 m dal bordo del tetto.
Più file di collettori una dietro l’altra necessitano di essere disposte con una distanza minima tale da evitare
il più possibile l’ombreggiatura dei collettori posteriori.
Per misurare tale distanza esistono dei valori base, sufficienti alle normali condizioni di posa.
Inclinazione
Distanza tra le file di collettori
SKS 3.0 e SKN 2.0
Verticale
SKS 3.0 e SKN 2.0
Orizzontale
Verticale
Orizzontale
m
m
25°
4,85
–
30°
4,30
–
0,80
35°
5,71
–
10,77
0,80
40°
6,08
3,27
12,92
0,80
45°
6,40
3,44
1,55
15,08
0,80
50°
6,67
3,59
9,36
1,55
17,23
0,80
55°
6,90
3,71
10,53
1,55
19,396
0,80
60°
74,07
–
A
B
A
B
m
m
m
m
2
2,34
1,55
4,31
0,80
3
3,51
1,55
6,46
0,80
4
4,68
1,55
8,62
5
5,85
1,55
6
7,02
1,55
7
8,19
8
9
15/2 Dimensioni di una fila di collettori in funzione del numero
15/3 Distanza tra le file di collettori in funzione dell’inclinazione dei
collettori per evitare l’ombreggiatura delle file posteriori
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
15
3 Dimensionamento dell’impianto
3.2
Accumulatore inerziale
La grandezza del volume d’accumulo inerziale necessario dipende dall’estensione e dal grado di sfruttamento della superficie dei collettori e dal profilo di
consumo, secondo il progetto della struttura. Utilizzando accumulatori inerziali con scambiatore di calore interno bisogna considerare la sua superficie di
scambio.
Gli accumulatori inerziali vengono dimensionati per
un breve immagazzinamento del fabbisogno di calore
per la produzione di acqua calda sanitaria e si calcola
un volume compreso in un ordine di grandezza dai 50
ai 70 l/m2 di superficie dei collettori. Vale il principio:
maggiore è lo sfruttamento della superficie dei collettori, minore sarà il volume d’accumulo richiesto e più
irregolare sarà l’utilizzo, maggiore risulterà il volume
richiesto d’accumulo.
Obiettivo di tale dimensionamento è la minimizzazione dei tempi di inattività dell’impianto solare a causa
del pieno carico dell’accumulatore inerziale.
Pianificando un’installazione con un profilo d’utilizzo regolare, senza periodi a fabbisogno zero, come ad
esempio in un’abitazione multifamiliare, gli accumulatori inerziali Logalux PL vengono dimensionati
per l’immagazzinamento del calore per la produzione di acqua calda sanitaria giornaliera, su circa
50 l/m2.
Un profilo d’utilizzo regolare senza periodi a fabbisogno zero:
Vinerziale [ l ] = AK [ m2] · 50 [ l / m2]
Con: Vinerziale [ l ] = Volume d’accumulo inerziale
Acollettore [ m2] = Superficie dei collettori (apertura)
Pianificando un’installazione con un profilo d’utilizzo
irregolare, che presenta periodi a fabbisogno zero, come ad esempio in un pensionato per studenti con un
consumo fortemente ridotto il fine settimana, gli accumulatori inerziali Logalux PL vengono dimensionati
2
per un approvvigionamento elevato di circa 70 l/m .
Un profilo d’utilizzo irregolare con periodi a fabbisogno zero:
Vinerziale [ l ] = AK [ m2] · 70 [ l / m2]
Con: Vinerziale [ l ] = Volume d’accumulo inerziale
Acollettore [ m2] = Superficie dei collettori (apertura)
In impianti a copertura solare inferiore al 40% il volume d’accumulo inerziale può essere eventualmente ridotto. Ciò però non deve comunque comportare un
prolungamento di tempi d’inattività e deve essere verificato mediante calcoli di simulazione.
Vol
um
ed
Vo
’acc
lum
um
ulo
ed
ine
rzia
’ac
le s
cu
pec
m
. 50
u
Vo
lo
l/m 2
i
lu
n
e
m
rzi
e
a
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ac
sp
ec
cu
.7
m
0
ul
l/m
o
2
in
er
zia
le
sp
ec
.5
0
l/m
2
Numero dei collettori
ulo
um
c
’ac
ed
m
lu
Vo
Fabbisogno giornaliero d’acqua calda a 60°C (m3/d)
Numero degli accumulatori inerziali Logalux PL
16/1 Schema per la determinazione approssimativa del numero di collettori e di accumulatori inerziali in grandi impianti
16
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
2
l/m
70
.
c
pe
es
l
a
rzi
ine
Dimensionamento dell’impianto 3
3.3
Dimensionamento dell’idraulica del circuito solare
3.3.1
Idraulica del campo di collettori
Per un passaggio del flusso regolare dei collettori Logasol SKS 3.0 e SKN 2.0 è necessario mantenere una
portata nominale di 60 l/h per collettore.
Collegamento in parallelo
In caso di collegamento in parallelo si ottengono rendimenti ottimali nel campo di collettori tramite un aumento di temperatura a uno stadio. In conseguenza
dell’aumento di portata nel circuito dei collettori, tale
vantaggio è accompagnato da un costo proporzionalmente maggiore delle tubazioni e del relativo isolamento termico.
Quando si prevede lo stesso numero di collettori in ogni
fila e si presenta pertanto una perdita di carico identica, è possibile ottenere una ripartizione uniforme della
portata collegando le singole file secondo il principio di
Tichelmann (➔ 17/1 e 17/2).
Vtot = 600 l/h
17/1 Collegamento di due file di collettori SKS 3.0 secondo il principio di Tichelmann
Vtot = 600 l/h
17/2 Collegamento di due file di collettori SKN 2.0 secondo il principio di Tichelmann
In un campo di collettori devono essere installati solamente collettori dello stesso tipo, perché collettori verticali ed orizzontali presentano perdite di carico differenti. In mancanza di un bilanciamento idraulico, si
ottiene un flusso uniforme a livello delle singole file in
un campo di collettori solo con lo stesso numero di collettori per fila. Anche campi di collettori che si trovino
uno accanto all’altro possono essere collegati secondo
il principio di Tichelmann. In questo caso si consiglia
di predisporre i campi specularmente in modo tale da
poterli collegare con una sola colonna montante nel
mezzo (➔ 17/3).
La sonda del collettore deve essere posizionata in una
fila del campo di collettori che non resti in ombra.
La portata nominale Vnom per collettore è di 60 litri all’ora. Un campo con 10 collettori necessita di conseguenza di 600 litri all’ora.
Vtot = 1200 l/h
17/3 Collegamento in parallelo di quattro file di collettori SKS 3.0
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
17
3 Dimensionamento dell’impianto
Collegamento in serie
In caso di collegamento in serie di due file di collettori può essere dimezzata la portata del campo di collettori. In virtù della portata inferiore, le tubazioni nel
circuito solare possono essere realizzate con dimensioni minori; ne risulta che anche i costi d’investimento
si riducono. Una portata inferiore produce però anche
una temperatura media maggiore nel campo di collettori con perdite di calore conseguentemente maggiori. All’aumentare della lunghezza delle tubazioni
lo svantaggio del rendimento inferiore nel campo di
collettori si può trasformare in un vantaggio per l’intero sistema grazie alle minori perdite di calore nelle
tubazioni.
Con il collegamento in serie è possibile ottenere facilmente una ripartizione uniforme della portata. Il costo
per il collegamento dei campi risulta più basso. Perfino con una ripartizione asimmetrica delle file di collettori è possibile ottenere una portata quasi uniforme
dei singoli collettori.
Si può effettuare un collegamento in serie di massimo
2 file da 5 collettori ciascuna.
Vtot = 10/2 x 60 l/h = 300 l/h
Vcollettore = 60 l/h
18/1 Collegamento in serie di 2 file di collettori SKS 3.0 in modalità
d’esercizio Low-Flow
Low flow
In caso di campi di collettori molto grandi e tubazioni
molto lunghe si impiegano spesso impianti solari LowFlow. Il termine Low Flow viene definito in base alla
portata specifica per metro quadrato di superficie dei
collettori: si parla di Low-Flow con una portata specifica di circa 15 litri/(m2 h).
Se si ammette approssimativamente un raddoppiamento dell’aumento della temperatura nel campo rispetto
ad una sola fila, la portata totale può essere dimezzata
collegando due file in serie. Ne risulta che la portata specifica giornaliera per collettore Vcollettore sarà sempre di
60 l/h. In relazione alla superficie complessiva dei collettori, la portata specifica si riduce però a 14 l/h. Si hanno in questo caso condizioni di Low-Flow.
18
Vtot = 10/2 x 60 l/h = 300 l/h
Vcollettore = 60 l/h
18/2 Collegamento in serie di 2 file di collettori SKN 2.0 in modalità
d’esercizio Low-Flow
La sonda del collettore deve essere posizionata in una
fila del campo di collettori che possibilmente non sia in
ombra. In caso di collegamento in serie, la sonda del
collettore deve essere posizionata nell’ultima fila dal
punto di vista idraulico.
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
Dimensionamento dell’impianto 3
Perdite di carico
La perdita di carico di una fila di collettori cresce in proporzione all’aumentare del numero di collettori. Dalla
tabella sottostante è possibile determinare, in base al
numero dei collettori, la perdita di carico di una fila inclusi gli accessori di collegamento.
Logasol SKS 3.0
Logasol SKN 2.0
orizzontale
verticale
orizzontale
45 l/h
60 l/h
90 l/h
120 l/h
45 l/h
60 l/h
90 l/h
120 l/h
45 l/h
120 l/h
120 l/h
90 l/h
90 l/h
60 l/h
n
60 l/h
Portata nominale pro collettore (l/h)
45 l/h
Perdita di
carico di una verticale
fila di
collettori, con
n collettori,
inclusi gli
accessori di
collegamento,
espressa
in mbar
Nella tabella sono illustrate le perdite di carico dei collettori Logasol SKS 3.0 e SKN 2.0 con una miscela di liquido solare glicole/acqua da 40/60 e ad una temperatura media di 50°C.
3
15
20
40
80
15
20
30
60
10
10
15
20
20
20
20
30
4
25
30
65
125
25
5
30
40
90
170
40
35
75
135
18
20
30
45
24
25
30
45
50
120
210
25
30
50
70
26
30
40
70
6
40
70
155
260
65
95
205
355
35
45
75
115
30
35
55
95
7
60
100
220
8
80
125
310
350
90
140
290
500
45
60
100
160
35
40
70
120
475
130
210
440
640
50
70
115
200
40
50
100
170
9
100
150
400
600
170
280
590
780
60
80
130
240
45
60
130
220
19/1 Perdite di carico delle file di collettori, inclusi il disaeratore e la tubazione flessibile di collegamento
Collegamento in parallelo di file di collettori:
La perdita di carico del campo viene determinata dalla somma delle perdite di carico delle tubazioni fino ad
una fila di collettori e dalla perdita di carico di un’unica fila di collettori.
La perdita di carico del campo di collettori, rappresentato nella figura sottostante, equivale pertanto a 40
mbar più le perdite di carico delle tubazioni.
Collegamento in parallelo
∆pcampo = ∆p fila
Vtotale = Vfila • nf = numero di file
Vtot = 600 l/h
19/2 Perdita di carico in file di collettori collegate in parallelo
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
19
3 Dimensionamento dell’impianto
Collegamento in serie di file di collettori
Collegamento combinato in serie ed in parallelo:
La perdita di carico del campo si determina sommando le perdite di carico totali delle tubazioni e le perdite
di carico per le due file di collettori.
La perdita di carico del campo di collettori, rappresentato nella figura sottostante, equivale pertanto a 80
mbar più le perdite di carico delle tubazioni.
La seguente figura mostra un esempio di collegamento combinato in serie ed in parallelo. Entrambe le file
superiori ed inferiori sono collegate in serie ad un campo, in modo tale che le perdite di carico delle singole file si sommino.
In condizioni di Low-Flow la portata per campo risulta
di 300 l/h. Il campo superiore ed inferiore sono collegati in parallelo. La perdita di carico del campo totale
di collettori viene pertanto determinata da un campo
parziale e corrisponde a 80 mbar.
La portata risulta dalla somma del campo parziale superiore ed inferiore e corrisponde a 600 l/h.
Vtot = 300 l/h
20/1 Perdite di carico nelle file di collettori collegate in serie
Vi si sommano le perdite di carico delle file di collettori collegate in serie. Nel caso di collegamento in serie la
portata è data dalla portata nominale di una fila.
Collegamento in serie
∆pcampo = ∆p fila • nf = numero di file
Vtotale = Vfila
Vtot = 600 l/h
∆ptot = 80 mbar
20/2 Perdite di carico delle file di collettori collegate in serie e in
parallelo
20
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
Dimensionamento dell’impianto 3
3.3.2
Tubazioni del circuito solare
Il collegamento dei collettori viene effettuato, di solito,
con tubi in rame. Tutti i raccordi del circuito solare devono essere soggetti a brasatura; in alternativa possono essere usati dei raccordi a pressione, se risultano
adatti all’impiego in presenza di miscela glicole/acqua
e delle temperature elevate. In caso di stagnazione dell’impianto, la temperatura delle tubazioni in corrispondenza del collettore può raggiungere i 200°C (Logasol SKS 3.0).
Tutte le tubazioni devono essere posate in pendenza rispetto al campo di collettori, e quindi del disaeratore. La
velocità di flusso nelle tubazioni deve rimanere sempre
Dimensione
Portata
[l/h]
180
240
300
360
420
480
540
600
720
840
960
1080
1200
1320
1440
1560
1680
1800
1920
2040
2160
2280
2400
2520
2640
2760
2880
3000
3120
3240
3360
3480
3600
3720
3840
3960
4080
4320
4560
4800
5040
5280
5520
5760
6000
15 x 1
v
[m/s]
0.38
0,50
0,63
0,75
0,88
1,00
1,13
R
[mbar/m]
2.70
4,27
6,30
8,46
11,10
13,80
17,00
18 x 1
v
[m/s]
0,41
0,50
0,58
0,66
0,75
0,83
0,99
1,16
R
[mbar/m]
2,32
3,25
4,17
5,20
6,47
7,69
10,40
13,70
22 x 1
v
[m/s]
0,42
0,48
0,53
0,64
0,74
0,85
0,95
1,06
1,17
superiore a 0,4 m/s, cosicchè l’aria ancora presente nel
fluido possa essere trasportata al successivo separatore
dell’aria anche in tubazioni in contropendenza.
Con velocità di flusso molto superiori a 1 m/s si possono presentare rumori indesiderati.
Per il dimensionamento dell’impianto è necessario calcolare la rete di distribuzione. La seguente tabella riporta le perdite di carico al metro, relative alle tubazioni diritte in rame, in base alla dimensione ed alla
portata risp. alla velocità di flusso. I valori della tabella sono calcolati in base ad una miscela di glicole al
50% con temperatura di 50°C.
28 x 1,5
R
[mbar/m]
1,80
2,26
2,68
3,70
4,74
6,02
7,29
8,81
10,50
v
[m/s]
0,41
0,48
0,54
0,61
0,68
0,75
0,81
0,88
0,95
1,02
1,09
1,15
35 x 1,5
R
[mbar/m]
1,30
1,69
2,07
2,56
3,08
3,65
4,17
4,81
5,49
6,21
6,97
7,65
v
[m/s]
0,41
0,46
0,50
0,54
0,58
0,62
0,66
0,70
0,75
0,79
0,83
0,87
0,91
0,95
0,99
1,04
1,08
1,12
1,16
42 x 1,5
R
[mbar/m]
0,94
1,15
1,32
1,51
1,71
1,92
2,14
2,37
2,67
2,92
3,18
3,45
3,73
4,02
4,32
4,71
5,03
5,36
5,70
v
[m/s]
0,42
0,45
0,47
0,50
0,53
0,56
0,59
0,61
0,64
0,67
0,70
0,73
0,75
0,78
0,81
0,84
0,87
0,89
0,92
0,95
1,00
1,06
1,12
54 x 2
R
[mbar/m]
0,76
0,86
0,92
1,03
1,14
1,25
1,37
1,45
1,58
1,71
1,84
1,98
2,08
2,22
2,38
2,53
2,69
2,80
2,97
3,14
3,43
3,80
4,19
v
[m/s]
0,41
0,42
0,44
0,46
0,48
0,49
0,51
0,53
0,54
0,56
0,58
0,61
0,65
0,68
0,71
0,75
0,78
0,81
0,85
R
[mbar/m]
0,53
0,55
0,60
0,65
0,70
0,72
0,78
0,83
0,86
0,91
0,97
1,06
1,18
1,28
1,38
1,52
1,63
1,74
1,89
21/1 Perdite di carico al metro di tubazioni in rame diritte nel campo di collettori in funzione di dimensione, portata/velocità di flusso
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
21
3 Dimensionamento dell’impianto
3.3.3
Accumulatore inerziale
cumulatore inerziale Logalux PL in base alla portata
parziale. Mediante la ripartizione in parallelo della portata totale, tale perdita di carico corrisponde alla resistenza idraulica totale degli accumulatori inerziali.
Perdita di carico (mbar)
Più accumulatori inerziali Logalux PL vengono collegati in parallelo (principio di Tichelmann), cosicchè
la portata totale venga uniformemente ripartita su
ogni scambiatore. Il seguente diagramma mostra la
perdita di carico per gli scambiatori di calore dell’ac-
Portata (l/h)
22/1 Diagramma della perdita di carico degli scambiatori di calore dell’accumulatore inerziale PL
Scambiatore di calore esterno nel circuito solare
Utilizzando uno scambiatore di calore esterno per il caricamento solare degli accumulatori inerziali, è consigliabile il dimensionamento con una differenza di temperatura logaritmica media di 5K.
Lo scambiatore di calore esterno dovrebbe funzionare
in un range tra i 150 e i 200 mbar di perdita di carico,
anche in presenza di una regolazione del numero di giri. Tale condizione ha un effetto positivo sul salto termico e riduce la tendenza alla formazione di fanghi.
La seguente tabella riporta consigli per il dimensionamento dello scambiatore di calore esterno.
Portata
numero di collettori x 60 l/(h collettore)
Temp. inserimento
58°C
Temp. disinserimento 33°C
Fluido
glicole PP/acqua 50/50%
Perdita di carico
200 mbar
Circuito inerziale
secondario
Lato primario
circuito solare
Aumento di temperatura ad uno stadio nel campo di collettori in condizioni di Highflow e Matchflow
Portata
numero di collettori x 51,6 l/(h collettore)
Temp. inserimento
28°C
Temp. disinserimento
53°C
Fluido
acqua
Perdita di carico
200 mbar
Portata
numero di collettori x 30 l/(h collettore)
Temp. inserimento
79,5°C
Temp. disinserimento 33°C
Fluido
glicole PP/acqua 50/50%
Perdita di carico
200 mbar
Circuito inerziale
secondario
Lato primario
circuito solare
Aumento di temperatura a due stadi nel campo di collettori in condizione di Lowflow
Portata
numero di collettori x 25,8 l/(h collettore)
Temp. inserimento
28°C
Temp. disinserimento
74,5°C
Fluido
acqua
Perdita di carico
200 mbar
22/1 Tabella per il dimensionamento dello scambiatore di calore esterno
22
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
Dimensionamento dell’impianto 3
3.3.4
Scelta della stazione completa
La scelta della stazione completa adatta dipende dalla
disponibilità della prevalenza residua e dalla portata
necessaria nel circuito del collettore.
Considerare le seguenti perdite di carico nel circuito solare:
•
Perdite di carico delle tubazioni
➯ dal calcolo della rete di distribuzione
•
Perdite di carico nel campo di collettori
➯ dalla tab. 21/1 a pagina 21
•
Perdite di carico al trasferimento di calore
(scambiatore di calore interno od esterno)
➯ dalla pagina 22 per Logalux PL
•
Perdite di carico aggiuntive da contacalorie, valvole
o altre apparecchiature
L’ambito d’impiego della stazione completa Logasol KS
viene definito dal campo di misura del limitatore di
portata integrato.
In dipendenza della configurazione dell’impianto è necessario dimensionare un vaso d’espansione corrispondente. Nel caso di impianti che presentino altezze statiche superiori, è possibile inserire una valvola di sicurezza da 6 bar come accessorio al posto delle valvole di
sicurezza di fabbrica da 3 bar. L’ambito d’impiego della stazione completa è dato dal campo di regolazione
del limitatore di portata:
KS0110 da 240 a 900 l/h
KS0120 da 480 a 1800 l/h
KS0150 da 1200 a 4200 l/h
Fluido: glicole/acqua 50/50
Prevalenza residua (bar)
Temperatura: 50°C
Portata (l/h)
23/1 Grafico per il calcolo della portata e della prevalenza residua ai fini della scelta della stazione completa
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
23
3 Dimensionamento dell’impianto
3.4
Scelta dell’accumulatore preriscaldatore
Determinazione del volume dell’accumulatore preriscaldatore:
.
VVW [ l ] = VWW max [ l / h] • 0,5h
.
Con: VVW [ l ] = Volume dello stadio preriscaldamento
.
VWW max [ l / h] = Maggiore picco orario
Se, nel caso di grandi edifici residenziali, è noto solo il
fabbisogno giornaliero a 60°C, il volume dell’accumulatore preriscaldatore può essere dimensionato a circa
il 10% del fabbisogno giornaliero.
Un sovradimensionamento dell’accumulatore preriscaldatore può comportare una riduzione della resa solare, perché alla produzione giornaliera di acqua calda sanitaria a 60°C una grande parte del volume viene coperta dall’energia tradizionale.
Volume dell’accumulatore preriscaldatore
L’accumulatore preriscaldatore bilancia le differenti
portate sul lato di carico dell’accumulatore inerziale
solare e normalizza la portata di solito fortemente variabile del lato di prelievo.
Grazie all’accumulazione transitoria lo scambiatore di
calore di scarico tra l’accumulatore inerziale solare e
l’acqua potabile può essere dimensionato per una portata costante, cosicché non si debbano tener in considerazione prelievi di punta.
Con un profilo d’utilizzo noto il volume dell’accumulatore preriscaldatore Vvw deve
coprire almeno il 50%
.
del maggiore picco orario Vvw max (l/h), a temperatura di 60°C.
Maggiore picco orario
24/1 Diagramma per la determinazione del volume dell’accumulatore preriscaldatore in funzione del maggior picco orario
24
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
Dimensionamento dell’impianto 3
3.5
Scelta della stazione di scarico inerziale e della pompa primaria PP
La stazione di scarico inerziale Logasol PES costituisce,
unitamente all’accumulatore preriscaldatore, un sistema di produzione acqua calda con scambiatore esterno. Se l’accumulatore preriscaldatore immagazzina la
metà del maggiore picco orario, è necessario coprire
l’altra metà con la potenza di scambio da parte della
stazione di scarico inerziale.
Semplificando, con temperatura impostata per il caricamento dello stadio di preriscaldamento a 60°C, si ottiene un fattore di 0,029 kWh/litri.
.
.
kWh
QPES [ kW] = V WW max • 0,029 •
l
Potenza di scambio della stazione
di scarico inerziale [kW]
.
.
QPES [ kW] = V WW max • 0,5 • ∆ϑ • c
Maggiore picco orario [l/h]
25/1 Diagramma per il calcolo della potenza di scambio da parte della stazione di carico inerziale Logasol PES
L’accumulatore preriscaldatore Logalux SF e la stazione di scarico inerziale Logasol PES devono essere possibilmente installati a poca distanza. Considerare la prevalenza residua della pompa secondaria per il dimensionamento delle tubazioni.
Unità
Potenza nominale
La seguente tabella mostra la portata e la prevalenza
residua al lato secondario delle stazioni di scarico inerziali Logasol PES con potenza nominale.
PES35
PES75
PES100
PES150
kW
35
75
100
150
Portata nominale, primaria e secondaria
l/min
10,1
21,6
28,7
43,1
Portata nominale, primaria e secondaria
m3/h
0,6
1,3
1,7
2,6
Prevalenza residua lato secondario
mbar
300
110
35
120
25/2 Dati di portata e prevalenza residua al lato secondario delle stazioni di scarico inerziale Logasol PES
Le tubazioni tra la stazione di scarico inerziale Logasol
PES e l’accumulatore preriscaldatore devono essere dimensionate in modo tale che almeno le portate nominali si regolino in base alla prevalenza residua a disposizione.
Se la prevalenza residua sul lato secondario della stazione di scarico inerziale Logasol PES non dovesse dimostrarsi sufficiente, allora si realizzerebbe una minore potenza di scambio; ne risulta che la portata del lato pri-
mario viene corrispondentemente ridotta. In questo caso
sarebbe da scegliere la stazione superiore per grandezza.
Se, ad esempio, la potenza di scambio della stazione di
scarico inerziale Logasol PES100 fosse ridotta a 90kW, ne
risulterebbe una prevalenza residua, per una portata di
1,55 m3/h, di 106 mbar.
Su richiesta al produttore sono disponibili ulteriori prevalenze residue e potenze di scambio.
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
25
3 Dimensionamento dell’impianto
Scelta della pompa primaria PP
La pompa primaria per lo scarico inerziale deve essere
dimensionata in base alla portata e alle perdite di carico nel circuito primario.
La seguente tabella mostra la perdita di carico complessiva sul lato primario della valvola miscelatrice,
dello scambiatore di calore e del limitatore di portata
con potenza nominale.
Unità
Potenza nominale
Se viene ridotta la potenza di scambio, si riduce anche
la perdita di carico sul lato primario.
In riferimento all’esempio sopramenzionato sulla stazione di scarico inerziale Logasol PES100 limitata con
una resa di 90kW, risulta che la perdita di carico primaria, per una portata di 1,55 m3/h, sarebbe di 298
mbar.
PES35
PES75
PES100
PES150
kW
35
75
100
150
Portata nominale, primaria e secondaria
l/min
10,1
21,6
28,7
43,1
Portata nominale, primaria e secondaria
m3/h
0,6
1,3
1,7
2,6
370
320
Salto termico primario – accumulatore inerziale
°C
65/15
Salto termico secondario – stadio di preriscaldamento
°C
10/60
Perdita di carico sul lato primario con potenza
nominale
mbar
220
380
26/1 Perdita di carico complessiva sul lato primario
26
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
Dimensionamento dell’impianto 3
3.6
Scelta della pompa PAL per la funzione antilegionella
In conformità al foglio operativo DVGW W551, lo stadio di preriscaldamento deve essere portato quotidianamente ad una temperatura di 60°C. L’accumulatore
preriscaldatore riceve esclusivamente calore solare dalla stazione di scarico inerziale Logasol PES, in modo tale che, nei periodi a basso irraggiamento (durante l’inverno) si deve ricorrere in ogni caso al postriscaldamento della caldaia. A tal scopo, è necessario prevedere una circolazione dall’uscita acqua calda dell’accumulatore pronto all’esercizio verso l’entrata acqua
fredda dello stadio di preriscaldamento.
La regolazione Logamatic KR-VWS gestisce la pompa
PAL per la funzione antilegionella in base alle temperature dell’accumulatore preriscaldatore. Se il riscaldamento solare dello stadio di preriscaldamento non è
stato sufficiente per portare l’accumulatore preriscaldatore a una temperatura di 60°C nel corso della giornata, la regolazione attiva la circolazione, mediante
la pompa PAL, di notte, per un intervallo di tempo predefinito e soddisfa le condizioni richieste.
Per rendere possibile ed eseguire la funzione antilegionella, è necessario rispettare le seguenti disposizioni:
•
La funzione antilegionella dello stadio di preriscaldamento deve essere eseguita in intervalli di tempo
non soggetti a prelievi. Questa condizione viene meglio soddisfatta di notte.
•
La portata VAL della funzione antilegionella deve essere predisposta in modo tale che il volume dell’accumulatore preriscaldatore venga cambiato due volte all’ora.
•
La temperatura dell’accumulatore pronto all’esercizio non deve scendere sotto il limite di 60°C, almeno
durante l’esecuzione della funzione antilegionella.
Affinché il livello di temperatura nell’accumulatore
pronto all’esercizio non si riduca, la resa calorica per
la funzione antilegionella non deve risultare maggiore rispetto alla resa calorica massima del postriscaldamento con caldaia dell’accumulatore pronto
all’esercizio.
QAL = VAL • c • ∆ϑ
con ∆ϑ = 60 - 8 K
c = 1,16 kWh/(m3 x K)]
Accumulatore pronto all’esercizio
•
Per contenere le perdite di calore tra l’accumulatore
pronto all’esercizio e l’accumulatore preriscaldatore,
l’isolamento termico delle tubazioni deve essere particolarmente accurato e presentare una classe di isolamento elevata.
•
La lunghezza delle tubazioni per la disinfezione termica dovrà essere mantenuta al minimo (vicinanza
dall’accumulatore preriscaldatore all’accumulatore
pronto all’esercizio).
•
Il ricircolo d’acqua calda durante la funzione antilegionella dello stadio di preriscaldamento deve essere disattivato (evitare il raffreddamento dal ritorno di ricircolo nell’accumulatore pronto all’esercizio).
•
Se l’apparecchio di regolazione per il caricamento
dell’accumulatore pronto all’esercizio dispone di
una funzione per l’innalzamento temporaneo della
temperatura impostata nell’accumulatore, l’intervallo di tempo di tale funzione deve presentare un
anticipo (per esempio 0,5 h) prima dell’intervallo di
tempo della funzione antilegionella dell’accumulatore preriscaldatore (sincronizzazione degli intervalli di tempo).
•
Verificare la funzione antilegionella durante la prima messa in esercizio del sistema. Le condizioni dovranno essere le stesse nelle quali si attiverà successivamente e sempre il sistema.
Accumulatore preriscaldatore
27/1 Schema d’impianto con pompa PAL per la funzione antilegionella
Documentazione tecnica per il progetto Logasol SAT–VWS 05/2003
27
Note
Note
I punti di forza della Buderus
❚ L’acciaio inox AISI 316 Ti, la lega in alluminio silicio e la speciale ghisa grigia GL 180 M, conosciuta in tutto il mondo per la sua qualità e la tenuta alla corrosione.
❚ I bruciatori atmosferici, ad aria soffiata a fiamma blu o ad irraggiamento, pretarati in fabbrica, progettati e realizzati appositamente per adattarsi alla perfezione alle caldaie e consentire così elevati rendimenti, ridotte emissioni di NOx e CO e bassi consumi di combustibile.
❚ Tra i primi al mondo Buderus ha sviluppato il concetto di temperatura scorrevole, introducendo la
tecnica di regolazione denominata Ecomatic (termine che fonde assieme i concetti di Economico
e Automatico).
❚ La tecnologia Thermostream e le superfici Composit assicurano un esercizio sicuro senza pompa anticondensa e senza regolazione della temperatura minima di ritorno.
❚ Le brevettate superfici di post-riscaldamento Kondens plus aumentano lo sfruttamento di energia.
❚ Il principio a tre giri di fumo per un elevato grado di rendimento e basse emissioni.
❚ La termovetrificazione Buderus Thermoglasur - Duoclean MKT, sistema brevettato per un’igiene
impeccabile dell’acqua potabile.
❚ Il nuovissimo e innovativo sistema di gestione dell’energia Logamatic EMS (Energy Management
System) per la regolazione non solo dell’impianto di riscaldamento, ma anche del generatore e del
sistema edificio.
❚ Il Flow-Detection-System per una gestione sicura della caldaia murale e il sistema con marchio registrato Flow Plus, per il controllo di flusso e l’ottimizzazione idraulica dell’impianto.
❚ Il sistema Thermoquick, marchio registrato, per la produzione istantanea di acqua calda, senza tempi di attesa, un comfort ottimale e una facile e veloce pulizia dal carbonato di calcio, con funzionamento indipendente dalla pressione e dalla portata di acqua sanitaria.
❚ Scambiatore di calore in alluminio/silicio in tutte le caldaie murali a condensazione per un’estrema affidabilità e rendimenti ottimali.
❚ Il sistema ETA plus, marchio registrato Buderus, che integra il gruppo di premiscelazione KombiVent per l’ottimizzazione dei rendimenti utili fino al 110% nella Logamax plus GB142.
❚ Ampiezza della gamma per tutti i tipi di caldaie.
❚ Vasta scelta di accessori per allacciamento idraulico e sanitario all’impianto di riscaldamento.
❚ Rete di vendita composta da personale esperto e competente in grado di consigliare la soluzione
tecnica migliore per ogni tipo di impianto.
❚ Installatori “professionisti del calore Buderus” garantiscono l’esecuzione di impianti all’avanguardia
e la loro manutenzione nel tempo.
❚ Il CAB, Centro Assistenza Buderus, e il CIAB, Centro Installazione e Assistenza Buderus, sono a
disposizione del cliente finale con la massima serietà e professionalità.
❚ I numeri verdi pre-vendita 800-199-044 e post-vendita 800-199-066.
Buderus Italia s.r.l.: via Enrico Fermi, 40/42 - 20090 ASSAGO (MI) - Tel. 02.4886111 - Fax 02.48861100 - e-mail: [email protected]
Filiale: via Brennero, 171/3 - 38100 TRENTO (TN) - Tel. 0461.434300 - Fax 0461.825411 - e-mail: [email protected]
Filiale: via Poirino, 67 - 10022 CARMAGNOLA (TO) - Tel. 011.9723425 - Fax 011.9715723 - e-mail: [email protected]
Filiale: via M. G. Piovesana, 109 - 31015 CONEGLIANO (TV) - Tel. 0438.22469 - Fax 0438.21127 - e-mail: [email protected]
Ufficio regionale TOSCANA: via A. Righi, 3 - 50019 SESTO FIORENTINO (FI) - Tel. 055.3437319 - Fax 055.3432213 - e-mail: [email protected]
Ufficio regionale MARCHE: via Puglia, 55 - 63039 SAN BENEDETTO DEL TRONTO (AP) - Tel. 0735.783134 - Fax 0735.783134 - e-mail: [email protected]
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