energia solare

ENERGIA SOLARE
Guida all’acquisto
ENERGIA DAL SOLE SAVIO UNA SCELTA INFORMATA PER UN RISPARMIO REALE
Vademecum alla corretta scelta del tuo impianto solare termico
Produrre acqua calda con l’aiuto dell’energia solare è senza dubbio uno degli argomenti più in voga
nell’attuale dibattito sulla riduzione dell’utilizzo di fonti energetiche non rinnovabili e poco ecologiche.
L’impiego di fonti di energia a basso impatto ambientale da interesse scientifico si è trasformato in esigenza indifferibile, tanto da essere oggetto di disposizioni normative. Infatti il legislatore ha introdotto
precisi obblighi in materia di “rendimento energetico in edilizia” individuando casi specifici ove le fonti
rinnovabili coprano “almeno il 50% del fabbisogno annuo di energia primaria richiesta per la produzione di acqua calda sanitaria” (si veda il D.lgs. 19 agosto 2005 n. 192 così come coordinato dal D.Lgs.
29 dicembre 2006 n. 311 allegato I comma 13).
Installare un impianto solare termico, tuttavia, non sempre corrisponde ad un vero risparmio economico. Solo il ricorso a professionisti qualificati, unitamente ad un buona informazione su tipologie d’impianto, principi di funzionamento e corretto dimensionamento, permettono di ottenere riduzioni delle
bollette energetiche in grado di garantire adeguati tempi di ammortamento dei costi sostenuti.
Questa guida, nella nostra logica di una informazione corretta per una scelta sicura, ha lo scopo di
diffondere, in modo semplice, le conoscenze sulle tecnologie solari per uso termico, aiutando a compiere scelte che diano un forte contributo al benessere nella propria abitazione senza pesare più del
necessario sul proprio bilancio economico.
L’energia solare, cenni su come catturarla al meglio
La radiazione solare rende disponibile sulla superficie della terra una potenza enorme, sufficiente a
coprire circa 15.000 volte l’attuale consumo energetico mondiale. Quasi la metà di questa energia
è trasformata in calore sulla superficie terreste e irradiata nello spazio come radiazione infrarossa.
Un’altra parte del flusso alimenta il ciclo dell’acqua. Infatti nell’attraversamento dell’atmosfera terrestre,
l’irraggiamento solare subisce i seguenti effetti:
1. Riflessione verso lo spazio, dovuta principalmente alle nubi;
2. Diffusione in tutte le direzioni, dovuta soprattutto alla presenza di azoto, ossigeno, vapore acqueo,
anidride carbonica, ozono;
3. Assorbimento e riscaldamento dell’atmosfera.
L’energia solare che raggiunge la superficie terrestre (definita “radiazione globale”) è costituita sia dalla
“radiazione diretta” che attraversa i suddetti ostacoli sia dalla “radiazione diffusa” dagli stessi.
La nuvolosità, l’angolo di incidenza, il potere riflettente delle superfici, la stagione e l’ora del giorno
incidono sulla quantità di energia solare che raggiunge la superficie terrestre. Una superficie riceve il
massimo degli apporti quando i raggi solari incidono perpendicolarmente su di essa.
A causa dell’inclinazione dell’asse terrestre la
radiazione solare sulla superficie della terra non
solo varia a seconda delle stagioni, ma anche
della latitudine, ovviamente è più potente nella
stagione estiva e nelle località con latitudine più
bassa cioè più prossime all’equatore.
Radiazione diffusa
Vento, pioggia, neve
perdite per convezione
Convezione
Riflesso
dell’assorbitore
Riflesso
del vetro
Radiazione diretta
Perdite di
radiazioni
Assorbimento
del vetro
Energia utile
Perdite delle tubazioni
Nella mappa degli apporti solari le curve collegano i luoghi che ricevono la stessa quantità di energia
solare (misurata su un’area orizzontale). Come già affermato gli apporti energetici aumentano man
mano che ci si sposta verso sud. I valori annuali per i paesi dell’Europa centrale sono compresi tra 1000
e 1100 kWh/m2, mentre quelli riferiti ai paesi mediterranei variano da 1500 a 1950 kWh/m2.
Trovandosi nella fascia mediterranea la nostra penisola è particolarmente favorita nella ricezione di
energia dal sole. La cartina mostra nelle regioni italiane la distribuzione della radiazione solare media
annua sul piano orizzontale espressa in kWh/m2 giorno. A lato viene riportato nel dettaglio il livello di
irraggiamento annuo nelle varie regioni d’Italia. La convenienza economica dell’utilizzo dell’energia
solare nel nostro Paese è certamente maggiore rispetto ai Paesi dove queste applicazioni sono già
utilizzate da anni.
A titolo di esempio, dalla visione della radiazione solare annuale nazionale, scendiamo al dettaglio della
città di Roma della quale analizziamo la variabilità delRadiazione solare
l’irradiazione giornaliera media nel corso dell’anno.
globale annuale
(kWh/m2).
1.700
1.600
1.500
1.400
1.300
1.200
Irradiazione media giornaliera (kWh/m2 giorno)
nella città di Roma
8,00
kWh/m2 giorno
6,00
4,00
2,00
0,00
Gen
Feb
Mar
Apr
Mag
Giu
Lug
Ago
Set
Ott
Nov
Dic
Mese
Secondo quanto analizzato per ottimizzare il rendimento di un qualsiasi pannello solare vanno considerati tre elementi fondamentali proprio a causa dell’inclinazione terrestre.
a. La latitudine della zona di installazione: come già accennato le aree disposte intorno all’equatore
(latitudine 0°) hanno un irraggiamento maggiore rispetto a quelle vicino ai poli. La penisola italiana si
estende da una latitudine di 37° (Agrigento) a 46° (Bolzano).
b. L’orientamento rispetto al sud chiamato azimut: ovviamente i pannelli orientati verso sud ricevono
una maggiore quantità di energia rispetto a quelli rivolti verso est, ovest e naturalmente nord.
c. L’inclinazione rispetto al piano orizzontale: per ogni latitudine esiste un’inclinazione ottimale per il
tipo di funzionamento richiesto al pannello (necessità della produzione di energia nel periodo estivo
o per tutto l’anno).
SUD
AZIMUTH
PANNELLO
INCLINAZIONE RISPETTO
PIANO ORIZZONTALE
La posizione del pannello solare rispetto al Sole è individuata dall’inclinazione sul piano orizzontale e
dall’orientamento rispetto al sud.
2
IRRADIAZIONE (Wh/m giorno)
9000
orizzontale
21°
41°
61°
verticale
gennaio
dicembre
novembre
ottobre
settembre
agosto
luglio
giugno
maggio
aprile
marzo
febbraio
gennaio
2000
MESE DELL’ANNO
Radiazione media giornaliera nel corso dell’anno per superfici orientate a sud e diversamente inclinate
(latitudine 41°)
orizzontale
verticale
dicembre
novembre
ottobre
settembre
agosto
luglio
giugno
maggio
aprile
marzo
febbraio
gennaio
0
dicembre
RADIAZIONE SOLARE (Wh/m2 vetro giorno)
1000
MESE DELL’ANNO
Radiazione solare verticale incidente su diverse superfici con orientazioni diverse
Considerando gli elementi suddetti valgono in generale le seguenti considerazioni: l’inclinazione dei
pannelli solari per ottimizzare il rendimento dovrebbe essere pari al valore della latitudine.
Se per vincoli costruttivi o architettonici occorre discostarsi dai valori di azimut e inclinazione ottimali
(azimut 0° e inclinazione pari alla latitudine) si potranno effettuare scostamenti (di ± 10° in inclinazione
e ± 45° in azimut) senza penalizzazioni importanti nell’irraggiamento del pannello.
Sono disponibili dati (UNI 10349 - UNI 8477) sull’irraggiamento delle diverse località italiane, sulla base
dei quali si ottengono i dati azimut e inclinazione ottimali per una captazione dell’energia da parte dei
pannelli solari e di conseguenza un’ottimale dimensionamento degli stessi.
Ovviamente non è possibile generalizzare senza peccare di grossolanità nelle valutazioni, pertanto
diventa fondamentale l’apporto professionale del nostro tecnico che tramite strumenti appositi valuterà
la soluzione migliore per il posizionamento, la scelta e il dimensionamento dei pannelli solari.
I sistemi solari
I sistemi solari sono generalmente formati dall’insieme di più componenti:
il collettore solare, comunemente detto pannello, il bollitore, i sistemi di controllo più o meno complessi
a seconda delle differenti tipologie di impianto.
Gli impianti solari per la produzione di acqua calda ad uso sanitario
Il principio alla base del funzionamento degli impianti solari termici è semplice: l’energia solare ricevuta
dai collettori scalda il fluido vettore che tramite uno scambiatore cede tale calore all’acqua destinata
agli usi sanitari (o ad altri usi termici). Quest’ultima di solito viene stoccata in un bollitore per ottimizzare
il rendimento dell’impianto ed avere una riserva adeguata a soddisfare la richiesta in tutti i periodi del
giorno.
I pannelli solari, brevi cenni sulle più comuni tipologie esistenti
La nostra gamma di sistemi solari per uso termico rappresenta il meglio di quanto attualmente disponibile, sia in termini di materiali adottati sia come tecnologie scelte per il loro funzionamento. Tuttavia
nell’ottica di offrire elementi utili ad una scelta informata di seguito proponiamo una rapida carrellata sui
tipi di collettori solari esistenti sul mercato, in quanto ciascuno ha caratteristiche e costi diversi:
• Collettori solari scoperti in materiale plastico.
I pannelli solari scoperti, senza vetro, sono utilizzati prevalentemente in estate per scaldare piscine
scoperte, fornire acqua calda per le docce negli stabilimenti balneari, nei campeggi, negli alberghi
stagionali, ecc. Nei pannelli scoperti l’acqua sanitaria viene canalizzata direttamente nei tubi del
pannello dove si rende pronta all’utilizzo perchè riscaldata direttamente dai raggi solari. Si tratta di
pannelli molto economici ma che necessitano di una temperatura di esercizio di almeno 20°C. Non
sono molto efficienti ed il loro rendimento è valido solo durante la stagione estiva.
• Collettori solari vetrati con superficie piana.
Si tratta dei collettori più diffusi, sono composti da un telaio di contenimento rivestito da materiale
isolante per impedire la dissipazione dell’energia, un fascio di tubi all’interno dei quali scorre il fluido
che trasporta il calore, una superficie a contatto con i tubi ad alto potere di assorbimento dell’energia
solare, una copertura in vetro resistente agli agenti atmosferici. Questi pannelli si utilizzano in ogni
stagione e sono adatti a produrre acqua calda per integrare eventualmente anche l’impianto di riscaldamento. Sono realizzati con tecnologie avanzate e complesse ed hanno ottimi rendimenti.
In particolare i nostri collettori hanno la struttura in alluminio verniciato poliestere elettrostatico nero
che garantisce l’integrità all’esposizione ai raggi UV. La superficie di assorbimento è a piastra selettiva trattata con titanio che ne aumenta la capacità di assorbimento e ne riduce l’emissività. L’assorbitore di tipo selettivo assicura di non disperdere la radiazione diffusa, in quanto possiede la proprietà
ottica di avere un elevato coefficiente di assorbimento nello spettro della radiazione solare ed un
ridotto valore di emissività nello spettro dell’infrarosso (radiazione termica).
Il vetro è prismatico, con spessore di quattro millimetri e a basso contenuto di ferro. La forma del vetro è tale da trattenere la luce riflessa dall’assorbitore. Le saldature sono al laser per ridurre al minimo
le perdite di efficienza.
Legenda
1.
2.
3.
4.
5.
Cornice collettore: profilo in alluminio verniciato
Copertura posteriore in alluminio
Isolamento in lana di vetro da 20 mm
Isolamento in lana di vetro da 30 mm
Vetro con assorbitore trattato in titanio
1
2
3
4
5
Sezione collettore
• Collettori solari sottovuoto.
Sono pannelli molto validi, ma in assoluto i più costosi, utilizzano le proprietà isolanti del sottovuoto
riducendo drasticamente le perdite di calore. Sono formati da tubi di vetro sottovuoto che contengono elementi assorbitori di calore e hanno una pressione interna molto ridotta per limitare il passaggio
di calore da parte dell’assorbitore. Per i loro elevati costi si prestano ad applicazioni in cui sono richieste alte temperature di produzione dell’acqua calda.
Nel grafico seguente i tre tipi di collettori vengono messi a confronto in termini di rendimento:
100
EFFICIENZA [%]
80
60
40
Collettore
piano
20
Collettore
a tubi sottovuoto
Collettore
scoperto
0
0
0,02
0,04
0,06
0,08
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
(tm-ta)/G [m2 k/W]
La scelta di offrire un collettore piano è determinata dalla volontà di garantire la qualità e l’efficienza
tipiche dei marchi Biasi / Savio ad un prezzo consono al prodotto e alla sua vita media.
I bollitori solari
L’acqua calda prodotta utilizzando l’energia solare termica deve essere ”stoccata” in quanto i periodi
di massima irradiazione in genere non corrispondono con i periodi di consumo. Negli impianti solari lo
stoccaggio può avvenire in bollitori o in altri serbatoi chiamati accumuli a seconda delle diverse tipologie impiantistiche. La differenza principale tra il bollitore e l’accumulo è la presenza nel primo di una
serpentina per lo scambio termico tra l’acqua calda proveniente dal pannello e l’acqua destinata agli usi
richiesti dall’utente (uso sanitario o riscaldamento).
Le caratteristiche principali dei bollitori sono:
1. La coibentazione: i serbatoi sono ben isolati per minimizzare le dispersioni termiche verso l’esterno,
lo strato di coibente non deve avere interruzioni sulle pareti esterne.
2. La stratificazione: la distribuzione dell’acqua all’interno dell’accumulo deve essere verticale. Nel punto più alto avviene quindi il prelievo di acqua calda diretta all’utenza e nel punto inferiore entra acqua
fredda. Più l’acqua in ingresso è fredda più lo scambio risulta ottimizzato.
3. Materiale impiegato: gli accumuli in acciaio inossidabile sono prestigiosi ma più costosi. Gli accumuli smaltati (internamente) sono molto diffusi e raggiungono una vita utile media molto lunga. Gli
accumuli in materiale plastico sono sconsigliati per problemi di resistenza alla pressione e ad alte
temperature, nonchè per questioni di igiene.
Di seguito evidenziamo le due grandi famiglie di impianti solari per la produzione di acqua calda ad
uso sanitario in contesti residenziali.
Gli impianti solari a circolazione naturale
Questi impianti sfruttano le differenze di densità tra il fluido vettore caldo e quello freddo che innescano
naturali moti convettivi in grado di far circolare tale fluido all’interno del collettore e dello scambiatore.
Scaldato dal sole nel collettore il fluido diminuisce di densità, sale e raggiunge lo scambiatore dove
cede calore all’acqua sanitaria in esso contenuta (in tal caso lo scambiatore funge anche da bollitore) divenuto quindi più denso scende e ritorna nel collettore dove il ciclo ricomincia. Questo impianto non necessita di circolatore (pompa) nè di centralina elettronica di gestione e può essere utilizzato in maniera
indipendente o in abbinamento ad un generatore di calore che integri l’apporto di energia solare quando
questa non consente un riscaldamento idoneo alle esigenze dell’utenza. In tali impianti il bollitore/scambiatore deve essere posizionato al di sopra del collettore solare. È quindi soggetto alle basse temperature invernali che ne condizionano la resa; la copertura deve sostenere il peso del serbatoio pieno; il
bollitore risulta limitato nei volumi e l’estetica dell’abitazione ne può essere compromessa. Il vantaggio
di questa soluzione è in termini economici. i costi infatti sono più contenuti rispetto altri sistemi. L’integrazione tra generatore di calore e sistema solare può esAccumulo ad
intercapedine
sere realizzata in molteplici modalità. Nell’ottica di offrire il
massimo comfort e risparmio energetico, proponiamo una
esclusiva valvola solare che integra il solare con la caldaia
Collettore
solo qualora necessario: l’acqua calda proveniente dall’accumulo solare entra infatti in caldaia solo quando è più
Mandata
acqua calda
fredda rispetto alla temperatura di comfort desiderato dalsanitaria
l’utente. L’acqua calda sanitaria direttamente proveniente
Caldaia
dal bollitore solare, prima di essere convogliata all’utenza,
Generatore
di calore per
Acqua
eventuale
viene sempre miscelata al fine di evitare scottature.
sanitaria
integrazione
dalla rete
Acqua
sanitaria
Acqua
fredda
Biasi: Biasisol CN - Savio 3Scn
Gli impianti solari a circolazione forzata
In questa tipologia di impianti la circolazione del fluido termovettore è assicurata da un circolatore ad
azionamento elettrico (pompa) e tutto il sistema viene gestito da una centralina elettronica. Alcuni vantaggi sono:
• Poter installare il bollitore dove si vuole, anche in posizione più bassa rispetto al collettore, ad
esempio in un vano tecnico
• Poter scegliere capacità maggiori rispetto alla circolazione naturale
• Maggiore isolamento termico.
Gli impianti a circolazione forzata generalmente hanno caratteristiche che li rendono più versatili rispetto a quelli a circolazione naturale.
Il nostro gruppo offre un ampio ventaglio di soluzioni.
• Biasi propone un sistema a circolazione forzata di tipo tradizionale, con bollitore a doppia serpentina per integrazione con la caldaia; centralina elettronica che gestisce sia il corretto intervento della
caldaia sia il perfetto funzionamento del circuito solare. Il sistema è modulare ed è in grado di coprire
tutte le esigenze di fornitura di acqua calda sanitaria dalla civile abitazione alla mutliutenza condominiale.
• Savio propone una soluzione tecnologica a circolazione forzata di tipo Drain Back che massimizza
lo scambio di calore del fluido termovettore eliminando tutti i problemi legati sia all’utilizzo di liquidi
antigelo (glicole) sia alle sovrapressioni del fluido termovettore nei periodi di massimo irraggiamento. Il sistema a circolazione forzata 3Sdb Savio prevede la possibilità di utilizzo del flashing kit che
integrandolo perfettamente tra le tegole è in grado di minimizzare l’impatto estetico del collettore sul
tetto. Per maggiori dettagli si veda il depliant specifico del sistema 3Sdb.
Collettore solare
Ricircolo
Miscelatore
Accumulo
acqua calda
Caldaia
Linea acqua fredda
Savio: 3Sdb
Biasi: Biasisol CF
I sistemi solari per la produzione di acqua calda sanitaria e l’integrazione al riscaldamento
L’energia solare può essere utilizzata non solo per la produzione di acqua calda sanitaria ma anche per
il riscaldamento. Questi impianti sono generalmente più complessi e più costosi, ma rappresentano la
massima espressione del risparmio ottenibile dall’uso dell’energia solare. Tali impianti, infatti, richiedono un bollitore di dimensioni adeguate all’esigenza, l’integrazione della caldaia per sopperire ai periodi
dell’anno in cui l’insolazione è più bassa e una superficie di pannelli adeguata al volume del bollitore. Il
nostro gruppo propone la Torre Energetica Savio quale soluzione di eccellenza degli impianti di riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria a basso utilizzo di energie non rinnovabili.
TES è un sistema che ingloba soluzioni ad alto rendimento energetico e a basso consumo: i pannelli
solari, la pompa di calore a recupero energetico, la caldaia a condensazione premiscelata. Queste tre
fonti di energia alimentano un accumulo di acqua calda al servizio di impianti di riscaldamento misti (
alta e bassa temperatura) e della produzione di acqua calda sanitaria. L’elettronica di gestione di TES
ottimizza l’utilizzo delle diverse fonti energetiche dando priorità alla minimizzazione dei costi (solare) e
alla massimizzazione dell’efficienza (pompa di calore e caldaia).
Dimensionare correttamente l’impianto per risparmiare davvero
Il corretto dimensionamento dell’impianto è fondamentale per ottenere risparmi concreti sulle bollette
energetiche e tempi brevi di ammortamento dei costi sostenuti per la sua installazione. Un valido iter
di scelta prevede di valutare attentamente il fabbisogno di acqua calda in base a vari parametri, poi
scegliere la giusta superficie captante tenendo conto del luogo di installazione, ed alla fine individuare
il tipo di impianto più adatto al genere di intervento edilizio che si intende realizzare. Le considerazioni
che andremo a fare permettono di avere un insieme di elementi per aiutare a scegliere in maniera consapevole e razionale di produrre acqua calda con il sole. Come comprensibile, si tratta di concetti solo
in parte generalizzabili, consigliamo quindi di affidarsi alla consulenza di un nostro Tecnico che con i
suoi strumenti potrà personalizzare i fattori di scelta per l’individuazione del giusto dimensionamento
dell’impianto.
Quanta acqua calda occorre produrre
In linea di massima non è consigliabile pretendere di soddisfare il fabbisogno delle utenze al 100%
tutto l’anno. Se volessimo raggiungere l’autosufficienza anche a dicembre, sicuramente negli altri mesi
avremo energia in esubero inutilizzata, prodotta quindi da un impianto più costoso e di difficile ammortamento. Conviene, pertanto, coprire con l’impianto solare la maggior parte del fabbisogno di acqua
calda sanitaria, lasciando ad una fonte integrativa (caldaia) il compito di coprire le punte di consumo nei
mesi invernali e nelle giornate di cattivo tempo. Una percentuale generalmente accettabile per il nostro
paese è di soddisfare la produzione di acqua calda per uso sanitario con l’energia solare almeno per il
70% del fabbisogno annuo. Per valutare tale fabbisogno esistono diversi metodi di calcolo, questo che
proponiamo è di semplice comprensione e riteniamo maggiormente rispondente alle esigenze di tipo
residenziale. I fabbisogni medi giornalieri di acqua calda sanitaria stimati per persona possono essere
sintetizzati nella seguente tabella. I valori sono dettati dall’esperienza dei nostri progettisti sebbene la
normativa di riferimento UNI 9182 prevede dei consumi più elevati.
UTENZA
Casa di abitazione
Di tipo popolare
Di tipo medio
Di lusso
Alberghi e pensioni
Camere con servizi dotati di vasca
Camere con servizi dotati di doccia
Camere con lavabo e bidet
Ristoranti
Per ciascun coperto
Uffici
Centri sportivi
Spogliatoi di stabilimenti
LITRI / PERSONA AL GIORNO
NUMERO DI ALLOGGI
FATTORE CORRETTIVO
fino a 50
da 50 a 80
da 80 a 120
1
2
3
4
5
6
1
0,86
0,73
0,65
0,60
0,56
NUMERO DI VANI
FATTORE CORRETTIVO
1 (fino a 50 m2)
2 (fino a 70 m2)
Da 3 a 4 (fino a 90 m2)
Da 5 a 6 (fino a 120 m2)
Da 7 a 8 (fino a 180 m2)
Da 9 a 10 (fino a 250 m2)
0,8
0,9
1
1,1
1,2
1,2
da 100 a 150
da 80 a 100
circa 60
circa 15
circa 15
da 30 a 50
da 30 a 50
Il fabbisogno medio di acqua può essere influenzato anche da fattori quali il numero di alloggi (abitazioni) che serve l’impianto e pertanto bisognerà tenere conto di un fattore correttivo. Importante è tenere
conto anche del numero di vani per alloggio che può aumentare o diminuire il fabbisogno di acqua calda
sanitaria a parità di persone. Con questi dati a disposizione possiamo conoscere il fabbisogno di acqua
calda sanitaria che servirà per dimensionare l’impianto applicando la seguente formula:
Fabb. Litri giorno = (fabbisogno per persona giorno) x (numero di persone) x (fattore correttivo n.° alloggi) x (fattore correttivo n. vani).
Esempio: calcoliamo il fabbisogno giornaliero totale di acqua calda sanitaria per una abitazione singola
di tipo medio con una superficie di circa 120 metri quadrati in cui abitano 4 persone.
Fabbisogno acqua calda sanitaria totale= 60 x 4 x 1 x 1,1= 264 litri giorno.
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La stima della superficie del collettore solare
FEBBRAIO
MARZO
APRILE
MAGGIO
GIUGNO
LUGLIO
AGOSTO
SETTEMBRE
OTTOBRE
NOVEMBRE
DICEMBRE
Quantità giornaliera di
acqua calda sanitaria
prodotta da 1 m2 di
collettore solare
BIASI e SAVIO
GENNAIO
Per far questo occorre avere a disposizione degli strumenti che permettano di tenere conto contemporaneamente dei seguenti fattori: il rendimento del collettore solare, la latitudine del posto dove verrà
installato, l’inclinazione del collettore rispetto al piano terrestre, l’orientamento del pannello rispetto alla
direzione ottimale (verso sud).
Tali dati sono a disposizione dei tecnici che li applicheranno nel caso specifico ottenendo un risultato
assolutamente personalizzato ed efficiente.
A solo titolo di esempio riportiamo la seguente tabella di rendimento dei nostri collettori solari a superficie selettiva installati a Roma (circa 42° latitudine) con inclinazione ottimale ed orientamento a sud.
48
62
78
85
110
125
130
135
110
75
60
50
FEBBRAIO
MARZO
APRILE
MAGGIO
GIUGNO
LUGLIO
AGOSTO
SETTEMBRE
OTTOBRE
NOVEMBRE
48
62
78
85
110
125
130
135
110
75
60
Superficie effettiva del collettore m2
2,24
2,24
2,24
2,24
2,24
2,24
2,24
2,24
2,24
2,24
2,24
ACS giorno prodotta
108
139
175
190
246
280
291
302
246
168
134
Totale
acqua
calda
sanitaria
50 prodotta
nell’an2,24
no
112
Totale mese
3333
3889
5416
5712
7638
8400
9027
9374
7392
5208
4032
3472
Fabbisogno giornaliero ACS
264
Quantità giornaliera di acqua calda
sanitaria prodotta da 1 m2 di collettore solare BIASI e SAVIO
Giorni anno
Fabbisogno di ACS complessivo annuo
DICEMBRE
GENNAIO
Sulla base dei rendimenti sopra evidenziati possiamo valutare la superficie di collettore necessaria per
il fabbisogno prima calcolato e dimostrare come un dimensionamento errato può generare costi di
impianto inutili.
Consideriamo di voler coprire il fabbisogno al 100% con energia solare per tutto l’anno, otterremo il
seguente risultato:
264 litri giorno : 50 litri giorno (valore di dicembre) = 5,28 metri quadrati, pertanto 2 collettori Savio da
2,24 mq cadauno (arrotondamento per difetto).
Consideriamo ora di voler coprire il fabbisogno al 100% con energia solare solo nei mesi estivi, otterremo il seguente risultato:
264 litri giorno : (110+125+130+135+110)/6 litri giorno (media dei mesi estivi) = 2,6 metri quadrati, pertanto 1 solo collettore da 2,24 mq (arrotondamento per difetto).
Dalla seguente tabella vedremo come la quantità di acqua calda prodotta dal collettore solare di 2,24
metri quadrati (taglio minimo disponibile) dimensionato sull’autosufficienza nei mesi estivi copra un fabbisogno di acqua calda sanitaria pari al 76% del totale annuo, mentre per ottenere solo il 24% in più di
copertura sarebbero stati necessari costi due volte superiori.
72894
365
96360
Copertura del fabbisogno
Pannello da 2,24 m 2
76 %
Tutti i valori sono espressi in litri.
Dimensionamento del bollitore
Un dimensionamento di massima richiede per ogni metro quadro di pannello tra i 50 e i 70 litri di accumulo. Negli impianti a circolazione naturale l’accumulo è collocato sul tetto quindi i volumi devono
essere più limitati rispetto gli impianti a circolazione forzata per tener conto dell’impatto estetico e del
peso sulla copertura. Quindi: V bollitore = (50-70) * S collettore.
11
La scelta del tipo di impianto
Una volta individuato il fabbisogno di acqua calda sanitaria e stimata la superficie effettiva dei collettori solari in base ai parametri già evidenziati, sarà cura del tecnico saper consigliare il tipo di impianto
solare termico da installare presso la tua abitazione a seconda del tipo di intervento edilizio che intendi
realizzare. Ancora una volta a scopo indicativo forniamo alcuni elementi di valutazione di cui si tiene
normalmente conto.
Località dell’installazione
Qualora l’impianto solare debba essere installato in località di montagna o in zone con inverni rigidi e
frequente possibilità di gelate, potrebbe essere consigliabile installare un sistema a circolazione forzata
Drain Back Savio, che tramite il suo specifico funzionamento (svuotamento del collettore in caso di temperatura inferiore a quella dell’accumulo) elimina la necessità di miscelare con glicole (antigelo) il fluido
termovettore presente nel collettore, massimizzando lo scambio di calore tra il fluido stesso e l’acqua
sanitaria e garantendo la protezione del collettore.
Tipologia dell’intervento edilizio
In caso di nuova costruzione o ristrutturazione completa dell’abitazione può essere consigliabile l’utilizzo di un sistema a circolazione forzata Biasisol CF o Drain Back Savio che per le loro specifiche caratteristiche consentono numerosi vantaggi rispetto ad un sistema a circolazione naturale.
Tra di essi: una migliore integrazione con l’architettura del tetto; la gestione elettronica del funzionamento dell’impianto che ne ottimizza il supporto alla produzione di acqua calda sanitaria; la possibilità, nel
caso di Drain Back, di evitare l’installazione di vasi d’espansione e valvole di sfiato grazie alle sue modalità di funzionamento; la possibilità di concentrare in un vano tecnico, il bollitore, la centralina di regolazione e la caldaia (preferibilmente una nostra caldaia ad alto rendimento). In caso di una ristrutturazione
parziale o limitata al solo impianto termico e di produzione di acqua calda sanitaria ove siano stringenti i
vincoli creati dal tipo di impianto esistente e dagli spazi a disposizione, può essere consigliabile l’utilizzo
di un sistema a circolazione naturale che confina il collettore solare ed il bollitore scambiatore sul tetto
dell’abitazione. Altro elemento da considerare è la capacità del tetto di sostenere il peso dell’insieme
collettore bollitore del sistema a circolazione naturale, soprattutto nei tetti in legno, mentre molto più
leggero è il solo collettore da installarsi nel caso di impianto a circolazione forzata.
Costi complessivi dell’intervento
Parametro fondamentale per la corretta scelta del sistema solare termico da installare è la valutazione
complessiva del costo dell’intervento. Non è sicuramente possibile esprimere giudizi di valore certi senza aver considerato il singolo caso specifico. Il dato indicativo è che un nostro sistema a circolazione
naturale ha un costo inferiore rispetto ad un sistema a circolazione forzata. È altrettanto vero però che
quest’ultimo ha rendimenti nettamente migliori sia a causa della gestione elettronica ottimizzata sia in
relazione al fatto che lo stoccaggio dell’acqua calda sanitaria è all’interno dell’abitazione, con ridotte dispersioni soprattutto nei momenti in cui la temperatura esterna risulta inferiore ai 20°C (mezze stagioni
ed ore notturne), pertanto la riduzione dei consumi energetici è più sensibile.
In linea generale si può affermare che quando si modifica completamente il sistema di produzione di
acqua calda sanitaria e riscaldamento dell’abitazione, installando tutti componenti ad alto rendimento, i
maggiori costi di un impianto a circolazione forzata vengono più che compensati dall’azione complessiva del sistema termico installato con sensibili risparmi che accorciano il periodo di ammortamento.
Qualora l’intervento riguardi solo la produzione di acqua calda sanitaria installando un sistema solare
termico a parità delle altre componenti dell’impianto è consigliabile un sistema a circolazione naturale
con costi più contenuti e facilmente ammortizzabili.
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Impatto estetico dell’installazione
L’impatto estetico sull’abitazione di un sistema solare a circolazione naturale è più elevato rispetto a
quello di un sistema solare a circolazione forzata per almeno una ragione principale: nel sistema a circolazione naturale il collettore ed il bollitore sono collegati mentre nell’altro caso a tetto viene installato
solo il collettore solare. Addirittura nel sistema a circolazione forzata con l’innovativo flashing kit è possibile integrare tra le tegole il collettore solare, con un effetto lucernaio di minimo impatto. Ovviamente
le esigenze estetiche risulteranno di importanza proporzionale al contesto abitativo in cui si realizzerà
l’intervento di installazione ed andranno considerate dopo una attenta valutazione degli aspetti tecnologici e di costo.
Il risparmio ottenibile producendo l’acqua calda con il sole
La corretta stima dell’effettiva convenienza alla produzione di acqua calda sanitaria con l’energia solare
dipende come abbiamo visto dal fabbisogno che si vuole soddisfare, dalle caratteristiche specifiche
della località e dalle tipologie di impianto prese in considerazione.
Il nostro tecnico potrà insieme a te effettuare una precisa valutazione del risparmio annuo ottenibile sulla bolletta energetica in base anche alle diverse fonti da te attualmente utilizzate. Questo dato oltre alle
eventuali agevolazioni fiscali esistenti servirà per calcolare il periodo di ritorno del tuo investimento.
Per comprendere meglio ed avere un’idea della logica di tale valutazione riprendiamo l’esempio utilizzato in precedenza di una abitazione singola di tipo medio con una superficie di circa 120 metri quadrati
in cui abitano 4 persone. Dal dimensionamento effettuato abbiamo visto che la superficie installata di
collettore solare avrebbe generato energia tale da coprire il 76% di quella necessaria alla produzione di
acqua calda sanitaria nell’anno. Assumiamo per semplicità che la fonte energetica utilizzata per generare acqua calda sia una caldaia alimentata a metano.
Nella tabella seguente riassumiamo alcuni dati per ottenere il risparmio annuo sulla bolletta del metano.
Unità di
misura
Fabbisogno annuo ACS
litri
96.360
Quantità di energia necessaria per ottenere ACS
kcal
2.890.800
Copertura con energia solare 76%
%
2.197.008
Kcal/m3
8.200
Rendimento medio di un impianto non nuovo con caldaia di tipo tradizionale
%
80
Quantità di metano necessaria dato il potere calorifico del metano e il rendimento di una caldaia tradizionale
Potere calorifico del metano
Costo del metano IVA compresa
Risparmio annuo
m
335
€/m3
0,70
€
234,44
3
Tale risparmio sulla corrispondente bolletta sarà ancora più alto qualora, per scaldare l’acqua, si utilizzi
l’energia elettrica oppure il gasolio secondo la seguente proporzione.
• Risparmio annuo utilizzo energia elettrica (scaldabagno) = risp. Metano X 1,75 = € 410,26 all’anno
• Risparmio annuo utilizzo caldaia alimentata a gasolio = risp. Metano X 1,40 = € 328,21 all’anno
Oltre agli aspetti economici direttamente individuabili, occorre anche valutare il contributo dato alla
riduzione dei consumi di fonti energetiche inquinanti e del relativo impatto sulla salute e sull’ambiente,
che non sono ancora adeguatamente valutati nei costi dell’energia.
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Le agevolazioni fiscali a sostegno dei sistemi solari termici
La legge finanziaria per il 2007 (legge 27 dicembre 2006, n. 296) ha introdotto importanti agevolazioni
fiscali che riducono in maniera drastica i tempi di ammortamento di un impianto solare termico. In particolare all’articolo 1 comma 346 si dice che “per le spese documentate, sostenute entro il 31 dicembre
2007, relative all’installazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda per usi domestici o industriali e per la copertura del fabbisogno di acqua calda in piscine, strutture sportive, case di ricovero
e cura, istituti scolastici e università, spetta una detrazione dall’imposta lorda per una quota pari al 55%
degli importi rimasti a carico del contribuente, fino ad un valore massimo della detrazione di 60.000
euro, da ripartire in tre quote annuali di pari importo.” La legge finanziaria per il 2008 estende fino al
2010 le agevolazioni sopra indicate.
Facciamo un esempio concreto riferendoci sempre all’impianto che abbiamo dimensionato in precedenza e di cui ne abbiamo valutato i risparmi.
Nella tabella che segue inseriamo una ipotesi di costo complessivo di un impianto a circolazione naturale delle dimensioni già individuate. Teniamo a precisare che questo dato è puramente indicativo e
non può essere preso come riferimento in quanto le condizioni di installazione possono incidere notevolmente sui relativi costi, è imprescindibile la valutazione di un tecnico Savio per ottenere una stima
precisa dei costi.
Costo dell’impianto solare termico a circolazione naturale in opera
€
3.450,00
Detrazione fiscale complessiva in percentuale
%
55
Valore della detrazione fiscale complessiva
€
1.897,50
Valore della detrazione fiscale annuale (ripartizione in tre anni)
€
632,50
Per ottenere l’ammissione alle detrazioni è necessario espletare un iter particolare che il tecnico potrà
spiegarti in maniera più approfondita.
I pannelli solari per essere agevolabili devono rispettare alcuni accorgimenti tecnico costruttivi e di garanzia in particolare:
• I pannelli e i bollitori devono essere garantiti per almeno cinque anni mentre gli accessori ed i componenti elettrici ed elettronici di corredo per almeno due anni
• I pannelli solari devono presentare una certificazione di qualità conforme alle norme UNI 12975 che
è stata rilasciata da un laboratorio accreditato.
I prodotti Biasi e Savio sono perfettamente rispondenti alle caratteristiche richieste dalla legge.
I risparmi ottenuti non sono intaccati da costi di manutenzione ricorrenti
E’ importante considerare nel costo globale dell’impianto la presenza di eventuali costi di manutenzione
aggiuntivi. Per i nostri sistemi solari gli interventi di manutenzione sono ridottissimi, in linea di massima
occorre intervenire solo in caso di problemi, o di perdite di liquidi, mentre non sono necessari veri e propri lavori di manutenzione se l’impianto è stato realizzato bene. Comunque fare eseguire un controllo,
dal tecnico ogni tre anni, può aiutare a mantenere in perfetta efficienza l’impianto solare.
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Valutazione del periodo di ammortamento dell’impianto
Una volta individuati i risparmi energetici ottenibili dalla produzione di acqua calda dal sole ed i risparmi fiscali dettati da una normativa specifica, andiamo a valutare il periodo di ammortamento dei costi
sostenuti. La procedura è molto semplice e viene evidenziata nella tabella sottostante, il risparmio sulla
bolletta energetica considerato è quello relativo all’utilizzo del metano, va da se che nel caso si faccia
ricorso altre fonti per produrre acqua calda (elettricità o gasolio) i tempi di ammortamento si riducono
ancor di più.
Costo dell’impianto solare termico
€
Quota di ammortamento del primo anno (risparmio energetico + risparmio fiscale)
€
866,94
Costo residuo da ammortizzare
€
2.583,06
Quota di ammortamento del secondo anno (risparmio energetico + risparmio fiscale)
€
866,94
Costo residuo da ammortizzare
€
1.716,13
Quota di ammortamento del terzo anno (risparmio energetico + risparmio fiscale)
€
866,94
Costo residuo da ammortizzare
€
849,19
Le successive quote di ammortamento dipendono solo dal risparmio sui consumi energetici e pertanto il periodo residuo è facilmente calcolabile dividendo quanto resta da ammortizzare per il valore del risparmio annuo.
3.450,00
3,6
Pertanto il periodo di ammortamento reale è di circa sei anni e mezzo.
Questo dato va analizzato tenendo conto sia della vita utile dell’impianto che grazie alla qualità della
componentistica può arrivare fino ai quindici anni senza apprezzabili interventi di manutenzione, sia
della diminuzione del rischio di aumento del costo delle fonti energetiche non rinnovabili (nel nostro
esempio il metano).
Conclusioni
Il nostro auspicio è che con questa breve guida siamo riusciti a darti un quadro generale di cosa vuol
dire produrre acqua calda dal sole.
L’impegno del gruppo Biasi prosegue con la ricerca continua di innovazioni e materiali sempre più performanti, oltre alla formazione di tecnici qualificati per offrire un livello di servizio ai più alti standard di
mercato.
Il nostro tecnico saprà rispondere alle altre eventuali domande che si vorrà porgli in modo da rendere
ancora più consapevole la scelta di voler produrre acqua calda con il sole.
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Cod. 4822.0500.00 - 50000208 - Rev. 00 - UNIGRAF snc (VR)
La BSG, Gruppo Biasi, nella costante azione di miglioramento dei prodotti, si riserva la possibilità di modificare i dati espressi in questo depliant in qualsiasi momento e senza preavviso. Il presente
depliant è un supporto informativo e non considerabile come contratto nei confronti di terzi. Garanzia dei prodotti secondo D.Lgs. n. 24/2002.