PROGETTAZIONESISTEMI SOLARI TERMICI INDICE 1. INTRODUZIONE AL SOLARE TERMICO ……………………………………………….5 1.1 La Luce… [629983]

SISTEME SOLARE
PROIECTARE

PROGETTAZIONESISTEMI SOLARI TERMICI
INDICE
1. INTRODUZIONE AL SOLARE TERMICO ……………………………………………….5
1.1 La Luce ……………………………………………………………………………………….5 1.1.1 La luce come radiazione elettromagnetica …………………………………5 1.1.2 Interazione della radiazione solare con l’atmosfera ………………………….. 5 1.1.3 Radiazione globale e suoi componenti ………………………………………6 1.2 Energia Solare …………………………………………………………………………….6
1.2.1 La variabilità dell’energia solare ………………………………………………..6 1.2.1.1 Variabilità geografica …………………………………………………………….6 1.2.1.2 Variabilità annuale ……………………………………………………………….7 1.2.1.3 Variabilità giornaliera ……………………………………………………………8 1.3 Sistemi solari termici …………………………………………………………………..8
1.3.1 Principio di base ……………………………………………………………………..8 1.3.2 Utilizzi principali ………………………………………………………………………8 1.3.3 Tipologie principali di impianto solare ………………………………………..9 1.3.3.1 La circolazione naturale ………………………………………………………..9 1.3.3.1.1 Sistema circolazione naturale a scambio diretto ……………………….. 10 1.3.3.1.2 Sistema circolazione naturale a scambio indiretto ……………………….10 1.3.3.2 La circolazione forzata ………………………………………………………. 11 1.3.3.2.1 Sistema circolazione forzata “convenzionale” …………………….12 1.3.3.2.2 Sistema circolazione forzata “a svuotamento” ……………………12 1.3.4 Concetti fondamentali sui sistemi solari termici …………………………13 1.3.4.1 Copertura ………………………………………………………………………….13 1.3.4.2 Rendimento ………………………………………………………………………13 1.3.4.3 Copertura contro Rendimento ……………………………………………..14 1.3.4.4 Integrazione energetica al solare …………………………………………15 1.3.4.4.1 Integrazione durante il consumo (istantanea) ………………………15 1.4 Componenti solare termico ………………………………………………………..16
1.4.1 Collettore solare ……………………………………………………………………17 1.4.1.1 Collettore non vetrato …………………………………………………………17 1.4.1.2 Collettore vetrato piano ……………………………………………………….18 1.4.1.2.1 Funzionamento di un collettore piano …………………………………19 1.4.1.2.2 Dettagli costruttivi del collettore …………………………………………20 1.4.1.3 Collettore a tubi a vuoto ……………………………………………………..21 1.4.1.3.1 Funzionamento di un collettore a tubi a vuoto ……………………..22 1.4.1.3.2 Dettagli costruttivi del collettore a tubi a vuoto ……………………..22
1.4.1.4 Concetti fondamentali sui collettori ……………………………………….25 1.4.1.4.1 Capacità selettiva del vetro ……………………………………………….25 1.4.1.4.2 Isolamento termico dei collettori ………………………………………25
1.4.1.4.3 Assorbimento ed emissione della piastra selettiva ……………. 26 1.4.1.4.4 Rendimento di un collettore solare termico ……………………… 26 1.4.1.4.5 Test report e certificazioni dei collettori ……………………………….28 1.4.2 Accumuli solari ………………………………………………………………………33
1.4.2.1 Caratteristiche importanti degli accumuli solari ……………………….33
1.4.2.2 Tipologie di accumuli …………………………………………………………..34 1.4.2.2.1 Applicazione e Posizionamento …………………………………………34 1.4.2.2.2 Scambiatore di calore ………………………………………………………35
1.4.2.2.3 Dispositivo di stratificazione ………………………………………………36 1.4.3 Centralina di comando solare e sensori impianto ………………………36 1.4.3.1 Funzionamento della centralina ……………………………………………36 1.4.3.2 Sensori di temperatura ………………………………………………………..37 1.4.4 Gruppo di circolazione ……………………………………………………………37
1.4.4.1 Tipologie di gruppi di circolazione …………………………………………39 1.4.5 Altri accessori solari ………………………………………………………………40 1.4.5.1 Vaso d’espansione ……………………………………………………………..40SISTEME SOLARE
PROIECTARE
CUPRINS1. INTRODUCERE ÎN SISTEMUL SOLAR TERMIC …………………………………………………………………….. 5 1.1. Lumina …………………………………………………………………………………………………… ………………….. 5
1.1.1 Lumina ca radia ție electromagnetic ă …………………………………………………………………………. 5
1.1.2 Interacțiunea radiației solare cu atmosfera …………………………………………………………………. 5 1.1.3 Radiația global ă și componentele sale ………………………………………………………………………. 6
1.2 Energia solară ……………………………………………………………………………………………………………… 6
1.2.1 Variabilitatea energiei solare …………………………………………………………………………………….. 6 1.2.1.1 Variabilitatea geogra fi că ……………………………………………………………………………………….. 6
1.2.1.2 Variabilitatea anual ă …………………………………………………………………………………………….. 7
1.2.1.3 Variabilitatea zilnică ……………………………………………………………………………………………… 8 1.3 Sisteme solare termice …………………………………………………………………………………………………. 8 1.3.1 Principii de baz ă …………………………………………………………………………………………………….. 8
1.3.2 Utilizări principale…………………………………………………………………………………………………… .8
1.3.3 Tipuri principale de instala ții solare ……………………………………………………………………………. 9
1.3.3.1 Circulația naturală ………………………………………………………………………………………………… 9 1.3.3.1.1 Sisteme de circulație natural ă cu schimb direct……………………………………………………. 10
1.3.3.1.2 Sisteme de circulație natural ă cu schimb indirect …………………………………………………. 10
1.3.3.2 Circulația forțată …………………………………………………………………………………………………..11
1.3.3.2.1 Sisteme de circulație forțată „convențional ă” ……………………………………………………….. 12
1.3.3.2.2 Sisteme de circulație forțată „cu golire” ………………………………………………………………. 12 1.3.4 Concepte fundamentale ale sistemelor solare termice ……………………………………………….. 13 1.3.4.1 Acoperire……………………………………………………………………………………………… …………… 13
1.3.4.2 Randament …………………………………………………………………………………………….. ………… 13
1.3.4.3 Acoperire/randament ……………………………………………………………………………………. ……. 14
1.3.4.4 Integrare energetică a sistemului solar ………………………………………………………………….. 15 1.3.4.4.1 Integrare în timpul consumului (instantanee)……………………………………………………….. 15 1.4 Componente ale sistemului solar termic ……………………………………………………………………… 16 1.4.1 Colector solar…………………………………………………………………………………………… ………….. 17
1.4.1.1 Colector fără geam …………………………………………………………………………………………….. 17
1.4.1.2 Colector cu geam plan ………………………………………………………………………………………… 18 1.4.1.2.1 Funcționarea unui colector plan…………………………………………………………………………. 19 1.4.1.2.2 Detalii de construc ție a colectorului ……………………………………………………………………. 20
1.4.1.3 Colectoare cu tuburi vidate ………………………………………………………………………………….. 21 1.4.1.3.1 Funcționarea unui colector cu tuburi vidate …………………………………………………………. 22
1.4.1.3.2 Detalii de construc ție a unui colector cu tuburi vidate……………………………………………. 22
1.4.1.4 Concepte fundamentale privind colectoarele………………………………………………………….. 25 1.4.1.4.1 Capacitatea selectivă a geamului ………………………………………………………………………. 25 1.4.1.4.2 Izolarea termică a colectoarelor…………………………………………………………………………. 25 1.4.1.4.3 Capacitatea de absorb ție și emisie a pl ăcii selective…………………………………………….. 26
1.4.1.4.4 Randamentul unui colector solar termic ……………………………………………………………… 26 1.4.1.4.5 Proces verbal de testare și certifi care a colectoarelor …………………………………………… 28
1.4.2 Rezervoare de acumulare solar ă…………………………………………………………………………….. 33
1.4.2.1 Caracteristici importante ale rezervoarelor de acumulare solar ă ………………………………. 33
1.4.2.2 Tipuri de rezervoare de acumulare solar ă ……………………………………………………………… 34
1.4.2.2.1 Aplicare și poziționare ………………………………………………………………………………………. 34
1.4.2.2.2 Schimbător de căldură ……………………………………………………………………………………… 35 1.4.2.2.3 Dispozitiv de stratifi care ……………………………………………………………………………………. 36
1.4.3 Unitatea de comand ă a sistemului solar și senzorii instala ției ……………………………………… 36
1.4.3.1 Funcționarea unității de comand ă a sistemului solar ……………………………………………….. 36
1.4.3.2 Senzorii de temperatur ă ……………………………………………………………………………………… 37
1.4.4 Grup de circulație………………………………………………………………………………………………….. 37 1.4.4.1 Tipuri de grupuri de circula ție……………………………………………………………………………….. 39
1.4.5 Alte accesorii solare ……………………………………………………………………………………. ………… 40
1.4.5.1 Vasul de expansiune …………………………………………………………………………………………… 40

1.4.5.2 Mixer termostatic ……………………………………………………………………………………………….. 40
1.4.5.3 Supap ă de derivație motorizată ……………………………………………………………………………. 40
1.4.5.4 Glicol ………………………………………………………………………………………………………………… 41
1.4.5.5 Schimb ătoare de căldură externe …………………………………………………………………………. 42
1.4.5.6 Degazor instala ție și supap ă de evacuare ……………………………………………………………… 42
2. PROIECTARE DE INSTALA ȚII SOLARE ………………………………………………………………………………. 43
2.1 Introducere ………………………………………………………………………………………………………………… 43
2.2 Dimensionarea termic ă a instalației solare ………………………………………………………………….. 44
2.2.1 Informa ții generale privind necesarul termic ……………………………………………………………… 44
2.2.2 Informa ții generale privind pozi ționarea colectoarelor ………………………………………………… 47
2.2.2.1 Azimutul și înclinarea colectorului …………………………………………………………………………. 47
2.2.2.2 Umbrire din cauza obstacolelor ……………………………………………………………………………. 48
2.2.3 Dimensionare sistemelor solare pentru ap ă caldă menajer ă……………………………………….. 49
2.2.3.2 Calcularea num ărului de colectoare necesare și
c i m r e t e r a l u m u c a e d i u l u t n e i c i f e o c a ă ……………………………………………………………………………… 51
u l o s a e r a c i f i r e V 3 . 3 . 2 . 2 ției………………………………………………………………………………………………. 52
2.2.4 Dimensionare sistemelor solare pentru înc ălzire și
apă menajer ă casnică ……………………………………………………………………………………………………. 53
2.2.5 Dimensionare sistemelor solare pentru piscine …………………………………………………………. 55
2.3 Dimensionare hidraulic ă a instalației solare ………………………………………………………………… 57
2.3.1 Debit total al instala ției solare …………………………………………………………………………………. 57
2.3.1.1 Debit normal sau debit sc ăzut ……………………………………………………………………………… 57
2.3.1.2 Colectoare a șezate în serie sau în paralel …………………………………………………………….. 58
2.3.2 Dimensiunea conductelor ………………………………………………………………………………………. 58
2.3.3 Calcularea pierderilor de presiune și alegerea grupului pomp ă …………………………………… 60
2.3.4 Dimensiunea vasului de expansiune ……………………………………………………………………….. 64
2.3.4.1 Stabilirea volumului instala ției………………………………………………………………………………. 6
4
2.3.4.2 Baza de calcul a dimensiunii vasului de expansiune ……………………………………………….. 65
2.3.4.3 Metoda 1 …………………………………………………………………………………………………………… 65
2.3.4.4 Metoda 2 …………………………………………………………………………………………………………… 66
2.3.4.5 Anex ă pentru dimensionarea vasului …………………………………………………………………….. 68
2.3.4.6 Rezervor de protecție …………………………………………………………………………………………. 68

PROIECTARE
Tehnologia sistemelor solare termice exist ă de cel pu țin treizeci
de ani, totu și, în România, interesul și acceptarea instala țiilor
solare a crescut abia în ultimii ani.
Instalațiile solare trebuie aproape întotdeauna integrate în alte
instala ții termice (existente sau care vor fi realizate), astfel
fiind ob ținute sisteme complexe, atât din punct de vedere al
proiectării, cât și al comenzilor.
Din acest motiv, proiectarea sistemelor termo-tehnice va deveni
în urm ătorii ani o profesie din ce în ce mai important ă, nu numai
pentru instala țiile de mare anvergur ă, ci și pentru instala țiile
casnice de dimensiuni mici, cu colector solar și central ă termic ă
murală.Această bro șură prezint ă principiile generale ale sistemelor solare
termice, concentrându-se în principal asupra componentelor și
caracteristicilor instala ției; de asemenea, va fi prezentată gama
de produse Ariston Thermo și, în final, diversele procedee de
lucru pentru dimensionarea instalației solare în div erse aplicații.
Desigur, nu inten ționăm s ă epuiz ăm toate subiectele privind
sistemele solare termice, care sunt vaste și complexe.
În această sec țiune vom trata aspecte tehnice generale ale
sistemelor solare termice care trebuie cunoscute în mod necesar
de către proiectant.

PROGETTAZIONE
Amplitudine
Distanță
parcursăLungime de und ă (microni)
Plan orizontal
Extraterestră


   


   




 
 
 
1.1 La Luce
1.1.1 La luce come radiazione elettromagneticaUn onda elettromagnetica si propaga in modo rettilineo viaggiando alla velocità di 300.000 Km/s.A differenza delle onde meccaniche come le vibrazioni, non ha bisogno di un mezzo materiale (liquidi, gas e solidi) per muoversi ma può viaggiare anche nel vuoto.
Facendo una foto in un dato istante a un pezzo di onda elet-
tromagnetica vedremmo un andamento sinusoidale con pic-chi del campo elettromagnetico che si alternano nello spa-zio. L’altezza dei picchi è detta “ampiezza A” e la distanza tra questi picchi è la “lunghezza d’onda λ”

Le lunghezze d’onda sono classificate in gruppi e tale clas-
sificazione compone lo “spettro elettromagnetico” che va dai raggi Gamma (con λ = Picometri) alla onde radio (con λ =
Kilometri).In mezzo, tra 0,3 e 10 Nanometri c’è quella che viene chia-mata “luce”.

La radiazione (o impropriamente luce) solare è composta
da un “fascio” di onde elettromagnetiche di diversa lunghez-za d’onda e ampiezza che trasporta con se una quantità di energia E.Nella luce del Sole che viaggia nello spazio ci sono tutte le frequenze dello spettro elettromagnetico in quantità e inten-sità (W/m
2) differenti.1. INTRODUZIONE AL SOLARE TERMICOPROIECTARE
1. INTRODUCERE ÎN SISTEMUL SOLAR TERMIC
1.1. Lumina
1.1.1 Lumina ca radiație electromagneticăLumina este o und ă electromagnetic ă care se propag ă în
direcție rectilinie cu viteza de 300.000 km/s.Spre deosebire de undele mecanice, precum vibra țiile,
aceasta nu are nevoie de un material (lichid, gaz sau solid) pentru a se mișca, ci se poate propaga și în vid.
Făcând o fotografi e într-un moment dat unui segment de
undă electromagnetic ă, vom vedea un parcurs sinusoidal
cu vârfuri ale câmpului electromagnetic. În ălțimea vârfurilor
se numește „amplitudine A”, iar distan ța între aceste vârfuri
este „lungimea de und ă λ”.
Lungimile de und ă sunt clasifi cate în grupe și această
clasifi care compune „spectrul electromagnetic” care se
întinde de la razele Gamma (pentru care λ = picometri)
până la undele radio (pentru care λ = kilometri).
În partea median ă, între 0,3 și 10 nanometri, exist ă ceea ce
noi numim „lumin ă”.
Radiația solară (numită impropriu lumin ă) este compusă
dintr-un fascicul de unde electromagnetice cu lungimi de undă și amplitudini variate, care transport ă o cantitate de
energie E.În lumina soarelui care c ălătorește în spațiu există toate
frecvențele spectrului electromagnetic, în cantit ăți și
intensități (W/m
2) diferite.1.1.2 Interacțiunea radiației solare cu atmosferaRadiația solară traversează atmosfera și, în timpul acestei
traversări, sunt supuse unor varia ții de intensitate și direcție,
ca urmare a interacțiunii cu substan țele care compun
atmosfera. Interacțiunea cu atmosfera este „selectiv ă”,
adică anumite lungimi sunt absorbite sau deviate în proporție mai mare sau mai mic ă.
Interacțiunile principale sunt de dou ă tipuri:
– AbsorbțiaUnele elemente atmosferice „de dimensiuni mai mari” (în raport cu lungimea de und ă a radiației solare) pot absorbi
total fasciculul de radia ție incidentă, reducând intensitatea
radiației. Astfel, ele își sporesc energia intern ă și, prin
urmare, temperatura, devenind emi țătoare de radia ție cu
undă lungă, care ajunge și ea parțial pe p ământ, unindu-se
cu radiația difuză.
– DifuzareaAlte elemente de dimensiuni mai mici (ca de exemplu, moleculele de aer) produc varia ții ale direcției fasciculului
de radiație, provocând dispersarea acestuia și dând na ștere
radiației de undă scurtă, care ajunge la noi prin întreaga
suprafață a cerului.Ultraviolet Vizibil Infraro șu nivel
scăzutInfraroșu nivel înalt
5

SISTEMI SOLARI TERMICI
1.1.3 Radiazione globale e suoi componenti
Secondo quanto visto finora la radiazione solare che giunge ad un impianto è costituita dalle seguenti componenti, che sono illustrate nell’immagine:- Diretta, che proviene dal disco solare senza alterazioni nella direzione.- Diffusa, proveniente dall’intera volta celeste.- Riflessa, proveniente dal terreno circostante.1.2 Energia Solare
Il sole è una fonte energetica inesauribile in relazione alla vita degli esseri umani; è un reattore nucleare di fusione, situato a 150 milioni di Km di distanza dalla terra ed emet-te una radiazione elettromagnetica che arriva fino alla terra con una potenza specifica di 1367 W/m
2 al di fuori dell’at-
mosfera terrestre.
1.2.1 La variabilità dell’energia solare
La raccolta annuale di energia solare su un metro quadrato di superficie orizzontale varia fortemente in base alla latitu-dine; inoltre, fissata la località, la raccolta di energia media giornaliera varia in base al periodo dell’anno.Infine la potenza solare istantanea cambia continuamente sia in relazione alle ore del giorno, sia in relazione alle con-dizioni metereologiche.
1.2.1.1 Variabilità geografica
A causa della curvatura terrestre la luce del Sole incide sul-la Terra con inclinazione diversa a seconda della latitudine; man mano che ci si avvicina ai tropici, i raggi solari arriva-no in modo “più perpendicolare” sulla Terra attraversando quindi minori spessori di atmosfera. Questo fa si che i raggi solari siano mediamente “più potenti” a latitudini minori.In Italia, tra Palermo e Milano si hanno differenze di insola-zione annua del 40% (da 1700 a 1300 W/m
2).





        
  
 
  
    
 
   

    









 


SISTEME SOLARE
1.1.3 Radiația global ă și componentele sale
După cum am văzut până acum, radiația solar ă care ajunge
la o instalație este constituită din următoarele componente,
ilustrate în imagine:- Lumină directă, care provine direct de la soare, f ără
modifi cări ale direc ției
– Lumină difuzată, provenind din întreaga suprafa ță a
cerului
– Lumină refl ectată, provenind de la terenul înconjur ător
Radiație solarăConstantă solară
1.367W/m2
Atmosferă
Refl exie la
traversarea norilor
Absorbție la
traversarea
atmosfereiRefl exie
(Albedo)Dispersie din
cauza atmosferei
Radiație directăRadiație difuză
Radiația global ă la nivelul solului de 1.000 W/m21.2 Energia solară
Soarele este o surs ă energetic ă inepuizabil ă în raport cu
viața fiin țelor umane; este un reactor nuclear de fuziune,
situat la 150 milioane de km distan ță față de P ământ, care
emite o radiație electromagnetic ă care ajunge la P ământ
cu o putere specifică de 1.367 W/m2 dincolo de atmosfera
terestră.
1.2.1 Variabilitatea energiei solare
Cantitatea anual ă de energie solar ă pe un metru p ătrat de
suprafață orizontal ă variază mult în funcție de latitudine;
de asemenea, pe lâng ă localizare, cantitatea variaz ă și în
funcție de perioada anului.În fine, puterea solar ă instantanee se schimbă constant,
atât în func ție de orele zilei, cât și în func ție de condi țiile
meteorologice.
1.2.1.1 V ariabilitatea geografică
Din cauza curburii P ământului, lumina soarelui atinge solul
cu înclina ție diferită în func ție de latitudine; pe m ăsură
ce ne apropiem de tropice, razele solare ajung „mai
perpendicular” pe P ământ, traversând grosimi tot mai mici
de atmosferă. Acest lucru face ca razele solare să fie în
medie „mai puternice” la latitudini mai mici.
În România, între București și Suceava, sunt diferențe de
insolație anuală de 40%(de la 1.600 la 1.100 W/m ).
2

PROGETTAZIONE
1.2.1.2 Variabilità annuale
Fissata la località, ogni giorno dell’anno il sole segue una traiettoria diversa nella volta celeste. Ogni traiettoria è iden-tificabile con due angoli, azimut ed elevazione, che sono funzioni del tempo.

L’ altezza massima del sole, che si ha a mezzogiorno, si cal-
cola con una certa facilità nei 2 giorni di solstizio (21 Giugno e 21 Dicembre) e nei 2 giorni di equinozio (21 Marzo e 21 Settembre).=>Equinozi: 90° – latitudine=>Solstizi: (90° – latitudine) +/- 23°


    

     
')! 

*


 

)&%
(
+ 

& !


"#


#)! $%%


#!


# ++ $0$)(!
"$)+(&$!+
'! $
%#'
/
"$)+()
$,,2
)'





 


!(  ! + *+ " $- -" ") !, ,,).$La minore inclinazione media dei raggi solari in estate fa
si che essi attraversino ridotti spessori di atmosfera e che incidano sulla terra con “maggiore potenza”; inoltre la mag-giore altezza del sole fa si che la sua traiettoria sia più lunga aumentando le ore totali di luce.
I due effetti concorrono a far si che tra Estate e Inverno in
Italia si abbiano differenze d’insolazione media giornaliera del 400% (da 2 kWh/m
2 giorno a 8 kWh/m2 giorno).PROIECTARE
1.2.1.2 Variabilitatea anualăÎn funcție de localizare, în fi ecare zi a anului soarele
urmează o traiectorie diferit ă pe bolta cereasc ă. Fiecare
traiectorie se poate stabili prin dou ă unghiuri, azimutul și
elevația, care variază în funcție de oră.
21 Septembrie21 Iunie
21 Decembrie 21 Martie
Înălțimea maxim ă a soarelui pe cer, care este atins ă la
mijlocul zilei, se calculeaz ă mai ușor în cele 2 zile de solsti țiu
(21 Iunie și 21 Decembrie) și în cele 2 zile de echinoc țiu (21
Martie și 21 Septembrie).- Echinocții: 90
o – latitudine
– Solstiții: (90o – latitudine) +/- 23o
21 iunie
21 septembrie
21 martie
21 decembrie
08:33 a.m.04:00 a.m.
06:20 a.m.Elevație [“]În timpul verii, din cauza înclina ției medii mai mici a razelor
solare, acestea traverseaz ă grosimi reduse de atmosfer ă și
să ating solul cu „putere mai mare”, iar în ălțimea mai mare
a soarelui face ca traiectoria sa s ă fie mai lung ă, mărind
perioada totală de lumin ă.
Cele două efecte combinate fac ca în România, între var ă
și iarnă să fie diferen țe de expunere la lumina zilei medii
zilnice de 400% (de la 2 kWh/m2 pe zi la 8 kWh/m2 pe zi).
Expunere zilnic ă medie la lumin ă solară (kWh/m pe zi)
Oraș: București
Ian Dec Noi Oct Sep Aug Iul Iun Mai Apr Mar Feb

SISTEMI SOLARI TERMICI
1.2.1.3 Variabilità giornaliera
Fissata la località, durante il giorno la potenza solare ha una doppia variabilità:- Astrale: legata alla posizione oraria del Sole sull’orizzonte.
– Metereologica: legata a fenomeni atmosferici locali (ad
esempio le nebbie) o macrogeografici (esempio nuvolosità indotta dalle correnti atlantiche).1.3 Sistemi solari termici
1.3.1 Principio di baseUn sistema solare termico cattura l’energia irradiata dal sole e la trasferisce a un serbatoio d’acqua che di conseguenza si riscalda.Lo stock d’acqua calda, come una “batteria termica”, rende più stabile e costante nel tempo la disponibilità e l’eroga-zione di energia termica solare (per sua natura fortemente variabile).
1.3.2 Utilizzi principali
L’energia catturata è impiegata principalmente per riscal-dare l’acqua sanitaria ma non mancano applicazioni per il riscaldamento degli ambienti, delle piscine e dei processi termici industriali.









1.2.1.3 Variabilitatea zilnic ă
În funcție de localizare, în timpul zilei, puterea solar ă are o
variabilitate dubl ă:
– Astrală: în funcție de poziția soarelui la orizont la o
anumită oră.
Dimineață
Amiază
Seară
400 400 800 800 1000
Expunere la lumin ă solară W/m2
– Meteorologic ă: în funcție de fenomenele atmosferice
locale (de exemplu, de nori) sau macrogeogra fi ce (ex.
înnorare cauzat ă de curenții atlantici).Cer noros
Cer senin
Soare
În principal
radiație difuzăÎn principal
radiație directă
Expunere la lumin ă solară W/m2600 800 1000 400 200 01.3 Sisteme solare termice
1.3.1 Principii de baz ă
Un sistem solar termic captureaz ă energia emis ă de soare
și o transferă într-un rezervor de ap ă care, prin urmare, se
încălzește.
Stocul de apă caldă, ca o „baterie termică”, face mai stabilă și mai constantă în timp energia termic ă solară disponibil ă
și furnizată (prin natura sa foarte variabil ă).
1.3.2 Utilizări principaleEnergia capturat ă este folosită în principal la înc ălzirea apei
menajere, dar și în aplica ții pentru încălzirea locuin țelor,
piscinelor și a proceselor termice industriale.ENERGIA ENERGIASISTEME SOLARE

PROGETTAZIONE
1.3.3 Tipologie principali di impianto solare
Un impianto solare termico base è composto da:
– Collettore solare (detto anche “pannello solare”) che raccoglie l’energia irradiata dal sole- Serbatoio d’acqua (detto anche “bollitore”) che accu-mula e conserva il calore ricevuto dal collettore- Elementi idraulici e di controllo che rendono possibile il trasferimento d’ energia dal collettore al serbatoio.
Come per gli impianti termici, il calore viene trasferito per mezzo di un fluido (daetto “termo-vettore”) che corre tra pannello solare e bollitore.
Il fluido (una miscela di acqua e antigelo alimentare) può
scorrere in modo spontaneo oppure spinto da una pompa. In base a ciò distinguiamo le due tipologie principali d’impianto solare: a circolazione naturale o a circolazione forzata.
1.3.3.1 La circolazione naturale
È un sistema estremamente economico e il suo funziona-mento si basa su un elementare principio fisico: un liquido, se riscaldato, diventa meno denso e tende a salire verso l’alto.In un impianto a circolazione naturale il fluido termovettore, riscaldato dal sole nel collettore, diventa più leggero e sale spontaneamente nel bollitore dove cede calore al contenu-to d’acqua sanitaria presente; dopo lo scambio termico, più freddo e pesante, scende di nuovo nel collettore solare per ricominciare a scaldarsi.Il sistema funziona cosi senza bisogno di dispositivi elettrici di circolazione a patto che il circuito abbia basse perdite di carico e che il bollitore sia posizionato sopra e in stretta vici-nanza del collettore solare.
Pro
– Semplicità e affidabilità- Economicità – Nessun consumo elettrico- Nessun impegno di spazio in casa- Minor investimento
Contro
– Scarsa integrabilità architettonica per via del notevole impatto visivo del bollitore posto all’esterno sopra i pannelli- Applicazione limitata (piccoli impianti solari di acqua sanitaria)- Minore durata – Maggiori dispersioni termiche dato che il bollitore è all’esterno- Maggiori rischi di surriscaldamento- Maggiori rischi di congelamento- Difficoltà installative dovute al peso del bollitore (specie su tetti molto inclinati).
PROIECTARE
1.3.3 Tipuri principale de instala ții solare
O instalație solar ă termică de bază este compusă din:
– Colector solar (numit și „panou solar”), care
colecteaz ă energia emisă de soare
– Rezervor de ap ă (numit și „boiler”), care acumuleaz ă
și conservă căldura primit ă de la colector
– Elemente hidraulice și de comand ă care fac posibil
transferul de energie de la colector la rezervor.
Ca și la instala țiile termice, căldura este transferat ă cu
ajutorul unui lichid (numit „agent termic”), care curge între
panoul solar și boiler.
Lichidul (un amestec de ap ă și antigel alimentar) poate
curge în mod spontan sau împins de o pomp ă. În funcție
de acest lucru, putem distinge între dou ă tipuri principale
de instala ție solară: cu circulație natural ă sau cu circulație
forțată.
1.3.3.1 Circulația naturală
Este un sistem extrem de economic iar func ționarea lui
este bazată pe un principiu fi zic elementar: un lichid, dac ă
este încălzit, devine mai puțin dens și tinde să urce.
La o instala ție cu circulație natural ă, agentul termic solar ,
încălzit de soare în colector, devine mai u șor și urcă spontan
în boiler, unde cedeaz ă căldură apei menajere con ținute în
acesta; după schimbul termic, lichidul mai rece și mai greu
coboară din nou în colectorul solar pentru a reîncepe s ă se
încălzească.Sistemul funcționeaz ă astfel fără a fi nevoie de dispozitive
electrice de circula ție, cu condiția ca circuitul să aibă
pierderi reduse de presiune și ca boilerul s ă fi e poziționat
deasupra și foarte aproape de colectorul solar.
Pro- simplitate și fi abilitate
– economie- niciun consum electric- niciun spa țiu ocupat în locuin ță
– preț mai redus al investi ției
Contra- integrare arhitectonic ă redusă din cauza impactului
vizual sporit al boilerului amplasat în exterior, deasupra panourilor
– aplicabilitate limitat ă (instalații solare de ap ă menajer ă
de dimensiuni reduse)
– durată de utilizare redus ă
– dispersie termic ă sporită deoarece boilerul este amplasat
în exterior
– riscuri sporite de supraînc ălzire
– riscuri sporite de înghe țare
– difi cultăți la instalare din cauza greut ății boilerului (mai
ales pe acoperi șuri cu pantă foarte înclinată).
9

SISTEMI SOLARI TERMICI
 

 

 

   

 
 
1.3.3.1.1 Sistema circolazione naturale a scambio diretto
C’è un unico circuito aperto che è quello sanitario; l’acqua sanitaria circola direttamente tra collettore e bollitore.
Pro
– Semplicità estrema del sistema- Bollitore meno costoso
Contro
– L’acqua sanitaria è a contatto con un ambiente non igienico (collettore)- L’acqua sanitaria può depositare grandi quantità di calcio riducendo le performance nel collettore in breve tempo oppure essere corrosiva – Non potendo avere l’antigelo, il sistema va sempre svuotato completamente in condizioni di temperatura sotto zero per evitare rotture1.3.3.1.2 Sistema circolazione naturale a scambio indiretto
C’è un doppio circuito; quello sanitario aperto e quello pri-mario chiuso. Il primario circola tra collettore e bollitore. Nel bollitore c’è uno scambiatore a intercapedine nel quale il fluido primario cede il calore al circuito dell’ acqua sanitaria che è inviata all’utenza a richiesta.
Pro
– Acqua sanitaria sempre igienica (a contatto solo con il bollitore smaltato)- Basso effetto della corrosione e della calcificazione- Nessuna necessità di svuotamento (almeno per temperature superiori ai -10 °C)
Contro
– Sistema leggermente più complesso e costoso1.3.3.1.1 Sisteme de circulație naturală cu schimb
directExistă un singur circuit deschis, cel pentru apa menajer ă;
apa menajer ă circulă direct între colector și boiler.
Circuit direct (deschis)
Pro- simplitate extremă a sistemului- preț mai redus al boilerului
Contra
– apa menajer ă intră în contact direct cu un mediu neigienic
(colectorul)
– apa menajer ă poate provoca depuneri mari de calciu
în scurt timp, reducând performan țele colectorului, sau
poate fi corosivă
– deoarece lichidul nu con ține antigel, sistemul trebuie
întotdeauna golit complet dac ă temperatura scade sub
zero grade, pentru a evita apari ția fi surilor1.3.3.1.2 Sisteme de circulație naturală cu schimb indirectExistă un circuit dublu, cel pentru ap ă menajer ă – deschis
și cel pentru lichid primar – închis.Lichidul primar circul ă între colector și boiler. În boiler este
un schimb ător de căldură cu un spațiu gol, în care lichidul
primar cedeaz ă căldura circuitului de ap ă menajeră, care
este trimisă utilizatorului la cerere.
Circuit indirect (închis)
Pro- apa menajer ă este întotdeauna igienic ă (intră în contact
numai cu boilerul emailat)
– efect redus al coroziunii și calcifi erii
– nu necesită golire (cel pu țin la temperaturi mai mari de –
10
oC)
Contra- sistem mai complex și mai scumpSISTEME SOLARE

PROGETTAZIONE
1.3.3.2 La circolazione forzata
Non sempre in un impianto solare termico è possibile o conveniente posizionare il bollitore all’esterno insieme ai pannelli. Diventa quindi necessario utilizzare un circolatore, la cui gestione viene affidata ad una centralina elettronica. Tramite le sonde, la centralina rileva continuamente la tem-peratura dei pannelli e quella del bollitore, dando il consen-so elettrico al circolatore solo quando il liquido nei pannelli è più caldo. Questo sistema non ha particolari vincoli nella posizione relativa e nella distanza tra accumulo e collettore solare. Pro
– Controllo completo dell’impianto- Rendimenti superiori- Grandi potenze installabili- Flessibilità d’applicazione- Limitato impatto visivo dell’impianto- Riduzione delle perdite di calore del bollitore da interni e aumento della durata
Contro
– Investimento e complessità maggiore- Impegno di spazio in casa (pompa e bollitore)- Consumi elettrici- Necessità di impostare correttamente un certo numero di parametri in centralina- Impiantistica più complessa
PROIECTARE
1.3.3.2 Circulația forțată
Poziționarea boilerului și a panourilor instala ției termice
în exterior nu este întotdeauna posibil ă sau convenabil ă.
Este deci necesar ă utilizarea unei unit ăți de circulare, a
cărei gestionare este realizat ă printr-o unitate de comand ă
electronic ă. Prin intermediul sondelor, unitatea de comand ă
supravegheaz ă continuu temperatura panourilor și a
boilerului, activând unitatea de circulare numai când lichidul în panouri este mai cald decât cel din boiler. Acest sistem nu necesită o poziționare special ă sau o distanță anume
între rezervorul de acumulare și colectorul solar.Pro- control complet al instala ției
– randamente superioare- posibilit ăți sporite de instalare
– fl exibilitate de aplicare
– impact vizual limitat al instala ției
– pierderi de c ăldură reduse ale boilerului și durata de
utilizare sporit ă
Contra- investiție și complexitate mai mare- ocuparea spa țiului în locuin ță (necesar pentru pomp ă și
boiler)
– consumă energie electric ă
– necesită setarea corectă a unui anumit num ăr de
parametri ai unit ății de comand ă
– instalarea presupune un proces mai complex

SISTEMI SOLARI TERMICI
1.3.3.2.1 Sistema circolazione forzata “convenzionale”
Questo sistema a circolazione forzata prevede il riempimen-to totale del circuito primario in fase di messa in funzione.Il circuito primario assomiglia in tutto e per tutto ad un im-pianto di riscaldamento.Nella s tagione fredda i collettori, sempre pieni di fluido termovettore, devono essere protetti dalle rotture per espan-sione da congelamento; per questo motivo il liquido deve essere una miscela di acqua e glicole propilenico (che ne abbassa la temperatura di congelamento).







Pro
– Funziona bene con pompa a bassa prevalenza e a giri fissi- Sistema silenzioso ed efficiente a livello elettrico- Sistema semplice ed economico- Nessuna particolare limitazione di altezza dell’impianto
Contro
– Necessario antigelo, vaso di espansione e gruppi di sicurezza1.3.3.2.2 Sistema circolazione forzata “a svuotamento”
(drain back)Questo sistema prevede il fatto il circuito sia parzialmente riempito.A circolatore spento i collettori che sono posti necessaria-mente in alto sono vuoti e tutto il fluido primario risiede nel serpentino del bollitore (o in un recipiente dedicato).Quando il circolatore si mette in moto la colonna di fluido viene spinta verso l’alto riempiendo i pannelli. In alcune zone del circuito come il serpentino il fluido circolerà a ”pelo libero” non riuscendo ad occupare tutto il volume disponibi-le all’interno dell’impianto. Per poter funzionare l’impianto deve avere delle dimensioni ben precise (altezza, lunghez-za, diametro e inclinazione delle tubazioni, ecc).







Pro
– Assente antigelo, vaso di espansione e gruppo di sicurezza- Scambio termico più efficiente (per assenza di glicole che riduce la capacità termica del fluido) – Costi manutenzione ordinaria più bassi
Contro
– Può essere rumoroso- Necessita doppia pompa per avviamento (oppure pompa ad elevato assorbimento modulante) per spingere in alto la colonna d’acqua in partenza- Altezza limitata impianto (massimo 10-12 metri)- Il sistema può subire stagnazione a secco (ad alta temperatura)- Costi superiori1.3.3.2.1 Sisteme de circulație forțată „convențională”
Acest sistem cu circula ție for țată prevede umplerea total ă a
circuitului de lichid primar în faza de punere în func țiune.
Circuitul primar este similar unei instala ții de încălzire.
În sezonul rece, colectoarele, întotdeauna umplute cu agent
termic solar, trebuie să fie protejate împotriva spargerii
provocate de expansiunea cauzat ă de înghe țare; din acest
motiv, lichidul trebuie s ă fie un amestec de apă și glicol
propilenic (care îi coboar ă temperatura de înghe ț).
Pro
– funcționeaz ă bine cu pomp ă cu rezistență mică și cu
turație fi xă
– sistem silențios și efi cient din punct de vedere electric
– sistem simplu și economic- nicio limitare special ă privind înălțimea instala ției
Contra- necesită antigel, vas de expansiune și grupuri de
siguranță1.3.3.2.2 Sistem circulație forțată „cu golire” (drain back)Acest sistem prevede umplerea par țială a circuitului.
Când unitatea de circulare este oprit ă, colectoarele,
amplasate în mod necesar la în ălțime, sunt goale și tot
lichidul primar se g ăsește în serpentina boilerului (sau într-
un recipient special).Atunci când unitatea de circulare este pornit ă, coloana
de lichid este împins ă în sus, umplând panourile. În unele
zone ale circuitului, precum serpentina, lichidul va circula în condiții de „spa țiu liber”, nereu șind să ocupe tot volumul
disponibil în interiorul instala ției. Pentru a putea funcționa,
instalația necesit ă dimensiuni precise (în ălțime, lungime,
diametru și înclinare a conductelor, etc.).
Pro- nu necesită antigel, vas de expansiune și grup de
siguranță
– schimb termic mai efi cient (din cauza lipsei glicolului,
care reduce capacitatea termic ă a lichidului)
– costuri de întreținere normal ă mai mici
Contra- poate fi zgomotos
– necesită o pompă dublă pentru pornire (sau pomp ă
modulant ă cu absorbție ridicat ă) pentru a împinge în sus
coloana de ap ă la pornire
– înălțime limitată a instalației (maxim 10 – 12 metri)- sistemul se poate opri în lipsa lichidului (la temperaturi
înalte)
– costuri mai mariSISTEME SOLARE

PROGETTAZIONE
1.3.4 Concetti fondamentali sui sistemi solari termici
1.3.4.1 Copertura
E’ un rapporto percentuale che indica quanta energia ri-ceviamo dall’impianto solare in confronto all’energia tota-le necessaria per una determinata applicazione (ovvero il consumo per riscaldare l’acqua sanitaria, il riscaldamento ambienti o le piscine)
Dove:
E
U = Energia solare utilizzata in utenza
EN = Energia totale necessaria in utenza (consumo)
Questo rapporto può essere fatto con orizzonti temporali diversi (base annuale, mensile o settimanale); parleremo allora di copertura annuale, mensile o settimanale.
Fissato il consumo mensile di energia E
N, la copertura del
sistema aumenta se:
– Aumenta il numero dei collettori solari- Ci si trova in zona climatiche con maggiore insolazione- Si è nella stagione estiva
Valori tipici della copertura mensile (per acqua calda sani-
taria)Gennaio 20 % Luglio 90 %
Valori tipici della copertura annuale (per acqua calda sani-
taria)Dal 40 % al 70 %
Valori tipici della copertura annuale (per acqua calda sanita-
ria e riscaldamento ambienti)Dal 10 % al 25 %


1.3.4.2 Rendimento E’ un rapporto percentuale che indica quanta energia rice-viamo dall’impianto solare in confronto all’energia totale in-cidente sul campo collettore.
Dove:
E
U = Energia solare utilizzata in utenza
EI = Energia solare incidente sulla superficie dei collettori
Il rapporto può essere fatto con orizzonti temporali diversi (base annuale, mensile o settimanale)
Fissato il consumo (mensile) di energia E
N, il rendimento del
sistema aumenta se:
– Ho installato collettori a più alto rendimento (qualità co-struttiva) – Riduco le temperature del circuito solare o aumenta la tem-peratura dell’ aria esterna (minori dispersioni del collettore)- Riduco le dispersioni termiche di distribuzione e di stoc-caggio (isolamenti termici migliori)- Riduco il numero dei collettori solari eliminando gli sprechi dovuti al mancato consumo dell’energia solare (sottodimen-sionamento)
Valori tipici di rendimento annuale (per acqua calda sanita-
ria)Dal 30 % al 50 %
Valori tipici di rendimento annuale (per acqua calda sanita-
ria e riscaldamento ambienti)Dal 20 % al 30 % (in estate, non avendo più il riscalda-mento ambiente, ho un eccesso di energia solare che va sprecata e riduce la resa dell’impianto)









 
 

 
   
 

 


PROIECTARE
1.3.4 Concepte fundamentale ale sistemelor solare termice
1.3.4.1 Acoperire
Aceasta este un raport procentual între energia furnizat ă
de instala ția solară și energia total ă necesară unei anumite
aplicații (consumul pentru înc ălzirea apei menajere,
încălzirea încăperilor sau a piscinelor)
Unde:E
U = energia solar ă utilizată la consumator
EN = energia totală necesară consumatorului (consum)
Acest raport poate fi calculat pentru perioade diferite
(anual, lunar sau s ăptămânal); în aceste cazuri vorbim de
acoperire anual ă, lunară sau săptămânal ă.
În funcție de consumul mediu de energie EN, acoperirea
sistemului cre ște dacă:
– crește numărul de colectoare solare- acesta se afl ă în zone climatice expunere mai mare la
lumina zilei- este vară.
Valori obișnuite pentru acoperirea lunar ă (pentru apă caldă
menajeră)
Ianuarie 20%
Iulie 90%
Valori obișnuite pentru acoperirea lunar ă (pentru apă caldă
menajeră)
Între 40% și 70%Valori obișnuite pentru acoperirea lunar ă (pentru apă caldă
menajeră și încălzirea încăperilor)
De la 10% și 25%1.3.4.2 Randament
Acesta este un raport procentual între energie furnizat ă
de instala ția solară și energia total ă incident ă pe câmpul
colector.
Unde:E
U = energia solar ă utilizată la consumator
EI = energia solar ă incident ă pe suprafața colectoarelor
Acest raport poate fi calculat pentru perioade diferite (anual,
lunar sau s ăptămânal).
În funcție de consumul (lunar) de energie EN, randamentul
sistemului cre ște dacă:
– sunt instalate colectoare cu randament mai mare (calitate operațională)
– este redusă temperatura circuitului solar sau cre ște
temperatura aerului exterior (dispersie redus ă a
colectorului)- este redusă dispersia termic ă pentru distribu ție și stocare
(izolare termic ă mai bune)
– este redus numărul de colectoare solare, astfel fi ind
eliminate pierderile provocate de lipsa consumului de energie solar ă (subdimensionare)
Valori obișnuite ale randamentului anual (pentru ap ă caldă
menajeră)
Între 30% și 50%
Valori obișnuite ale randamentului anual (pentru ap ă caldă
menajeră și încălzire camere)
Între 20% și 30% (vara, când încăperile nu mai sunt
încălzite, există un exces de energie solar ă care se pierde,
reducând produc ția instala ției)
ENERGIA ENERGIA ENERGIA
Dispersie termic ă a
colectoruluiDispersie termic ă a
circuitului primar
Dispersie termic ă a
boileruluiPierderi
provocate
de energia
neconsumat ă

SISTEMI SOLARI TERMICI
1.3.4.3 Copertura contro Rendimento
Una caldaia fornisce esattamente l’energia necessaria al fabbisogno termico; se non c’è richiesta di energia la caldaia resta spenta e quindi non ha senso parlare di rendimento a consumo zero. Un impianto solare termico, al contrario, continua a captare energia solare anche quando la richiesta è nulla e l’accumulo è già completamente riscaldato. Pro-prio per questo motivo ha senso continuare a parlare di ren-dimento a consumo zero.Per essere più precisi, in tali condizioni tutta l’energia solare eccedente va perduta proprio come quando si versa acqua in un recipiente già colmo. Questo “spreco” di energia solare evidentemente azzera il rendimento istantaneo del sistema e abbatte anche i valori di resa media annuale e stagionale.
Un criterio di buona progettazione è quello di non esagerare
con il numero dei collettori. L’impianto solare ben progettato dovrebbe coprire il 100% del fabbisogno energetico soltanto nei mesi estivi.
Esempio impianto ben dimensionato
– Copertura annuale buona (60%)- Efficienza annuale del sistema elevata (45%)- Tempo minimo di ammortamento dell’impiantoEsempio di impianto sovradimensionato (aumento della su-perficie del 50%)- Copertura annuale poco più elevata (70%)- Efficienza annuale del sistema bassa (30%)- Sistema più costoso (più pannelli solari)- Nei mesi estivi l’eccesso di energia solare (in grigio) va persa e i pannelli si surriscaldano- Tempi di ammortamento più lunghiIl resto dell’anno ci si deve “accontentare” di quello che si
riesce a ottenere.
Se si aumenta troppo la copertura si rischia di far crollare i
rendimenti del sistema, di pagare un impianto troppo gran-de, di allungare i tempi di ammortamento e di avere maggio-ri problemi di sovratemperatura nei collettori in estate.
Spesso ci si considera solo l’efficienza dei collettori sola-
ri (che non differiscono mai più del 5-10%) dimenticando che un cattivo dimensionamento (cosi come un cattivo av-viamento e realizzazione dell’impianto) può facilmente far perdere 30 punti sul rendimento annuale del sistema.

















 
























1.3.4.3 Acoperire/randamentO centrală termică furnizează exact energia cerut ă de
necesarul termic; dac ă nu există cerere de energie, instala ția
rămâne oprită, randamentul ne fi ind existent pentru consum
zero. O instalație solar ă termică, dimpotrivă, continuă s ă
capteze energie solar ă și atunci când nu exist ă cerere și
rezervorul de acumulare este deja înc ălzit complet. De
aceea, există randament și pentru consum zero.Pentru clari fi care, în aceste condiții toată energia solar ă
excedent ă se pierde exact ca în cazul turn ării apei într-un
recipient deja plin.Această „risipă” de energie solar ă, scade instantaneu
randamentul sistemului la zero și reduce și valorile de
producție medie anual ă și sezonier ă.
Un criteriu de proiectare corect ă este acela de a nu instala
un număr exagerat de colectoare.O instalație solar ă proiectată corect trebuie să acopere
100% din necesarul energetic numai în lunile de var ă.
Energie/ap ă caldă furnizată de instala ția solară
Necesar de energie/ap ă caldă neacoperit de instala ția solară
Apă menajeră 200 litri/zi
Suprafață panouri 4 m2
Exemplu de instala ție bine dimensionat ă:
– acoperire anual ă bună (60%)
– efi ciență anual ă a sistemului ridicat ă (45%)
– timp minim de amortizare a instala ției.Ian Feb Mar Apr Mai Iun IulAug Sep Oct Noi Dec Ian Feb Mar Apr Mai Iun IulAug Sep Oct Noi DecÎn restul anului trebuie s ă ne „mulțumim” cu ceea ce reu șim
să obținem.Dacă se mărește prea mult acoperirea, se risc ă prăbușirea
randamentelor sistemului, pl ătirea pentru o instala ție prea
mare, prelungirea perioadelor de amortizare și probleme
de supraînc ălzire a colectoarelor vara.
Deseori se ia în considerare numai e fi ciența colectoarelor
solare (care nu variaz ă niciodat ă cu mai mult de 5-10%), fi ind
uitat faptul că dimensionarea gre șită (la fel ca și punerea
în funcțiune sau proiectarea gre șite) poate să provoace cu
ușurință sc ăderi cu 30 de puncte ale randamentului anual
al sistemului.
Energie/ap ă caldă furnizată de instala ția solară
Necesar de energie/ap ă caldă neacoperit de instala ția solară
Energie solar ă neutilizat ă (pierdută)
Apă menajeră 200 litri/zi
Suprafață panouri 6 m2
Exemplu de instala ție supradimensionat ă (creșterea
suprafeței cu 50%)- acoperire anual ă mai mare (70%)
– efi ciență anual ă a sistemului mai mic ă (30%)
– sistem mai scump (mai multe panouri solare)- în lunile de var ă, excesul de energie solar ă (indicat prin
culoarea gri) este pierdut și panourile se supraînc ălzesc
– perioade de amortizare mai mariSISTEME SOLARE

PROGETTAZIONE
1.3.4.4 Integrazione energetica al solare
Il sole fornisce un energia media giornaliera molto variabile durante l’anno. In Italia d’ estate viene irradiata un energia giornaliera pari a 7-8 kWh/m
2; d’ inverno tale valore si riduce di circa 4 volte
passando a 2-3 kWh/m2.
Salto termico giornaliero acqua bollitore- Estate:∆T = 60 °C ⇒ T bollitore = 70 °C ⇒ Ci posso fare la doccia
– Inverno:∆T = 15 °C ⇒ T bollitore = 25 °C ⇒ Non ci posso fare la
docciaPer questa ragione se in estate il Sole può darci il 100% dell’energia necessaria innalzando la temperatura dello stock d’acqua di circa 60°C, in inverno potrà fornirci il 20% dell’energia innalzando la temperatura dello stock d’acqua di 15°C.
Per un utilizzo annuale, l’impianto solare va integrato con
un sistema di riscaldamento convenzionale che entrerà in funzione completando il pre-riscaldamento fatto dal sole.
200 litri/giorno
a 25 °C200 litri/giorno
a 70 °CIntegrazione con fonte
energetica convenzionale
L’integrazione con fonte energetica convenzionale può av-venire con due strategie: a stock e a consumo.1.3.4.4.1 Integrazione durante il consumo (istantanea)L’acqua preriscaldata dal solare viene portata alla tempera-tura finale al momento dell’utilizzo passando attraverso una caldaia o scaldacqua istantaneo. Circolazione naturale + caldaia/scaldabagno istantaneoCircolazione forzata con bollitore monoserpentino + caldaia/scaldabagno istantaneo.
1.3.4.4.2 Integrazione prima del consumo (a stock)
L’acqua preriscaldata dal solare viene portata alla tempe-ratura finale di utilizzo nella fase di stoccaggio tramite resi-stenza o serpentino+caldaia solo riscaldamento)
Circolazione naturale + resistenza elettrica
Circolazione forzata con bollitore doppio serpentino + cal-daia solo riscaldamento.














PROIECTARE
1.3.4.4 Integrare energetică a sistemului solarSoarele furnizează o energie medie zilnic ă care variază
mult în timpul anului.
În România, în timpul verii, este emis ă o energie zilnic ă de
7-8 kWh/m2; în timpul iernii, valoarea se reduce de circa 4
ori, ajungând la 2-3 kWh/m2.
Salt termic zilnic al apei din boiler- Vara:ΔT = 60
oC → T boiler = 70oC → Se poate face duș
ΔT = 15oC → T boiler = 25oC → Nu se poate face duș
Din acest motiv, dac ă vara soarele poate furniza 100%
din energia necesar ă, crescând temperatura rezervei de
apă la circa 60oC, iarna furnizează doar 20% din energie,
crescând temperatura rezervei de ap ă la 15oC.
Pentru utilizarea anual ă, instala ția solar ă trebuie integrat ă
într-un sistem de înc ălzire conven țional, care va intra în
funcțiune completând pre-înc ălzirea realizată de înc ălzirea
solară.
Integrare cu sursă
energetică convențională
Energie/ap ă caldă furnizată de instala ția solară
Necesar de energie/ap ă caldă neacoperit de instala ția
solară
Ian Feb Mar Apr Mai Iun IulAug Sep Oct Noi Dec
200 litri/zi la
25oC200 litri/zi la
70oC
Integrarea cu sursă energetic ă convențional ă se poate face
în două moduri: prin stocare și prin consum.1.3.4.4.1 Integrare în timpul consumului (instantanee)Temperatura apei preînc ălzite de instala ția solar ă este
crescută instantaneu la temperatura fi nală în momentul
utilizării, la trecerea printr-un cazan sau boiler.Circulație natural ă + cazan/boiler cu încălzire instantanee
Circulație forțată cu boiler mono-serpentin ă + cazan/boiler
cu încălzire instantanee
1.3.4.4.2 Integrare înainte de consum (prin stocare)Temperatura apei preînc ălzite de instala ția solar ă este
crescută la temperatura fi nală de utilizare în timpul fazei
de stocare, prin rezistență sau serpentin ă + cazan (numai
pentru încălzire).
Circulație natural ă + rezistență electrică
Circulație forțată cu boiler cu serpentin ă dublă + cazan
pentru încălzire.

SISTEMI SOLARI TERMICI
1.4 Componenti solare termico
Circolazione naturale
Circolazione forzata 











 













1.4 Componente ale sistemului solar termic
Circulație natural ă
Evacuare aer
Apă caldă
menajeră (ACM)
Colector
Apă rece
Supapă anti-refl ux
Circulație forțată
Colector
Manometru
Evacuare aer
Termometru
Rezervor
Supapă anti-refl ux
PompăRezervor de acumulare
Contor volumetric
Robinet de umplere/golireComponent ă indispensabil ă
Component ă recomandat ă
Vas de
expansiuneSISTEME SOLARE

PROGETTAZIONE



Pro
– Economico- Semplice da installare- Praticamente Indistruttibile
Contro
– Scarso rendimento- Applicazioni limitate1.4.1 Collettore solare
Il collettore è l’elemento del sistema solare termico preposto alla captazione dell’energia solare. Il collettore solare riceve l’energia dal sole e, in parte la trasmette al fluido termovetto-re che scorre dentro l’impianto, in parte la cede all’ambien-te circostante per via delle dispersioni ottiche, conduttive e convettive. In un dato istante, più le dispersioni sono alte minore è la resa del collettore solare.
1.4.1.1 Collettore non vetrato
Collettore composto da elementi tubolari plastici che si ri-scaldano con l’irraggiamento solare e trasmettono il calore al fluido dell’impianto. Il collettore non vetrato non ha alcun tipo di protezione con-tro le dispersioni termiche per convezione in aria esterna; per questo motivo appena le condizioni non sono favorevoli (aria fredda, fluido molto caldo oppure poco irraggiamento solare) questo collettore ha resa nulla e non produce più acqua calda.
Destinato principalmente all’uso estivo e in zone di forte in-solazione per il riscaldamento di piscine, abitazioni ad uso estivo saltuario, docce solari.
PROIECTARE
1.4.1 Colector solarColectorul este elementul sistemului solar termic care captează energia solar ă. Colectorul solar prime ște energia
de la soare, transmi țând o parte agentului termic solar care
curge în instala ție și cedând restul mediului înconjur ător
prin dispersii optice, conductive și convective. Cu cât
dispersiile sunt mai mari, cu atât este mai mic randamentul colectorului solar.
1.4.1.1 Colector fără geam
Colector compus din elemente tubulare plastice care se încălzesc prin expunere la lumin ă solară și transmit căldura
lichidului din instala ție.
Colectorul fără geam nu are niciun tip de element de protecție împotriva dispersiilor termice prin convec ție către
aerul exterior; din acest motiv, când condi țiile nu sunt
favorabile (aer rece, lichid foarte cald sau expunere redus ă
la lumină solară) acest colector are randament zero și nu
mai produce ap ă caldă.
Destinat în principal utiliz ării în timpul verii și în zone cu
expunere puternic ă la lumină solară, pentru încălzirea
piscinelor, locuin țelor și utilizarea neregulat ă în timpul verii,
dușuri solare.
Pro- economic- simplu de instalat- practic indestructibil
Contra
– randament redus- aplicabilitate limitat ă

SISTEMI SOLARI TERMICI
























1.4.1.2 Collettore vetrato piano
E’ composto da una piastra captante in cui scorre il fluido dell’impianto solare. La piastra è normalmente trattata sulla superficie per catturare meglio la radiazione solare. La pia-stra captante è inserita in un sandwich composto dal vetro frontale di protezione e da un involucro in acciaio o alluminio opportunamente coibentato.I tubi caldi, protetti dall’aria esterna dal vetro (sopra) e dallo strato isolante (sotto e ai lati) riesce a garantire buone pro-duzioni di acqua calda anche in condizioni di aria fredda esterna, temperature medio-alte del fluido termovettore op-pure irraggiamento solare medio-basso).E’ la tipologia di collettore solare più diffusa al mondo.
Le destinazioni d’uso principali sono acqua calda sanitaria
annuale, riscaldamento stagionale delle piscine e integra-zione al riscaldamento invernale delle abitazioni.




1.4.1.2 Colector cu geam plan
Este compus dintr-o plac ă de captare în care curge lichidul
din instala ția solară. Suprafața plăcii este în mod normal
tratată pentru a captura mai bine radia ția solară. Placa de
captare este introdus ă într-un panou tip sandwich, compus
din geamul frontal de protec ție și un înveliș din oțel sau
aluminiu, izolat în mod adecvat.Tuburile de înc ălzire, protejate împotriva aerului din exterior
de către geam (deasupra) și de stratul izolant (dedesubt și
în lateral), asigur ă o bună producție de ap ă caldă chiar și în
condiții de aer extern rece, temperaturi medii sau ridicate
ale agentului termic solar sau expunere la lumina solar ă
medie sau sc ăzută.
Acesta este tipul de colector solar cel mai r ăspândit în
lume.
1. Cutie
2. Garnitură impermeabil ă
3. Înveliș transparent4. Izolație termică5. Placă absorbant ă de cupru
6. Tuburi de cupru
Destinațiile de utilizare principale sunt produc ția de apă
caldă menajer ă anuală, încălzirea sezonier ă a piscinelor și
încălzirea integrat ă pe timp de iarn ă a locuin țelor.SISTEME SOLARE

PROGETTAZIONE

  


  




  

 
1.4.1.2.1 Funzionamento di un collettore piano
Nel collettore distinguiamo un area di ingombro (o superficie lorda), e un area captante (o superficie assorbitore).
Il flusso di energia che arriva al fluido subisce numerose
perdite descritte a seguire.Consideriamo il singolo raggio solare (proveniente da fonte diretta o diffusa) che incontra il vetro del pannello solare.Il vetro lo riflette parzialmente (non solo con la superficie esterna ma anche con quella interna).Il raggio viene anche parzialmente assorbito dal vetro che si riscalda di conseguenza (effetto “plafoniera”).Quello che resta del raggio solare giunge sull’ assorbitore.Qui il raggio viene in parte riflesso dall’assorbitore di nuovo verso il vetro e in parte assorbito dal fluido termovettore.Quando la piastra assorbente si riscalda tende a disperdere altro calore solare in tre modi:-Riscalda lo strato di isolante per conduzione-Riscalda per convezione il contenuto di aria presente nel collettore che a sua volta riscalda il vetro e quindi l’aria esterna.-Cede calore per irraggiamento come fanno tutti i corpi sur-riscaldati diventando emettitori di onde infrarosse.PROIECTARE
1.4.1.2.1 Funcționarea unui colector planColectorul este compus dintr-o zon ă de sarcină (sau
suprafață brută) și o zonă de captare (sau suprafa ță
absorbant ă).
Suprafață de deschidere
Suprafață de absorb ție
Suprafață brută
Fluxul de energie transmis lichidului sufer ă numeroase
pierderi, descrise în continuare.În primul rând, raza solar ă (provenind de la o surs ă directă
sau una difuz ă) care întâlnește geamul panoului solar.
Geamul o refl ectă parțial (nu numai cu suprafa ța exterioară,
ci și cu cea interioar ă).
De asemenea, raza este par țial absorbită de geam care,
prin urmare, se încălzește (efect „plafonier ă”).
Restul rămas din raza solar ă ajunge la suprafa ța de
absorbție.
Aici, raza este parțial refl ectată de suprafața de absorb ție
înapoi către geam și, parțial, absorbit ă de agentul termicsolar .
Când placa de absorb ție se încălzește, aceasta tinde să
disperseze c ăldura solar ă în trei moduri:
– încălzește stratul de izola ție prin conduc ție
– încălzește prin convec ție aerul conținut în colector, care
la rândul s ău încălzește geamul și apoi aerul exterior
– cedează c ăldură prin iradiere a șa cum fac toate corpurile
supraîncălzite, devenind emi țător de unde infraro șii.
Lumină solară
Refl exia geamului Pierderi prin convec ție Pierderi prin iradiere
Transmisie prin geam
AbsorbțieRefl exia suprafe ței
de absorb țieConvecție Iradiere
Pierderi prin conduc ție

SISTEMI SOLARI TERMICI
1.4.1.2.2 Dettagli costruttivi del collettore
Alla luce di quanto detto un buon collettore vetrato piano con una buona resa deve avere certe caratteristiche:- Vetro antiriflesso e ad alta trasparenza- Assorbitore con trattamento antiriflesso, ad alta assorben-za e bassa emissione – Isolante termico resistente alle alte temperature, con bas-sa conducibilità termica λ (W/mK) ed elevato spessore
– L’assorbitore deve essere un buon conduttore e deve ave-re un numero adeguato di tubi (punti di “prelievo” del calore solare.L’assorbitore può essere realizzato in diversi modi:Una lamina metallica trattata per alta assorbenza* e bassa emittanza** e saldata a tubi. La tecnologia usata per la sal-datura deve garantire un buon contatto termico, la durata nel tempo e la massima industrializzazione del processo produttivo (alcuni esempi di processo di saldatura: ad ultra-suoni, laser, rullatura).I tubi possono essere disposti ad arpa oppure a serpentina e vengono saldati alla lamina con varie tecnologie (preva-lentemente a ultrasuoni oppure a laser).In alternativa l’assorbitore può essere realizzato da un dop-pio guscio di acciaio stampato, saldato a rullo e verniciato con vernice selettiva.
STRUTTURA AD ARPA (TUBI PARALLELI)
– Maggiori portate- Basse perdite di carico- Bassi ∆T ingresso-uscita
– Maggiore resa in condizioni di alta insolazione (grande asporto di calore)
STRUTTURA A SERPENTINO
– Adatto a basse portate (low flow)- Maggiori perdite di carico- Maggiori ∆T ingresso-uscita
– Maggiore stabilità di funzionamento in condizioni di basse insolazioni (minor attacca e stacca della pompa)
STRUTTURA MULTICANALE FOTOTERMICO- Perdite di carico bassissime lo rendono adatto alla circolazione naturale- Rese elevate
* Vedere argomenti a seguire
** Vedere argomenti a seguire
1.4.1.2.2 Detalii de construcție a colectorului
Având în vedere elementele prezentate, un colector cu geam plan cu randament corespunz ător trebuie să aibă
anumite caracteristici:- geam antirefl ex cu transparență ridicată
– suprafață de absorb ție cu tratament antirefl ex, cu
transparen ță ridicată și nivel redus de emisii
– izolator termic rezistent la temperaturi înalte, cu
conductivitate termică λ (W/mK) redusă și grosime
mare
– suprafața de absorb ție trebuie să fi e un bun conductor și
să aibă un număr adecvat de tuburi (puncte de „preluare” a căldurii solare).Suprafața de absorb ție poate fi realizată în diverse
moduri:O placă metalică tratată pentru obținerea unui grad ridicat de absorb ție* și emitanță redusă** și sudată pe tuburi.
Tehnologia de sudare trebuie s ă garanteze un bun contact
termic, durată de utilizare și randament al procesului de
producție maxime (câteva exemple de tehnologii de sudare:
cu ultrasunete, cu laser, prin compresie).Tuburile pot fi dispuse tip „harp ă” sau în serpentin ă și
sunt sudate la plac ă prin diverse tehnologii (în special cu
ultrasunete sau cu laser).Ca alternativ ă, suprafața de absorb ție poate fi realizată
dintr-o carcasă dublă din oțel presat, sudată prin compresie și vopsită cu vopsea la alegere.
STRUCTURĂ TIP HARPĂ (TUBURI PARALELE)
– debite mai mari- pierderi reduse de presiune- ΔT de intrare-ie șire reduse
– randament mai mare în condi ții de expunere mare la
lumină solară (aport ridicat de căldură)
STRUCTURĂ ÎN SERPENTINĂ- adecvată pentru debite reduse (low fl ow)
– pierderi mai mari de presiune- ΔT de intrare-ie șire mai mari
– stabilitate de funcționare sporit ă în condiții de expunere
redusă la lumin ă solară (mai puține interven ții ale
pompei)
STRUCTURĂ FOTOTERMICĂ
MULTICANAL
– pierderi de presiune foarte mici, ideal ă pentru circula ția
naturală
– randament mare
* Vezi argumente în continuare
** Vezi argumente în continuareSISTEME SOLARE

PROGETTAZIONE
1.4.1.3 Collettore a tubi a vuoto
E’ composto da elementi tubolari in vetro montati in batte-ria. Il singolo tubo vetrato contiene all’interno un elemento as-sorbitore che capta l’energia solare e la trasferisce al fluido termovettore. All’interno del tubo è fatto il vuoto che isola l’elemento assorbitore eliminando praticamente le disper-sioni termiche dovute a convezione. L’elemento assorbente è di norma costituito da una lami-na metallica (di solito rame) trattata per alta assorbenza* e bassa emittanza** e un tubo in rame in cui scorre il fluido termovettore che entra ed esce da tubo a vuoto. Il resto del collettore ha essenzialmente una funzione di connessione idraulica e strutturale tra i singoli tubi.E’ più diffuso nelle zone con climi rigidi e scarsa insolazione (Nord Italia e Nord Europa in particolare).

 


Pro
– Possibilità di raggiungere temperature di esercizio più alte. Questo può essere utile per la generazione di calore di processo nel settore industriale- Perdite termiche ridotte grazie all’eccellente isolamento termico- Rendimenti più elevati
Contro
– Alte temperature di stagnazione con corrispondente carico su tutti i materiali vicini al pannello e sul fluido termovettore- Formazione maggiore di vapore in caso di stagnazione- Vantaggi economici solo per temperature di esercizio più alte
* Vedere argomenti a seguire
** Vedere argomenti a seguire
PROIECTARE
1.4.1.3 Colectoare cu tuburi vidate
Sunt compuse din elemente tubulare din sticl ă, montate în
baterie.Tubul de sticlă conține în interior un element absorbant care captează energia solar ă și o transferă agentului termic
solar . Elementul absorbant este izolat datorit ă vidului
din interiorul tubului, acesta eliminând practic dispersiile termice provocate de convec ție.
Elementul absorbant este de regul ă compus dintr-o plac ă
metalică (de obicei, din cupru), tratat ă pentru a obține un
grad de absorb ție ridicat* și emitanță redusă**, și un tub din
cupru în care curge agentul termic solar care intr ă și iese
din tubul vidat. Restul colectorului are în primul rând func ția
de conexiune hidraulic ă și structurală între tuburi.
Este mai răspândit în zonele cu clim ă aspră și expunere
redusă la lumina solar ă (în special Italia de Nord și Europa
de Nord).
Pro- posibilitate de a atinge temperaturi de lucru mai mari.
Acestea pot fi utile pentru generarea de c ăldură pentru
procese din sectorul industrial
– pierderi termice reduse datorit ă excelentei izola ții
termice
– randamente mai ridicate
Contra
– temperaturi de stagnare ridicate. cu impact asupra
tuturor materialelor de lâng ă panou și asupra agentului
termic solar
– cantitate mai mare de abur format în caz de stagnare- avantaje economice numai pentru temperaturi de lucru
mai ridicate
* Vezi argumente în continuare** Vezi argumente în continuare

SISTEMI SOLARI TERMICI


1.4.1.3.1 Funzionamento di un collettore a tubi a vuoto
Il flusso di energia che arriva al fluido subisce numerose perdite descritte a seguire.Consideriamo il singolo raggio solare (proveniente da fonte diretta o diffusa) che incontra il vetro del tubo a vuoto.Il vetro lo riflette parzialmente (non solo con la superficie esterna ma anche con quella interna).Il raggio viene anche parzialmente assorbito dal vetro che si riscalda di conseguenza (effetto “plafoniera”).Quello che resta del raggio solare giunge sull’ assorbitore.Qui il raggio viene in parte riflesso dall’assorbitore di nuovo verso il vetro e in parte assorbito dal fluido termovettore.Quando l’assorbitore si riscalda esso tende a disperdere altro calore solare cedendo calore per irraggiamento come fanno tutti i corpi surriscaldati che diventano emettitori di onde infrarosse.In questo tipo di pannello le perdite per convezione vengono annullate dall’assenza di aria dentro al tubo.
1.4.1.3.2 Dettagli costruttivi del collettore a tubi a vuoto
– Tipologia di tubo a vuoto
Tutto sotto vuotoCon intercapedine sotto vuoto1.4.1.3.1 Funcționarea unui colector cu tuburi vidateFluxul de energie care ajunge la lichid sufer ă numeroase
pierderi, descrise în continuare.Să luăm în considera ție raza solar ă (provenind de la o
sursă directă sau una difuză) care întâlnește geamul tubului vidat.Geamul o refl ectă parțial (nu numai cu suprafa ța exterioară,
ci și cu cea interioar ă).
Raza este și parțial absorbit ă de geam care, prin urmare,
se încălzește (efect „plafonier ă”).
Restul rămas din raza solar ă ajunge la suprafa ța de
absorbție.
Aici raza este parțial refl ectată de suprafața de absorb ție din
nou către geam și parțial absorbit ă de agentul termic solar .
Când suprafa ța de absorb ție se încălzește, tinde să
disperseze c ăldura solar ă, cedând că ldură prin iradiere, a șa
cum fac toate corpurile supraînc ălzite, devenind emi țător
de unde infraro șii.
La acest tip de panou, pierderile prin convec ție sunt anulate
de absen ța aerului în interiorul tubului.Iradiație solarăRefl exia
geamului
Transmisie prin geam
AbsorbțieRefl exie
Pierderi prin iradiere
Pierderi prin iradiere
1.4.1.3.2 Detalii de construcție a colectorului cu tuburi vidate- Tipuri de tub vidateVidat în întregimePierderi prin convec ție
Convecție
NU ARE LOC
Cu spațiu nevidat
Vidat VidatSISTEME SOLARE

PROGETTAZIONE
– Tipologia di assorbitore
Assorbitore saldato al tubo
Assorbitore non saldato al tubo- Tipologia di scambio termico
Sistema a scambio diretto
Sistema a tubo di calore (Heat pipe)
In un tubo di rame viene inserito un liquido speciale alta-
mente sensibile al calore. Il calore del sole fa evaporare il contenuto di liquido; questa evaporazione produce nella parte più alta del tubo una elevata concentrazione di calore che tramite il terminale inserito nel collettore viene ceduto all’acqua del circuito dell’impianto; ceduto il calore, il fluido dell’heat pipe si raffredda, torna di nuovo allo stato liquido e ridiscende. Questo ciclo si ripeterà all’infinito, fintanto che l’irraggiamen-to del sole sarà presente sulla superficie del tubo.Può lavorare a basse temperature senza alcun problema di congelamento. A differenza dei tubi a flusso diretto, questo principio richiede un’inclinazione minima del tubo assorbi-tore, compresa in genere tra i 20° e 30°, a seconda del co-struttore.
PROIECTARE
– Tipuri de suprafe țe de absorbție
Suprafață de absorbție sudată la tub
Suprafață de absorbție nesudată la tub- Tipuri de schimb termic
Sistem cu schimb direct
Sistem cu tub de c ăldură (Conductă de căldură)
Aburul cald urc ă în
extremitatea superioar ă
a tubului
Aburul răcit se
condenseaz ă și se întoarce
în extremitatea inferioar ă
a tubului
Conductă de căldură
Material de etanșare
Suprafață de captare din aluminiu
Tub vidat
Într-un tub de cupru este introdus un lichid special, extrem de sensibil la c ăldură. Căldura soarelui face s ă
se evaporeze lichidul; aceast ă evaporare produce în
extremitatea superioar ă a tubului o concentra ție ridicată
de căldură care, prin terminalul introdus în colector, este cedată apei din circuitul instala ției; odată cedată c ăldura,
lichidul din heat pipe se r ăcește, revine la starea lichid ă și
coboară.
Acest ciclu se va repeta la in fi nit, atâta timp cât suprafața
tubului va fi expusă luminii solare.
Poate lucra la temperaturi joase f ără vreo problem ă de
îngheț. Spre deosebire de tuburile cu fl ux direct, acest
principiu cere o înclina ție minimă a tubului de absorb ție,
cuprinsă în general între 20
o și 30o, în func ție de
producător.

SISTEMI SOLARI TERMICI




   - Con e senza speccho
Pro
– capta di piu
Contro- Si sporca nel tempo
– Pannello non più trasportabile attraverso lucernario- Ridotta possibilità di integrazione architettonica (tubi usati come copertura veranda piana su tetti piani (stile villaggio olimpico di Pechino)- Cu și fără oglind ă
Dimineață Amiaz ă Sear ă
Pro- captează mai multă lumină
Contra
– se murdărește în timp- panoul nu mai este transportabil prin luminator (tuburile vidate Ariston se transportă individual)- posibilitate redus ă de integrare arhitectonic ă (tuburi
folosite ca înveli ș verandă plană, pe acoperi șuri plane,
în stilul Satului Olimpic din Beijing)SISTEME SOLARE

PROGETTAZIONE
  




1.4.1.4 Concetti fondamentali sui collettori
1.4.1.4.1 Capacità selettiva del vetro
Il vetro deve lasciarsi attraversare facilmente dai raggi del Sole (senza assorbirli ne rifletterli) che hanno uno spettro di potenza concentrato di più sulle lunghezze d’onda corta (0,2 – 3 μ m).
Allo stesso tempo, quando la piastra assorbente surriscal-data dal Sole inizia a disperdere energia per l’emissione di onde lunghe (banda dell’ infrarosso), il vetro deve impedire a queste onde di uscire all’esterno “rimbalzandole” di nuovo sulla piastra.Questo è un effetto analogo al ben noto “effetto serra”.
1.4.1.4.2 Isolamento termico dei collettori
In un collettore solare l’isolamento termico della parte poste-riore e laterale permette di evitare una frazione importante delle perdite di calore totali. Per raggiungere questo obietti-vo occorre attenersi ai seguenti criteri:- Impiegare materiale resistente alle alte e alle basse tem-perature, che mantenga le sue proprietà isolanti se esposto all’umidità e che sia diffuso, economico e non inquinante;- Garantire lo spessore necessario per l’isolamento deside-rato. PROIECTARE
1.4.1.4 Concepte fundamentale privind colectoarele1.4.1.4.1 Capacitatea selectiv ă a geamului
Geamul trebuie s ă poată fi ușor traversabil pentru razele
soarelui (fără a le absorbi sau re fl ecta) care au un spectru
de putere concentrat mai mult pe lungimile de und ă scurtă
(0,2 – 3 μm).De asemenea, când placa de absorb ție supraînc ălzită de
soare începe s ă disperseze energia prin emitere de unde
lungi (banda infraro șului), geamul trebuie s ă împiedice
aceste unde s ă iasă afară trimițându-le înapoi c ătre placă.
Acesta este un efect similar bine-cunoscutului „efect de seră”.
1.4.1.4.2 Izolarea termică a colectoarelor
La un colector solar izola ția termică a părților posterioare
și laterale permite evitarea unor pierderi de c ăldură care
contribuie în mare parte la valoarea total ă de pierderi.
Pentru a atinge acest obiectiv, respecta ți următoarele
criterii:- folosiți material rezistent la temperaturile înalte și la cele
joase, care să-și păstreze propriet ățile izolante dac ă este
expus la umiditate, ușor de găsit, economic și nepoluant;
– asigura ți grosimea necesar ă pentru izola ția dorită.Înveliș transparent
Undă scurtă
Undă lungă

SISTEMI SOLARI TERMICI





1.4.1.4.3 Assorbimento ed emissione
della piastra selettivaLa capacità selettiva della piastra assorbente consiste in un alto grado di assorbimento delle onde corte della radiazione solare (dai 0,2 ai 3 μm) al netto di quanto assorbito o riflesso
del vetro, e in un basso grado di emissione delle onde lun-ghe (prevalentemente infrarosso), emesse dalla piastra alla sua temperatura di esercizio.
Buoni valori di selettività sono i seguenti
– Assorbimento = 95% – Emissione = 5%
Non è difficile raggiungere elevati valori di assorbenza con
le comuni vernici, non è altrettanto facile far si che si abbia-no bassi valori di emissione.Esistono diversi trattamenti di deposizione su superficie me-tallica (anodizzazione) che garantiscono i suddetti valori di selettività: TiNox, Selective Blue, Selective Black sono solo alcuni dei processi brevettati.A seguire il comportamento del TiNox che è il trattamento brevettato più conosciuto.





 






















 
  







 





 
 
 

 

1.4.1.4.4 Rendimento di un collettore solare termico
Il rendimento è tanto maggiore quanto maggiore è il livello di insolazione. A parità di insolazione la resa del collettore decresce se au-mentano le dispersioni termiche dell’assorbitore verso l’am-biente.Le dispersioni termiche crescono se:- La temperatura dell’aria è bassa (Inverno)- La temperatura dell’assorbitore è elevata (processi indu-striali con fluido termovettore ad alta temperatura).1.4.1.4.3 Capacitatea de absorbție și emisie a plăcii
selectiveCapacitatea selectiv ă a plăcii de absorb ție constă într-un
grad înalt de absorb ție a undelor radia ției solare (0,2 – 3
μm) în afară de cele absorbite sau re fl ectate de geam,
și, într-o mai mică m ăsură, de emitere a undelor lungi (în
principal infraro șu), emise de plac ă la temperatura sa de
lucru.
Înveliș transparent
Grad ridicat de absorb ție
Grad redus de emisie
Valori bune de selectivitate sunt urm ătoarele
– Absorbție = 95%
– Emisie = 5%Nu este difi cilă atingerea unor valori ridicate de absorb ție
cu vopselele obi șnuite, însă atingerea unor valori reduse
de emisie nu este la fel de facil ă.
Există diverse tratamente cu depunere pe suprafa ță
metalică (anodizare) care asigur ă valorile de selectivitate
de mai sus: TiNox, Selective Blue, Selective Black sunt numai câteva dintre procesele brevetate.Caracteristicile TiNox, tratamentul brevetat cel mai cunoscut, sunt prezentate în continuare.1.4.1.4.4 Randamentul unui colector solar termicRandamentul crește propor țional cu nivelul de expunere la
lumina solar ă.
La același nivel de expunere la lumina solar ă, randamentul
colectorului scade dac ă se măresc dispersiile termice ale
suprafeței de absorb ție în mediul ambient.
Dispersiile termice cresc dac ă:
– temperatura aerului este sc ăzută (iarnă)
– temperatura suprafe ței de absorb ție este ridicat ă (procese
industriale cu agent termic solar cu temperatură înaltă).Spectrul TiNOXRefl exie
Emisiune
Lungimea undelor ( μm)
Emisie suprafa ță închisă 100oC
Emisie TiNOX 100oC
Absorbție a luminii solare TiNOX
Spectru solarCurbă de refl exie TiNOXRandament
Diferență de temperatură; T suprafață de absorb ție – T aer (K)SISTEME SOLARE

PROGETTAZIONE
Ogni tipo di collettore ha una curva di rendimento che si
addice ad una particolare applicazione. Il grafico mostra le caratteristiche basilari, a partire dai collettori senza rivesti-mento trasparente (solitamente impiegati per il riscaldamen-to delle piscine), fino ai collettori sotto vuoto, che possono essere impiegati per l’azionamento di macchine refrigeranti ad assorbimento.Si tenga presente che un determinato collettore può rag-giungere temperature elevate, il cui limite è rappresentato nel grafico dal punto dove la curva di rendimento si inter-seca con l’asse delle ascisse. Sommando a questo valore la temperatura ambiente si ottiene la “temperatura di sta-gnazione”, che è la massima raggiungibile da quel tipo di collettore.
Quanto detto sopra può essere riassunto in un’ unica cur-
va che è rappresentativa delle performance del collettore in tutte le combinazioni condizioni di insolazione, temperatura esterna e temperatura del fluido di processo. Tale curva si ricava con regressione lineare o quadratica a partire da una serie di misurazioni sperimentali.Dove η
0 = intercetta (meglio elevata) => è anche detto rendimento
ottico del collettore perché rappresenta l’efficienza le disper-sioni termiche in aria del collettore sono nulle (temperatura aria esterna uguale alla temperatura della piastra assorben-te)k
1 = pendenza (meglio poco pendente) => è una compo-
nente della dispersione termica in aria e indica quanto ra-pidamente decade l’efficienza del collettore in condizioni di maggiore scambio termico k
2 (se presente) = curvatura (meglio bassa) => è una com-
ponente della dispersione termica in aria.
Andando verso la sinistra del grafico ci si avvicina alla con-
dizione di grande insolazione (estate) e/o di basso delta T tra assorbitore e aria esterna (aria esterna calda e/o fluido di processo freddo come per le piscine)Andando verso la destra del grafico ci si avvicina alla con-dizione di bassa insolazione (inverno) e/o di alto delta T tra assorbitore e aria esterna (aria esterna fredda e/o fluido di processo caldo come nelle applicazioni spinte di solar coo-ling).
NOTA:
Il rendimento del collettore è una caratteristica sicuramente importante da considerare ma attenzione a non sopravvalu-tarlo e a non trascurare altri aspetti impiantistici.Nel rendimento globale del sistema solare termico è molto più influente, la corretta progettazione, realizzazione e mes-sa in funzione dell’impianto che non il rendimento “da labo-ratorio” del collettore solare.Tanto per fare un esempio, tra un collettore a tubi e uno pia-no per uso domestico ci possono essere dai 5 ai 10 punti di differenza nel rendimento annuale; invece un impianto mal progettato (con una superficie di collettori sovradimensiona-ta del 20% rispetto ai consumi) può perdere facilmente 30 punti percentuali sul rendimento annuo!"'

$ "$%"
$" 
$$"

$
($ 


#$

#


!%


"#$ 



" 

"##
$$"
"
#
$$"

$$"
#$$
&%$  
     
  
 




 
 
 
 
 
 






 

 



 
  
 

PROIECTARE
Fiecare tip de colector are o curb ă de randament pentru
fi ecare aplica ție anume. Grafi cul prezintă caracteristicile
de bază, începând cu colectoarele f ără înveliș transparent
(folosite numai pentru înc ălzirea piscinelor), și până la
colectoarele vidate, care pot fi folosite pentru acționarea
mașinilor refrigerente cu absorb ție.
Țineți cont de faptul că unele colectoare pot atinge
temperaturi ridicate, a c ăror limită este reprezentată în grafi c
din punctul în care curba de randament se intersecteaz ă cu
axa absciselor. Adunând la aceast ă valoare temperatura
ambientului se ob ține „temperatura de stagnare”, care este
temperatura maxim ă care poate fi atinsă de acel tip de
colector.
Randament
Diferență de temperatură între colector și mediul ambient (K, oC)
Încălzire piscine
Apă caldă și încălzire
Căldură de proces
Colector pentru piscin ă
Colector plan
Colector vidat
Cele de mai sus pot fi rezumate într-o singură curbă, care
este reprezentativă pentru performan țele colectorului în
toate combina țiile: condi ții de expunere la lumina solar ă,
temperatură externă și temperatura lichidului de proces.Această curbă se obține prin regresie liniar ă sau pătrată
pornind de la o serie de m ăsurători experimentale.Radiație
incidentăRandament :Randament
Unde:η
o = interceptare (preferabil ridicat ă) => este denumită
și randament optic al colectorului, deoarece reprezint ă
efi ciența; dispersiile termice în aer ale colectorului sunt nule
(temperatura aerului din exterior este egal ă cu temperatura
plăcii de absorb ție)
k1 = înclinație (preferabil mic ă) => este o componentă a
dispersiei termice în aer și indică rapiditatea de sc ădere a
efi cienței colectorului în condi ții de schimb termic crescut
k2 (dacă există) = curbură (preferabil redus ă) => este o
component ă a dispersiei termice în aer.
În stânga grafi cului este prezentat nivelul de expunere
ridicată la lumina solar ă (vara) și/sau de ΔT redusă între
suprafața de absorb ție și aerul din exterior (aer din exterior
cald și/sau lichid de proces rece, ca în cazul piscinelor)În dreapta este prezentat nivelul de expunere sc ăzută la
lumina solar ă (iarna) și/sau de ΔT ridicată între suprafața
de absorb ție și aerul din exterior (aer din exterior rece și/
sau lichid de proces cald, ca în cazul aplica țiile cu circula ție
forțată de solar cooling).
OBSERVAȚIE:
Randamentul colectorului este o caracteristic ă importantă,
însă nu o supraevalua ți și nu neglija ți alte aspecte ale
instalației.
Din punctul de vedere al randamentului global al sistemului solar termic, sunt mult mai importante proiectarea corect ă,
instalarea și punerea în func țiune a instala ției decât
randamentul „de laborator” al colectorului solar.Pentru exempli fi care, între un colector cu tuburi și unul plan
pentru uz casnic, randamentul anual poate s ă difere cu
5 până la 10 procente; în schimb, o instala ție proiectată
incorect (cu o suprafață de colectare supradimensionat ă
cu 20% față de consum), poate pierde u șor 30 de puncte
procentuale la randamentul anual!

SISTEMI SOLARI TERMICI
1.4.1.4.5 Test report e certificazioni dei collettori
I collettori commercializzati nell’Unione Europea devono rispondere a certi requisiti di qualità soprattutto per poter accedere ai numerosi incentivi nazionali e locali.Comunque, a prescindere dagli incentivi, il solare termico è un investimento a medio-lungo termine e per questo motivo è importante che l’efficienza e la qualità costruttiva dichia-rate dal costruttore siano confermate con prove effettuate secondo normative ben precise da enti terzi.- Test ReportI collettori sono testati dal punto di vista dell’efficienza e della resistenza a stress meccanici e termici, nonché alla durata presso dei laboratori accreditati (in Italia il laboratorio ENEA di Trisaia).La procedura di prova sui collettori solari segue la norma EN 12975. Alla fine viene rilasciato un test report che defini-sce le “prestazioni” in senso lato del pannello solare.
COLLETTORI SOLARI Standard EN 12975
SISTEMI SOLARI
del tipo Factory Made Standard EN 12976
SISTEMI SOLARI
del tipo Custom Built Standard ENV 12977NORMATIVA TECNICA NET SETTORE DEL SOLARE:
STANDARD EN 12975
Campo di applicazione: Collettori vetrati piani, Collettori a tubi evacuati, Collettori scoperti
Articolazione della norma:


 
$("
('+ (#$*)


 
 )*
*%)
*,
)**
"-
)+"*)
(#*()
"+"* %$)
$)*$*$ %+)
&(%(#$(%(#
*)* $
*,
)**
$"-
)+"*)
(#*()
"+"* %$)
$)*$*$ %+)
&(%(#$+) ,$# 
"-

+$"-
)+"*)
(#*()
"+"* %$)
$)*$*$ %+)
&(%(#"  " *,
*)* $
"-+$"-
*"" %($ 
)+"*)
!%(
 "+()1.4.1.4.5 Proces verbal de testare și certifi care a
colectoarelorColectoarele comercializate în Uniunea European ă trebuie
să îndeplineasc ă anumite cerințe de calitate, în special
pentru a putea accede la numeroasele bene fi cii naționale
și locale.În orice caz, în afară de benefi cii, sistemul solarul termic
este o investiție pe termen mediu-lung și, din acest motiv,
este important ca efi ciența și calitatea constructiv ă declarate
de constructor să fi e confi rmate cu teste efectuate conform
unor norme precise de c ătre terțe instituții.- Proces verbal de testareColectoarele sunt testate din punct de vedere al e fi cienței și
rezistenței la stres mecanic și termic, precum și din punctul de vedere al duratei de utilizare, la laboratoarele acreditate (în Italia, laboratorul ENEA din Trisaia).Procedura de testare a colectoarelor solare este conform ă
normei EN 12975. La fi nalizarea testării, este eliberat un
proces verbal de testare care de fi nește „caracteristicile” în
sens larg ale panoului solar.
NORME TEHNICE ÎN DOMENIUL SISTEMELOR SOLARE TERMICE:
COLECTOARE SOLARE
SISTEME SOLARE
de tipul standard
SISTEME SOLARE
personalizate
Domeniu de aplicare: Colectoare cu geam plane, Colectoare cu tuburi vidate, Colectoare descoperite
Aplicarea normei:SISTEME SOLARE

PROGETTAZIONE
Consiste nella determinazione dell’efficienza istantanea, in condizioni di stato stazionario, per
diverse temperature. L’efficienza del collettore viene espressa sia in forma lineare che in forma quadratica, aoolicando una regressione, secondo il metodo dei minimi quadrati, ai valori di ren-dimenti misurati.EN 12975-2: Prestazioni termicheEN 12975-2:2006
Sequenza test:• Prestazioni termiche (efficienza termica In stato stazionario o resa energetica in condizioni
transitorie, costante di tempo, capacità termica, IAM – modificatore dell’angolo d’incidenza, perdite di carico)• Test di sovrapressione
• Test di resistenza alle alte temperature
• Test di esposizione (stagnazione a secco)
• Shock termico esterno ed interno
• Prova di pioggia
• Prova di carico meccanico
• Resistenza all’impatto (opzionale)PROIECTARE
Secvențele planului:
caracteristici termice (efi ciență termică în stare staționară sau randament energetic în condi ții
tranzitorii, constant ă de timp, capacitate termică, IAM – modifi cator al unghiului de inciden ță, pierderi
de presiune)
test de suprapresiune
test de rezistență la temperaturi ridicate
test de expunere (stagnare în condi ții uscate)
șoc termic extern sau intern
probă de ploaie
probă de sarcină mecanică
rezistență la impact (opțional)
Constă în determinarea e fi cienței instantanee, în condi ții de stare staționar ă, pentru diverse temperaturi.
Efi ciența colectorului este exprimat ă fi e în formă liniară, fi e în formă p ătrată, aplicând o regresie, conform
mediei p ătratice minime, la valorile de randament m ăsurate.EN 12975-2: Caracteristici termice

SISTEMI SOLARI TERMICI
EN 12975-2: Test di qualificazione – Prova di pioggia
Scopo: evidenziare l’eventuale presenza di infiltrazioni a seguito dell’azione
di una pioggia battente
Dispositivo utilizzato: Box per la simulazione della pioggia
Articolazione del test:
• Esposizione del collettore ad una pioggia battente per una
durata non inferiore alle 4 h, con ricircolo di acqua calda (T>50°C) all’interno del collettore.
Metodo di valutazione del risultati:
• Ispezione visiva (individuazione di aree con formazione
di condensa)• Peso del collettore (test superato se variazione Inferiore
a 30 g/m
2)EN 12975-2: Test di qualificazione – Resistenza agli shock termici
Scopo: erificare la resistenza del collettore a irrag-giamento elevato a secco
Articolazione del test:
• Esposizione prolungata (almeno 30 giorni)
agli agenti atmosferici in assenza di fluido (stagnazione a secco);• Resistenza agli shock termici
sia Interni che esterni.
EN 12975-2: Test de califi care – Rezistență la șocuri termiceSISTEME SOLARE
Scop: stabilirea rezisten ței colectorului la un nivel ridicat
de expunere la lumin ă solară în condiții uscate
Aplicarea testului:
expunere prelungit ă (cel puțin 30 de zile) la agen ții
atmosferici în lipsa lichidului (stagnare în condi ții
uscate);
rezistență la șocuri termice interne și externe
EN 12975-2: Test de califi care – Probă de ploaie
Scop: evidențierea eventualei prezen țe a infi ltrațiilor în urma ac țiunii unei ploi dese
Dispozitiv utilizat: cabină pentru simularea ploii
Aplicarea testului:
expunerea colectorului la o ploaie deas ă timp de cel
puțin 4 h, cu recircula ția apei calde (T>50oC) în interiorul
colectorului.
Metodă de evaluare a rezultatelor:
inspecție vizual ă (identifi carea de zone cu formare de
condens)
greutate colector (test trecut dacă variația este mai mică
de 30 g/m2)

PROGETTAZIONE
Scopo: simulare l’azione di carichi positivi e negativi esercitati dal vento e/o della neve sulla
copertura del collettore e sul sistema di fissaggio.
Dispositivo utilizzato: sistema a ventose, distribuite uniformemente sulla superficie del collettore,
collegate a cilindri azionati ad aria compressa.EN 12975-2: Test di qualificazione – Carico meccanico
Articolazione del test:
• Pressioni positive sulla copertura del collettore
• Pressioni negative con sollecitazione simultanea
del sistema di fissaggio della copertura e sistema di ancoraggio del collettoreCampo di pressioni applicate:• 100 – 1000 Pa con passo 100 Pa
Campo di pressioni applicate:• 100 – 1000 Pa con passo 100 Pa
EN 12975-2 : Test dì qualificazione – Prova di impatto
Scopo: simulare gli effetti della grandine sulla copertura del collettore
Dispositivo utilizzato: sistema ad impatto verticale
Articolazione del test:• Serie di 10 Impatti realizzati con una sfera di acciaio da 150 g
a partire da una quota di 40 cm fino a 2 m con passo 20 cm.PROIECTARE
EN 12975-2: Test de califi care – Sarcină mecanică
Scop: simularea ac țiunii de sarcini pozitive și negative exercitate de vânt și/sau zăpadă pe
învelișul colectorului și pe sistemul de fi xare.
Dispozitiv utilizat: sistem cu ventuze, distribuite uniform pe suprafa ța colectorului, conectate la
cilindri ac ționați cu aer comprimat.
Aplicarea testului:
presiuni pozitive asupra înveli șului colectorului
presiuni negative cu solicitare simultan ă a sistemului
de fi xare a învelișului și a sistemului de ancorare a
colectorului
Câmp de presiuni aplicate:
100 – 1000 Pa cu pas 100 Pa
Câmp de presiuni aplicate:
100 – 1000 Pa cu pas 100 Pa
EN 12975-2: Test de califi care – Probă de impact
Scop: simularea efectelor grindinii pe înveli șul colectorului
Dispozitiv utilizat: sistem cu impact vertical
Aplicarea testului:
serie de 10 impacturi realizate cu o bil ă de oțel de 150 g începând de
la o înălțime de 40 cm, pân ă la 2 m .cu pas 20 cm.

SISTEMI SOLARI TERMICI
– Solar Keymark
Solar Keymark è un marchio europeo sviluppato dal CEN (CEN/CENELEC, ovvero il comitato Europeo la normaliz-
zazione elettrotecnica) per la certificazione, su base volon-taria, di qualsiasi prodotto facente parte dei sistemi solari termici.Il marchio evidenzia che il prodotto marchiato è conforme agli standard europei ad esso relativi.Solar Keymark è la garanzia per ogni consumatore che il sistema solare sia prodotto in accordo alle norme europee
sia per la qualità che per le informazioni prodotto e che il prodotto possa usufruire dell’agevolazione finanziaria previ-
sta nei maggiori paesi europei.
I LOGHI DI ICIM E DI SOLAR KEYMARK Gli aspetti più rilevanti del marchio sono:- Prove effettuate sul prodotto da certificare sono eseguite in conformità con le specifiche norme europee
– Le aziende devono fabbricare con un sistema che garan-
tisce qualità
In pratica S
olar keymark significa:
– Affidabilità delle prestazioni
– Prestazioni misurate in modo affidabile con procedure va-
lidate
– Conformità ai requisiti generalmente accettati e riconosciuti
(anche per agevolazioni pubbliche sia nazionali che locali)
CERTIFICATION BODY

CERTIF (PT) – collectors and systems (EN12975 and EN12976)
Test labs recognized by CERTIF: INETI

DIN CERTCO (DE) – collectors and systems (EN12975 and EN12976)
8 Test labs recognized by DIN:

ELOT S.A. (GR) – collectors (EN12975)
Test labs recognized by ELOT: NCSR DEMOKRITOS

ICIM (IT) – collectors and systems (EN12975 and EN12976)
Test labs recognized by ICIM: ENEA Trisaia

SP Certification (SE) – collectors (EN12975)
Swedish National Testing and Research Institute Certification
SISTEME SOLARE
– Solar KeymarkSolar Keymark este o marc ă european ă dezvoltat ă de
CEN (CEN/CENELEC, adic ă Comitetul European de
Normalizare Electrotehnic ă) pentru certifi carea voluntară a
oricărui produs component al unui sistem solar termic.Acest marcaj arat ă că produsul respect ă standardele
europene în acest sens.Solar Keymark este garanția pentru consumator c ă sistemul
solar este produs conform normelor europene, atât din
punct de vedere al calit ății, cât și din cel al informa țiilor
despre produs, și că produsul poate benefi cia de facilit ățile
financiare prevă zute în majoritatea țărilor europene.
Aspectele cele mai relevante ale m ărcii sunt:- probele efectuate asupra produsului de certifi cat
sunt executate în conformitate cu normele europene specifice
– firmele trebuie s ă fabrice cu un sistem care garanteaz ă
calitatea.
În practică, Solar Keymark înseamn ă:
– fiabilitatea caracteristicilor- caracteristici m ăsurate în mod sigur, prin proceduri
validate
– conformitate cu cerințele general acceptate și
recunoscute ( și aplicarea benefi ciilor publice na ționale și
locale)
MĂRCILE ICIM ȘI SOLAR KEYMARK:

PROGETTAZIONE


 










 





1.4.2 Accumuli solari
Un accumulo è il componente dell’impianto che permette di immagazzinare l’energia solare termica, con il minimo pos-sibile di perdite di energia.
1.4.2.1 Caratteristiche importanti degli accumuli solari
L’accumulo è la parte centrale dell’impianto e deve avere alcune importanti caratteristiche per poter garantire il cor-retto funzionamento e la durevolezza del sistema solare termico.
– Resistenza meccanica che garantisce durata nel tempo
alle pressioni elevate, alla fatica causata dai colpi d’ariete e alla movimentazione in fase di trasporto- Resistenza termica poiché gli accumuli solari dovranno sostenere picchi di temperature fino a 120 °C.- L’accumulo deve essere dotato di “anodo sacrificale” (di solito in magnesio), oppure di una protezione catodica (che agisce generando correnti elettriche protettive). In entrambi i casi occorre eseguire ogni anno delle verifiche, e se necessario sostituire dei componenti (ogni 2-5 anni).
– Gli accumuli per uso sanitario di acciaio inossidabile
sono duraturi ma più costosi; gli accumuli smaltati sono molto diffusi e possono avere una vita utile molto lunga. Si sconsiglia l’impiego di accumuli in materiali plastici come accumuli principali o di accumuli in acciaio semplicemente zincato per via di problemi di resistenza alla pressione e alle alte temperature, nonché per questioni di igiene.
– La stratificazione è un processo naturale che porta in
equilibrio termodinamico un volume di acqua non perturbato.
In un accumulo sanitario la stratificazione porta a far stazio-
nare più in alto volumi di acqua a temperatura maggiore e più in basso volumi di acqua a temperatura minore.La stratificazione ha un effetto positivo sia sulla disponibilità di acqua calda sanitaria sia sullo scambio termico dell’ im-pianto solare.
In generale la forma dell’accumulo e la presenza di partico-
lari dispositivi interni di stratificazione può velocizzare que-sto processo.- L’isolamento termico di un accumulo deve essere elevato (spesso e con materiale a bassa conducibilità termica λ (W/mK). Ciò è dimostrato dal fatto che un
accumulo da 300 litri (tipico impianto domestico) non correttamente isolato può perdere circa 1200 kWh all’anno; le perdite si verificano soprattutto di notte. Le principali zone di perdita termica sono quelle riportate nella figura ovvero le connessioni delle tubazioni, le coperture metalliche non isolate o un isolamento termico non adeguato.
























 




 
PROIECTARE
1.4.2 Rezervoare de acumulare solare
Rezervorul de acumulare este componenta instala ției
care permite înmagazinarea energiei solare termice, minimalizând posibilele pierderi de energie.
1.4.2.1 Caracteristici importante ale rezervoarelor de
acumulare solareRezervorul de acumulare este partea central ă a instalației
și necesită câteva caracteristici importante pentru a asigura func ționarea corectă și durabilitatea sistemului
solar termic.
– Rezistență mecanică, care garanteaz ă durabilitatea
la presiuni înalte, la loviturile berbecului hidraulic și la
manipularea în timpul fazei de transport
– Rezistență termică, deoarece rezervoarele de acumulare
solare trebuie s ă suporte vârfuri de temperatur ă de până
la 120
oC
– Rezervorul de acumulare trebuie s ă fi e prevăzut cu „anod
de sacrifi ciu” (de obicei din magneziu) sau cu o protec ție
catodică (care acționeaz ă generând curen ți electrici
protectori). În ambele cazuri trebuie efectuate veri fi cări
în fi ecare an, iar, dacă este necesar, componentele
trebuie înlocuite (la fi ecare 2-5 ani).
– Rezervoarele de acumulare pentru uz sanitar din o țel
inoxidabil au o durat ă de utilizare mai lung ă dar sunt
mai scumpe; rezervoarele de acumulare emailate sunt
foarte răspândite și pot avea o via ță utilă foarte lungă.
Nu se recomand ă utilizarea rezervoarelor de acumulare
din materiale plastice ca rezervoare principale sau a rezervoarelor din o țel zincat, din cauza problemelor de
rezistență la presiune și la temperaturi înalte, precum și
din cauza aspectelor igienice.
– Stratifi carea este un proces natural care aduce în
echilibru termodinamic un volum de ap ă neperturbat.
Într-un rezervor de acumulare sanitar, strati fi carea provoac ă
staționarea la înălțime mai mare a volumelor de ap ă cu
temperatură mai mare și coborârea apei cu temperatur ă
mai redus ă.
Stratifi carea are un efect pozitiv, atât asupra disponibilit ății
de apă caldă, cât și asupra schimbului termic al instala ției
solare.
În general, forma rezervorului de acumulare și prezen ța
unor dispozitive speciale interne de strati fi care poate
accelera acest proces.Apă caldă
menajeră (ACM)
Apă caldă menajeră (ACM)
– Izolația termică a unui rezervor de acumulare trebuie s ă
fi e optimă (groasă și cu material cu joas ă conductivitate
termică λ (W/mK). Acest lucru este demonstrat de faptul
că un rezervor de 300 litri (instala ție casnică tipică)
incorect izolat poate pierde circa 1.200 kWh pe an; pierderile se constat ă în special noaptea. Principalele
zone de pierdere termic ă sunt cele indicate în imagine,
adică racordurile la tuburi, acoperirile metalice neizolate sau cu izola ție termică inadecvat ă.
Exemplu
Total:
Pierderi anuale

SISTEMI SOLARI TERMICI
Normalmente fino a 300-500 litri l’isolamento è realizzato in
poliuretano espanso ma per volumi superiori è preferibile utilizzare l’isolante in materiale morbido rimuovibile anche per ragioni di maggiore accessibilità ai locali tecnici in fase di montaggio
– Molto importanti sono le predisposizioni dell’accumulo
che lo rendono più flessibile alle diverse applicazioni impiantistiche: – connessione per il ricircolo – pozzetti a diverse altezze per il controllo delle temperature interne e la gestione impianto – possibilità di installare un integrazione con resistenza elettrica – flange di ispezione e pulizia interna di grande dimensione

=> È opportuno che sull’accumulo sia applicata in posizione
visibile una targhetta d’identificazione con caratteri indelebi-li, sulla quale siano riportati una serie di dati – nome e ragione sociale del produttore – contrassegno e data di registrazione – numero di fabbricazione – volume netto di immagazzinamento in litri – pressione massima di esercizio.
1.4.2.2 Tipologie di accumuliGli accumuli si possono classificare in base a diversi criteri:- Applicazione- Posizionamento: verticale o orizzontale- Scambiatore di calore: Interno o esterno (nel primo caso, a serpentino o a camicia)- Dispositivo di stratificazione: Con o senza- Materiale e trattamento della caldaia: Acciao inox, acciaio vetrificato, rame o altro.
1.4.2.2.1 Applicazione e Posizionamento
– Per applicazioni standard di produzione di acqua calda sanitaria possiamo avere i seguenti tipi
SISTEME SOLARE
În mod normal, pentru rezervoarele cu volum între 300-500 litri, izola ția este realizat ă din poliuretan expandat,
însă, pentru volume mai mari, este preferabil ă utilizarea
de izolant din material moale care poate fi îndepărtat,
pentru o mai mare accesibilitate la p ărțile tehnice în faza
de montare.Foarte importante sunt echipamentele rezervorului, care îl fac mai fl exibil pentru conectarea la diversele aplica ții:
– racord pentru recircula ție
– puțuri la diverse în ălțimi pentru controlul temperaturilor
interne și gestionarea instala ției
– posibilitatea de a instala o integrare cu rezisten ță
electrică
– fl anșă de inspec ție și curățare intern ă cu dimensiuni
ridicate
=> Este necesar ca pe rezervor să fi e aplicată, în poziție
vizibilă, o plăcuță de identi fi care cu caractere perfect lizibile,
care să conțină următoarele date- denumirea produc ătorului
– marca și data înregistrării- numărul de fabrica ție
– volumul net de înmagazinare în litri- presiunea maxim ă de lucru1.4.2.2 Tipuri de rezervoareRezervoarele de acumulare se pot clasi fi ca după diverse
criterii:- aplicație- poziționare: vertical ă sau orizontal ă
– schimbător de căldură: intern sau extern (în primul caz,
cu serpentin ă sau cu acoperire)
– dispozitiv de stratifi care: cu sau fără
– material și tratament al cazanului: o țel inox, oțel vitrifi cat,
cupru sau altele.
1.4.2.2.1 Aplicare și poziționare
– Pentru aplicații standard de producere de ap ă caldă
menajeră, există următoarele tipuri
SimpluCu serpentin ă internă
Cu serpentin ă
dublă auxiliar ă Cu acoperire

PROGETTAZIONE
1.4.2.2.2 Scambiatore di calore
Lo scambiatore di calore è dispositivo che permette il tra-sferimento dell’energia termica dal circuito primario a quello secondario o di consumo.In generale, negli scambiatori di calore integrati nell’accu-mulo le perdite di carico sono ridotte rispetto agli scambiato-ri esterni (piastre o fascio tubero).
– Scambiatore a camicia (o a intercapedine)
Questi scambiatori sono caratterizzati da bassissime perdi-te di carico e dalla possibilità di lavorare con accumulo sia in orizzontale che in verticale.Nel caso degli scambiatori a camicia occorre considerare bene i limiti di pressione massima dell’intercapedine ed è consigliabile riempire per primo il circuito secondario per proteggere l’intercapedine dal collasso di compressione.

– Scambiatore a serpentino
Disponibili solamente fino a determinati valori (fino a circa 3,5 m
2 di superficie di scambio, ovvero 10 m2 di collettore).
Per impianti più grandi si usano scambiatori esterni.A parità di superficie di scambio sono leggermente più ef-ficienti e resistenti alla pressione di quelli a intercapedine, ma producono più perdita di carico; in ogni caso si tratta di differenze minime.
– Gli scambiatori a serpentina verticale hanno il vantag-gio di essere estraibili attraverso la flangia e quindi si possono pulire agevolmente; per contro hanno in gene-rale superfici di scambio minori e in generale inadatte allo scambio termico con l’impianto solare- Gli scambiatori a serpentina orizzontale hanno grandi superfici ma non sono smontabili né sostituibili in caso di guasto.
– Per applicazioni particolari per produzione contemporanea di acqua calda sanitaria e riscaldamento degli ambienti do-mestici esistono forme speciali come: Kombi con accumulo sanitario Kombi con produzione istantanea di acqua sani-taria.PROIECTARE
– Pentru aplica ții speciale, utilizate pentru producerea
simultană de apă caldă menajer ă și încălzirea locuin țelor,
există forme speciale precum: Kombi cu rezervor sanitar, Kombi cu producere instantanee de ap ă menajer ă1.4.2.2.2 Schimbător de căldurăSchimbătorul de căldură este dispozitivul care permite transferul energiei termice din circuitul primar în cel secundar sau de consum.În general, la schimb ătoarele de căldură integrate în
rezervor, pierderile de presiune sunt mai reduse decât cele ale schimb ătoarelor externe (cu pl ăci sau tuburi).
– schimbător cu acoperire (sau camer ă de aer)
Aceste schimbătoare sunt caracterizate prin pierderi de sarcină foarte mici și prin posibilitatea de a lucra atât cu rezervor orizontal, cât și cu rezevor vertical .
În cazul schimbătoarelor cu acoperire, trebuie avute în vedere limitele de presiune maxim ă ale camerei de aer și
se recomand ă umplerea mai întîi a circuitului secundar,
pentru a proteja camera de aer de colaps prin compresie.
– Schimbător cu serpentin ă
Disponibile numai pentru anumite valori (pân ă la circa 3,5
m2 de suprafață de schimb, sau 10 m2 de colector).
Pentru instala ții mai mari se utilizeaz ă schimbătoare
externe.Pentru aceeași suprafață de schimb sunt mai e fi ciente și
rezistente la presiune decât cele cu acoperire, îns ă pierderea
de presiune este mai mare; în orice caz. diferen țele sunt
minime.
– Schimbătoarele cu serpentin ă verticală au avantajul
de a putea fi extrase prin fl anșă și deci se pot curăța
ușor; în schimb, au în general suprafe țe de schimb mai
mici și sunt inadecvate schimbului termic cu instala ția
solară- Schimbătoarele cu serpentin ă orizontal ă au suprafețe
mari, însă nu sunt demontabile și nici nu pot fi înlocuite
în caz de defectare.

SISTEMI SOLARI TERMICI
1.4.2.2.3 Dispositivo di stratificazione
Gli accumuli dotati di dispositivo di stratificazione riescono a distribuire rapidamente l’acqua calda ad altezze via via maggiori in base alla temperatura evitando cosi i mescola-menti; questo consente di avere più rapidamente acqua cal-da da usare nel punto di pescaggio; inoltre questo sistema favorisce temperature medie più basse nella parte inferiore dell’accumulatore con un vantaggio per la resa dell’impianto solare (temperature di ritorno al collettore più basse).
Esistono diversI tipi di dispositivi a stratificazione ma il prin-
cipio alla base è sempre lo stesso.Man mano che l’acqua sanitaria viene riscaldata dal ser-pentino in basso (solare o caldaia) questa sale rapidamente attraverso il dispositivo finchè non raggiunge un’altezza alla quale trova acqua alla sua stessa temperatura; solo in que-sto punto l’acqua calda prodotta ha la pressione sufficiente per fuoriuscire dal dispositivo di stratificazione.Lo svantaggio principale dei bollitori con sistema a stratifi-cazione è nella minore potenza scambiabile che influisce sul tempo di messa in temperatura dell’accumulo, nella limi-tazione delle portate d’acqua sanitaria, nei costi maggiori e nella maggiore complessità costruttiva. Tutto ciò è dovuto al fatto che per permettere la stratifica-zione la velocità dell’acqua, sia per moti convettivi prodotti dal serpentino, sia per moti dinamici prodotti dall’ingresso dell’acqua di rete, deve essere limitata.
1.4.3 Centralina di comando solare e sensori impianto
La centralina solare è il cuore dell’impianto a circolazione forzata e lo gestisce integrandolo con il sistema di riscalda-mento convenzionale (caldaia o similare)
1.4.3.1 Funzionamento della centralina
La funzione principale della centralina è l’attivazione e la disattivazione della circolazione del fluido termovettore al momento giusto.









SISTEME SOLARE
1.4.2.2.3 Dispozitiv de strati fi care
Rezervoarele prev ăzute cu dispozitiv de stratifi care distribuie
rapid apa cald ă la înălțimi din ce în ce mai mari, în funcție
de temperatur ă, evitând astfel amestecurile; astfel, putem
avea mai repede ap ă caldă de utilizat în punctul de imersare;
de asemenea, acest sistem favorizeaz ă temperaturi medii
mai joase în partea inferioar ă a rezervorului, avantajând
randamentul instala ției solare (temperaturi de retur mai
joase la colector).
Există diverse tipuri de dispozitive de strati fi care dar
principiul de baz ă este întotdeauna acela și.
Pe măsură ce apa menajer ă este încălzită de serpentin ă
în partea de jos (de lumina solar ă sau de cazan), aceasta
urcă rapid prin dispozitiv pân ă ce ajunge la o înălțime la
care întâlne ște apă cu aceeași temperatură cu a sa; numai
în acest punct apa cald ă produsă are presiunea su fi cientă
pentru a ie și din dispozitivul de strati fi care.
Dezavantajul principal al boilerelor cu sistem de strati fi care
constă în mai mica putere de schimb, care in fl uenț ează timpul necesar rezervorului pentru a atinge temperatura de lucru, în limitarea debitelor de ap ă menajeră, în costurile
mai mari și într-o mai mare complexitate de construc ție.
Toate acestea din cauza faptului c ă, pentru a permite
stratifi carea, viteza apei, fi e pentru mișcări convective
produse de serpentin ă, fi e pentru mișcări dinamice produse
de intrarea apei de re țea, trebuie să fi e limitată.
1.4.3 Unitatea de comandă a sistemului solar și senzorii
instalațieiUnitatea de comand ă a sistemului solar este inima instala ției
cu circula ție forțată, pe care o gestioneaz ă împreună cu
sistemul de încălzire conven țională (cazan sau instala ții
similare).
1.4.3.1 Funcționarea unității de comandă a sistemului
solarFuncția principal ă a centralei este activarea și dezactivarea
circulației agentului termic solar la momentul adecvat.
Sondă temperatură colector
Sondă temperatură rezervor

PROGETTAZIONE
A circuito fermo la temperatura al collettore sale per via del-
l’irraggiamento. Raggiunto un certo delta di temperatura con il bollitore (ad esempio 10 °C) la pompa viene attivata e il calore portato nel bollitore.La temperatura del bollitore e del collettore salgono e con-vergono fino al delta di temperatura di spegnimento (ad esempio 4 °C) in cui la centralina disattiva il gruppo di cir-colazione.Il processo può ripetersi più volte in una giornata
Altre funzioni importanti della centralina sono
– Sicurezza:La centralina evita che si raggiungano sovratemperature nel bollitore (T<90°C) bloccando in ogni caso la circolazione al loro raggiungimento e impedendo cosi che altro calore arrivi al bollitore stesso- Gestione dell’impianto:La centralina è in grado di far accendere la caldaia e/o di at-tivavare la valvola deviatrice motorizzata che smista l’ener-gia proveniente dalla caldaia sull’impianto- Attivazione di ricircoli in impianti a più bollitori- Recooling del collettore (raffreddamento del collettore):A volte il bollitore se non usato (famiglia in vacanza) può arrivare alla temperatura massima di sicurezza; la funzione di recooling permette, attivando la pompa di circolazione, di raffreddare il bollitore utilizzando i pannelli solari come ele-menti di scambio termico quando questi sono più freddi del bollitore (ad esempio di notte)- Collector kick (“calcio” al collettore):In alcuni tipi di pannello l’informazione che il collettore è cal-do a sufficienza non arriva velocemente alla sonda.Il collector kick serve ad attivare un colpo di pompa di pochi secondi ripetuti ad intervalli regolari di tempo per far si che la sonda del collettore rilevi rapidamente la temperatura.Particolarmente importante in collettori tipo tubi a vuoto o in grandi campi collettori.1.4.3.2 Sensori di temperaturaNegli impianti solari termici a circolazione forzata è neces-sario conoscere le temperature del fluido. A questo scopo vengono impiegati appositi sensori.Esistono diversi tipi di sensore: a resistenza, di platino (Pt 100, Pt 1000) o semiconduttore NTC o PTC.
1.4.4 Gruppo di circolazioneIl gruppo di circolazione, oltre a permettere al fluido termo-vettore di scorrere nell’impianto a circolazione forzata, ha anche una serie di altre funzioni molto importanti per la cor-retta messa in funzione e il corretto controllo del sistema. Per il tipico impianto domestico l’assorbimento elettrico del circolatore va dai 40 ai 100 W.I materiali della pompa del circuito primario devono essere compatibili con il fluido termovettore impiegato. Generalmente si impiegano pompe progettate per impian-ti di riscaldamento, che di conseguenza procurano portate superiori al necessario, soprattutto per quanto riguarda i pic-coli impianti.
PROIECTARETemperaturi
OraTemperatura colectorului
Temperatura rezervorului
Diferență de oprireDiferență de
acționare
Pompă acționată Pompă oprităSenzor termic
Teacă de imersieCu circuitul oprit temperatura colectorului cre ște în urma
expunerii la lumina solar ă. La atingerea unei anumite
diferențe de temperatură față de boiler (de ex. 10oC),
pompa este activată și căldura transferat ă în boiler.
Temperatura boilerului și cea a colectorului urc ă și converg
în fi nal în diferen ța de temperatură de oprire (de ex. 4oC), la
atingerea c ăreia unitatea de comand ă dezactiveaz ă grupul
de circula ție.
Procesul se poate repeta de mai multe ori într-o zi.Alte funcții importante ale unit ății de comand ă sunt:
– siguran ța:
Unitatea de comand ă împiedică supraîncălzirea boilerului
(T<90
oC), blocând întotdeauna circula ția la atingerea acestei
temperaturi și împiedicând astfel înc ălzirea suplimentar ă a
boilerului.- gestionarea instala ției:
Unitatea de comand ă poate aprinde cazanul și/sau activa
supapa de deriva ție motorizată care distribuie energia
provenind de la cazan în instala ție.
– activarea recircul ării în instala ții cu mai multe boilere
– Răcirea suplimentar ă a colectorului (r ăcirea colectorului):
Uneori, dacă boilerul nu este folosit (când familia este în vacanță), acesta poate atinge temperatura maxim ă de
siguranță; funcția de răcire suplimentar ă permite răcirea
boilerului prin activarea pompei de circula ție, utilizând
panourile solare ca elemente de schimb termic când acestea sunt mai reci decât boilerul (de ex. în timpul nop ții).
– Funcția „kick” a colectorului (func ția „lovitur ă” a
colectorului):În cazul unor anumite tipuri de panou, informa ția privind
atingerea nivelului de înc ălzire sufi cientă a colectorului nu
ajunge cu rapiditate la sond ă.
Funcția „kick” activeaz ă pompa timp de câteva secunde,
printr-un impuls repetat la intervale regulate de timp, pentru ca sonda colectorului s ă determine mai rapid temperatura.
Această funcție este extrem de important ă pentru
colectoarele cu tuburi vidate sau pentru câmpuri colectoare mari.1.4.3.2 Senzorii de temperaturăLa instala țiile solare termice cu circula ție forțată este
necesară cunoașterea temperaturii lichidului. În acest scop,
trebuie utiliza ți senzori adecva ți.
Există diverse tipuri de senzor: cu rezisten ță, de platină (Pt
100, Pt 1000) sau cu semiconductori NTC sau PTC.
1.4.4 Grup de circula ție
Grupul de circulație, pe lângă faptul că permite agentuluitermic solar să curgă în instalații cu circulație forțată,îndeplinește și o serie de alte funcții foarte importante pentru
punerea în funcțiune și controlul corect al sistemului.Pentru instalația casnică tipică, absorbția electrică a unității
de circulare variaz ă între 40 și 100 W .
Materialele din care este fabricată pompa circuitului primar
trebuie să fi e compatibile cu agentul termic solar utilizat.
În general, se folosesc pompe proiectate pentru instalații
de încălzire, care produc debite mai mari decât necesarul,
mai ales pentru instalațiile mici.

SISTEMI SOLARI TERMICI
Tra le funzioni più importanti del gruppo di circolazione tro-
viamo:- Possibilità di leggere e regolare il valore della portata (da 15 l/h per m
2 in regime Low flow e 50 l/h per m2 in regime
normale)- Possibilità di collegare vaso di espansione e gruppo di si-curezza- Possibilità di leggere le temperatura di mandata e ritorno dal campo collettoreSISTEME SOLARE
Printre funcțiile cele mai importante ale grupului de circula ție
găsim:- posibilitatea de a citi și regla valoarea debitului (de 15 l/h
pe m
2 în regim Low fl ow și 50 l/h pe m2 în regim normal)
– posibilitatea de a conecta un vas de expansiune și un
grup de siguran ță
– posibilitatea de a citi temperatura de tur și retur de la
câmpul colector
De la colector Către colector
Retur (rece)1 Supapă de închidere
2 Supapă de umplere
3 Pompă4 Supapă anti-refl ux
5 Termometru6 Manometru7 Supapă de siguran ță
8 Contor volumetric9 Vas de expansiune
Retur (cald)
10 Supap ă de închidere
11 Termometru
Către rezervor sau schimb ătorRetur de la rezervor sau de la schimb ător

PROGETTAZIONE
1.4.4.1 Tipologie di gruppi di circolazione
In base alla tipologia di circolatore distinguiamo:- Gruppi di circolazione a punto fisso- Gruppi di circolazione modulanti
I primi lavorano sempre allo stesso numero di giri (quindi
stesso assorbimento e stessa portata) mentre i secondi possono variare i giri della pompa (quindi assorbimenti e portate variabili) La variazione della portata avviene gradualmente per man-tenere un ∆T impostato tra collettore e accumulo.
Se, a causa della diminuzione della radiazione solare, la differenza di temperatura scende sotto il valore impostato, la regolazione solare riduce il numero di giri della pompa. Si riduce quindi anche la portata nel circuito dei collettori, così da mantenere la differenza di temperatura ad un livello utilizzabile. Questo sistema ha il vantaggio di riuscire a spillare più energia dal Sole in condizioni di scarso irraggiamento (tipi-camente in inverno o a latitudini con minore insolazione) e di ridurre le spese elettriche per il circolatore. Per contro ha costi maggiori (sia nel circolatore che nel sistema di control-lo) che non sempre sono giustificati dal risparmio ottenibile soprattutto alle latitudini con elevata insolazione media an-nua.
NOTA:
L’energia elettrica assorbita dal circolatore ha un costo da considerare nel-
l’ammortamento dell’impianto solare.In Italia un tipico impianto solare domestico (2-6 collettori) funziona con un circolatore a punto fisso da 40 Watt.In una giornata d’estate il circolatore resta acceso 6-8 ore mentre d’inverno circa 2-4 ore per un totale di circa 1200-1700 ore l’annoIl circolatore assorbirà dai 50 ai 70 kWh/annoIl costo annuo dell’energia elettrica (considerando la tariffa tipica di 0,26
€/kWh) risulta cosi dai 13 ai 18 €.

PROIECTARE
1.4.4.1 Tipuri de grupuri de circula ție
În funcție de tipul de unitate de circulare distingem:- grupuri de circula ție cu punct fi x
– grupuri de circula ție modulante
Primele func ționează întotdeauna la aceea și turație (deci
cu același nivel de absorb ție și același debit), pe când
turația pompei celui de-al doilea tip de grup de circula ție
poate varia (ceea ce presupune niveluri de absorb ție și
debite variabile).Variația debitului se realizeaz ă treptat, pentru a menține un
ΔT programat între colector și rezervor.În cazul în care, din cauza diminu ării expunerii la lumina
solară, diferența de temperatur ă scade sub valoarea
programat ă, reglarea solar ă reduce turația pompei. Astfel
este redus și debitul în circuitul colectoarelor, pentru a menține diferen ța de temperatură la un nivel opera țional.Acest sistem are avantajul de a capta mai mult ă energie
solară în condiții de expunere redus ă la lumin ă solară
(obișnuită în timpul iernii sau la latitudini cu expunere redusă) și de a reduce cheltuielile electrice pentru unitatea
de circulare. Dezavantajele sunt costurile mai mari (atât pentru unitatea de circulare, cât și pentru sistemul de
control), care nu întotdeauna sunt justi fi cate de nivelul
de economie energetic ă care poate fi obținut, mai ales
la latitudini cu expunere medie anual ă la lumin ă solară
ridicată.
OBSERVAȚIE:
Energia electric ă absorbită de unitatea de circulare are un
cost care trebuie avut în vedere la amortizarea instala ției
solare.În Italia, majoritatea instala țiilor solare casnice obi șnuite
(cu 2-6 colectoare) utilizeaz ă unități de circulare cu punct
fi x de 40 Watt.
Într-o zi de vară obișnuită, unitatea de circulare r ămâne în
funcțiune 6-8 ore, în timp ce iarna func ționează aproximativ
2-4 ore, în cazul unei perioade de func ționare totale de
aproximativ 1.200-1.700 ore pe an.Unitatea de circulare va consuma între 50 și 70 kWh/an.
Costul anual al energiei electrice ( ținând cont de tariful tipic
de 0,26 euro/kWh) este de aproximativ 13-18 euro.TemperaturiTemperatura colectorului
Temperatura rezervorului
Diferență de acționare
Pompă acționată

SISTEMI SOLARI TERMICI
1.4.5 Altri accessori solari
In un impianto solare ci sono tanti altri componenti “minori” nel senso del contenuto tecnologico ma sicuramente indi-spensabili per il funzionamento corretto di tutto il sistema.
1.4.5.1 Vaso d’espansione
Compensa le espansioni termiche del fluido termovettore.Inoltre quando i pannelli sono in stagnazione la miscela an-cora liquida viene spinta verso il basso dal vapore che si forma; il vaso di espansione deve accogliere questo volume oltre a compensare le normali dilatazioni termiche.E’ importante che il volume del vaso d’espansione sia ben scelto in base all’impianto, che il vaso abbia una buona re-sistenza a pressione (fino a 6-8 bar) e che la membrana in gomma all’interno possa resistere sia alle elevate tempera-ture che all’attacco chimico del glicole.1.4.5.2 Miscelatore termostaticoIn alcuni periodi dell’anno l’energia solare può portare l’ac-qua sanitaria nel bollitore a temperature anche di 90°.Il compito del miscelatore termostatico di abbattere tali tem-perature miscelando con l’acqua fredda di rete durante il prelievo.E’ importante la rapidità di risposta alle variazioni di tem-peratura (pochi secondi) ed è importante che abbia un di-spositivo anti-scottatura che sezioni in automatico il flusso d’acqua calda proveniente dal bollitore qualora la portata dell’ acqua fredda di rete sia interrotta a monte (rendendo impossibile cosi la miscelazione).
1.4.5.3 Valvola deviatrice motorizzata
Comandata da una centralina o da un termostato, devia l’acqua del circuito sanitario (oppure del circuito di riscal-damento) per permettere alla caldaia di fare integrazione al solareE’ importante che abbia tempi di commutazione rapidi e che le meccaniche interne resistano bene alle temperature elevate e al glicole (se impiegata nel circuito primario del solare).Se usata sull’acqua sanitaria deve ovviamente avere deter-minati requsiti di igienicità.
70 °C 8 °C
UTENZA 39 °C1.4.5 Alte accesorii solare
La o instala ție solară există multe alte componente
„neimportante” din punct de vedere al con ținutului
tehnologic, care sunt însă indispensabile funcționării corecte a întregului sistem.
1.4.5.1 Vasul de expansiune
Acesta compensează expansiunile termice ale agentuluitermic solar.De asemenea, când panourile nu sunt func ționale,
amestecul aflat încă în stare lichid ă este împins în jos de
aburul care se formeaz ă; vasul de expansiune trebuie s ă
primeasc ă acest volum și să compenseze dilat ările termice
normale.Este important ca volumul vasului de expansiune s ă fie
ales corect pentru instala ție, pentru ca vasul s ă aibă o bună
rezistență la presiune (pân ă la 6-8 bari) și ca membrana din
cauciuc din interior s ă poată rezista la temperaturi ridicate
și la efectul chimic al glicolului.
Stare de livrare Sistem solar umplut fără
acțiune termic ăPresiune maxim ă la
temperatura maxim ă a
agentului termic solarCONSUMATOR 39oC1.4.5.2 Mixer termostatic
În unele perioade ale anului, energia solar ă poate crește
temperatura apei menajere din boiler pân ă la 90oC.
Sarcina mixerului termostatic este de a reduce aceste temperaturi, amestecând apa menajer ă cu apă rece din
rețea în timpul aliment ării.
Este importantă rapiditatea r ăspunsului oferit în cazul
variațiilor de temperatur ă (cîteva secunde) și este important
ca mixerul să fi e prevăzut un dispozitiv anti-op ărire care
să separe în mod automat fl uxul de apă caldă de la boiler
atunci când debitul apei reci din re țea este întrerupt în
amonte (făcând astfel imposibil ă amestecarea).
1.4.5.3 Supapă de derivație motorizatăComandat ă de o unitate de comand ă sau de un termostat,
această supapă deviază apa din circuitul sanitar (sau din circuitul de încălzire), pentru a permite cazanului integrarea în sistemul solar termic.Este important ca aceasta să aibă timpi de comutare rapizi și ca mecanismele interne s ă reziste bine la temperaturi
înalte și la glicol (dac ă este utilizat în circuitul primar al
sistemului solar termic).Dacă este folosită pentru obținerea apei menajere, aceasta trebuie să îndeplineasc ă anumite cerin țe privind igiena.SISTEME SOLARE

PROGETTAZIONE
1.4.5.4 Glicole
Miscelato all’acqua del circuito solare (tra 15 e 60%) ne im-pedisce il congelamento in inverno e ne aumenta il punto di vaporizzazione in estate per alte temperature di lavoro favorendo il buon funzionamento estivo. E’ importante che abbia una buona resistenza agli stress termici e che non sia tossico.
PROIECTARE
1.4.5.4 GlicolAmestecat cu apa din circuitul solar (în propor ție de 15-
60%), glicolul împiedic ă înghețarea acesteia în timpul
iernii și îi ridică punctul de evaporare vara la temperaturi
de lucru înalte, asigurând buna func ționare în timpul verii.
Este important să aibă o bună rezistență la stresul termic și să nu fi e toxic.Temperatura de fi erbere șC
Temperatură șCLichidAmestec
Solid
Glicol %

SISTEMI SOLARI TE
1.4.5.5 Scambiatori di calore esterni
In impianti con oltre 20 m2 di superficie, generalmente si im-
piegano scambiatori di calore esterni dato che il serpentino all’interno dell’accumulo può avere una superficie inadatta allo scambio termico.
Esistono due tipi di scambiatore:
– Scambiatore a fascio tubieroIl vantaggio principale è dato dalle perdite di carico, che sono contenute; lo svantaggio invece è dovuto alla bassa poten-za specifica di trasmissione. Molto utilizzati i fasci tubieri di rame per aumentare la potenza di scambio. Generalmente vengono impiegati nelle piscine.
– Scambiatori a piastre
I vantaggi principali sono l’elevata potenza specifica di tra-smissione, le dimensioni ridotte e il prezzo. Gli svantaggi sono le perdite di carico, il rischio di contaminazione e la conseguente riduzione dell’efficienza. Negli impianti per la produzione di acqua calda sanitaria, il materiale più impie-gato è l’acciaio inossidabile.Nel caso del riscaldamento delle piscine, occorre verificare che la concentrazione di cloro sia entro i limiti di tolleranza del materiale dello scambiatore; in caso contrario utilizzare scambiatori realizzati con leghe di rame e titanio.1.4.5.6 Degasatore impianto e sfiatoNell’impianto solare la formazione di bolle d’aria o di vapore può pregiudicare il corretto funzionamento dello stesso cau-sando rumorosità, cavitazione della pompa (se presente) e una riduzione dello scambio termico
– Degasatore
È un dispositivo che consente la fuoriuscita dell’aria even-tualmente accumulatasi nei circuiti. Può essere manuale o automatico.Deve resistere alla temperatura massima del fluido, pertan-to il galleggiante non deve essere fatto con materiali plastici, ma in acciaio inossidabile. Gli sfiati devono anche essere resistenti agli agenti atmosferici.Il degasatore deve avere una camera di calma in cui la ve-locità del fluido si riduce permettendo la cattura delle bolle d’aria nella parte alta, una valvola manuale a vite e valvola automatica normalmente intercettata con una valvola per vapore (sfiato o Jolly)
















– Sfiato
Sono costituiti dai seguenti materiali:- Corpo e tappo di ghisa o di ottone- Meccanismo di acciaio inossidabile- Galleggiatore e base in acciaio inossidabile- Otturatore di gomma sinteticaSISTEME SOLARE
1.4.5.5 Schimbătoare de căldură externeLa instala țiile cu suprafață de peste 20 m
2, se folosesc
în general schimb ătoare de căldură externe, deoarece
serpentina din interiorul rezervorului poate avea o suprafa ță
inadecvat ă schimbului termic.
Există două tipuri de schimb ător:
– schimbător cu fascicul de tuburiAvantajul principal este limitarea pierderilor de presiune; dezavantajul este puterea speci fi că de transmisie redus ă.
Fasciculele de tuburi din cupru pentru cre șterea puterii de
schimb sunt foarte utilizate. În general, sunt folosite pentru încălzirea piscinelor.
– Schimbătoare cu plăciAvantajele principale sunt puterea speci fi că de transmisie
ridicată, dimensiunile reduse și prețul. Dezavantajele sunt
pierderile de presiune, existen ța riscului de contaminare
și, în consecință, reducerea e fi cienței. La instala țiile pentru
producerea de ap ă caldă menajer ă, materialul cel mai
folosit este oțelul inoxidabil.În cazul încălzirii piscinelor, trebuie s ă asigura ți o
concentra ție de clor în cadrul limitelor de toleran ță
ale materialului schimb ătorului; în caz contrar, utiliza ți
schimbătoare realizate din aliaje de cupru și titan.1.4.5.6 Degazor instalație și supap ă de evacuare
Formarea bulelor de aer sau de vapori poate afecta funcționarea corect ă a instalației solare, provocând
zgomot, cavitația pompei (dac ă este prezentă) și reducerea
schimbului termic.
– Degazorul
Este un dispozitiv care permite evacuarea aerului care se poate acumula în circuite. Degazorul poate fi manual sau
automat.Acesta trebuie să reziste la temperatura maxim ă a lichidului,
de aceea plutitorul nu trebuie fabricat din materiale plastice, ci din oțel inoxidabil. Supapele de evacuare trebuie s ă fi e
rezistente la agen ții atmosferici.
Degazorul trebuie s ă fi e prevăzut cu o cameră de încetinire
în care viteza lichidului este redus ă, permițând captarea
bulelor de aer în partea superioar ă, cu o supapă manual ă
cu șurub și cu o supapă automată, combinată în mod
normal cu o supap ă de evacuare a aburului (supap ă de
evacuare sau Jolly).
Supapă
manualăSupapă
automată
Cameră de încetinire (recipient de dezaerare)
– Supapă de evacuareEste fabricată din următoarele materiale:- corp și capac de fontă sau de alam ă
– mecanism din o țel inoxidabil
– plutitor și bază din oțel inoxidabil- obturator din cauciuc sintetic

43PROGETTAZIONE
3.1 Premessa
Di seguito illustreremo alcune procedure e metodi per il
dimensionamento dell’impianto solare termico che hanno una valenza del tutto generale.Sarebbe assurdo pensare di poter esaurire in questo testo tematiche cosi vaste e complesse in questa sezione. Questa guida al dimensionamento solare, al pari dei tanti software che si trovano sul mercato, può essere uno strumento utile se, e soltanto se, è affiancata all’intuizione, al buon senso e all’esperienza del progettista termotecnico.. PROIECTAREA INSTALAȚIILOR SOLARE
.1 IntroducereVom prezenta în continuare câteva dintre procedurile și
metodele de dimensionare a instala ției solare termice,
dimensiunile având un caracter absolut general. Ar fi absurd să credem că am putea epuiza în sec țiunea de
față tematici atât de vaste și complexe. Ghidul de fa ță referitor la dimensiunile instala țiilor solare,
ca de altfel toate programele software comercializate, pot fi considerate instrumente utile, dac ă și numai dacă, sunt
îmbinate cu intuiția, bunul simț și experien ța proiectantului. PROIECTARE

44SISTEMI SOLARI TERMICI
3.2 Dimensionamento termico dell’impianto solare
In questa sezione si prenderanno in considerazione tre tipiche applicazioni solari:- Acqua calda sanitaria – Riscaldamento degli ambienti domestici- Riscaldamento delle piscine
Si definiranno procedure per trovare:
– L’influenza del posizionamento dei collettori solari sull’energia raccolta- Il fabbisogno termico medio- Superficie solare- Volume dell’accumulo solare- Copertura ottenibile3.2.1 Generalità sul fabbisogno termicoIl primo punto da cui partire per il dimensionamento solare è il fabbisogno termico generato dalla applicazione specifica che si vuole integrare.In particolare si dovrebbero trovare i valori mensili e annuali del fabbisogno termico.La conoscenza dei picchi giornalieri di consumo, invece, è di solito trascurabile per il solare; questo perché l’energia solare termica è una fonte di risparmio energetico da affiancare alle fonti tradizionali (gas, elettricità). Il dimensionamento solare, pertanto, non l’obiettivo del comfort (ad esempio la presenza costante di tanta acqua calda sanitaria) che invece è una prerogativa fondamentale nel dimensionamento dei sistemi di riscaldamento tradizionali (impianto caldaia o similare).
L’andamento annuale del fabbisogno va confrontato con
quello che proviene dal Sole. Questo profilo è maggiore nella stagione estiva e va decrescendo man mano che ci si avvicina alla stagione più fredda (curva a campana). L’andamento annuale dell’energia solare è influenzato in modo consistente dal posizionamento (inclinazione e orientamento) del campo collettori che tratteremo di seguito.
Tipico andamento annuale della disponibilità di energia solare su una superficie di riferimento.2 Dimensionarea termic ă a instalației solare
Vom lua în considera ție în această secțiune trei aplica ții
solare tipice:Pentru încălzirea apei calde menajere3entru încălzirea spa țiilor casnice
Pentru încălzirea piscinelor
Vom defi ni procedurile necesare pentru a stabili:
Infl uența pe care o are pozi ția în care se afl ă colectoarele
solare asupra energiei ob ținute
Necesarul termic mediu
Suprafața panourilor solareVolumul rezervorului de acumulare solar ă
Gradul de acoperire ce poate fi obținut
Evoluția anual ă normală a energiei solare disponibile pe o
suprafață de referință.2.1 Informații generale privind necesarul termicElementul principal ce st ă la baza dimension ării panourilor
solare îl constituie necesarul termic al aplica ției specifi ce
pe care dorim s ă o integrăm.
În mod special, se vor stabili valorile lunare și cele anuale
ale necesarului termic. Cunoașterea vârfurilor zilnice de consum poate fi ignorată
în cazul instala țiilor solare, deoarece energia solar ă termică
reprezint ă o sursă de economisire energetic ă similară
surselor tradi ționale (gaz, electricitate).
De aceea, se va ține cont de dimensionarea panourilor
solare și nu de gradul de confort (ca de exemplu, prezen ța
constantă a unei mari cantit ăți de apă menajer ă), acesta
din urmă reprezentând o prerogativ ă fundamental ă atunci
când se aleg dimensiunile sistemelor tradi ționale de
încălzire (instala ții cu cazan ori sisteme similare).
Evoluția anual ă a necesarului de energie trebuie comparat ă
cu energia furnizat ă de soare. Acest raport crește în timpul
verii și scade pe măsură ce vremea se răcește (curba tip
clopot).Evoluția anual ă a energiei solare este in fl uențată în mod
considerabil de pozi ționarea (înclinarea și orientarea)
câmpului de colectoare, element tratat în continuare.
IF D N O S I I M A M ASISTEME SOLARE

45PROGETTAZIONE
Copertura dell’energia solare rispetto a un profilo costante di
consumo sanitario durante l’anno
(tipicamente domestico condominiale)
Copertura dell’energia solare rispetto a un profilo di consu-
mo sanitario combinato a riscaldamento
(tipica applicazione per abitazione mono-familiarre)In linea di massima sono preferibili andamenti del profilo di
consumo che siano piuttosto regolari durante l’anno oppure che seguano il più possibile l’andamento dell’energia solare.Ad esempio il consumo di acqua calda sanitaria nei campeggi estivi, il mantenimento in temperatura delle piscine scoperte e il raffrescamento estivo (mediante macchine ad assorbimento) sono ottime applicazioni solari poiché richiedono carichi massimi proprio in estate (ovvero nel periodo di massima disponibilità della fonte alternativa).






Buon profilo di consumo annuale (Piscina all’aperto)
Cattivo profilo di consumo annuale
(Acqua sanitaria in una scuola)Al contrario, applicazioni come il riscaldamento degli ambienti domestici e la produzione di acqua calda sanitaria nelle scuole sono tipiche situazioni in cui c’è un “buco” di consumo in estate e un picco in inverno. Queste applicazioni sono in controtendenza con la disponibilità solare e quindi la loro fattibilità tecnica e la loro convenienza economica va valutata caso per caso.





IF D N O S I I M A M AGradul de acoperire al energiei solare comparativ cu un
profi l constant de consum menajer în timpul anului
(aplicație menajeră normal ă pentru locuin țe în regim de
condominiu)
(xpunere la lumina solar ă (a câmpului colector)
$port util al sistemului solar
&onsum de ap ă caldă menajer ă
Gradul de acoperire al energiei solare comparativ cu un
profi l de consum menajer în combina ție cu consum pentru
încălzirea spa țiilor
(aplicație menajer ă normală pentru locuin țe o singură
familie)
IF D N OS I I MA M A
(xpunere la lumina solar ă (a câmpului colector)Sunt preferate în general evolu țiile pro fi lului de consum
aproximativ regulate pe durata anului sau care urmeaz ă pe
cât posibil varia ția energiei solare. De exemplu, consumul
de apă caldă menajer ă în campinguri, în timpul verii,
menținerea temperaturii piscinelor descoperite și răcirea
pe timpul verii (cu ajutorul dispozitivelor de absorb ție)
reprezint ă aplica ții solare optime dat fi ind faptul că
solicită sarcini maxime în timpul verii (sau în perioada de disponibilitate maxim ă a sursei alternative).
Profi l de consum anual corect (piscin ă în aer liber)IF DNOS II MAM A
IF DNOS II MAM ALa polul opus, aplica țiile care presupun, de exemplu,
încălzirea spa țiilor casnice și producția de ap ă caldă
menajeră în școli, reprezintă situații tipice în care există o
„gaură” de consum în timpul verii și un vârf iarna. Aceste aplicații nu sunt în concordan ță cu disponibilitatea solar ă
și, prin urmare, fezabilitatea tehnic ă a acestora, precum și
consumul, vor fi evaluate de la caz la caz.
Profi l de consum anual incorect
(încălzirea apei menajere într-o școală)PROIECTARE

4SISTEMI SOLARI TERMICI
A seguire un prospetto qualitativo che rende l’idea di quanto
possa essere variabile un profilo annuale e giornaliero di consumo nel caso dell’applicazione solare più comune, ovvero la produzione di acqua calda sanitaria.Prospectul calitativ care urmeaz ă prezintă modul de varia ție
a unui pro fi l de consum anual și a unui pro fi l de consum
zilnic, în cazul celui mai utilizat tip de aplica ție solară – cea
pentru produc ția de apă caldă menajer ă.
Spital – VarăAltă
perioadă
Pensiune – Var ă
Altă perioad ă
Cămin studen țesc – Vară
Altă perioad ă
Centru de recreere – Var ă
Altă perioad ă
Imobil reziden țial – Vară
Altă perioad ă
Locuință pentru o singur ă familie – Vară
Altă perioad ă
Școală Variații sezoniere mari
Pe durata vacan țelor, consumul este practic nul
Pe durata vacan ț
elor, consumul este practic nul
Consumul de ap ă cald ă (60°) al unei persoane cu program de lucru zilnic normal [(l/ppo-g)]
Perioade estivale cu sarcin ă sc ăzută Punct cheie Câmp de varia țieSISTEME SOLARE

47PROGETTAZIONE
3.2.2 Generalità sul posizionamento dei collettori
Il posizionamento del campo collettori riveste un’importanza rilevante nella resa energetica dell’impianto solare.Lo studio del posizionamento riguarda in generale la scelta degli angoli di montaggio del campo collettori e l’analisi degli ombreggiamenti, sia quelli generati dalle file stesse di collettori, sia quelli generati da ostacoli esterni al campo.
Va detto per inciso che a volte i vincoli di posizionamento
sono tanti e tali da rendere ragionevole rinunciare alla realizzazione dell’impianto solare e puntare su altri tipi di investimento.
3.2.2.1 Azimut e inclinazione del collettore
La raccolta annuale d’energia solare dipende da come il collettore “vede passare” il Sole con le sue traiettorie giornaliere (durante tutti i 365 giorni dell’anno).

Ciò dipende da due angoli di montaggio del collettore:
– Orientazione (detto “Azimut”): Definisce lo scostamento dal Sud (nel nostro emisfero)- Inclinazione: Definisce la pendenza del collettore
L’irraggiamento solare medio giornaliero relativo al mese considerato (kWh/m
2 giorno) si può calcolare su una
superficie comunque orientata e inclinata attraverso una procedura definita nella norma UNI 8477 parte 1
a.
Ad ogni modo esistono anche numerosi software gratuiti o semplici fogli di calcolo che permettono di conoscere l’influenza degli angoli suddetti nella raccolta annuale e mensile in tutte le aree geografiche.
Senza scendere nel dettaglio dei calcoli analitici già descritti
nella norma, forniamo qui alcune indicazioni generalmente valide e utili per il corretto posizionamento del campo collettori in funzione del tipo di applicazione solare scelta.
– Orientamento γ:
La condizione ideale si ha per orientamento a Sud ( γ = 0°);
esso fornisce la maggiore raccolta di energia sia su base
annuale che su base mensile.Ove possibile, e per qualunque tipo di applicazione, è sempre preferibile Azimut pari a 0°.Alcune applicazioni annuali o essenzialmente estive (Es: piscina e acqua sanitaria) prevedono ampi scostamenti dalla condizione ideale senza perdite di energia rilevanti.Altre applicazioni essenzialmente invernali (Es: integrazione al riscaldamento), proprio perché prevedono di sfruttare l’energia solare in periodi di scarsa insolazione, sono molto sensibili agli scostamenti dal Sud.
– Inclinazione β :
L’angolo d’inclinazione ottimale dipende fortemente
dall’utilizzo dell’impianto solare. Gli angoli ottimali d’inclinazione sono più piccoli per la produzione d’acqua calda ed il riscaldamento della piscina poiché tengono conto della maggiore altezza del sole in estate. Gli angoli ottimali d’inclinazione invece sono maggiori per l’integrazione al riscaldamento ambienti poiché sono previsti per la posizione del sole più bassa nelle stagioni di transizione.
Quanto detto è riassunto nello specchietto seguente:
"QQMJDB[JPOF
$BNQP
BOHPMJ

$BNQP
BOHPMJ


EJ
JODMJOB[JPOF

EJ
B[JNVU
"DRVB
DBMEB
¡
mOP
B
¡
¡
mOP
B
¡
1JTDJOB
¡
mOP
B
¡
¡
mOP
B
¡
"DRVB
DBMEB

3JTDBMEBNFOUP
BNCJFOUJ
¡
mOP
B
¡
¡
mOP
B
¡
"DRVB
DBMEB

3JTDBMEBNFOUP
BNCJFOUJ

1JTDJOB
¡
mOP
B
¡
¡
mOP
B
¡

.2.2 Informații generale privind pozi ționarea
colectoarelor
Poziționarea câmpului colector are o importan ță deosebit ă
din punct de vedere al randamentului energetic al instala ției
solare. Studiul pozi ționării se referă în general la alegerea
unghiurilor de montaj a câmpului colector și la analizarea
zonelor de umbr ă, atât a celor create de rândurile de
colectoare, cât și a celor generate de obstacolele a fl ate în
afara câmpului. În anumite cazuri, constrângerile impuse de pozi ționare
sunt în număr atât de mare încât este mai bine să se renunțe la realizarea unei instala ții solare și să se opteze
pentru alte tipuri de investi ție.
.2.2.1 Azimutul și înclinarea colectorului
Cantitatea anual ă de energie solar ă obținută depinde de
modul în care colectorul este expus traiectoriilor zilnice ale soarelui (pe durata tuturor celor 365 de zile ale anului).
Acest fapt depinde de dou ă unghiuri în care este montat
colectorul:
Orientarea (denumit ă „Azimut”): defi nește îndepărtarea
de Sud (în emisfera noastr ă)
Înclinarea: de fi nește gradul de înclinare a colectorului
Azimutul colectorului
ElevațieUnghiul de zenitAzimutul soareluiÎnclinarea colectorului
Colector
VestNord
Sud EstExpunerea medie zilnic ă la lumina solar ă corespunz ătoare
lunii corespunz ătoare (kW/m² zi) poate fi calculată pentru
o suprafață orientată și înclinată în orice mod, printr-o
procedur ă defi nită de norma UNI 8477, partea I.
Oricum, există numeroase programe gratuite sau simple foi
de calcul care permit calcularea in fl uenței pe care unghiurile
mai sus menționate o au asupra cantit ății de energie solar ă
anuală și lunară pentru toate zonele geogra fi ce.
Fără a intra în detaliile calculelor analitice deja descrise în normă, vă oferim câteva indica ții general valabile și utile
pentru o corectă poziționare a câmpului colector în func ție
de tipul de aplica ție solară aleasă.
– Orientarea γ: Orientarea spre sud ( γ=0°) reprezintă condiția ideal ă,
obținându-se astfel cea mai mare cantitate de energie atât pe o bază anual ă cât și lunară.
Acolo unde este posibil, pentru orice tip de aplica ție, este
întotdeauna de preferat ca azimutul s ă fi e egal cu 0°.
Anumite aplica ții anuale sau în primul rând de var ă (de
exemplu, pentru înc ălzirea piscinelor și a apei menajere)
implică îndepărtări majore de la condi ția ideală fără pierderi
importante de energie.Alte aplica ții proprii doar anotimpului rece (de exemplu
integrarea în instala ții de încălzire), tocmai datorit ă faptului
că prevăd exploatarea energiei solare în perioadele cu expunere redus ă la lumina solar ă, sunt extrem de sensibile
la îndepărt
ările față de sud.
– Înclinația β: Unghiul de înclina ție optimă depinde în mare m ăsură de
utilizarea instala ției solare.
Unghiurile optime de înclina ție sunt mai reduse pentru
producția de ap ă caldă și pentru încălzirea piscinei,
deoarece țin cont de înălțimea cea mai ridicată a soarelui
în timpul verii. Unghiurile optime de înclina ție pentru integrarea în instala ții
de încălzire a mediului ambient sunt în schimb mai mari dat fi ind faptul că sunt prevăzute pentru pozi ția mai joas ă a
soarelui în anotimpurile de tranzi ție.
Indicațiile de mai sus sunt rezumate în tabelul urm ător:
AplicațieUnghiuri de
înclinație a câmpurilorUnghiuri de azimut a câmpurilor
Apă caldă
PiscinăApă caldă + Încălzirea mediului ambientApă caldă + Încălzirea mediului ambient + Piscinăpână la
până la
până la
până lapână la
până la
până la
până laPROIECTARE

SISTEMI SOLARI TERMICI
Anche in questo caso per la trattazione puramente analitica
si rimandata a testi specifici.Ad ogni modo, anche in questo caso l’ausilio di software dedicati piuttosto semplici e per lo più gratuiti velocizza di molto le valutazioni del progettista.Latitudine 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46
αMIN 30,5 29,5 28,5 27,5 26,5 25,5 24,5 23,5 22,5 21,5 20,5
SYS
2,5CF
2.0SYS
2,5CF
2.0SYS
2,5CF
2.0SYS
2,5CF
2.0SYS
2,5CF
2.0SYS
2,5CF
2.0SYS
2,5CF
2.0SYS
2,5CF
2.0SYS
2,5CF
2.0SYS
2,5CF
2.0SYS
2,5CF
2.0
15 3,1 2,8 3,2 2,8 3,2 2,9 3,3 2,9 3,3 3,0 3,4 3,0 3,4 3,1 3,5 3,1 3,6 3,2 3,6 3,2 3,7 3,3
20 3,4 3,0 3,5 3,1 3,5 3,1 3,6 3,2 3,6 3,3 3,7 3,3 3,8 3,4 3,9 3,5 4,0 3,5 4,1 3,6 4,2 3,7
25 3,6 3,2 3,7 3,3 3,8 3,4 3,8 3,4 3,9 3,5 4,0 3,6 4,1 3,7 4,2 3,8 4,3 3,9 4,4 4,0 4,6 4,1
30 3,8 3,4 3,9 3,5 4,0 3,6 4,1 3,7 4,2 3,7 4,3 3,8 4,4 3,9 4,5 4,0 4,6 4,1 4,8 4,3 4,9 4,4
35 4,0 3,6 4,1 3,7 4,2 3,8 4,3 3,8 4,4 3,9 4,5 4,0 4,7 4,2 4,8 4,3 4,9 4,4 5,1 4,6 5,3 4,7
40 4,2 3,7 4,3 3,8 4,4 3,9 4,5 4,0 4,6 4,1 4,7 4,2 4,9 4,4 5,0 4,5 5,2 4,6 5,4 4,8 5,6 5,0
45 4,3 3,8 4,4 3,9 4,5 4,0 4,6 4,1 4,8 4,3 4,9 4,4 5,1 4,5 5,2 4,7 5,4 4,8 5,6 5,0 5,8 5,2
50 4,4 3,9 4, 5 4,0 4,6 4,1 4,7 4,2 4,9 4,4 5,0 4,5 5,2 4,6 5,4 4,8 5,6 5,0 5,8 5,2 6,0 5,4
60 4,4 3,9 4,5 4,1 4,7 4,2 4,8 4,3 5,0 4,5 5,2 4,6 5,4 4,8 5,6 5,0 5,8 5,2 6,1 5,4 6,3 5,6Tabelul urm ător permite calcularea rapid ă a distanței
minime dintre rânduri prin alegerea tipului de colector (CF 2.0 sau SYS 2.5) și a înclina ției acestuia.
Tip colector
Înclinație β
.2.2. Umbra generată de obstacoleAcest tip de umbră necesită observarea localiz ării pentru
a determina conturul unghiular al obstacolului v ăzut din
centrul câmpului de colectoare de instalat.
În fi ecare zi a anului, soarele urmeaz ă o traiectorie pe
bolta cerească ale cărei coordonate principale, azimutul și
elevația, sunt reprezentate în gra fi c.
În același grafi c sunt reprezentate azimutul și gradul de
elevație al unor poten țiale obstacole situate în apropierea
unei anumite instala ții solare.
Prin urmare, gra fi cul permite stabilirea intervalelor de timp
și a zilelor în care instala ția solară nu este expusă în mod
direct luminii solare. Se poate astfel evalua cantitatea anuală de energie care lipse ște. Și în acest caz, pentru tratarea exclusiv analitic ă, se vor
consulta textele speci fi ce.
În orice caz, și în această situație, utilizarea programelor speciale, a căror utilizare este relativ simpl ă și care sunt
oferite gratuit, reduce cu mult timpul de evaluare pentru proiectant.
Ridicare laNVSISTEME SOLARE
4821 iunie
21 aprilie
21 martie/septembrie
21 februarie
21 decembrie

PROGETTAZIONE
3.2.3 Dimensionamento solare per acqua
calda sanitaria Come già anticipato il dimensionamento solare per l’acqua sanitaria differisce in modo sostanziale da quello della caldaia e dell’accumulo per caldaia.Il solare è infatti un integrativo e quindi deve soltanto essere fonte di risparmio energetico e non comfort.E’ per questo che si trascurano in generale i picchi giornalieri di consumo.
Utenza Fabbisogno
acqua calda (l)Grandezza di
riferimentoTemperatura uscita
acqua calda (°C)Fabbisogno termico
medio (Wh)
Docce
– sportivi 25 per ogni doccia 60 1075
– lavoro di fabbrica che sporca poco 30 per ogni doccia 60 1290
– lavoro di fabbrica che sporca molto 40 per ogni doccia 60 1720
Bagni
-vasche normali 75 per ogni bagno 60 3225
-vasche grandi 100 per ogni bagno 60 4300
– vasche per idroterapia 200 per ogni bagno 60 8600
– vasche per locale grande 300 per ogni bagno 60 8600
Casa unifamiliare
– standard basso 40 per ogni persona e giorno 60 1720
– standard medio 50 per ogni persona e giorno 60 2150
– standard elevato 60 per ogni persona e giorno 60 2580
Casa plurifamiliare- edilizia abitativa pubblica 30 per ogni persona e giorno 60 1290
– edilizia abitativa generale 40 per ogni persona e giorno 60 1720
– edilizia abitativa elevata 50 per ogni persona e giorno 60 2150
Hotels, residence- modesto 40 per ogni letto e giorno 60 1720
– 2A classe 50 per ogni letto e giorno 60 2150
– 1 A classe 80 per ogni letto e giorno 60 3440
Terziario/Industria- con prelievi di punta lunghi 36-42 per ogni doccia 45 2095-2440
– con punte di breve tempo 30-36 per ogni doccia 45 1745-2095
– utenze di servizio per la pulizia 30- 50 per ogni persona e giorno 40 – 60 1740
Scuole
– senza impianti doccia 5-15 per ogni scolaro e giorno 45 195-580
– con impianti doccia 30-50 per ogni scolaro e giorno 45 1160-1935
Caserme 30-50 per ogni persona e giorno 45 1160-1935
Piscine coperte
– pubbliche 40 per ogni utente 60 1720
– private 20 per ogni utente 60 860
Impianti sauna
– pubblici 70 per ogni utente 60 3010
– privati 35 per ogni utente 60 1500
Centri sportivi 22-35 per ogni doccia 45 1305-2035
Centro fitness 40 per ogni utente 60 1720
Bagni medicinali 200-400 per ogni paziente e giorno 45 7740-15480
Ospedali
– con impianti sanitari semplici 60 per ogni letto e giorno 60 2580
– con impianti sanitari medi 70 per ogni letto e giorno 60 3440
– con impianti sanitari ampi 120 per ogni letto e giorno 60 5160
Edifci commerciali 10-40 per ogni persona e giorno 45 390-1550
Grandi magazzini 10-40 per ogni impiegato e giorno 45 390-1550
Ristoranti, trattorieper la preparazione di cibi 4 per portata 60-65 170-190
per risciacquo dif ferito 4 per portata 60-65 170-190
Panifci
preparazione dell’impasto, pulizia di
macchine50 per m
2 di superfcie esercizio
giorno60 2150
per la pulizia del negozio 1 per m2 di superfcie esercizio 60 45
cura del corpo (docce e pulizia mani) 40 per addetto e giorno 60 1720
Macellerie
cucinare, pulizia di macchine e apparecchi 80 per maiale e settimana 60 15480-17200
pulizia del negozio 2 per m2 di superfcie esercizio 60 1935-2150
cura del corpo (docce e pulizia mani) 40 per addetto e giorno 60 7740-8600
Birrerie 250-300 per litro di birra 60 10750-12900
Caseifci 1-1,5 per 100 litri di latte 75 56-84
Lavanderie 250-300 per 100 kg di biancheria 75 13970-16770
Negozi di parrucchieri/esalone uomo 40-60 per posto di lavoro e giorno 60 1720-2580
salone donna 100-120 per posto di lavoro e giorno 60 4300-5160
pulizia negozio 100-120 per m
2 di superfcie esercizio 60 452.2.3 Dimensionarea sistemelor solare pentru apa
caldă menajerăDupă cum s-a menționat deja, dimensionarea sistemului solar pentru apa cald ă menajeră diferă în mod substanțial
de cea a cazanului și a boilerului cazanului.
Instalația solară este o sursa suplimentar ă și, prin urmare,
trebuie să reprezinte doar o surs ă de economisire, și nu de asigurare a confortului. Din acest motiv, sunt neglijate, în general, valorile maxime ale consumului zilnic.
UtilizareNecesar ap ă
caldă (I)Mărime de referin țăTemperatură ieșire apă
caldă (°C)Necesar termic mediu
(Wh)
Dușuri
– sportivi pentru fi ecare duș
– lucrători în fabrici cu mediu de lucru mai pu țin igienic pentru fi ecare duș
– lucrători în fabrici cu mediu de lucru foarte neigienic pentru fi ecare duș
Băi
– căzi normale pentru fi ecare baie
– cazi mari pentru fi ecare baie
– căzi cu hidromasaj pentru fi ecare baie
– căzi pentru încă peri mari pentru
fi ecare baie
Casă unifamilială
– standard scăzut pentru fi ecare persoană și zi
– standard mediu pentru fi ecare persoan ă și zi
– standard ridicat pentru
fi ecare persoan ă și zi
Casă multifamilială
– construcție de uz public pentru fi ecare persoan ă și zi
– construcție de uz general pentru fi ecare persoan ă
și zi
– reședin ță de lux pentru fi ecare persoan ă și zi
Hoteluri, ansambluri reziden țiale
– modest pentru fi ecare pat ocupat și zi
– confort 1 pentru fi ecare pat ocupat ș
i zi
– confort 2 pentru fi ecare pat ocupat și zi
Servicii publice/industrie
– utilizare pentru intervale lungi de timp pentru fi ecare duș
– utilizare pentru intervale scurte de timp pentru fi ecare duș
– utilizarea serviciului pentru cur ățenie pentru fi ecare persoan ă și zi
Școli
– fără instalații de du șuri pentru
fi ecare școlar și zi
– cu instalații de du șuri pentru fi ecare școlar ș
i zi
Cazărmi pentru fi ecare persoan ă și zi
Piscine acoperite
– publice pentru fi ecare utilizator
– private pentru fi ecare utilizator
Saune
– publice pentru fi ecare utilizator
– private pentru fi ecare utilizator
Centre sportive pentru fi ecare utilizator
Centre de fi tness pentru fi ecare utilizator
Băi medicinale pentru fi ecare pacient și zi
Spitale
– cu instalații sanitare simple pentru fi ecare pat ocupat și zi
– cu instala ț
ii sanitare medii pentru fi ecare pat ocupat și zi
– cu instala ț
ii sanitare complexe pentru fi ecare pat ocupat ș
i zi
Clădiri comerciale pentru fi ecare persoan ă și zi
Magazine mari pentru fi ecare angajat și zi
Restaurante, braserii
– pentru preg ătirea mâncă rii pentru fi ecare fel de mâncare
– pentru cl ătire pentru fi ecare fel de mâncare
Întreprinderi de pani fi cație
– prepararea aluatului, cur ățarea utilajelor pentru m² de suprafa ță funcțională și zi
– pentru p ăstrarea cur ățeniei în magazin pentru m² de suprafa ță funcțională
– igiena corporal ă (duș ș
i spălarea mâinilor) pentru fi ecare angajat și zi
Măcelă
rii
– operația de gătire, curățarea utilajelor și instala țiilor pentru fi ecare porc și săptămână
– pentru p ăstrarea cur ățeniei în magazin pentru m² de suprafa ță funcțională
– igiena corporal ă (duș și spălarea mâinilor) pentru fi ecare angajat și zi
Berării per litru de bere
Fabrici de produse lactate per 100 litri de lapte
Sp
ălătorii per 100 kg lenjerie
Saloane de coafură și frizerii
Saloane pentru b ărbați pentru fi ecare loc de munc ă și zi
Saloane pentru femei pentru fi ecare loc de munc ă și zi
Curățenie salon pentru m² de suprafa ță funcțională PROIECTARE
49

SISTEMI SOLARI TERMICI
Mesi Casa per anziani Casa unifamiliare Condominio Edificio per uffici Hotel Negozio Uffici amministrativi
gen 0,97 1,00 0,98 1,00 0,75 0,90 0,98
feb 0,92 1,00 1,00 1,00 0,78 0,90 0,97 mar 0,90 0,91 0,99 1,00 0,79 0,87 0,94 apr 0,87 0,91 0,90 1,00 0,81 0,78 0,90 mag 0,83 0,82 0,91 0,91 0,93 0,74 0,78 giu 0,82 0,82 0,83 0,86 1,00 0,65 0,80 lug 0,77 0,73 0,66 0,82 1,00 0,61 0,79 ago 0,76 0,82 0,79 0,86 1,00 0,65 0,82 set 0,82 0,82 0,84 0,91 0,90 0,69 0,89 ott 0,89 0,91 0,80 1,00 0,85 0,74 0,93 nov 0,96 1,00 0,92 1,00 0,60 0,78 0,95 dic 1,00 1,00 0,95 1,00 0,80 1,00 1,00
Settimane Casa per anziani Casa unifamiliare Condominio Edificio per uffici Hotel Negozio Uffici amministrativi
lun 1,00 1,00 1,00 1,00 0,80 1,00 1,00 mar 1,00 1,00 1,00 1,00 0,80 1,00 1,00 mer 1,00 1,00 1,00 1,00 0,80 1,00 1,00 gio 1,00 1,00 1,00 1,00 0,80 1,00 1,00 ven 1,00 1,00 1,00 1,00 0,95 1,00 1,00 sab 0,79 0,94 0,82 0,28 1,00 0,83 0,41 dom 0,75 0,69 0,80 0,00 0,85 0,00 0,15Ogni applicazione ha un certo profilo annuale e settimanale
di consumo che deve essere considerato ai fini del corretto dimensionamento solare.Si utilizzano le seguenti tabelle di fattori indicizzati.
Profilo di consumo Annuale
Profilo di consumo SettimanaleFiecare aplica ție are un anumit pro fi l anual și săptămânal
de consum care trebuie luat în calcul în scopul unei
dimension ări corecte a sistemului solar.
Sunt utilizate urm ătoarele tabele de factori indicatori.
Profi l de consum anual
Luna Aziluri de bătrâni Case unifamiliale Condominii Clădiri de birouri Hoteluri MagazineBirouri administrative
Ian
Feb
Mar
Apr
Mai
Iun
Iul
Aug
Sep
Oct
Nov
Dec
Profi l de consum săptămânal
Luna Aziluri de bătrâni Case unifamiliale Condominii Clădiri de birouri Hoteluri MagazineBirouri administrative
luni
marți
miercuri
joi
vineri
sâmbătă
duminicăSISTEME SOLARE
50

PROGETTAZIONE
3.2.3.2 Calcolo del numero di collettori necessari e
dell’accumulo solareUna volta noto il fabbisogno di energia mensile, la sua distribuzione annuale in base al tipo di applicazione e
settimanale possiamo riferirci al presente diagramma per
trovare i metri quadrati di superficie di collettori e il volume
dell’accumulo solare.Si entra nel diagramma con il valore del fabbisogno
giornaliero corretto che si ottiene dividendo il fabbisogno
reale per il fattore di posizionamento dei collettori in base
alla tabella di azimut – inclinazione.
In altre parole un “cattivo” o “buon” posizionamento rispetto alla situazione di collettore orizzontale si traduce in
un’aumento o riduzione virtuale del fabbisogno termico.2.2.3.2 Calcularea num ărului de colectoare necesare și
a dimensiunii boilerului solar
Odată cunoscute necesarul de energie lunar ă, distribuirea
anuală și cea săptămânal ă a acestuia în func ție de tipul
de aplicație, se poate consulta grafi cul de mai jos pentru a
calcula suprafa ța în metri p ătrați a colectoarelor, precum și
dimensiunea boilerului solar. t c e r o c a e r a o l a v c i f a r g n î e c u d o r t n i e Să a necesarului zilnic,
aceasta obținându-se prin împ ărțirea necesarului real la
factorul de pozi ționare a colectoarelor în baza tabelului de
azimut – înclinare.
Cu alte cuvinte, o pozi ționare „bun ă” sau „proast ă”
comparativ cu situația colectorului orizontal se traduce
printr-o sporire sau reducere virtuală a necesarului termic.
Radiații 1200-1400 kWh/m² pe an
Radiații 1400-1600 kWh/m² pe an
Radiații 1600-1800 kWh/m² pe an
Persoane
Necesar energie (kWh/zi)
Litri de ap ă caldă pe zi (l/zi)
Variabilitate sc
ăzută a consumului s
ăptămânalVariabilitate ridicat
ă a consumului s
ăptămânalSuprafață (mp)
Volum (l)PROIECTARE
51

SISTEMI SOLARI TERMICI
Questo ovviamente comporta un aumento o una diminuzione
del numero dei collettori trovati dal diagramma di cui sopra
La superficie necessaria si trova intersecando la linea
verticale che parte dal fabbisogno corretto con la curva della specifica zona climatica:- Palermo 1600-1800 W/m
2
– Roma 1400-1600 W/m2
– Milano 1200-1400 W/m2
Le zone con insolazione maggiore richiedono naturalmente superfici più piccole.
Il volume di accumulo si ricava intersecando la linea verticale
che parte dal fabbisogno corretto con la curva appropriata: – Curva per elevata variabilità del consumo settimanale- Curva per bassa variabilità del consumo settimanaleI profili di consumo settimanale più irregolari possono essere “ammortizzati” meglio con accumuli solari di dimensioni maggiorate.Nulla invece si può fare se il profilo di consumo è irregolare su base annuale.












 
 

 

 


 




"##*2/(./
(*/1.",*&1/
+ )(
 11"((*"-&.3/
(*/1.",*&1/
-&%*/
24
240&1 8$*&
/1*77/.3",&
















"33/1&
$/11&33*5/
-&.2*,&
0/2*7*/.&
*.$,"7*-43














*0/
$/,,&33/ 1*
!


 11"((*"-&.3/
(*/1.",*&1/
-&%*/
24
240&1 8$*&
/1*&.3"3"



6




6




6




6




6




6




6




6




6




6




6




6




&.%*-&.3/
-&%*/
"..4",&
2*23&-"
$/.
!
/















4-&1/
$/,,&33/1*
.&1(*"
-&%*"
(*/1.",*&1"
1"$$/,3"
%",
2*23&-"




6

6




6

6




6

6




6

6




6

6




6

6




6

6




6

6




6

6




6

6




6

6




6

6

9 
6




/&'8$*&.3*
%*
01/8,/
'"##*2/(./
-&.2*,&














1&"
$"-0/
$/,,&33/1*
1/8,/
'"##*2/(./
(*/1.",*&1/
-&%*/
-&.2*,&



6



 
6



 
6



 
6



 
6



 
6



 
6



 
6



 
6



 
6



 
6



 
6

9
6







6


&


6


&
!
/0&1341"





6






6






6






6






6






6






6






6






6






6






6






6






6
3.2.3.3 Verifica della soluzioneLa procedura qui illustrata si basa sull’ ipotesi che la resa mensile sia costante al 45% durante tutto l’anno; questo è ragionevolmente vero soltanto a patto che:- Si utilizzino collettori solari piani SYS 2.5 oppure CF 2.0- L’impianto non sia eccessivamente sovradimensionato, ovvero l’energia solare mensile raccolta non ecceda quella necessaria in quel mese (tipica situazione in estate)
Alla fine della procedura di dimensionamento è pertanto
consigliabile fare una verifica mese per mese in modo da valutare l’assenza di un eventuale sovradimensionamento che farebbe cadere le ipotesi della procedura seguita.Questo ci permette tra l’altro di calcolare le coperture mensili e annuali ottenibili.Se nella tabella trovassi che per diversi mesi la copertura supera il 100% dovrei ripetere i calcoli considerando una superficie minore di collettori.
La tabella seguente è una guida nella verifica da effettuare.
Dove FM è il fabbisogno mensile nominale.Acest lucru determin ă, în mod evident, o cre ștere sau o
scădere a num ărului de colectoare calculat cu ajutorul
graficului de mai sus
Suprafața necesar ă se calculeaz ă prin intersectarea liniei
verticale (valoarea corect ă a necesarului) cu linia curbă a
zonei climatice respective:
-București 1400-1600 W/m²
-Deva 1200-1400 W/m²
-Suceava 1100-1250 W/m²
Zonele mai însorite necesit ă, evident, suprafețe mai mici.
Dimensiunea boilerului solar se calculeaz ă prin intersectarea
liniei verticale (valoarea corect ă a necesarului) cu linia
curbă corespunz ătoare:
– Curba pentru variabilitate ridicat ă a consumului
săptămânal- Curba pentru variabilitate sc ăzută a consumului
săptămânal
s i u l u m u s n o c e l a e t a l u g e r i a m e l i r u l i f o r Păptămânal pot fi
mai bine „amortizate” prin intermediul unui boiler solar cu dimensiuni m ărite. Dacă, în schimb, profi lul consumului anual este neregulat,
acesta nu mai poate fi „amortizat”.
2.2.3.3 Verifi carea soluției
Procedura prezentat ă în această secțiune se bazeaz ă pe
ipoteza conform c ăreia randamentul lunar este constant la
45 % pe întreaga durat ă a anului, fapt valabil doar dac ă:
– Se utilizeaz ă colectoare solare plane SYS 2.5 sau CF
2.0- Instalația nu este supradimensionat ă în mod excesiv
sau energia solar ă lunară obținută nu depășește valoarea
energiei necesare în luna respectiv ă (situație întâlnită des
în timpul verii).
La fi nalul procedurii de dimensionare, v ă sfătuim să
efectuați verifi cări lunare pentru a evalua astfel absen ța
unei eventuale supradimension ări care ar anula ipoteza
procedurii aplicate, fapt ce v ă permite în plus să calcula ți
valorile de acoperire lunar ă și anual ă care se pot obține.
Dacă din tabel rezultă c ă pentru mai multe luni valoarea de
acoperire dep ășește 100%, se vor repeta calculele luându-
se în considerare o suprafa ță mai mică a colectoarelor.
Datele din tabelul urm ător sunt necesare în verifi cările pe care trebuie s ă le efectuați.
Unde FM reprezint ă necesarul lunar nominal.ian feb mar apr mai iun iul aug sep oct nov dec Total anual
Necesar zilnic (kWh/g)
ARadiație zilnică medie pe suprafață orizontală
Factor lunar de corectare poziție (înclinare – azimut)
Tip colectoare (SYS/CF)
BRadiație zilnică medie pe suprafață orientată
Randament mediu anual sistem (cu SYS sau CF)
Număr colect
oare
CEnergie medie zilnică acoperită de sistem
Coefi cienți de profi l necesar lunar
Suprafață corp colectoare
D = C x 1,8 (Se CF); C x 2,3 (Se SYS)Profi l necesar zilnic mediu lunar
AcoperireSISTEME SOLARE
52

PROGETTAZIONE
3.2.4 Dimensionamento solare per riscaldamento e
acqua sanitaria domesticaL’applicabilità e la convenienza economica di questa soluzione tipicamente “invernale” va valutata caso per caso in base all’impianto di riscaldamento adottato (meglio a bassa temperatura) e alla coibentazione dell’edificio (meglio elevata); soltanto su edifici a bassa dispersione il solare termico dà un contributo percentualmente rilevante.
Su un edificio di vecchia concezione in ristrutturazione è
consigliabile partire da un miglioramento dell’isolamento termico (serramenti e cappotto) e da un buon impianto termico (a parete o a pavimento) e poi pensare al solare termico per integrare il riscaldamento ambiente.
Quest’applicazione solare è tipicamente adottata in abitazioni
mono o bi familiari. È molto raro trovare applicazioni più grandi come ad esempio i condomini.
Il dimensionamento per l’integrazione solare al riscaldamento
conduce a trovare una superficie captante molto più estesa rispetto a quella che sarebbe necessaria per il solo fabbisogno di acqua calda sanitaria.È facile intuire che per utilizzare al meglio questo tipo di impianto solare si rende necessario poter consumare il più possibile l’eccesso di energia solare disponibile in estate.È per questo che si utilizza sempre l’impianto solare anche per integrare la produzione di acqua calda sanitaria e, a volte, il riscaldamento estivo delle piscine.
La copertura annuale per il solo riscaldamento può andare
dal 10 al 30% a seconda dei casi.Il rendimento di questo tipo di impianti, a prescindere dal collettore, è di norma piuttosto basso per via dei lunghi periodi di “sovratemperatura” estiva dell’impianto nei quali grandi quantità di energia solare vanno perdute per mancato utilizzo; il rendimento annuale si aggira intorno al 20-30%.
Non esiste una regola esatta per dimensionare il
riscaldamento solare.Si tratta piuttosto di bilanciare, in un buon compromesso, la copertura termica ottenibile in inverno con il fabbisogno estivo di acqua sanitaria per evitare sprechi.
Questa applicazione richiede maggiore precisione nel
posizionamento che deve essere quanto più vicina al posizionamento ideale (vedi tabella angoli ideale e scostamenti) e quindi considerare i fattori correttivi (tabella azimut-inclinazione) ha poco senso. L’informazione della zona climatica rimane invece importate da conoscere.
Il fabbisogno di energia per riscaldamento dipende
innanzitutto dalla categoria dell’edificio considerato che possiamo inquadrare per semplicità in categorie di classi energetiche ed edilizie.2.2.4 Dimensionarea sistemelor solare pentru încălzire
și preparare apă caldă menajeră
Aplicabilitatea și avantajul economic al acestei solu ții tipice
de iarnă vor fi evaluate de la caz la caz în func ție de instala ția
de încălzire adoptat ă (de preferat, de joas ă temperatură) și
de izolația clădirii (de preferat, cu un grad mai ridicat); doar
în cazul clădirilor cu dispersie termic ă scăzută, energia
solară oferă o contribuție procentual ă semnifi cativă.
În cazul unei cl ădiri vechi, în curs de restructurare, este
recomandat s ă începeți cu o îmbunătățire a izola ției termice
(închizători și strat de izolație) și utilizarea unei instala ții de
încălzire performante (mural ă sau prin pardoseal ă), iar mai
apoi să luați în considerare energia termic ă solară pentru
încălzirea locuin țelor.
Această aplica ție este utilizată, de obicei, în imobilele locuite
de una sau dou ă familii și extrem de rar în cazul imobilelor
mai mari, cum sunt de exemplu cele condominiale.
Dimensionarea în vederea integr ării sistemului solar pentru
încălzire presupune existen ța unei suprafe țe de captare
mult mai extinse față de cea care ar fi necesară doar pentru
prepararea apei calde menajere.
Este clar că, pentru o utilizare optim ă a acestui tip de
instalație, este necesar să se poată consuma cât mai mult
excesul de energie solar ă disponibil ă pe timpul verii.
Din acest motiv, instalaț
ia solară este utilizată întotdeauna în
cazul integr ării funcției de preparare a apei calde menajere
și, uneori, pentru încălzirea piscinelor în timpul verii.
Gradul de acoperire anual ă exclusiv pentru înc ălzire poate
varia între 10 și 30%, de la caz la caz.
Randamentul acestui tip de instala ții, pornind de la colector,
este de regul ă mai degrab ă scăzut din cauza perioadelor
lungi de „supratemperatur ă” estivală, atunci când mari
cantități de energie solar ă se pierd nefi ind utilizate;
randamentul anual se situeaz ă în jurul valorii de 20-30%.
Nu există o regulă exactă pentru dimensionarea sistemului solar utilizat pentru înc ălzire, fi ind mai degrab ă vorba
despre o echilibrare, printr-un compromis avantajos, între gradul de acoperire termic ă care se obține iarna și
necesarul estival de ap ă caldă menajer ă pentru a se evita
astfel pierderile inutile.
Această aplica ție necesită o precizie sporit ă a poziționării;
aceasta din urmă trebuie să fi e cât mai apropiată de
poziționarea ideal ă (vezi tabelul cu unghiuri ideale și
îndep
ărtări); luarea în considerare a factorilor de corec ție
(tabelul azimut – înclinare) nu mai are sens în acest caz.
Totuși, cunoașterea zonei climatice r ămâne la fel de
importantă.
Necesarul de energie pentru înc ălzire depinde, în primul
rând, de categoria din care face parte cl ădirea respectiv ă,
pe care o putem încadra, în funcție de simplitate, în categorii
de clase energetice și edilitare. Tipul ClasaConsumul
specifi c MIN(kWh/m2 an)
MAX
Clădire de
dimensiuni mari
Clădire de
dimensiuni medii
Clădire de
dimensiuni reduse
53PROIECTARE

SISTEMI SOLARI TERMICI
Il grafico che segue si basa sull’ipotesi che l’impianto
di riscaldamento sia a bassa temperatura e tiene in considerazione la zona climatica e la categoria edilizia dell’immobile.Si entra nel grafico con i metri quadrati di abitazione (per il riscaldamento) e con il numero delle persone (per copertura acqua sanitaria del 50%).
I due ingressi condurranno di norma a due superfici di
collettori piuttosto diverse (maggiori per il riscaldamento).Si dovrà scegliere un valore di compromesso per garantire, da un lato una copertura adeguata in riscaldamento e dall’altro evitare sovratemperatura eccessive in fase estiva per eccesso di collettori.

 


 
 
  
 

 






 

 






 
  
  
 








 




  



























51'2(+%+'

#$+4#6+0/'










 



 



















 







 


,!*.

#//0 


,!*.

#//0



,!*.

#//0
'230/'"  
.

Si nota che le situazioni più “bilanciate” si hanno per
abitazioni ad alta efficienza energetica e abitate da un numero consistente di persone in proporzione ai metri quadrati.
Decisi i metri quadrati di collettore, il volume dell’accumulo
solare dovrà essere di 40 litri per ogni metro quadrato di collettore.Grafi cul următor se bazează pe ipoteza conform căreia
instalația de încălzire este de joas ă temperatură, luând
în considerare zona climatic ă și categoria edilitar ă a
imobilului.
Se introduc în grafi c suprafața în metri pătrați a locuin ței
(pentru încălzire) și numărul de persoane (pentru grad de
acoperire de 50% preparare ap ă caldă menajer ă).
Cele două valori vor conduce, de regul ă, la calcularea a
două suprafe țe a colectoarelor destul de diferite (mai mari,
în cazul încălzirii). Se va alege o valoare de compromis pentru a asigura, pe de o parte, o acoperire adecvat ă în cazul încălzirii, evitând pe
de altă parte înregistrarea unor supratemperaturi excesive în faza estivală din cauza colectoarelor în exces.
Se observă faptul că situațiile cele mai „echilibrate” exist ă
în cazul locuințelor cu efi ciență energetică ridicată, locuite
de un num ăr mare de persoane propor țional cu suprafa ța
exprimată în m2.
După stabilirea num ărului de m2 ai colectorului, capacitatea
boilerului solar va trebui s ă fi e de 40 de litri pentru fi ecare
metru pătrat de colector. Radia
ții 1200-1400 kWh/m² pe an
Radia
ții 1400-1600 kWh/m² pe an
Radia
ții 1600-1800 kWh/m² pe an
PersoaneEnergie medie anual ă per
clădire (kWh/m² pe an)
Suprafață locuin țăRadiații 1200-1400 kWh/m² pe an
Radiații 1400-1600 kWh/m² pe an
Radiații 1600-1800 kWh/m² pe an
Clădire de dimensiuni reduse
Clădire de dimensiuni mediiClădire de dimensiuni mari SISTEME SOLARE
54

PROGETTAZIONE
3.2.5 Dimensionamento solare per piscine
Il solare termico è normalmente utilizzato per il mantenimento della temperatura desiderata nell’acqua della piscina.La messa in temperatura è normalmente delegata all’utilizzo della caldaia.
Le condizioni atmosferiche e le perdite termiche della piscina
verso il terreno influenzano fortemente il dimensionamento e per questo motivo, un impianto solare per il riscaldamento dell’acqua della piscina, si può dimensionare soltanto in maniera approssimata.
In linea di massima ci si indirizza secondo la superficie
della vasca. Non è possibile garantire una determinata temperatura dell’acqua, costante per diversi mesi.
Data l’incertezza del calcolo ha poco senso considerare il
correttivo per il posizionamento dei collettori (tabella azimut-inclinazione) mentre resta importante tenere in conto la zona climatica.
Possiamo dividere il problema in base al tipo di piscina:
– Piscine coperte con protezione termica- Piscina all’aperto con protezione termica – Piscina all’aperto senza protezione termica
Dove per protezione termica si intende che la vasca
sia sempre coperta quando non utilizzata per evitare la dispersione dovuta all’evaporazione
I valori indicativi che verranno forniti valgono nell’ipotesi
che:- -La temperatura dell’acqua nella vasca sia di 24°C.- La piscina sia isolata ed incassata a secco nel terreno.2.2.5 Dimensionarea sistemelor solare pentru încălzirea piscinelorEnergia termic ă solară este de obicei utilizat ă pentru
menținerea temperaturii dorite a apei din piscin ă.
Reglarea temperaturii se face, de obicei, prin utilizarea cazanului.
Condițiile atmosferice și pierderile termice ale piscinei
infl uențează în mod semnifi cativ dimensionarea, motiv
pentru care o instala ție solară pentru încălzirea apei din
piscină poate fi dimensionat ă numai cu aproxima ție.
În linii mari, la baza dimension ării se afl ă suprafața piscinei.
Nu poate fi asigurată o anumită valoare constant ă de
temperatură a apei pe mai multe luni. Dată fi ind relativitatea calcului, nu are sens s ă luăm în
considerare factorul de corectare pentru pozi ționarea
colectoarelor (tabelul azimut – înclinare), cunoa șterea
zonei climatice fi ind însă la fel de important ă.
Există trei tipuri de piscine:
– Piscine acoperite cu protec ție termică
– Piscine în aer liber cu protec ție termică
– Piscine în aer liber f ără protecție termică
Protecția termică presupune ca piscina s ă fi e în permanen ță
acoperită atunci când nu este utilizat ă, pentru a se evita
dispersia c ăldurii rezultat ă în urma evaporării.
Valorile orientative ce vor fi furnizate sunt valabile în cazul
în care:- Apa din piscin ă are o temperatură de 24 °C.
– Piscina este izolat ă și săpată în terenul respectiv.PROIECTARE
55

SISTEMI SOLARI TERMICI
  
  
  
  
  

 
  
  
  
  
  
  

  

 

 

  

  

  

  


  

  

 
   
   
  
  
  

 




 

 

 

 
  
 
  

 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
 
  
  
  



 

 

 
  
  
  
  

 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

 

 

 

 


  
  
        
   
        
   
      
  
  







 /*",#%!%"
*%-!%(
!),,"..










 








 



 

 
 


  


/*",#%!%"
*%-!%(   /*",#%!%"
'+
Radia
ții 1200-1400 kWh/m² pe anRadia
ții 1400-1600 kWh/m² pe anRadia
ții 1600-1800 kWh/m² pe anPiscină descoperită fără protecție termică
Piscină acoperită cu protecție termicăPiscină descoperită fără protecție termicăSuprafață (mp)
Suprafață piscinăSuprafață piscină corectăSISTEME SOLARE
56

PROGETTAZIONE
.3 Dimensionamento idraulico dell’ impianto solare
Una volta definito numero e tipo di collettori solari, il loro collegamento, gli accumuli termici ( e/o scambiatori di calore) e la loro posizione nello spazio disponibile, arriva il momento di dimensionare la parte idraulica.
Nello specifico, in questa sezione si illustreranno delle
procedure pratiche per definire:- Portata totale dell’impianto solare- Dimensione delle tubazioni del primario- Perdite di carico dell’impianto e scelta del gruppo pompa- Dimensione del vaso di espansione
3.3.1 Portata totale dell’impianto solare
Questo valore dipende dal numero di collettori solari, da come sono installati tra loro (file in serie o in parallelo), e più in generale dalla “filosofia” adottata nell’impianto (normal flow o low flow).Le scelte di cui sopra dipendono dalla “sensibilità” del progettista termotecnico e da un’analisi (non sempre semplice) dei costi e benefici delle diverse soluzioni.
3.3.1.1 Normal flow o low flow
Nel regime “normal flow” il singolo collettore deve essere attraversato da una portata di fluido termovettore di 40-60 litri/ora per m
2 di collettore.
Nel regime “low flow” il singolo collettore deve essere attraversato da una portata di fluido termovettore di 10-15 litri/ora per m
2 di collettore.
Il regime di flusso “normal flow” comporta:- Maggiori portate nell’impianto- Maggiori consumi elettrici del gruppo di circolazione- Maggiori rendimenti dei collettori e quindi dell’impianto solare- Maggiori superfici di scambio termico lato bollitore- Minori temperature medie dei collettori solari- Minore salto termico ingresso-uscita sul campo collettore- Minore probabilità che il calore possa essere ceduto in modo continuo all’accumulo d’acqua in condizione di bassa insolazione
In definitiva il regime di flusso “normal flow” è raccomandabile
nelle seguenti condizioni:- Zone ad elevata insolazione- Applicazioni annuali o prevalentemente estive (acqua calda sanitaria)- Applicazioni che non richiedono fluidi di processo troppo caldi (acqua calda sanitaria o piscine)- Dove non sia rilevante la spesa elettrica rispetto al risparmio legato all’energia termica raccolta- Dove si abbiano superfici di scambio al bollitore sufficientemente grandi rispetto al campo collettori
Il regime di flusso “low flow” comporta:
– Minori portate nell’impianto- Minori consumi elettrici del gruppo di circolazione- Minori rendimenti dei collettori e quindi dell’impianto solare- Minori superfici di scambio termico lato bollitore- Maggiori temperature medie dei collettori solari- Maggiore salto termico ingresso-uscita sul campo collettore- Maggiori probabilità che il calore possa essere ceduto in modo continuo all’accumulo d’acqua in condizione di bassa insolazione
In definitiva il regime di flusso “low flow” è raccomandabile
nelle seguenti condizioni:- Zone a bassa insolazione- Applicazioni prevalentemente invernali (riscaldamento degli ambienti)- Applicazioni che richiedono fluidi di processo molto caldi (applicazioni industriali)- Dove la spesa elettrica sia rilevante rispetto al risparmio legato all’energia termica raccolta- Dove si vogliano limitare i costi di impianto riducendo le superfici di scambio al bollitore- Dove il collettore abbia una “buona” curva di rendimento (tubi a vuoto)
.3 Dimensionarea hidraulică a instalației solareDupă stabilirea num ărului și tipului de colectoare solare, a
conexiunii acestora, a boilerelor ( și/sau schimbătoare de
căldură), precum și a pozi ției acestora în spa țiul disponibil,
se va dimensiona partea hidraulic ă.
Mai exact, în aceast ă sec țiune sunt prezentate procedurile
practice pentru a defi ni:-Debitul total al instala ției solare
-Dimensiunea conductelor primare
-Pierderile de presiune ale instalației și selectarea grupului
de pompare-Dimensiunea vasului de expansiune
.3.1 Debitul total al instala ției solare
Această valoare depinde de num ărul de colectoare solare,
de modul în care sunt instalate (rânduri în serie sau în
paralel) și, în general, de „filosofia ” adoptată în cadrul
instala ției (debit normal sau sc ăzut).
Alegerile de mai sus depind de „sensibilitatea” proiectantului instala ției de înc ălzire, precum și de analiza (nu întotdeauna
simplă) a costurilor și benefi ciilor aferente diverselor
soluții.
.3.1.1 Debit normal sau debit sc ăzut
În regimul „debit normal”,
fiecare colector trebuie să fie
fiecare colector trebuie să fietraversat de un debit de agent termic solar egal cu 40-60
litri/oră pe m² de colector.
În regimul „debit scăzut”,
traversat de un debit de agent termic solar egal cu 10-15
litri/oră pe m² de colector.
Regimul de „debit normal” presupune:
-Debite sporite în instala ție
-Consumuri electrice ridicate ale grupului de circula ție
-Randamente mai mari ale colectoarelor și, în consecin ță,
a instala ției solare
-Suprafețe sporite de schimb termic pe partea boilerului
-Temperaturi medii mai mici ale colectoarelor solare
-Salt termic mai scăzut intrare – ieșire pe câmpul de
colectoare-Probabilitate scăzută de cedare continu ă a căldurii la
nivelul boilerului de ap ă în condiții de radia ție scăzută.
În concluzie, regimul de „debit normal” se recomand ă a fi
utilizat în următoarele condi ții:
-Zone foarte însorite
-Aplica ții anuale sau cu precădere estivale (apă caldă
menajer ă)
-Aplica ții care nu necesit ă fl uide de proces cu temperaturi
ridicate (preparare ap ă caldă menajer ă sau încălzire
piscine)-În cazul în care consumul de energie electric ă nu este unul
semnifi cativ în raport cu economia realizată prin utilizarea energiei termice ob ținute
-În cazul în care suprafe țele de schimb la nivelul boilerului
sunt sufi cient de mari în raport cu câmpul de colectoare.Regimul de „debit sc ăzut” presupune:
– Debite mai mici în instala ție
– Consumuri electrice mai mici ale grupului de circula ție
– Randamente mai mici ale colectoarelor și, în consecin ță,
a instalației solare
– Suprafețe de schimb termic reduse pe partea boilerului- Temperaturi medii mai mari ale colectoarelor solare- Salt termic mai ridicat intrare – ie șire pe câmpul de
colectoare- Probabilitate ridicat ă de cedare continu ă a căldurii la
nivelul boilerului de ap ă în condiții de radia ție scăzută.
În concluzie, regimul de „debit sc ăzut” se recomandă a fi
utilizat în următoarele condi ții:
– Zone mai pu țin însorite
– Utilizare preponderentă în timpul sezonului rece (înc ălzirea
locuințelor)
– Aplicații care necesit ă fl uide de proces cu temperaturi
ridicate (aplicații industriale)- Dacă se dore ște reducerea cheltuielilor la energia electric ă
prin economisirea de energie termică.
– În cazul în care se dore ște limitarea costurilor aferente
utilizării instala ției prin reducerea suprafețelor de schimb
ale boilerului – La aplica țiile care presupun o curb ă pozitivă a
randamentului colectorului (cu tuburi vidate) PROIECTARE
5

SISTEMI SOLARI TERMICI
3.3.1.2 Collettori in serie o in parallelo
In una fila di collettori solari il collegamento in parallelo comporta: – Minore salto termico del fluido termovettore in uscita dalla fila- Minori perdite di carico specifiche della fila ( )- Minori perdite di carico- Maggiori portate d’acqua- Temperature costanti lungo la fila che comportano rendimenti uguali dei collettori
Q
FILA=QCOLLETTORE x Numero collettori (l/ora)
In una fila di collettori solari il collegamento in serie
comporta: – Maggiore salto termico del fluido termovettore in uscita dalla fila- Maggiori perdite di carico specifiche della fila ( )- Maggiori perdite di carico- Minori portate d’acqua- Temperature crescenti lungo la fila che comportanorendimenti ridotti dei collettori finali

Q
FILA=QCOLLETTORE (l/ora)


MBAR
LORA
MBAR
LORA3.3.2 Dimensione delle tubazioni
Definita la portata totale e quella dei singoli tratti di tubo, il dimensionamento delle tubazioni tra collettore solare ed accumulo segue le stesse regole generali del dimensionamento nei comuni impianti di riscaldamento.Il diametro di ciascun tratto di tubo con portata diversa deve essere scelto come compromesso di buon senso.Infatti, all’aumentare del diametro delle tubazioni, si hanno effetti contrapposti:- Diminuzione delle perdite di carico specifiche (mbar/m)- Diminuzione della potenza elettrica assorbita dal gruppo di circolazione- Diminuzione delle velocità (riduzione del rumore e di altri effetti indesiderati)- Aumento delle dispersioni termiche- Aumento dei costi (materiale tubazioni e volume di glicole)
Se le tubazioni sono in rame il diametro del tubo può essere
stimato con la seguente formula approssimata che si basa sul presupposto che, in ogni caso, la velocità del fluido dentro alle tubazioni non superi 1 m/s:
$INT
MINs1Dove:Dint-min è il diametro interno minimodel tubo nel tratto consideratoQ è la portata nel tratto considerato.3.1.2 Colectoare legate în serie sau în paralel
Un rând de colectoare solare legate în paralel presupune:
– Un salt termic mai mic al DJHQWXOXLWHUPLFVRODUla ie șirea din
rând ( )MBAR
LORA
– Pierderi de presiune mai mici speci fi ce rândului
– Pierderi de presiune mai reduse- Debite de ap ă ridicate
– Temperaturi constante de-a lungul rândului care determin ă
randamente egale ale colectoarelor
QRÂND = QCOLECTOR x Număr colectoare (l/or ă)
Un rând de colectoare solare legate în serie presupune:
8n salt termic ridicat al agentului termic solar la ie șirea
din rând3ierderi de presiune mai mari speci fi ce rândului
( )MBAR
LORA- Pierderi de presiune mai ridicate
– Debite de ap ă reduse
– Temperaturi în cre ștere de-a lungul rândului care determin ă
randamente reduse ale colectoarelor finale
QRÂND = QCOLECTOR x [Număr colectoare] (l/oră).3.2 Dimensiunea conductelor
După stabilirea debitului total și a celui aferent fi ecărei
porțiuni a conductei, dimensionarea conductelor dintre colectorul solar și boiler urmeaz ă acelea și reguli generale
de dimensionare aplicate în cazul instala țiilor de încălzire.
Diametrul fi ecărei porțiuni de conduct ă având debite diferite
trebuie ales în baza unui compromis rezonabil, odat ă cu
sporirea diametrului conductelor ob ținându-se efecte
opuse:'iminuarea pierderilor speci fi ce de presiune (mbar/m)
'iminuarea puterii electrice absorbite de grupul de circulație
'iminuarea vitezei (reducerea zgomotului și a altor
efecte nedorite)&reșterea dispersiilor termice&reșterea costurilor (material conducte și volum de
glicol)
În cazul în care conductele sunt fabricate din font ă, cu
ajutorul urm ătoarei formule aproximative se poate estima
diametrul conductei, formul ă care se bazează pe ipoteza
că, în orice caz, viteza fl uidului din interiorul conductelor nu
depășește 1 m/s:
Unde:
Dint-min reprezint ă diametrul intern minim
al conductei pe por țiunea dorit ă.
Q reprezintă debitul existent pe porțiunea dorit ă.SISTEME SOLARE
58

PROGETTAZIONE
Per il rame si può anche prendere come riferimento la
tabella che segue che fornisce soluzioni multiple, data una certa portata. În cazul conductelor din font ă, se poate utiliza drept referin ță
tabelul de mai jos, care ofer ă multiple solu ții pentru un
anumit debit.
DebitDimensiunePROIECTARE
59

SISTEMI SOLARI TERMICI
– Bilanciamento idraulico delle file di collettori
Questo passaggio è necessario se le file non sono collegate secondo TicklemanPer far questo si deve calcolare la perdita di carico delle singole file in parallelo tra loro e verificare che, in base alla portata assegnata a ciascuna, abbiano perdite di carico almeno simili.
Nel collegamento secondo Tickleman (schema A) le file
sono automaticamente bilanciate; per contro il circuito è più lungo e le tubazioni mediamente maggiori. Ciò comporta maggiori spese di realizzazione dell’impianto e di messa il funzione (maggiore contenuto di glicole).Se non si utilizza il metodo Tickleman le sezioni vanno variate in base alla portata dei singoli tratti come descritto (schema B).
Schema A
Schema Bl diametro andrà scelto tenendo opportunamente in considerazione quanto segue:- La lunghezza totale delle tubazioni dell’impianto- Bilanciamento idraulico delle file di collettori (se più di una collegate)- L’effetto del glicole in base alla concentrazione (al 40% le perdite di carico aumentano di un 20%)- Le perdite di carico concentrate varie (curve, valvole ecc) – Perdite di carico dei collettori- La prevalenza del gruppo di circolazione alla portata di progetto impianto- Costi di impianto.
Se si utilizzano tubazioni in acciaio inox corrugato,
l’applicazione va limitata a portate e distanze minori (piccoli e medi impianti) in base alla tabella che segue:
Lunghezza semplice fino a (m)
Portata fino a (l/h) 6 15 20 25
500 ∅ 15 ∅ 15 ∅ 18 ∅ 22
1000 ∅ 18 ∅ 22 ∅ 28 ∅ 28
1500 ∅ 22 ∅ 28 ∅ 28 ∅ 28
2000 ∅ 28 ∅ 28 ∅ 28 ∅ 35
3.3.3 Calcolo delle perdite di carico e scelta del gruppo
pompaLo step del calcolo delle perdite di carico non è successivo allo step della scelta dei tubi ma è più che altro “interattivo” con esso; nel senso che da questa sezione può scaturire una modifica delle dimensioni dei tubi già scelte nel passo precedente.
Nello specifico lo scopo di questo passaggio è duplice:
– Scelta del gruppo di circolazionePer far questo si deve calcolare il tratto dell’impianto con maggiori perdite di carico e verificare che, alla portata totale di progetto dell’impianto, il gruppo di circolazione possa fornire una prevalenza superiore o almeno uguale a quella trovata






Diametrul va fi ales ținându-se cont de urm ătoarele
elemente:
Lungimea total ă a conductelor instala ției
Echilibrarea hidraulic ă a rândurilor de colectoare (dac ă
sunt legate mai mult de un colector)(fectul glicolului în func ție de concentra ție (la o
concentra ție de 40% glicol, pierderile de presiune cresc
FX20%)Diversele pierderile de presiune concentrate (curbe, supape etc.)Pierderi de presiune a colectoarelorÎnălțimea de pompare a grupului de circula ție la debitul
de proiectare a instala ției
Costurile instala ției
Dacă se utilizeaz ă conducte din o țel inoxidabil ondulat,
aplicația se va limita la debite și distanțe mici (instala ții de
dimensiuni mici și medii) în baza urm ătorului tabel:
Lungime simpl ă maximă (m)
Debit maxim (l/h)
3.3.3 Calcularea pierderilor de presiune și alegerea grupului de pompareCalcularea pierderilor de presiune nu este realizat ă după
alegerea conductelor, fi ind mai degrab ă o operațiune
simultană cu aceasta, în sensul că din această secțiune
poate fi necesar ă o modi fi care a dimensiunilor conductelor
deja stabilite în etapa anterioar ă.
Mai exact, această secțiune descrie dou ă operațiuni:
– Alegerea grupului de circulareÎn acest sens, se va calcula por țiunea de instala ție care
prezintă cele mai mari pierderi de presiune și se va verifi ca
dacă la debitul total proiectat pentru instala ția în cauză
grupul de circula ție poate furniza o în ălțime de pompare
superioar ă sau cel puțin egal ă cu cea calculat ă.- Echilibrarea hidraulic ă a rândurilor de colectoare
Această operațiune este necesar ă în cazul în care rândurile
nu sunt legate conform metodei Tickleman.În acest sens, se va calcula pierderea de presiune a fi ecărui
rând legat în paralel cu celelalte și se va verifi ca dacă, în
baza debitului alocat fi ecăruia, rândurile prezint ă pierderi
de presiune cel pu țin egale.
În cazul conectării conform metodei Tickleman (schema A), rândurile sunt în mod automat echilibrate; în schimb, circuitul este mai lung, iar conductele sunt în medie mai mari, fapt ce atrage după sine costuri sporite pentru realizarea instala ției și punerea acesteia în func țiune
(conținut mai mare de glicol). Dacă nu se utilizeaz ă metoda Tickleman, secțiunile vor fi
modifi cate în func ție de debitul fi ecărei porțiuni conform
descrierii (schema B).SISTEME SOLARE
60

PROGETTAZIONE
Valori del coefficiente di perdita localizzata ξ (reti di distribuzione)
# % ,*'
# &, *&'
,-#
# &
# # '
# &'/
*%

% , *# $
($+,#'
# % ,*'
,-#
# &
# # '2 
%%
12 
1







* 



* 



* 



* 



* 




* 


Valorile coe fi cientului de pierdere localizat ă ξ (rețele de distribu ție)
Diametru intern conducte din o țel inoxidabil, cupru și material plastic
Diametru conducte din o țel
Tip de rezisten ță localizat ă Simbol
Curbă la 90° cu rotunjire mic ă
Curbă la 90° cu rotunjire medie
Curbă la 90° cu rotunjire mare
Cot cu rotunjire mic ă în form ă de U
cu rotunjire medie în form ă de U
cu rotunjire mare form ă de U
L
ărgire
Restrângere
Ramifi caț ie simplă cu T în unghi drept
Confl uență simplă cu T în unghi drept
Ramifi caț ie dublă cu T în unghi drept
Confl uență dublă cu T în unghi drept
Ramifi caț ie simplă cu unghi ascu țit (45-60 °C)
Confl uență simplă cu unghi ascu țit (45-60 °C)
Ramifi caț ie cu curbe de admisie
Confl uență cu curbe de admisiePROIECTARE
61

SISTEMI SOLARI TERMICI
Valori del coefficiente di perdita localizzata ξ (componenti d’impianto)
(


'( '






















Valorile coefi cientului de pierdere localizat ă ξ (rețele de distribuție)
Diametru intern conducte din o țel inoxidabil, cupru și material plastic
Diametru conducte din o țel
Tip de rezisten ță localizată Simbol
Supapă de interceptare dreapt ă
Supapă de interceptare înclinat ă
Opritor cu pasaj de trecere redus
Opritor cu pasaj de trecere total
Robinet cu bil ă cu trecere redusă
Robinet cu bil ă cu trecere completă
Supapă fl uture
Supapă cu piedic ă
Supapă pentru corp de încălzire tip drept
Supapă pentru corp de încălzire tip în unghi drept
Racord drept
Racord în unghi drept
Supapă cu patru căi
Supapă cu trei căi
Trecere prin radiator
Trecere prin cazanul la solSISTEME SOLARE
62

PROGETTAZIONE
La tabella che segue fornisce le perdite di carico in mbar in
funzione della velocità del fluido nel tubo e del coefficiente dimensionale ξ
0,1 0,5 0,56 16
0,12 0,7 0,58 17 0,14 1 0,6 18
0,16 1,3 0,62 19 0,18 1,6 0,64 20 0,2 2 0,66 22
0,22 2,4 0,68 23 0,24 2,9 0,7 24 0,26 3,3 0,72 26
0,28 3,9 0,74 27
0,3 4,5 0,76 29
0,32 5,1 0,78 30
0,34 5,7 0,8 32
0,36 6,4 0,82 33
0,38 7,2 0,84 35
0,4 7,9 0,86 37
0,42 8,7 0,88 38
0,44 9,6 0,9 40
0,46 10 0,92 42
0,48 11 0,94 44
0,5 12 0,96 46
0,52 13 0,98 48
0,54 14 1 50

 

 
!  
 



  
 

 

"





     








!



" 
#"!




!!
"

"

$




























     


"

!!

"


     
     
 
 !     

     
     
 
 !    



 
! 








 
! 





  

  

""









    



  


!



" 
#"!




!!!



" 
#"!




!!
""

""



$$








































 














        



"
"!!!!""!!
!!Tabelul urm ător prezintă pierderile de presiune exprimate
în mbar, în funcție de viteza fl uidului din conduct ă și de
coefi cientul dimensional ξ.
Viteză (m/s)Pierderi de
presiune (mbar)
pentru ξ=1
(la 80 °C)Vitez
ă (m/s)Pierderi de
presiune (mbar)
pentru ξ=1
(la 80 °C)Colectoarele (chiar și cele legate în paralel într-un rând)
contribuie în mod semni fi cativ la pierderile de presiune și,
prin urmare, este extrem de important s ă nu fi e neglijate.
Producătorul colectorului trebuie s ă furnizeze curbele de
pierdere de presiune cu cel pu țin două debite de referin ță.
Pentru colectorul SYS 2.5 sunt valabile gra fi cele
următoare:
Pierdere de presiune cu debit volumetric nominal 35 l/h per colector
(Fluid: ap ă la 20 °C)Pierdere de presiune (mbar)
Număr de colectoare într-un rând
Pierdere de presiune cu debit volumetric nominal 100 l/h per colector
(Fluid: ap ă la 20 °C)Pierdere de presiune (mbar)
Număr de colectoare într-un rândPROIECTARE
63

SISTEMI SOLARI TERMICI

3.3.4 Dimensione del vaso di espansione
Il dimensionamento del vaso di espansione negli impianti solari termici è un aspetto critico poiché da esso dipende sia la durata nel tempo che il corretto funzionamento degli impianti stessi.C’ è anche da dire che il dimensionamento del vaso d’espansione solare risulta piuttosto complesso perché deve tener conto di condizioni di lavoro molto particolari illustrate di seguito.
A differenza degli impianti di riscaldamento in cui si ha il
pieno controllo sulla potenza della caldaia (che al limite può essere arrestata), negli impianti solari il Sole non è sotto controllo e continua ad incidere sui collettori anche quando questi non possano più cedere il calore all’accumulo (già caldo alla temperatura massima di sicurezza).Tale situazione è piuttosto frequente in estate per via di giornate con grande irraggiamento solare e scarso consumo energetico (tipico esempio è quello della famiglia che va in villeggiatura ad Agosto).Il fluido termovettore presente nei collettori arriva cosi a temperature non controllabili che sono ben al disopra dei valori tipici per gli impianti di riscaldamento e può diventare vapore oppure no; è qui che il vaso d’espansione gioca un ruolo molto particolare.Le suddette temperature hanno comunque un limite superiore pari alla temperatura di stagnazione del collettore che è un dato fondamentale fornito dal costruttore; tipicamente è un valore compreso tra 130 e 200 °C a seconda della qualità d’isolamento e della tipologia costruttiva).Alla temperatura di stagnazione il pannello rovente disperde in aria esterna la stessa potenza termica che gli arriva dal Sole..3.4.1 Definire il volume dell’impiantoLa prima cosa da conoscere, come per gli impianti di riscaldamento, è il volume totale dell’impianto solare che dilatandosi per via della temperatura dovrà essere accolto dal vaso
VA = VK +VWT +VKS +VR +VVor
Dove:
VA è il volume di riempimento dell’impiantoVK è il volume dei campi di collettori (collettori e raccorderai idraulica)VWT è il volume degli scambiatori di calore (interni o esterni all’accumulo)VKS è il volume del set idraulico completo (gruppo pompa e valvolame vario)VR è il volume delle tubazioni
I volumi suddetti si trovano nella documentazione tecnica del prodotto sceltoPer i le tubazioni in rame si può fare riferimento alla tabella che segue
15 x 1 0,13
18 x 1 0,20
22 x 1 0,31
28 x 1,5 0,49
35 x 1,5 0,80
42 x 1,5 1,20
54 x 2 1,96.3.4 Dimensiunea vasului de expansiuneDimensionarea vasului de expansiune la instala țiile solare
termice reprezint ă un aspect delicat, de aceasta depinzând
atât durata în timp cât și funcționarea corespunz ătoare a
instalațiilor. În plus, dimensionarea vasului de expansiune
solar este destul de complex ă și trebuie să se țină cont de
condițiile speciale de lucru prezentate mai jos.
Spre deosebire de instala țiile de încălzire la care puterea
cazanului (care, în ultimă instanță, poate fi oprită) este pe
deplin controlat ă, la instalațiile solare, soarele nu poate fi
controlat, razele acestuia c ăzând pe colectoare chiar și
atunci când acestea nu mai pot ceda c ăldura boilerului
(deja încălzit la temperatura maxim ă de siguran ță).
O astfel de situație are loc destul de des pe timpul verii din cauza zilelor foarte însorite în care consumul energetic este scăzut (exemplul tipic este cel al unei familii care în luna august se a fl ă în vacanță).
$JHQWXOWHUPLFVRODUprezent în colectoare atinge astfel temperaturi incontrolabile, cu mult superioare valorilor tipice pentru instala țiile de încălzire, putându-se transforma în
vapori sau nu; sub acest aspect, rolul vasului de expansiune devine extrem de important. Temperaturile mai sus men ționate au, în orice caz, o limită
superioar ă egală cu temperatura de stagnare în colector,
aceasta reprezentând una dintre datele esen țiale furnizate
de produc ător; de obicei, această valoare este cuprins ă
între 130 și 200 °C în funcție de calitatea izola ției și de tipul
clădirii. La temperatura de stagnare, panoul solar degaj ă în
atmosferă aceeași putere termică pe care o prime ște de
la soare. .3.4.1 Stabilirea volumului instala ției
La fel ca în cazul instala țiilor de înc ălzire, primul lucru ce
trebuie cunoscut este volumul total al instala ției solare
care, dilatându-se sub ac țiunea temperaturii ridicate, va
trebui depozitat în vas.
VA = VK +VWT +VKS +VR +VVor
Unde:
VA reprezintă volumul de înc ărcare a instala ției
VK reprezintă volumul câmpurilor de colectoare (colectoare și racorduri hidraulice)
VWT reprezintă volumul schimb ătoarelor de c ăldură (integrate în boiler sau
externe)VKS reprezintă volumul setului hidraulic complet (grupul de pompare și diversele
supape)VR reprezint ă volumul din conducte
Volumele mai sus men ționate sunt disponibile în
documenta ția tehnică a produsului ales.
Pentru conductele din cupru, consulta ți tabelul urm ător.
Dimensiunea Conținutul speci fi c (l/m)SISTEME SOLARE
64

PROGETTAZIONE
3.3.4.3 Metodo 1
È il metodo tradizionale che segue la norma UNI ENV 12977-1 e che porta a grandi volumi calcolati per il vaso d’espansione.Questo metodo si basa sul fatto che:- Il vaso possa compensare le dilatazioni termiche del fluido dell’impianto- Il vaso possa accogliere, senza sostanziale incremento di pressione sull’impianto, tutto il contenuto liquido del campo collettori quando il vapore che si crea per sovratemperatura li svuota.In altre parole il vaso di espansione non deve contrastare, attraverso un aumento di pressione, la vaporizzazione nei collettori (che avverrebbe intorno ai 120 °C)
Tale vaporizzazione protegge l’impianto e i suoi componenti
da eccessi di temperatura e di pressione; lo stesso liquido antigelo dura di più poiché l’unica parte stressata termicamente è quella piccolissima che finisce in vapore nel collettore.La vaporizzazione però comporta anche un blocco dell’impianto che può durare per molto tempo e lo rende rumoroso e instabile nelle fasi successive di riavvio.
Sulla base di questo metodo si calcola:
656#–6!
3.3.4.2 Base di calcolo del vaso d’espansione
Nell’ipotesi che manometro, valvola di sicurezza e vaso di espansione siano montati vicini (o comunque alla stessa altezza idrostatica dell’impianto), le formule per il calcolo del volume del vaso di espansione è la seguente:
Dove:VN,MIN è il volume minimo che deve avere il vaso di espansione (l)VU è il volume utile da calcolare (l)PVS è la pressione della valvola di sicurezza (di solito 6 bar)P0 è la pressione di riempimento a freddo dell’impianto (bar)HIDR è la differenza di altezza tra collettori in cima e vaso in basso (m)PV è la pressione di precarica dell’aria nel vaso di espansione (bar)
Esistono due criteri per il calcolo del volume utile VU che conducono a risultati piuttosto differenti; di conseguenza, molto differente sarà anche il volume nominale del vaso necessario.Il primo metodo porta a dimensionare vasi di espansione piuttosto grandi, il secondo metodo conduce alla scelta di vasi di dimensioni contenute. 6.-).65v–063
–063
0
0–()$2
06–()$2.3.4.2 Baza de calcul a dimensiunii vasului de
expansiuneÎn cazul în care manometrul, supapa de siguran ță și vasul
de expansiune sunt montate aproape unul de cel ălalt (sau
cel puțin la aceea și înălțime hidrostatic ă a instalației),
formulele folosite la calcularea volumului vasului de expansiune sunt urm ătoarele:
Unde:
VN, MIN reprezintă volumul minim al vasul de expansiune (l)VU reprezint ă volumul util care trebuie calculat (l)
PVS reprezintă presiunea supapei de siguran ță (de obicei, 5 bar)
P0 reprezint ă presiunea de umplere la rece a instala ției (bar)
HIDR reprezint ă diferența de înălțime dintre colectoarele a fl ate în vârf și vasul de
la bază (m)PV reprezintă presiune de pre-înc ărcare cu aer în vasul de expansiune (bar)
Pentru calcularea volumului util VU exist ă două criterii care
conduc la rezultate destul de diferite; prin urmare, volumul
nominal al vasului necesar va fi , de asemenea, foarte
diferit. Prima metodă are ca efect alegerea unor vase de expansiune cu dimensiuni medii spre mari, a doua la alegerea de vase cu dimensiuni reduse. .3.4.3 Metoda 1Reprezint ă metoda tradițional ă care respectă norma UNI
ENV 12977-1 și care conduce la ob ținerea unor volume
mari calculate pentru vasul de expansiune. Această metodă se bazează pe faptul că: Vasul poate compensa dilata țiile termice ale fl uidului din
instalație
Vasul poate sus ține, fără a fi necesară o creștere
substanțială a presiunii din instalație, tot conținutul lichid al câmpului de colectoare atunci când condensul format din cauza temperaturii excesive gole ște colectoarele.
Cu alte cuvinte, vasul de expansiune nu trebuie s ă
contrasteze, prin creșterea presiunii, apari ția condensului
în colectoare (care ar avea valoarea aproximativ ă de
120 °C).
Transformarea lichidului în vapori protejeaz ă instalația și
componentele acesteia de excesele de temperatur ă și de
presiune; acela și lichid antigel dureaz ă mai mult, deoarece
singura cantitate solicitat ă termic este cea foarte mică care
se transformă în vapori în interiorul colectorului. Formarea condensului cauzeaz ă, însă, și o blocare a
instalației care poate dura o perioad ă lungă de timp, fapt
care determină instabilitatea instala ției și producerea de
zgomote în fazele ulterioare pornirii.
Cu ajutorul acestei metode se calculeaz ă: PROIECTARE
65

66PROGETTAZIONE
3.3.4.4 Metodo 2
È un metodo innovativo sostenuto da diversi professionisti termotecnici d’avanguardia che porta a dimensioni contenute per il vaso d’espansione.Questo metodo si basa sul fatto che:
– Il vaso possa compensare le dilatazioni termiche del fluido dell’impianto- Il vaso impedisca la vaporizzazione del liquido nel campo collettori, anche alla loro temperatura massima di stagnazione, generando in essi un incremento di pressione adeguato.- I collettori utilizzati abbiano temperature di stagnazione non superiori a 150 °C, temperatura sopra la quale la pressione necessaria a impedire la formazione di vapore diventa davvero eccessiva (ben sopra 6 bar) come si vede anche dalla tabella del vapor saturo.
In altre parole il vaso di espansione è piccolo abbastanza da creare subito forti incrementi di pressione nel circuito a fronte delle dilatazioni termiche; la pressione sui collettori si mantiene cosi costantemente sopra alla pressione di vapor saturo ad ogni data temperatura raggiunta del campo.
Il fatto che il fluido non vaporizzi mai garantisce una grande
costanza di funzionamento del sistema senza “interruzioni del servizio” né “riprese difficoltose”.Per contro tutti i componenti dell’impianto potranno lavorare anche a temperature prossime ai 150 °C e pressioni prossime ai 6 bar.Questo sistema, comportando stress termici e meccanici consistenti, richiede molta attenzione alla qualità dei componenti adottati, al glicole, alla realizzazione dell’impianto e alla sua messa in funzione; ad esempio un piccolo calo della pressione a freddo vanificherebbe tutto e quindi è anche necessario installare un sistema di allarme collegato al manometro.
Sulla base di questo metodo si calcola:

Che vale nel caso più estremo di stagnazione del pannello
a 150 °C
A seguire riportiamo una tabella di riferimento per il
dimensionamento secondo questo metodo al variare della temperatura di stagnazione del campo collettori. Come si vede nella tabella, scompare l’informazione del volume del campo collettori perché, appunto, la vaporizzazione del liquido contenuto in essi non è contemplata nel metodo 2.
65–6!2.3.4.4 Metoda 2Reprezint ă metoda modern ă susținută de mai mulți
profesioni ști în tehnica de încălzire, o metodă avangardist ă
care conduce la alegerea unor dimensiuni reduse ale vasului de expansiune. Această metodă se bazează pe faptul că: Vasul poate compensa dilata țiile termice ale fl uidului din
instalație
– Vasul împiedică condensarea lichidului în câmpul de
colectoare, chiar și atunci când acestea din urm ă ating
temperatura maxim ă de stagnare, generându-se o
creștere adecvată a presiunii
– Colectoarele utilizate se a fl ă la temperaturi de stagnare
care nu dep ășesc 150 °C, valoare peste care presiunea
necesară pentru a împiedica formarea de condens
devine cu adev ărat foarte mare (depășind cu mult 6 bar)
după cum se observă și din tabelul cu vaporii satura ți.
Cu alte cuvinte, vasul de expansiune este su fi cient de
mic pentru a genera instantaneu cre șteri semnifi cative
de presiune în circuit atunci când au loc dilata ții termice;
presiunea din colectoare se men ține astfel constantă,
peste presiunea vaporilor satura ți la fi ecare valoare de
temperatură atinsă de câmp.
Faptul că fl uidul nu se vaporizeaz ă niciodat ă asigură
o constanță ridicată de funcționare a sistemului f ără
„întreruperi de func ționare” și fără „reporniri di fi cile”.
Mai mult, toate componentele instala ției vor putea func ționa
ș
i la temperaturi apropiate valorii de 150 °C, precum și la
presiuni apropriate de 6 bar.
Acest sistem, fi ind supus la o solicitare termic ă și mecanică
considerabile, necesit ă multă atenție în ceea ce prive ște
calitatea componentelor utilizate, a glicolului, în ceea ce privește realizarea instala ției și punerea în func țiune a
acesteia; de exemplu, o mic ă scădere de presiune la rece
bloca instala ția, fi ind prin urmare necesar ă instalarea unui
sistem de alarm ă conectat la manometru.
Cu ajutorul acestei metode se calculeaz ă:
V
U=0,090 x VA
Valabil în cazul extrem de stagnare a panoului la 150 °C.
Vă prezentăm în continuare un tabel de referin ță pentru
dimensionarea în baza acestei metode, la modi fi carea
temperaturii de stagnare a câmpului de colectoare. Dup ă
cum se observă din tabel, dispare valoarea volumului
câmpului de colectoare, deoarece tocmai condensarea lichidului con ținut în acestea nu este luat ă în considerare
în cazul utiliz ării metodei 2. PROIECTARE

67SISTEMI SOLARI TERMICI

120 130 140 150
HIDR P0 PV VN
2 0,9 0,6 3 34 30 27 23
5 57 51 44 39
12 137 122 106 93
18 206 183 159 140
25 286 254 221 195
50 573 507 441 389
4 1,1 0,8 3 33 29 25 22
5 55 49 42 37
12 131 116 101 89
18 197 175 152 134
25 274 242 211 186
50 547 485 422 372
6 1,3 1 3 31 28 24 21
5 52 46 40 36
12 125 111 97 85
18 188 166 145 128
25 261 231 201 177
50 522 462 402 355
8 1,5 1,2 3 30 26 23 20
5 50 44 38 34
12 119 106 92 81
18 179 158 138 122
25 248 220 191 169
50 496 440 382 337
10 1,7 1,4 3 28 25 22 19
5 47 42 36 32
12 113 100 87 77
18 170 150 131 115
25 235 209 181 160
50 471 417 363 320
15 2,2 1,9 3 24 22 19 17
5 41 36 31 28
12 98 87 75 66
18 147 130 113 100
25 204 180 157 138
50 407 361 314 277
20 2,7 2,4 3 21 18 16 14
5 34 30 27 23
12 83 73 64 56
18 124 110 95 84
25 172 152 132 117
50 344 304 265 234
25 3,2 2,9 3 17 15 13 11
5 28 25 22 19
12 67 60 52 46
18 10
1 89 78 69
25 140 124 108 95
50 280 248 216 190
35 4,2 3,9 3 9 8 7 6
5 15 14 12 10
12 37 33 28 25
18 55 49 42 37
25 76 68 59 52
50 153 135 118 104Tabelul de mai jos
prezintă valorile presiunii de pre-încărcare, ale presiunii de umplere la rece și cele ale volumului total admis al instalației la modi fi carea
tipului de vas ales (3, 5, 12, 18, 25 și 50 litri), ale înălțimii de pompare și ale temperaturii de stagnare pentru modelul de colector utilizat. Presiune supapă de siguranță PVS (bar)
Înălțime Presiune de încărcare Presiune pre-încărcare Dimensiune vas
Conținut total maxim admisibil VATemperatură de stagnare câmp colectoareSISTEME SOLARE

PROGETTAZIONE
3.3.4.5 Appendice per dimensionamento del vaso
Le tabelle precedenti sono sviluppate considerando le proprietà dell’acqua non miscelata a glicole.Questa approssimazione è valida fino a concentrazioni di glicole che non superino il 40%.Per un calcolo più accurato dell’espansione termica del fluido termovettore ci si può riferire alle tabelle di vapor saturo e ai fattori di correzione per la miscela di propilen glicole Tyfocolor che riportiamo a seguire.
0 2 0 0 0 , 1 4 9 9 , 0 – 6 0 0 , 0
20 8 1 0 0 , 1 7 7 9 , 0 – 3 2 0 , 0
40 7 8 0 0 , 1 6 2 9 , 0 – 4 7 0 , 0
60 5 7 1 0 , 1 1 0 8 , 0 – 9 9 1 , 0
80 0 9 2 0 , 1 6 2 5 , 0 – 4 7 4 , 0
100 4 3 4 0 , 1 4 1 0 , 0 4 1 0 , 1
110 6 2 5 0 , 1 3 3 4 , 0 3 3 4 , 1
120 6 1 6 0 , 1 6 8 9 , 0 6 8 9 , 1
130 5 9 6 0 , 1 2 0 7 , 1 2 0 7 , 2
140 9 9 7 0 , 1 5 1 6 , 2 5 1 6 , 3
150 5 0 9 0 , 1 2 6 7 , 3 2 6 7 , 4
160 3 1 0 1 , 1 2 8 1 , 5 2 8 1 , 6
170 8 4 1 1 , 1 3 2 9 , 6 3 2 9 , 7
180 7 8 2 1 , 1 1 3 0 , 9 1 3 0 , 0 1
190 4 9 4 1 , 1 7 5 5 , 1 1 7 5 5 , 2 1
200 5 6 5 1 , 1 6 5 5 , 4 1 6 5 5 , 5 1
250 0 0 5 2 , 1 9 8 7 , 8 3 9 8 7 , 9 3
300 9 9 6 3 , 1 5 4 9 , 4 8 5 4 9 , 5 8
3.3.4.6 Cisterna di protezioneAnche se i vasi per il solare sono certificati dal costruttore per quanto riguarda la resistenza della membrana a temperature elevate, a volte può essere consigliabile proteggerli dalle sollecitazioni termiche prodotte dal fluido solare.I casi più critici ovviamente sono quelli in cui il vaso d’espansione è installato vicino al campo collettori.Viene quindi installata una cisterna piena di fluido tra il circuito e il vaso d’espansione; essa abbatte per miscelazione le temperature del fluido proveniente dai collettori e tra l’altro aiuta a compensare le microperdite di fluido primario.L’ istallazione della cisterna è poco utile nei piccoli e medi impianti domestici mentre nei grandi impianti diventa un elemento consigliabile.2.3.4.5 Anexă pentru dimensionarea vasuluiTabelele prezentate anterior au fost realizate ținându-se
cont de propriet ățile apei neamestecate cu glicol.
Această aproximare este valabil ă pentru concentra țiile de
glicol care nu dep ășesc 40%.
Pentru un calcul mai exact al dilat ării agentului termic solar , puteți consulta tabelele cu valorile vaporilor satura ți, precum
și factorii de corectare pentru amestecul de propilenglicol Tyfocolor care urmeaz ă.
Temperatura
(°C)Presiune absolută
(bar a)Presiune înregistrată de
manometru (bar)Volumul speci fi c al apei
(dm3/kg)
2.3.4.6 Rezervorul de protecție Chiar dac ă vasele pentru instala ția solară sunt certifi cate
de produc ător în ceea ce privește rezistența membranei la
temperaturi ridicate, uneori este recomandat s ă le proteja ți
de solicit ările termice produse de fl uidul solar.
Situațiile mai pu țin plăcute sunt, evident, cele în care vasul
de expansiune este instalat în apropierea câmpului de colectoare. Prin urmare, se instaleaz ă un rezervor plin cu fl uid între
circuit și vasul de expansiune, aceasta sc ăzând pentru
amestec temperaturile fl uidului provenit de la colectoare și,
în plus, ajută la compensarea pierderilor minime de fl uid
primar. Instalarea rezervorului nu se dovede ște foarte utilă la
instalațiile de dimensiuni mici și medii; în schimb, în cazul
instalațiilor de mari dimensiuni acesta devine un element
pe care vi-l recomand ăm. PROIECTARE
68