Progettazione sistema a collettori piani

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L'utilizzo della giusta terminologia per i pannelli solari termici facilita la comprensione dei fenomeni, dalla radiazione, alla superficie utile, alle perdite.
06 Agosto 2012 ore 20:14
Ing. Vincenzo Granato

Con riferimento ad una generica località italiana delle regioni centro meridionali, con una irradiazione solare media annua tra 1600 e1700 kWh per metro quadrato di superficie considerata, si può rapidamente valutare l'effettiva riduzione dei consumi energetici e la corrispondente e significativa riduzione delle immissioni delle sostanze inquinanti, utilizzando dei pannelli solari termici ad integrazione della produzione di acqua calda sanitaria.

Per un appartamento di circa 200 metri quadrati con quattro persone adulte e le relative esigenze di acqua calda sanitaria. Si possono considerare dei consumi medi giornalieri di acqua calda sanitaria di circa 250 litri con una temperatura teorica di 40 gradi centigradi, a servizio di della suddetta casa unifamiliare per la quale i consumi maggiori si focalizzano a fine giornata.

pannelli e accumuloUn altro dato di riferimento per la stima energetica è la temperatura dell'acqua fredda che si può ritenere di circa 15 °C per tutto l'anno. Se si considera che i pannelli solari termici sono installati ad una quindicina di metri dal serbatoio, perfettamente a sud e con una inclinazione pressoché pari alla latitudine della località di riferimento, con riferimento a due pannelli solari con caratteristiche prestazionali di profilo medio, e con circa 4,2 metri quadrati di superficie captante dei pannelli solari, possiamo considerare circa 2,88 kW di potenza termica disponibile ed una radiazione sulla superficie dei collettori solari di circa 1800 kWh per mero quadrato.

Consideriamo inoltre che il sistema ha come generatore principale un calda con una potenzialità di circa 50 kW. In un intero anno solare possiamo considerare che l'energia fornita dai collettori solari è di circa 2512 kWh ossia circa 680 kWh per metro quadrato, con una fornitura di energia per acqua calda sanitaria di 2649 kWh di cui l'energia fornita dall'impianto solare è di circa 2512 kWh e l'energia fornita dal riscaldamento ausiliario è di circa 645 kWh. Assumendo che il combustibile di riferimento è il gas metano, il risparmio di gas metano a seguito di quanto appena descritto è di circa 245 metri cubi. A tale significativo risparmio di gas metano corrisponde una emissione azzerata di anidride carbonica in ambiente di circa 520 kg. La norma di riferimento per tali tipi di valutazione è la norma europea EN 12976 secondo la quale nel caso descritto si ha una percentuale di energia risparmiata di circa l'80 % rispetto ad un sistema equivalente e privo di integrazione solare.

Terminologia pannelli solari termici

La descrizione della giusta terminologia per i pannelli solari termici ne facilita la comprensione dei fenomeni: la radiazione sulla superficie collettore è l'energia irraggiata sulla superficie inclinata del collettore (superficie di riferimento), le perdite ottiche collettore sono le perdite dovute a varie cause, tra cui riflessione, le perdite termiche collettore sono le perdite dovute a varie cause, tra cui conduzione, l'energia del campo collettori è l'energia fornita dal circuito collettori (a monte delle tubazioni),l'energia solare al serbatoio è l'energia dal circuito collettore al serbatoio (meno perdite ai tubi), le perdite tubature esterne sono le perdite dei tubi posati in esterno all'edificio, le perdite tubature interne sono le perdite dei tubi posati in interno dell'edificio, le dispersioni del serbatoio sono le perdite di calore dalla superficie, l'energia finale è il flusso finale di energia nell'impianto. In generale l'energia può essere fornita da gas naturale, petrolio o corrente elettrica (senza energia solare) in considerazione del rendimento.

L'energia aggiuntiva al serbatoio è l'energia aggiuntiva (fornita ad esempio dalla caldaia) al serbatoio, la resistenza è l'energia della eventuale resistenza elettrica di integrazione, l'energia acqua calda sanitaria dal serbatoio è il calore per l'utenza acqua calda fornita dal serbatoio.

Perdite del sistema

sistemi uguali possono avere diverse perdite

Per il sistema in questione si può effettuare una stima anche delle perdite di energia inevitabilmente presenti con riferimento al glossario sono descritto. Considerando una radiazione sulla superficie captante dei collettori di circa 7500 kWh, in prima approssimazione le perdite possono essere così individuate: perdite ottiche ai collettori 2.086 kWh, perdite termiche collettore 1.636 kWh, energia del campo collettori 3.022 kWh, energia solare al serbatoio 2.512 kWh, perdite tubature esterne all'edificio 468 kWh, perdite tubature interne all'edificio 42 kWh, dispersioni serbatoio 508 kWh, energia finale superiore a 640 kWh, energia aggiuntiva al serbatoio 645 kWh, resistenza 0 kWh, energia acqua calda sanitaria dal serbatoio oltre 2.6 kWh.

riproduzione riservata
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