Dimensionamento del solare termico

Per il dimensionamento del solare termico si utilizza il software della ditta Paradigma [13]. Tale dispositivo permette il calcolo del fabbisogno annuale di ACS, inserendo al suo interno le caratteristiche dell’edificio, e dell’energia prodotta, immettendo la superficie totale dei pannelli solari.

Per il dimensionamento di questa tecnologia, si segue questa ipotesi di progettazione:

si dimensiona il solare termico in modo che sappia rispondere a circa il 50% della richiesta di energia per l’ACS e la restante parte della quota di energia viene sopperita con una seconda tecnologia, come la caldaia o la pompa di calore.

Vengono ora riportati le maschere del software con i dati inseriti e ipotizzati al fine di dimensionare il sistema di generazione di calore.

38 Figura 17. Schermata 1 del programma Parasol per 20 U.A.

Dato che il dimensionamento dei pannelli solari è solo per la generazione di acqua calda sanitaria, viene omesso il calcolo per il riscaldamento. Inoltre, non vengono approfondite le schede riguardanti la relazione tecnica di riepilogo e del bilancio economico dell’impianto, in quanto non forniscono dati utili ai fini della tesi.

All’interno del software i primi dati che si inseriscono sono le caratteristiche generali dell’impianto.

39 Figura 18. Schermata 2 del programma Parasol per 20 U.A.

I primi principali dati richiesti sono: la tipologia del pannello che si desidera installare, la superficie utilizzabile, l’angolazione dei pannelli e il volume dell’accumulo.

• Il pannello della ditta Paradigma scelto è l’Acqua Plasma in quanto è il più performante tra i possibili pannelli della società.

• La superficie considerata è di 36 m²: viene utilizzata questa misura in quanto, selezionata a seguito di simulazioni, è il valore che permette un buon compromesso tra la richiesta di ACS e di costo.

• L’inclinazione dei pannelli è di 55° per massimizzare la loro resa anche in inverno, evitando così un dimensionamento che favorisca le stagioni calde, dove il consumo di ACS è ridotto e l’irraggiamento è superiore di intensità e di tempo.

• L’azimut considerato è di 10° poiché è quello consigliato dal programma e che aumenta la resa dell’impianto.

• Il volume dell’accumulo è quello calcolato per il collegamento con la pdc ed è di circa 1.500 l; questo perché si preferisce avere un serbatoio con capacità maggiore rispetto al necessario per evitare un aumento di temperatura dell’acqua nel pannello. Come accumulo viene preso in considerazione un

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serbatoio della marca Paradigma solo per poter usare tale software per il dimensionamento dei pannelli.

Figura 19. Schermata 3 del programma Parasol per 20 U.A.

Quindi si procede inserendo le caratteristiche dell’edificio, così da stimare l’energia richiesta annuale dello stesso. Si introducono le caratteristiche dell’edificio: il numero di alloggi, la loro superficie, stimata di 80 m² per alloggio, e la temperatura di utilizzo e di prelievo dell’acqua. Inoltre, non si inserisce il ricircolo, ovvero che noi dimensioniamo l’impianto in modo che faccia fronte soltanto alla componente di energia per l’acqua sanitaria.

Il software provvede al calcolo annuale dell’energia richiesta dai condomini, che risulta di 56.726 kWh/y, sopperendo anche alle perdite di distribuzione.

Inoltre, si suppone un quantitativo in litri di ACS, diverso per ogni mese. Si nota come nelle stagioni più calde è minore l’utilizzo di acqua calda perché generalmente si tende a fare le docce con acqua meno calda e quindi si riducono i litri richiesti.

41 Figura 20. Schermata 4 del programma Parasol per 20 U.A.

La maschera “Energia raggiante ricevuta” mostra l’energia che i pannelli ricevono per ogni mese a seconda dell’inclinazione e dell’azimut. I dati proposti sono dei modelli e si basano sull’ipotesi che i pannelli non siano ostruiti da ostacoli; tale ipotesi necessita di essere verificata.

Figura 21. Schermata 5 del programma Parasol per 20 U.A.

42 Figura 22. Schermata 6 del programma Parasol per 20 U.A.

La schermata del riepilogo generale è fondamentale perché mette in relazione la figura 18, la figura 19 e la figura 20: il fabbisogno dell’edificio e l’energia sfruttabile dai pannelli solari. Grazie ai dati inseriti e alle scelte fatte, si può osservare che il fabbisogno è quasi coperto al 56% %, vicino a 50. Si nota come nei mesi estivi il solare riesca a soddisfare poco meno del 50% della richiesta di energia, invece nei mesi estivi, con 24 m², i pannelli soddisfano quasi la totalità della richiesta.

La figura soprastante mostra la percentuale di ACS che è possibile produrre con il solare termico rispetto alla totale ipotizzata; nel caso non si riesca a fornire il 100% dell’ACS, la si produce con una seconda fonte di calore.

Infine, si evidenzia come la scelta dell’inclinazione sia vincente, a parità delle altre condizioni: essa risponde meglio alla domanda rispetto ad un’inclinazione di 15°, figura 23, o di 0°, figura 24. Infatti, si nota che nei mesi estivi la richiesta è quasi soddisfatta, e questo è dovuto al fatto che il sole è più alto e quindi l’angolazione favorisce questi mesi, mentre in inverno, dove c’è una maggiore richiesta, l’energia che si riesce a fornire è minore. Dunque, si predilige un’angolazione di 55° così da favorire l’energia che si può fornire nei mesi più freddi.

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Figura 23. Fabbisogno e produzione ACS con pannello inclinato di 15°

Figura 24. Fabbisogno e produzione ACS con pannello inclinato di 0°

Per quanto riguarda i costi di installazione, si sceglie di usare un pannello della ditta Atag [29], molto simile a quello utilizzato nel software di Paradigma.

Il pannello scelto ha una superficie assorbente di 3,2 m² ha un costo unitario di 2.140

€/pannello; dato che si ha bisogno di 36 m²:

𝑁_{𝑝𝑎𝑛𝑛𝑒𝑙𝑙𝑖} = 𝐴

𝑆_{𝑎𝑠𝑠𝑜𝑟𝑏𝑒𝑛𝑡𝑒} = 36

3,2= 11,25 𝑐𝑖𝑜è 11

𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 𝑁_{𝑝𝑎𝑛𝑛𝑒𝑙𝑙𝑖}∗ 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜_{𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜}∗ (1 − 𝑠𝑐𝑜𝑛𝑡𝑜) = 11 ∗ 2140 ∗ (1 − 13%)

= 20.480 €

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Viene inserito un fattore di sconto nella formula. In aggiunta a questo costo si hanno i costi relativi alla seconda fonte di calore, e a tutte le spese relativi all’acquisto delle tubazioni, dell’accumulo e di altri sistemi ausiliari che permettono il funzionamento dell’impianto.