VADEMECUM | COME DIMENSIONARE UN IMPIANTO SOLARE TERMICO PER SOLA PRODUZIONE ACS

VADEMECUM | COME DIMENSIONARE UN IMPIANTO SOLARE TERMICO PER SOLA PRODUZIONE ACS

Il corretto dimensionamento di un Impianto Solare Termico necessita la definizione dei seguenti parametri:

Definizione del Fabbisogno di Acqua Calda Sanitaria (ACS)

Calcolo della Superficie Assorbente del Collettore Solare Termico

Calcolo del Volume di Accumulo del Bollitore

Scelta dello Schema Impiantistico più adatto per Integrare l’Impianto Solare nell’Impianto Idrotermosanitario esistente

Prima di tutto occorre segnalare che è sconsigliabile pretendere di soddisfare il fabbisogno delle utenze al 100% tutto l’anno. Qualora intendessimo raggiungere l’autosufficienza anche nel mese di dicembre, saremmo costretti ad installare un impianto solare talmente sovradimensionato che genererebbe le seguenti problematiche:

avrebbe un costo non ammortizzabile in tempi ragionevoli

genererebbe grossi problemi di surriscaldamento del circuito solare

Questo perchè il sovradimensionamento della superficie assorbente sarebbe tale da generare in tutti gli altri mesi dell’anno (in particolare in quelli estivi) una captazione energetica talmente eccessiva che resterebbe quasi tutta inutilizzata.

Un corretto dimensionamento di un impianto solare prevede il raggiungimento di un grado di copertura solare massimo annuo compreso tra il 60 ed il 80% nel caso di sola produzione di Acqua Calda Sanitaria (ACS)

Il compito di coprire il fabbisogno termico delle punte di carico nei mesi invernali e/o nelle giornate di cattivo tempo dovrà sempre essere lasciato ad una fonte integrativa.

Il corretto dimensionamento della superficie captante necessaria a soddisfare le proprie necessità è il punto di partenza corretto per sfruttare al massimo l’energia solare senza incorrere in costi proibitivi.

INDICAZIONI DI MASSIMA

Nell’impiego residenziale, una buona regola pratica da seguire nel caso in cui non fossero disponibili dati più precisi sui fabbisogni di Acqua Calda, prevede l’impiego di una superficie captante variabile in funzione della destinazione d’uso dell’immobile, ovvero:

Per la funzione di integrazione termica è sempre conveniente dare precedenza alla caldaia a metano tradizionale, già presente nella stragrande maggioranza degli impianti di climatizzazione invernale (riscaldamento).

Prima di procedere con la selezione dello schema di integrazione dell’impianto solare termico nell’impianto idrotermosanitario esistente occorre verificare l’eventuale capacità di adattamento della caldaia esistente all’integrazione con il sistema solare

DEFINIZIONE DEL FABBISOGNO DI ACQUA CALDA SANITARIA

Per la definizione del fabbisogno di Acqua Calda Sanitaria (ACS) esistono diversi approcci. Un approccio pratico, anche se non precisissimo, consente di effettuare con pochi semplici passaggi, il completo dimensiomamento del fabbisogno di ACS.

Tab.1 – Consumi medi approssimativi di ACS in funzione degli apparecchi utilizzati

Tab.2 – Consumi medi approssimativi di ACS per Persona

Tab.3 – Fattore moltiplicativo in base al numeo di alloggi

Tab.4 – Fattore moltiplicativo in funzione del numeo di vani

Tab.5 – Fattore moltiplicativo in funzione del tenore di vita

Tenendo conto di tutti questi dati statistici sarà ora possibile effettuare un calcolo esemplificativo

Esempio

Calcoliamo la superficie di pannelli necessaria in una villetta unifamiliare media di 5 vani, nella quale abitano 4 persone con un tenore di vita medio di tipo medio:

Tab.2 => Abitazione Media => 70 litri/gg

Tab.3 => Numero 1 Villetta => fattore moltiplicativo = 1,15

Tab.4 => Numero 5 vani => fattore moltiplicativo = 1,1

Tab.5 => Tenore di Vita Medio => fattore moltiplicativo = 1,0

Fabbisogno ACS = 70 x 1,15 x 1,1 x 1,0 x 4 = 354 litri/giorno

CALCOLO DELLA SUPERFICIE DEL COLLETTORE SOLARE

Una volta calcolato il fabbisogno sarà possibile calcolare la superficie di collettore solare necessaria utilizzando i dati della tabella 6.

Tab.6 – Quantità giornaliera media di ACS, in litri/gg/m2 (Tilt 30°, Azimuth 0° SUD)

Se volessimo utiilzzare un collettore solare di media efficienza, per coprire l’intero fabbisogno anche nel mese più caldo e più soleggiato(Luglio), occorrerebbe installare una superficie pari a:

Superficie Collettore Solare = 354 / 110 = 3,2 m2

A questo punto sarà possibile calcolare anche il grado di copertura conseguibile con tale superficie:

Grado di Copertura = 3,2 *77 *100 / 354 = 69,6 %

Pertanto, con un collettore solare con superficie captante di media efficienza pari a 3,2 m2 sarà possibile soddisfarre quasi il 70% del fabbisogno medio annuo arrivando nel periodo estivo ad un grado di copertura prossimo al 100%

SELEZIONE DELLO SCHEMA DI INTEGRAZIONE DELL’IMPIANTO SOLARE TERMICO

Gli schemi più utilizzati per integrare un impianto solare termico per sola produzione ACS all’interno di un impianto idrotermosanitario esistente sono due: con integrazione termica interna al bollitore oppure con integrazione termica esterna al bollitore. La selezione tra l’uno oppure l’altro sistema viene fatta in base alla tipologia di caldaia esistente. La casistica si divide in tre categorie:

Caldaia per Riscaldamento ed Accumulo ACS

Caldaia per Riscaldamento e produzione ACS Istantanea

Caldaia per solo Riscaldamento

	CALDAIA PER RISCALDAMENTO ED ACCUMULO ACS | KIT SOLARE-CALDAIA Operando con una Caldaia per Riscaldamento ed Accumulo ACS lo schema integrativo è molto semplice poichè esistono in commercio gruppi di connessione solare-caldaia già predisposti a tale funzione. Quando la temperatura dell’acqua calda dell’accumulo solare è sufficientemente elevata il kit devia il flusso verso il miscelatore termostatico che provvede a miscelare il flusso con l’acqua fredda fino alla temperatura impostata. Se invece la temperatura dell’acqua dell’accumulo solare è bassa il kit devia verso l’accumulo della caldaia il fluido preriscaldato riducendo al minimo il tempo di intervento della caldaia. Il miscelatore termostatico posto all’uscita del kit, controlla e limita la temperatura dell’acqua inviata all’utenza
	CALDAIA PER RISCALDAMENTO E PRODUZIONE ACS ISTANTANEA | INTEGRAZIONE ESTERNA Operando con una Caldaia per Riscaldamento e Produzione ACS Istantanea lo schema integrativo è molto simile al precedente. L’unica differenza è la tipologia di valvola deviatriche che, in questo caso, dovrà essere una valvola deviatrice a 3 vie con termostato di controllo. Questo perchè, per un corretto funzionamento del sistema, la deviazione dell’acqua pre-riscaldata verso la caldaia dovrà interessare il flusso totale richiesto dall’utenza. In questo caso occorrerà però verificare le eventuali limitazioni della temperatura di ingresso dell’acqua sanitaria imposte dal produttore della caldaia
	CALDAIA PER SOLO RISCALDAMENTO | INTEGRAZIONE INTERNA Operando con una Caldaia per solo Riscaldamento lo schema integrativo da adottare è quello UNIVERSALE con INTEGRAZIONE INTERNA ADATTO A QUALSIASI TIPOLOGIA DI IMPIANTO che sfrutta un bollitore solare a due scambiatori. L’integrazione per mezzo del generatore termico esistente interviene quando la temperatura dell’acqua nella parte superiore del bollitore solare scende al di sotto di una soglia preimpostata. Tale operazione viene realizzata sfruttando il serpentino superiore del bollitore solare ed è gestita mediante una specifica funzione della centralina solare. In questo modo, nelle fasce orarie programmate, il sistema garantisce la disponibilità di ACS per un volume pari a circa un 30% della capacità dell’accumulo, senza per questo dover riscaldare l’intero bollitore

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