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Modulo 6: L'utilizzo e l'integrazione delle fonti rinnovabili

Ing. Valentina Russo

Le fonti energetiche rinnovabili e non rinnovabili

Non Rinnovabili

• Petrolio

• Carbone

• Gas naturale

• “Energia nucleare”

Rinnovabili

• Energia Solare

• Energia Eolica

• Energia Idrica

• Energia Geotermica

• Energia dalle Biomasse

• Idrogeno vettore energetico

FONTI RINNOVABILI PER LA CLIMATIZZAZIONE: QUALI?

SOLARE

IMPIANTI

FOTOVOLTAICI

GEOTERMICO

IMPIANTI

SOLARI

TERMICI

POMPE DI

CALORE

BIOMASSACALDAIE,

TERMOCAMINI

FONTI RINNOVABILI PER LA CLIMATIZZAZIONE: QUALI?

IMPIANTI A FONTI RINNOVABILI: CRITERI DI DIMENSIONAMENTO

QUADRO NORMATIVO

Autorizzazioni IncentiviVincoli

dimensionali

DIMENSIONAMENTO DELL’IMPIANTO

FABBISOGNI ENERGETICI DELL’EDIFICIO (Classe Energetica)

PRINCIPALI NORMEDI RIFERIMENTO – OBBLIGHI 311/06

2 febbraio 2007

Cosa:

tutte le categorie di edifici, pubblici e privati, di nuova costruzione o in occasione di nuova installazione di impianti termici o di ristrutturazione degli impianti termici esistenti

Decorrenza obbligo:

obbligatorio l’utilizzo di fonti rinnovabili per la produzione di energia termica ed elettrica

In quali casi:

50% del fabbisogno annuo di energia primaria richiesta per la produzione di ACS con utilizzo di FERFV??

Potenze minime obbligatorie:

Eccezioni: Limite ridotto al 20% per gli edifici situati nei centri storici

N.B. I decreti attuativi non sono mai stati emanati e fino a settembre 2011 l'obbligo è stato in vigore solo nelle regioni e negli enti locali che lo hanno introdotto autonomamente nei loro regolamenti: Lombardia, Emilia Romagna, Trentino, Liguria, Umbria, Lazio, Piemonte e circa 300 Comuni.

PRINCIPALI NORMEDI RIFERIMENTO – OBBLIGHI L. 244/07

Legge 26 febbraio 2010 n. 25 di conversione del DL 194/2009: ha spostato dal 1°gennaio 2010 al 1° gennaio 2011 la scadenza entro la quale, ai fini del rilascio del permesso di costruire, i regolamenti edilizi dovranno imporre, per i nuovi edifici, l’installazione di impianti da fonti rinnovabili.

La norma era stata introdotta dalla Finanziaria 2008 (comma 289 art. 1), che nefissava la scadenza per i Comuni al 1° gennaio 2009: “Ai fini del rilascio delpermesso di costruire, deve essere prevista, per gli edifici di nuova costruzione,l’installazione di impianti per la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili,in modo tale da garantire una produzione energetica non inferiore a 1 kW perciascuna unità abitativa, compatibilmente con la realizzabilità tecnicadell’intervento. Per i fabbricati industriali, di estensione superficiale non inferiore a100 metri quadrati, la produzione energetica minima è di 5 kW”

…..fino alla FINANZIARIA 2008 (L. 244/07)…..entrata in vigore il 1° gennaio 2011!!

PRINCIPALI NORMEDI RIFERIMENTO – OBBLIGHI L. 244/07

1° gennaio 2011

N.B. Compatibilmente con la realizzabilità tecnica dell’intervento

Cosa:

nuovi edifici ai fini del rilascio del permesso di costruire

Decorrenza obbligo:

produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, in modo tale da garantire una produzione energetica non inferiore a 1 kW

In quali casi:

>= 1 kW per ciascuna unità abitativa>= 5 kW per i fabbricati industriali, con superficie >= 100 mq

Potenze minime obbligatorie:

……In sintesi…..

PRINCIPALI NORMEDI RIFERIMENTO – OBBLIGHI dlgs. n.28

Art. 11 (Obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili negli edifici di nuova costruzione e negli edifici esistenti sottoposti a ristrutturazioni rilevanti) 1. I progetti di edifici di nuova costruzione ed i progetti di ristrutturazioni rilevanti degli edifici esistenti prevedono l'utilizzo di fonti rinnovabili per la copertura dei consumi di calore, di elettricità e per il raffrescamento secondo i principi minimi di integrazione e le decorrenze di cui all’allegato 3. ALLEGATO 3 (art. 11, comma 1) Obblighi per i nuovi edifici o gli edifici sottoposti a ristrutturazioni rilevanti 1. Nel caso di edifici nuovi o edifici sottoposti a ristrutturazioni rilevanti, gli impianti di produzione di energia termica devono essere progettati e realizzati in modo da garantire il contemporaneo rispetto della copertura, tramite il ricorso ad energia prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili, del 50% dei consumi previsti per l’acqua calda sanitaria e delle seguenti percentuali della somma dei consumi previsti per l’acqua calda sanitaria, il riscaldamento e il raffrescamento: a) il 20 per cento quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è presentata dal 31 maggio 2012 al 31 dicembre 2013; b) il 35 per cento quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è presentata dal 1° gennaio 2014 al 31 dicembre 2016; c) il 50 per cento quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è rilasciato dal 1° gennaio 2017.


Art. 11 (Obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili negli edifici di nuova costruzione e negli edifici esistenti sottoposti a ristrutturazioni rilevanti) - ECCEZIONI:

Nelle zone A del decreto del Ministero dei lavori pubblici 2 aprile 1968, n. 1444, le soglie percentuali di cui all’Allegato 3 sono ridotte del 50 per cento. Le leggi regionali possono stabilire incrementi dei valori di cui all’allegato 3. 2. Le disposizioni di cui al comma 1 non si applicano agli edifici di cui alla Parte seconda e all’articolo 136, comma 1, lettere b) e c), del codice dei beni culturali e del paesaggio, di cui al decreto legislativo 22 gennaio 2004, n. 42, e successive modificazioni, e a quelli specificamente individuati come tali negli strumenti urbanistici, qualora il progettista evidenzi che il rispetto delle prescrizioni implica un’alterazione incompatibile con il loro carattere o aspetto, con particolare riferimento ai caratteri storici e artistici.

Art. 136. Immobili ed aree di notevole interesse pubblico1. Sono soggetti alle disposizioni di questo Titolo per il loro notevole interesse pubblico:

(comma così modificato dall'articolo 2 del d.lgs. n. 63 del 2008)b) le ville, i giardini e i parchi, non tutelati dalle disposizioni della Parte seconda del presente codice, che

si distinguono per la loro non comune bellezza;c) i complessi di cose immobili che compongono un caratteristico aspetto avente valore estetico e

tradizionale, inclusi i centri ed i nuclei storici


25 Settembre 2011

edifici nuovi o edifici sottoposti a ristrutturazioni rilevanti

Data di entrata in vigore dell’obbligo per i comuni:

In quali casi:

edificio per il quale la richiesta del pertinente titolo edilizio, sia stata presentata successivamente al 25/9/2011

edificio di nuova costruzione :

edificio sottoposto a ristrutturazione rilevante

Cosa:copertura del 50% dei consumi di ACS e di percentuali, crescenti nel tempo, della somma dei consumi di ACS, riscaldamento e raffrescamento da FER

1) edificio esistente avente superficie utile > 1000 mq, soggetto a ristrutturazione integrale degli elementi edilizi costituenti l'involucro2) edificio esistente soggetto a demolizione e ricostruzione anche in manutenzione straordinaria

PRINCIPALI NORMEDI RIFERIMENTO – OBBLIGHI

Soglie minime percentuali in funzione della data di richiesta del titolo edilizio:

N.B. Per gli edifici pubblici, tali obblighi sono incrementati del 10%

Dal 25 settembre 2011 obbligo di copertura del 50% dei consumi di ACS


Casi in cui l’obbligo non si applica o si applica solo parzialmente

Ristrutturazione dell'impianto termico esistente

NON SI APPLICA

› nelle zone “A”, previste dal DM 2 aprile 1968, n. 1444, le percentuali minime di copertura dei consumi sono ridotte del 50%

SI APPLICA PARZIALMENTE

Edifici vincolati o situati in aree vincolate: sono esentati dall’obbligo, qualora il progettista evidenzi che il rispetto delle prescrizioni implica un'alterazione incompatibile con il loro carattere o aspetto

Edificio allacciato a una rete di teleriscaldamento: se la rete di teleriscaldamento copre l’intero fabbisogno di calore per il riscaldamento degli ambienti e la fornitura di acqua calda sanitaria dell’edificio stesso

Impossibilità tecnica


11/02/2012 Caserta – Polo Scientifico SUN 13

Gli impianti realizzati per assolvere agli obblighi possono accedere agli incentivi?Gli impianti alimentati da FER accedono agli incentivi statali previsti per la promozione delle fonti rinnovabili, limitatamente alla quota eccedente quella necessaria per il rispetto degli obblighi.

Quali fonti rinnovabili possono essere impiegate per soddisfare l’obbligo?Il decreto definisce “energia da fonti rinnovabili” l’energia proveniente da fonti rinnovabili non fossili, vale a dire energia eolica, solare, aerotermica, geotermica, idrotermica e oceanica, idraulica, biomassa, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas

Cosa accade se l’obbligo non viene rispettato?L'inosservanza dell'obbligo comporta il diniego del rilascio del titolo edilizio

FAQ (1/2)


11/02/2012 14Caserta – Polo Scientifico SUN

Gli obblighi sui fabbisogni termici devono essere necessariamente soddisfatti tramite una sola fonte rinnovabile o una sola tecnologia? L’obbligo può essere soddisfatto tramite una combinazione di fonti energetiche e soluzioni tecnologiche che, sommate, siano in grado di raggiungere le percentuali minime richieste. Un impianto solare termico, ad es., potrebbe essere accoppiato a una PdC, a una caldaia a condensazione, o a una caldaia a biomasse.

Esiste una specifica configurazione da rispettare?Con particolare riferimento agli impianti di produzione di energia termica, il decreto esplicita che gli obblighi non possono essere assolti tramite impianti da fonti rinnovabili che producano esclusivamente energia elettrica la quale alimenti, a sua volta, dispositivi o impianti per la produzione di acqua calda sanitaria, riscaldamento e raffrescamento

Ci sono dei requisiti tecnici specifici da rispettare?Per quanto riguarda il posizionamento sui tetti degli edifici, il decreto richiede che i pannelli solari termici o fotovoltaici devono essere aderenti o integrati nei tetti medesimi, con la stessa inclinazione e lo stesso orientamento della falda

FAQ 2/2)

FONTI RINNOVABILI PER L’EDILIZIA: FINANZIAMENTI, INCENTIVI E DETRAZIONI

• CONTO ENERGIA TERMICO: installazione PdC, (anche per ACS), pannelli solari termici, caldaie a biomassa, interventi di efficientamento energetico del sistema edificio/impianto (solo per i soggetti pubblici) N.B. solo per la quota eccedente gli obblighi del dlgs. 28/2011 e se rispettati valori di rendimenti e trasmittanze inferiori ai limiti di legge 192/05 e s.m.i.

• DETRAZIONI FISCALI (65%): installazione PdC (anche per ACS), pannelli solari termici, caldaie a biomassa, impianti FV

• DETRAZIONI FISCALI (50%): impianti FV

• TEE o Certificati Bianchi: impianti FV fino a 20 kWp, interventi di efficientamento energetico dell’edificio, impianti solari termici, caldaie a condensazione, PdC elettriche, impianti di cogenerazione, etc. etc.


Caserta – Polo Scientifico SUN

Nuova tariffa elettrica per le PdC

Fino a oggi il sistema di tariffe in vigore, strutturato in maniera progressiva, cioè con prezzi crescenti all'aumentare dei consumi, è stato un forte disincentivo alla diffusione delle pompe di calore elettriche (pdc). Le pdc, infatti, se dal punto di vista energetico sono tra le tecnologie per il riscaldamento più efficienti, implicano notevoli consumi elettrici: per una pdcaria-aria o aria-acqua a dimensione di abitazione monofamiliare (ad esempio da 10 kWt di potenza) installata al Nord Italia possiamo stimare un consumo annuo di circa 5.000 kWh (mentre i modelli con sonda geotermica, più costosi, hanno consumi ridotti del 20-25%). A questo si aggiunga il fatto che quasi sempre l'installazione di una pdc elettrica impone di richiedere l'aumento della potenza della connessione, passando così dalla tariffa D2, riservata agli allacciamenti residenziali con potenza fino a 3 kW, alla più cara tariffa D3, o alternativamente, di installare un secondo contatore, con relativo onere una tantum (circa 500 euro).

Nuova tariffa elettrica per le PdCCon il sistema attuale : con l'aumentare dei consumi il prezzo del kWh sale: ad esempio, nella tariffa D2 la componente energia (cui vanno aggiunti oneri e imposte) passa dagli 0,4 centesimi (n.b. proprio 0,4 non 4) della fascia 0-1.800 kWh ai 12 della fascia oltre i 4.440 kWh annui. Al momento, un cliente residenziale con una connessione da 3 kW di potenza e 2.700 KWh di consumi annui paga il kWh circa 19 centesimi di euro. Se installasse una pompa di calore da 10 kWt, ipotizzando che i suoi consumi salgano a 7.700 kWh annui e la potenza impegnata a 4,5 kW, con relativo passaggio alla D3, pagherebbe il kWh oltre un terzo in più: circa 31 centesimi.

Con la nuova tariffa che sarà in vigore da giugno, alla quale potranno accedere, in via sperimentale e volontaria, gli utenti che installino una pdc come impianto di riscaldamento principale in un'abitazione di residenza, anche nel caso in cui scelgano il mercato libero. Con il nuovo sistema tariffario infatti il costo del KWhsarà costante, a prescindere dai consumi. Gli utenti che la sceglieranno potranno accedere alla tariffa D1 e pagheranno tutti i kWh consumati - compresi quelli destinati alla pdc - circa 21 centesimi (a seconda di come verranno aggiornati oneri di sistema, di rete e imposte da qui a giugno).

Nuova tariffa elettrica per le PdC

Per il nostro consumatore ipotetico che si scalda con la pompa di calore elettrica (7.700 kWh l'anno di consumi e potenza impegnata 4,5 kW) la bolletta dovrebbe scendere dai potenziali 2.404 euro di oggi (in caso scegliesse il servizio di maggior tutela) a circa 1.620 euro l'anno: un risparmio di quasi 800 euro l'anno!!!

IMPIANTI FOTOVOLTAICI: I sistemi efficienti di utenza

Sono sistemi di autoconsumo per i quali nello stesso sito c'è un produttore e un consumatore, che possono essere anche soggetti diversi.

Vantaggio: l'energia autoprodotta in situ non paga gli oneri di trasmissione e distribuzione né gli oneri generali di sistema. Quindi c'è un risparmio per il consumatore di energia elettrica che arriva quasi a metà del costo rispetto a quella prelevata dalla rete pubblica. Per l'Autorità questo è un incentivo indiretto. Se sia in realtà un incentivo o un diritto, visto che questa energia non passa per la rete pubblica, è una questione che trascende l'analisi giuridica ed entra in quella politica; senz'altro comunque il vantaggio con i SEU è consistente ed è per questo che con la fine degli incentivi per il fotovoltaico molti operatori guardano con interesse a queste configurazioni.

MODALITÀ OPERATIVE: il GSE riconosce che il sistema è valido come SEU. Una certificazione che l'iniziativa è abilitata ad avere i vantaggi di cui abbiamo parlato che è molto importante per la finanziabilità. Questa certificazione, che il GSE deve rilasciare entro 60 giorni dall'entrata in esercizio, è una delle novità principali introdotte con la delibera 578/2013. Il GSE ora dovrà predisporre un portale dedicato e definire, entro il 31 marzo 2014, le regole tecniche per i dettagli. Se tutto va come deve andare, nel giro di 4-5 mesi, ipotizzando per precauzione un ritardo di un mese o due, dovremmo avere una disciplina estremamente dettagliata che cancella ogni incertezza.

IMPIANTI FOTOVOLTAICI: I sistemi efficienti di utenza

ll futuro dei SEU è sicuramente legato allo scambio sul posto e, in un'ottica di più lungo termine, a quella che sarà l'evoluzione dei sistemi di stoccaggio.

La delibera 578/2013 ha finalmente chiarito quando si può fare lo scambio sul posto e quando non si può fare. Si può fare quando produttore e consumatore coincidono

oppure

quando il consumatore di energia gestisce non solo l'acquisto dell'energia, ma anche la vendita in rete delle eccedenze.

Al fine di consentire ciò la delibera 578 ha modificato anche il testo integrato sullo scambio sul posto.

IMPIANTI SOLARI TERMICI: CRITERI DI DIMENSIONAMENTO

DETERMINAZIONE DEL FABBISOGNO ENERGETICO IN TERMINI QUALITATIVI E QUALITATIVI:

Classe di

Efficienza

Energetica

dell’edificio

(A, B, C……G)

Tipo di fabbisogno energetico

(ACS,

riscaldamento,

raffrescamento)

“Curve di carico”

DETERMINAZIONE DEL FABBISOGNO ENERGETICO

EVOLUZIONE CONSUMI ENERGETICI EDIFICI (climatizzazione invernale + ACS):

LIMITI DI LEGGE:

•L. 373/1976: > 200 kWh/mqanno

•Legge 10/91: circa 150 kWh/mqanno

•Dlgs. 192/05 e s.m.i.: ca. 60 kWh/mq anno per una casa in zona climatica C e S/V = 0,7

DECRETO LEGISLATIVO 19 agosto 2005, n. 192: "Attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell’edilizia" coordinato con il D.Lgs. 311/2006, con il D.M. 26/6/09, con la L. 99/2009 e con il D.Lgs. 56/2010

DETERMINAZIONE DEL FABBISOGNO ENERGETICO

CONSUMI ENERGETICI EDIFICI IN CLASSE A:20-30 kWh/mq anno di cui:15 - 25 kWh/mq anno per climatizzazione invernale0 – 5 kWh/mq anno per ACS

CONSUMI ENERGETICI EDIFICI :CLASSE A: < 30 kWh/ mq annoCLASSE G: > 150 kWh/ mq anno

Confronto tra classe A (A+) e classe G:

UN EDIFICIO IN CLASSE G CONSUMA 5 - 10 VOLTE PIU’ DI UN EDIFICIO IN CLASSE A (A+)

SUDDIVISONE ABITAZIONI RESIDENZIALI IN ITALIA PER EPOCA DI COSTRUZIONE

IMPIANTI SOLARI TERMICI: DETERMINAZIONE DEL FABBISOGNO

ENERGETICO

IN ITALIA IL 90% DEGLI EDIFICI HA CONSUMI ENERGETICI > 150 kWh/anno,così suddivisi:

Riscaldamento: 57%Acqua Calda Sanitaria: 25%Cucina: 7%Apparecchi elettrici vari: 11%

Ipotesi di un edificio di 150 mq non coibentato appartenente ad una famiglia media di 4 persone:

Riscaldamento: 16.625 kWh/annoAcqua Calda Sanitaria: 2.850 kWh/annoCucina: 950 kWh/annoApparecchi elettrici vari: 3.325 kWh

TOTALE: 23.750 kWh/anno + CLIMATIZZAZIONE ESTIVA: 30.000 kWh/anno

IMPIANTI SOLARI TERMICI: DETERMINAZIONE DEL FABBISOGNO

ENERGETICO

Ipotesi di un edificio di 150 mq non coibentato appartenente ad una famiglia media di 4 persone:

Riscaldamento:

Acqua Calda Sanitaria:

Cucina:

Apparecchi elettrici vari:

TOTALE:

+ CLIMATIZZAZIONE ESTIVA:

17.750 kWh/anno

7.780 kWh/anno

2.170 kWh/anno

3.400 kWh/anno

31.100 kWh/anno

38.000 kWh/anno

Ipotesi di consumo> 150 kWh/mq anno (classe G)

< 30 kWh/mq anno (Classe A)

4.500 kWh/anno

700 kWh/anno

950 kWh/anno

2.300 kWh/anno

8.450 kWh/anno

10.000 kWh/anno

OTTIMIZZAZIONE DEI FABBISOGNI ENERGETICI

Riscaldamento: 57%Acqua Calda Sanitaria: 25%

Cucina: 7%Apparecchi elettrici vari: 11%

Possibilità di intervento sull’82% dei consumi

SOLARE TERMICO

INTERVENTI SULL’INVOLUCRO:

Coibentazione delle strutture perimetrali opache orizzontali e verticali

Solo ACS

Sostituzione infissi

ACS + riscaldamento

ACS + riscaldamento+ raffrescamento

VentilazioneMeccanica Controllata

PdC,

Altre FER

CIRCOLAZIONE

NATURALE

CIRCOLAZIONE

FORZATA

Solare termico: produzione di ACSLe tipologie di installazione

PRODUZIONE DI ACS: LA CIRCOLAZIONE NATURALE

IMPIANTI A CIRCOLAZIONE NATURALEIl serbatoio di accumulo, dotato al suo interno di scambiatore, viene posto al di sopra del collettore stesso. La circolazione è garantita dalla differenza di densità del fluido tra il ramo freddo e caldo del circuito chiuso. È una soluzione impiantistica, interamente installata in esterno, semplice, compatta ed economica, adatta prevalentemente per piccoli impianti.

Intercapedine

PRODUZIONE DI ACS: LA CIRCOLAZIONE NATURALE

COMPONENTI IMPIANTO A

CIRCOLAZIONE NATURALE

COMPONENTI IMPIANTO A

CIRCOLAZIONE FORZATA

PRODUZIONE DI ACS: LE TIPOLOGIEDI INSTALLAZIONE

• un serbatoio di accumulo;• uno o più scambiatori di calore;• una pompa di ricircolo e relativa centralinadi comando • un sistema integrativo del calore di tipotradizionale (gas, gasolio, elettricità, biomasse);• valvole, tubazioni e altri componentiper la sicurezza.

• un serbatoio di accumulo;• uno o più scambiatori di calore;• un sistema integrativo del calore di tipo tradizionale (gas, gasolio, elettricità, biomasse);• valvole, tubazioni e altri componentiper la sicurezza.

LA CIRCOLAZIONE FORZATA

Il trasferimento di calore dal collettore al sistema di accumulo è garantito da elettropompe di circolazione e da un sistema di regolazione elettronico per le gestione delle portate e delle temperature del fluido termovettore. Per regolare la circolazione ci si avvale di sensori che confrontano la temperatura del fluido vettore nel collettore con quella nel serbatoio di accumulo, al fine di evitare un processo opposto per il quale il calore viene sottratto all’utente e dissipato dal pannello solare.La possibilità di regolare la velocità del fluido vettore permette un maggiore scambio termico e quindi il rendimento del pannello è sicuramente superiore rispetto ad un sistema a circolazione naturale. Per questo motivo, i collettori a circolazione forzata vengono preferiti per installazioni pensate per erogare il servizio lungo tutto l’arco dell’anno, portando dei benefici in termini di efficienza soprattutto nei mesi meno caldi.Il circuito idraulico collegato al pannello è generalmente di tipo chiuso e separato da quellodell'acqua che riscalda mediante una serpentina posta nel serbatoio di accumulo. Le serpentine possono anche essere due per integrare la produzione di acqua calda sanitaria con un generatore di calore supplementare (accumulatori a doppio serpentino).In alcune applicazioni, con l’ausilio di un accumulatore di calore denominato “Puffer”, l’acquacalda fornita dai pannelli a circolazione forzata, può essere utilizzato per dare un contributo al riscaldamento degli ambienti.

PRODUZIONE DI ACS: LA CIRCOLAZIONE FORZATA

Vantaggi della circolazione forzata:

› MAGGIORE EFFICIENZA: il boiler verticale permette una migliore

stratificazione dell’acqua e, posto all’interno degli edifici, subisce minori

dispersioni termiche

› MAGGIORE VERSATILITÀ: pannelli e boiler possono essere installati a

qualunque distanza tra loro

› MIGLIORE INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA: i pannelli si integrano sul tetto

sembrando lucernari. La presenza del boiler può essere soggetta a vincoli di

impatto ambientale.

CIRCOLAZIONE NATURALE VS. CIRCOLAZIONE FORZATA

PANNELLI VETRATI PIANI

• Superficie Assorbente o di assorbimento è la superficie della piastra assorbente

• Superficie di apertura è la parte vetrata e trasparente del pannello

• Superficie Lorda è l’ingombro totale del pannello solare.

FUNZIONAMENTO DEI PANNELLIVETRATI PIANI

perdita per

convezione

ALTRE TIPOLOGIE DI PANNELLI SOLARI TERMICI

PANNELLI SOLARI SOTTOVUOTO

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0 10 20 30 40 50 60

PIANO

SOTTOVUOTO

Delta T in gradi C°(temperatura della piastra e temperatura esterna)

Effic

ien

zaCONFRONTO TRA PANNELLI PIANI E

SOTTOVUOTO

CONFRONTO TRA PANNELLI PIANI E SOTTOVUOTO

1. Con superfici esposte al sole di dimensioni simili, la

producibilità di un impianto con pannelli solari piani è maggiore

nelle basse e medie temperature mentre è inferiore del 10% solo

alla fine della giornata di irraggiamento.

2. Il sottovuoto rende leggermente di più durante l’inverno,

quando però l’irraggiamento è molto meno intenso.

3. Nessuna garanzia di durata del vuoto nel tempo e alto rischio

di rottura dei tubi.

IMPIANTI SOLARI TERMICI PER ACS: DIMENSIONAMENTO

ENERGIA PRODOTTA DALL’IMPIANTO

+ INTEGRAZIONE (?)

Il dimensionamento di un impianto solare termico è il risultato del bilancio tra i fabbisogni di calore dell’utenza e l’energia termica che può produrre l’impianto.

FABBISOGNI DIENERGIA TERMICA =

CRITERI DI DIMENSIONAMENTO

QUADRO NORMATIVO

Autorizzazioni IncentiviVincoli

dimensionali

DIMENSIONAMENTO DELL’IMPIANTO

FABBISOGNI ENERGETICI DELL’EDIFICIO (Classe Energetica)


Esso viene fatto tenendo conto dei seguenti fattori:

› il fabbisogno di acqua calda sanitaria nei diversi mesi dell'anno (ed eventualmente di riscaldamento)

› la quantità di radiazione solare disponibile in quella zona, strettamente correlata con la latitudine

› la disponibilità dello spazio necessario per installare i moduli

› le prestazioni tecniche dei pannelli solari, del serbatoio, degli altri componenti dell’impianto e dell’efficienza del sistema di distribuzione

› il grado di contemporaneità tra produzione del calore e fabbisogno dello stesso da parte dell’utenza.


Le UNITS 11300-2 riportano la metodologia per il calcolo dei fabbisogni di energia per ACS

Convenzionalmente la temperatura di erogazione è di 40 °C e la temperatura di ingresso di 15 °C. Il salto termico di riferimento ai fini del calcolo del fabbisogno di energia termica utile è, quindi, di 25 K.



Qualora siano resi pubblici dall'ente erogatore o dall'Amministrazione Comunale datimensili di temperatura dell'acqua di alimentazione in relazione alla zona climatica e allafonte di prelievo (acqua superficiale, acqua di pozzo, ecc.) si devono utilizzare tali dati aifini del calcolo indicandone l'origine. Ciò determina fabbisogni mensili di energia diversi aparità di litri erogati e dovrà essere indicato nella relazione tecnica.

Ai fini di valutazioni per certificazione energetica si considerano i valori convenzionali di riferimento.I valori di fabbisogno giornaliero sono riferiti a dati medi giornalieri.

Il volume è dato da: V W = a × N u [l/G]dove

a è il fabbisogno giornaliero specifico [l/m2G];N u è il parametro che dipende dalla destinazione d'uso dell'edificio vedere punto 5.2.1.1per le abitazioni e punto 5.2.1.2 per destinazioni diverse.


dove : r= 1000 kg/m3

C = 1,162 Wh/kg°CV W = a × N u [l/G]a = 1,6 [l/m2G] = 1,6 x 10 -3 [m3/m2G] = [m/G]N u = Su = 80 m2

V W = 1,6 x 10 -3 x 80 = 0,128 [m3/G]

Qh,W = 1000 x 1,162 x 0,128 x 25 x 365 = 1.357 x 10 3 Wh/anno = 1.357 kWh/anno

Fabbisogno equivalente di energia termica utile = Qh,W/Su = 1.357/80 = 17 [kWh/m2 anno]

ESEMPIO: caso di abitazione con Su = 80 m2


Il fabbisogno di acqua calda sanitaria dipende dal numero di utenti, dal consumo pro capite (molto soggettivo!!!), dalla temperatura di utilizzo, nonché dal fattore di contemporaneità produzione di ACS/consumo.L'impianto si progetta cercando di coprire il 100% del fabbisogno nei soli mesi estivi e il 60-70% sui consumi medi annuali.

Il consumo procapite (Cprocapite) è tabellato nella letteratur a tecnica in base al tipo di utilizzo.

edilizia abitativa 40 litri/personaalbergo (alto profilo/medio/basso profilo) 120-70-60 litri/persospedali 60 litri/perscliniche 120 litri/persuffici - scuole 15 litri/persimpianti con docce 45 litri/pers

METODO ALTERNATIVO ALLE UNI TS 11300


dove : r= 1000 [kg/m3]

C = 1,162 [Wh/kg°C]V W = Cprocapite × N u [m3/G]Cprocapite = vedi letteratura tecnica - tabellaN utenti = numero utenti = 4

V W = 40 x 10 -3 x 4 [l/Gpers] x [m3/l] x [pers]= 0,16 [m3/G]

Qh,W = 1000 x 1,162 x 0,16 x 25 x 365 = 1.697 x 10 3 = 1.697 kWh/anno[kg/m3] x [Wh/kg°C] x [m3/G] x [°C] x [G] = [Wh/anno]

Fabbisogno equivalente di energia termica utile = Qh,W/Su = 1.697/80 = 21 [kWh/m2 anno]

ESEMPIO: caso di abitazione con Su = 80 m2 – 3/4 utenti


la quantità di radiazione solare disponibile in quella zona, strettamente correlata con la latitudine

La deviazione dei collettori solari rispetto la perpendicolarità al sud cardinale viene definito “angolo azimutale”

Azimut: 0° collettore orientato a Sud

+ 90° collettore orientato a OVEST- 90° collettore orientato ad EST

IMPIANTI SOLARI: DATI DIIRRAGGIAMENTO SOLARE

• La norma UNI 10349: riporta i dati standardizzati di radiazione solare per i 101 capoluoghi di provincia italiani. In particolare sono riportate le medie giornaliere mensili di radiazione diretta e diffusa.• L’Atlante Solare Europeo: in esso sono riportate le mappe di radiazione solare globaleorizzontale media annua (mappe isoradiative). Tali mappe hanno una scala nell’ordine dei 50 o 100 km e non tengono conto dei microclimi locali. Sull’Atlante si riscontrano in media valori inferiori del 5-15% rispetto a quelli riportati sulla UNI 10349.• Le mappe solari satellitari: dai satelliti meteorologici è possibile stimare il grado dinuvolosità di un dato territorio e costruire così delle mappe. Unendo poi questi dati conquelli di radiazione solare media misurati al suolo è possibile ricostruire mappe statistiche di radiazione solare. tra queste si ricorda quella che l’ENEA sta producendo dal 1994 utilizzando le immagini Meteosat).

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php?lang=it&map=europeNew CM-SAF - PVGIS database for Europe and Northern Africa These data are based on calculations from satellite images performed by CM-SAF .T he database represents a total of 12 years of data. From the first generation of Meteosat satellites, there are data from 1998 to 2005 and from the second-generation Meteosat satellites there are data from June 2006 to May 2010.

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php?lang=it&map=europe

http://www.cmsaf.eu/



Simulazione: SOLAR -T

PRODUZIONE DI ACS: COPERTURA DEI FABBISOGNI ENERGETICI


IMPIANTI SOLARI TERMICI: ACS + RISCALDAMENTO

Svantaggio: il riscaldamento degli ambienti serve maggiormente quando c’è meno sole.

Il solare termico a servizio del riscaldamento degli ambienti può soddisfare al massimo il 40% del fabbisogno.

Quando conviene:

› elevato fabbisogno di riscaldamento, almeno da ottobre ad aprile (ha più senso al nord o in montagna)

› edificio ben coibentato e dotato di una caldaia efficiente e ben regolata

› se si abbina il solare termico a sistemi di riscaldamento a bassa temperatura,

come quelli a pavimento o a parete tramite pannelli radianti



Impianti necessariamente a circolazione forzata. Devono lavorare molto durante le stagioni nelle quali il sole è più basso all'orizzonte, quindi è preferibile montarli con inclinazioni maggiori (45°) rispetto ai sistemi utilizzati per la sola produzione di acqua calda (30°).

I bollitori (boiler) usati in questa

tipologia di impianto sono di norma

del tipo "tank-in-tank", formati

cioè da due serbatoi, uno dentro

l'altro.

Uno, più piccolo, a forma di imbuto

e posto nella parte superiore,

contiene l'acqua calda sanitaria,

mentre l'acqua per il riscaldamento

si raccoglie nel serbatoio più

grande.

IMPIANTI SOLARI TERMICI PER RISCALDAMENTO: DIMENSIONAMENTO


L'impianto viene dimensionato in modo da soddisfare il 30-40% del fabbisogno di calore necessario per gli ambienti.

La quantità di collettori necessaria al fabbisogno di ACS di una persona, 40-60 litri, può scaldare 10 metri quadrati di abitazione con sistemi a bassa temperatura come i pannelli radianti.

Dimensionamento del bollitore: ca. 50-70 litri in più per ogni metro quadro di collettori piani vetrati o per ogni 0,75 metri quadrati di collettori a tubi sottovuoto.

IMPIANTI SOLARI TERMICI + BIOMASSA PER RISCALDAMENTO : ESEMPI DI PROGETTI

Case popolari Airola (BN) – Riscaldamento con impianto solare e caldaia a biomassa per 8 appartamenti in classe A

Prospetto Sud Vista SE

Prospetto Sud con parco solare su facciata realizzato con 32 pannelli (S=2,5 m2) per la massima integrazione architettonica

Case popolari Airola (BN) – progettazione architettonica

IMPIANTI SOLARI TERMICI + BIOMASSA PER RISCALDAMENTO

IMPIANTI SOLARI TERMICI + BIOMASSA PER RISCALDAMENTO : DATI DI PROGETTO

INDICAZIONI GENERALI ACQUA CALDA SANITARIA

Provincia: Benevento Temperatura acqua ingresso [°C] 10

Tipologia dell'edificio Edilizia abitativa Temperatura acqua uscita [°C] 50

Impianto da realizzare su edificio: Nuovo per utenza

privataNumero utenti 32

Fabbisogno giornaliero procapite[l/giorn

o]50

1

tipologia di caldaia Metano RISCALDAMENTO

Presenza del ricircolo NO Superficie utile dell'immobile [m2] 800

PARCO SOLARE Altezza media dell'immobile [m] 3

Inclinazione collettore

solare [Tilt] 90

Classe energetica dell'edificio

Indice di prestazione energetica

(ipotizzato) [kWh/m2 anno]

A

Esposizione del collettore[Azimut

]Sud 30

FABBISOGNI ENERGETICI

Zona climatica C

Dispersioni termiche [kWh/giorno] 176,47

Acqua calda sanitaria [kWh/giorno] 74,42

Fabbisogno energetico [kWh/giorno] 250,89

Numero di pannelli 32 Superficie captante totale [m2] 80

Case popolari Airola (BN) – Riscaldamento con impianto solare

e caldaia a biomassa per 8 appartamenti in classe A

IMPIANTI SOLARI TERMICI + BIOMASSA PER RISCALDAMENTO : DATI DI PROGETTO


Case popolari Airola (BN): 78 % di copertura del fabbisogno invernale per riscaldamento

Centrale solare per la gestione dell’energia proveniente da più fonti energetiche (solare termico, termocamini, caldaie a metano, a biomassa, etc.) per la produzione di ACS e riscaldamento d’ambiente

IMPIANTI SOLARI TERMICI + BIOMASSA PER RISCALDAMENTO: schema funzionale


IMPIANTI SOLARI TERMICI + BIOMASSA PER RISCALDAMENTO: schema funzionale

IMPIANTI SOLARI TERMICI: ESEMPI

68

MODALITÀ DI INSTALLAZIONE DEI PANNELLI SOLARI

IMPIANTI SOLARI TERMICI + COIBENTAZIONE + PdC: caso studio

Villetta unifamiliare sita a Ischitella (NA) – Caratteristiche immobile

N°piani immobile: 3Gradi giorno (DPR 412/93): 1124Zona Climatica: CVolume lordo riscaldato: 450,0 m³Volume netto riscaldato: 318,0 m³Superficie netta riscaldata: 115 m²Rapporto S/V: 0,7 m-1

Caratteristiche tecniche impianti e strutture ANTE INTERVENTO:

INFISSI: metallo senza taglio termico - a vetro singolo – U = 6,10 W/m2KMurature perimetrali: muratura a cassa vuota 8 -10 – 8 non ventilata - U = 1,24 W/m2KSolaio copertura: laterocemento – sp.22 cm, con guaina impermeabilizzante - U = 2 W/m2KSolaio su terreno: soletta in laterocemento su vespaio - U = 1.65 W/m2KImpianto riscaldamento: caldaia alimentata a GPL a basso rendimento - radiatori in ghisa


Villetta unifamiliare sita a Ischitella (NA) – Classe energetica ante intervento

Epgl = Epi + Epacs = 154,31 kWh/m2anno– classe G

Epacs = 19,71 kWh/m2anno – classe DEpi= 139,59 kWh/m2anno – classe G


Villetta unifamiliare sita a Ischitella (NA) – Interventi di riqualificazione energetica

Interventi effettuati:

› Sostituzione infissi : infissi in metallo a taglio termico con vetri basso emissivi – U=2,1W/m2K

› Coibentazione pareti perimetrali: pannelli in polistirene espanso estruso XPS da 4 cm –

trasmittanza parete: U = 0,428 W/m2K

› Coibentazione solaio di copertura: pannelli in poliuretano dello spessore di 6 cm -

trasmittanza solaio: U = 0,319 W/m2K

› Installazione PdC per climatizzazione

› Installazione impianto solare termico per ACS: 1 pannello + serbatoio da 200 lt accumulo

› Sostituzione caldaia interazione per ACS con caldaia ad alto rendimento


Villetta unifamiliare sita a Ischitella (NA) – Interventi di riqualificazione energetica

Confronto trasmittanze e indici di prestazione energetica ante e post intervento:

Trasmittanza infissi:

Ante intervento: Post intervento:

6,1 W/m2K 2,1 W/m2K

Trasmittanza pareti opache verticali: 1,24 W/m2K 0,428 W/m2K

Trasmittanza solaio copertura: 2,0 W/m2K 0,319 W/m2K

EPi: 139,59 kWh/m2anno 14,26 W/m2K

EPacs: 19,71 kWh/m2anno 5,91 W/m2K

EPgl: 154,31 kWh/m2anno 20,18 W/m2K

CLASSE ENERGETICA: G A

IMPIANTI SOLARI TERMICI + COIBENTAZIONE: caso studio


ACE - ATTESTATO DICERTIFICAZIONE ENERGETICA

IMPIANTI SOLARI TERMICI: ACS + RISCALDAMENTO + RAFFRESCAMENTO


È possibile sfruttare l’energia termica per fare ACS, riscaldamento e raffrescamento.Nel caso di solo riscaldamento, si ha una produzione di calore in eccesso durante il periodo estivo.

RISCALDAMENTO + ACS: DOMANDA DI CALORE ED ENERGIA SOLARE DISPONIBILE


In questo caso si sfrutta la simultaneità del picco di carico e del picco di irraggiamento solare.

PROFILO ANNUALE DEI CARICHI DI UN EDIFICIO RESIDENZIALE A NAPOLI

VANTAGGI DELL’UTILIZZO DELL’ENERGIA SOLARE PER IL CONDIZIONAMENTO:


IMPIANTI SOLARI TERMICI: ACS + RAFFRESCAMENTO: solar cooling

IMPIANTI SOLARI TERMICI: ACS + RAFFRESCAMENTO: solar cooling


TECNOLOGIE PER SISTEMI DI SOLAR COOLING

IMPIANTI SOLARI TERMICI: ACS + RAFFRESCAMENTO : solar cooling


TECNOLOGIE DISPONIBILI SUL MERCATO PER IL SOLAR COOLING

Fonte: Fhg – ISE, Politecnico di Milano

IMPIANTI SOLARI TERMICI: ACS + RISCALDAMENTO: solar cooling


SCHEMA DI FUNZIONAMENTO DI UN IMPIANTO DI SOLAR COOLING


Rispetto al classico ciclo frigorifero delle macchine elettriche a compressione, dove l’aumento di pressione all’interno del ciclo è dato per azione meccanica, il sistema ad assorbimento provvede all’aumento di pressione per azione termica: un generatore a gas scalda la soluzione refrigerante/assorbente, innescando così il ciclo.In luogo della fase di compressione si introducono quindi le fasi di generazione e assorbimento. La particolarità del ciclo utilizzato nelle macchine ad assorbimento è quella di poter contare su di uno sviluppo di energia termica all’interno del ciclo stesso grazie alla reazione d’assorbimento tra il refrigerante (ammoniaca) e l’assorbente (acqua). Questa caratteristica consente di ridurre il fabbisogno energetico della macchina, contenendo i consumi di combustibile e rendendo l’efficienza della macchina poco influenzabile dalla temperatura della fonte rinnovabile d’energia (aria, acqua o terreno).


CLASSIFICAZIONE DELLE TECNOLOGIE

Selezionato tra le eccellenze tecnologiche di EXPO SHANGHAI 2010

Centrale solare compatta integrata con impianto fotovoltaico e pompa di calore per la produzione di ACS, riscaldamento d’ambiente e condizionamento estivo.

Autonomia energetica per la climatizzazione

IMPIANTI INNOVATIVI PER LA CLIMATIZZAZIONE:

SOLARE TERMICO + FV

•COMPONENTI DEL SISTEMA

DI GESTIONE:

• ACCUMULO TERMICO

• CENTRALINA

ELETTRONICA DI

GESTIONE

• SISTEMA IDRONICO

• IL 60% DEL FABBISOGNO

E’ COPERTO

DALL’ENERGIA

PRODOTTA DAI PANNELLI

SOLARI TERMICI E

CONVOGLIATA IN UN

ACCUMULO

• IL RESTANTE 40 %

DALL’IMPIANTO FV CHE

ALIMENTA LA POMPA DI

CALORE

• IL FABBISOGNO DI

ENERGIA PER L’ACS E’

COPERTO DAI PANNELLI

SOLARI TERMICI

• L’IMPIANTO FV

PRODUCE L’EE

NECESSARIA PER IL

FUNZIONAMENTO DELLA

HP CHE CONVOGLIA LA

SUA ENERGIA AI

PANNELLI RADIANTI A

PAVIMENTO

FUNZIONAMENTO

ESTIVOFUNZIONAMENTO

INVERNALE

CLIMATIZZAZIONE: SOLARE TERMICO + FV

TAGLIE DISPONIBILI PER IL SISTEMA

RISCALDAMENTO:

accumulo da ca. 500 lt a ca. 1100 lt

ACS:

accumulo da 140 lt a 300 lt

ESEMPIO DI IMPIANTO PER UNA ABITAZIONE DI CLASSE B DI 120 MQ

• 4 collettori solari termici per una superficie netta totale captante di 10 mq

• 1 pompa di calore da 34000 btu/h con assorbimento di 2,5 kW

• 1 impianto FV da 1 kW

IMPIANTI INNOVATIVI PER LA CLIMATIZZAZIONE:

SOLARE TERMICO + FV

IMPIANTI SOLARI TERMICI: ESEMPI

SOLARE TERMICO: ESEMPI DIINTEGRAZIONE ARCHITETTONICA

PISCINA COPERTA COMUNALE – MOLFETTA (BARI)n. 96 pannelli solari da 2,6 mq - superficie netta di captazione 240 mq

Fonte: Costruzioni solari

SOLARE TERMICO: INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA

SOLARE TERMICO E FV: INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA

INTEGRAZIONE SOLARE TERMICO – FOTOVOLTAICO

Esistono sul mercato pannelli solari termici dello stesso spessore e dimensione dei moduli fotovoltaici

SOLARE TERMICO: ESEMPI DI INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA




Impianti a circolazione forzata per la

produzione di sola acqua calda sanitaria

(dx) e di l’integrazione al riscaldamento

d’ambiente (sx) in abitazioni privateFonte: Costruzioni solari



Impianto solare per la produzione di acqua calda e riscaldamento d’ambiente per 67

case ecologiche a Preganziol (TV).



Impianto solare centralizzato per la produzione di ACS per un albergo composto da 50

persone a Roma. 64 pannelli da 2 mq


POMPE DI CALORE GEOTERMICHE

Le pompe di calore geotermiche, una tecnologia standard e affidabile per la climatizzazione invernale, il raffrescamento e la produzione di acqua calda sanitaria, sfruttano il calore del terreno, disponibile ovunque, tramite un sistema tecnologico composto da una pompa di calore e uno scambiatore di calore di tipo orizzontale o verticale. Gli scambiatori di calore consistono di un numero variabile di tubazioni in polietilene (che dipendono dal dimensionamento e dalle esigenze) disposte in parallelo nel terreno, o sonde geotermiche, all'interno delle quali l'acqua e la soluzione glicolata circolano in un sistema chiuso.Durante il periodo invernale le pompe di calore geotermiche prelevano il calore dal sottosuolo e lo trasferiscono, rendendolo disponibile, al sistema di riscaldamento dell'edificio. Tale processo è invertito durante il periodo estivo, in modo da fornire all'edificio stesso aria condizionata (raffrescamento). L'utilizzo dei sistemi a pompa di calore è consigliato se l'edificio è dotato di sistemi di riscaldamento a pavimento, fan coils e sistemi di ventilazione tramite condotti d'aria.


Considerando che la temperatura del terreno, al di sotto di alcuni metri di profondità, resta costante durante tutto il corso dell'anno, indipendentemente dalle condizioni atmosferiche esterne, i sistemi geotermici sono in grado di garantire in modo efficiente all'edificio riscaldamento, raffrescamento e acqua calda sanitaria, realizzando un significativo risparmio energetico con conseguente riduzione delle emissioni di gas serra, responsabili dei cambiamenti climatici. Altri benefici connessi al loro impiego sono il miglioramento della qualità ambientale locale, il valore aggiunto dell'edificio dovuto ai bassi costi di gestione, il comfort interno di alta qualità.

IMPIANTI FOTOVOLTAICI

Potenza di Picco (Wp): potenza massima prodotta da un dispositivo fv in condizioni standard di funzionamento (irraggiamento 1.000 W/ m2, temperatura di 25 C°, AM=1,5).

TIPOLOGIE DI MODULI FOTOVOLTAICI

IMPIANTI FOTOVOLTAICI: VANTAGGI DEL FILM SOTTILE

• non diminuisce la produzione con l’aumentare della temperatura;

• si degrada immediatamente subito dopo la produzione e resta stabile nel tempo;

• non risente delle zone di ombra;

• non richiede inclinazioni come il cristallino, quindi è più adattabile alle superfici;

• può essere installato in orizzontale ed in verticale (Coperture architettoniche);

• usufruisce di più ore di luce (inizia a produrre prima al mattino e termina più tardi

la sera);

• sfrutta meglio la luce diffusa e riflessa;

• produce anche con cielo nuvoloso.

IMPIANTI FOTOVOLTAICI: DIMENSIONAMENTO

ENERGIA PRODOTTA ANNUALMENTE DALL’IMPIANTO

+ INTEGRAZIONE (?)

FABBISOGNI ANNUALI DI

ENERGIA ELETTRICA =

IMPIANTI FOTOVOLTAICI: DIMENSIONAMENTO



modulo 6: l'utilizzo e l'integrazione delle fonti rinnovabili · finanziamenti, incentivi...

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