..Presentazione..

1. ..Presentazione.. Guardando il mondo si può dire che tutto si sviluppa mediante una continua trasformazione di energia. Il nostro corpo trasforma l’energia del cibo in tutte le forme necessarie alla nostra vita, ma anche tutto ciò che ci circonda si basa sulla trasformazione dell’energia. Il sole è la fonte energetica più importante per la terra. La vita, in tutte le sue forme, dipende dall’energia del sole, che rappresenta il punto di partenza per le catene chimiche e biologiche sul nostro pianeta ed allo stesso tempo costituisce la forma più pulita dal punto di vista ambientale. Al centro del sole ha luogo un processo di fusione in cui due nuclei di idrogeno si fondono in un nucleo di elio e questo crea energia luminosa e radiante. L’energia così rilasciata viene irradiata nello spazio sotto forma di onde elettromagnetiche. La terra che si trova a 143 Milioni di Km dal Sole, riceve solo una piccola frazione di tale energia. Per vedere, utilizziamo, lampadine che trasformano energia elettrica in energia luminosa. Per scaldarci, una stufa trasforma energia chimica ( o elettrica ) in energia termica. Per muoverci, trasformiamo l’energia chimica della benzina in energia meccanica ossia in movimento.

2. La quantità di energia solare incidente sulla fascia esterna dell’atmosfera terrestre nell’unità di tempo può considerarsi, costante. Questa potenza di irraggiamento o intensità di radiazione, riferita ad una superficie di area unitaria ( perpendicolare alla radiazione stessa ) viene detta Costante Solare. Il valore medio della costante solare è dato da Eo = 1,367 W/mq Avere a disposizione energia ed usandola bene certamente migliora la qualità della nostra Vita. L’energia solare accumulata da piante e animali in molte complesse trasformazioni di fissazione del carbonio, si è trasformata nelle ere passate nei giacimenti fossili di petrolio, carbone e gas naturale. Questo sono fino alla data odierna le nostre principali fonti di energia primaria, ossia prima della trasformazione. L’uso di quest’energia, accumulata in migliaia di anni da processi lentissimi e non replicabili, genera preoccupazione perché, una volta terminata, il mondo potrebbe trovarsi nella necessità impellente di cambiare la sua fonte di energia. L’uso dei combustibili fossili, produce anidride carbonica che immessa nell’atmosfera aumenta il naturale effetto serra della terra, ampliando il flusso termico solare che riscalda la terra con conseguenza di crisi ambientali. Tra gli altri prodotti della combustione vi sono inquinanti vari, che peggiorano la qualità dell’ambiente e generano problemi sanitari. Vi è anche un problema politico di controllo dei giacimenti, una risorsa strategica con al quale si possono influenzare le vite delle nazioni che ne dipendono e che genera guerre con migliaia di morti.

3. Per evitare queste conseguenze si sta incrementando l’utilizzo dell’energia alternativa. Tra queste vi sono le fonti rinnovabili che si basano su fonti primarie derivanti dall’energia solare, dall’energia termica contenuta all’interno della terra e dall’energia gravitazionale accumulata dai movimenti dei pianeti. Si sta cercando di utilizzare quanto più possibile: 01 ) L’energia solare, mediante l’utilizzo dei pannelli solari ( per riscaldamento acqua) e fotovoltaici ( per produzione energia elettrica); 02 ) L’energia idroelettrica; 03 ) L’energia del vento; 04 ) L’energia delle onde marine; 05 ) L’energia delle biomasse. Esistono altre fonti di produzioni di energia, come l’energia nucleare, che si basa sull’energia contenuta sulla materia. Oggi questo avviene mediante la fissione dell’uranio, con molti rischi dovuti alla radioattività e con scorie inquinanti che non si sa come gestire. La ricerca sta approfondendo anche il processo della fusione dell’idrogeno. Altra fonte per la produzione dell’energia è il carbone, che però crea un incremento dell’effetto serra in modo molto superiore a quello degli idrocarburi a parità di energia prodotta. Per abbassare l’effetto serra è stato concordato da alcuni stati, un protocollo detto di Kyoto nel 1997 e successivamente aggiornato.

4. ..Componenti dei sistemi solari termici.. • Come funziona un sistema solare termico • I collettori solari 1. I collettori non vetrati 2. I collettori sottovuoto 3. I vantaggi di un collettore a tubi sottovuoto • I serbatoi di accumulo di calore 1. Materiali impiegati nei serbatoi di accumulo 2. I serbatoi di accumulo per l’acqua ad uso sanitario 3. Scambiatori di calore e relativi collegamenti 4. La coibentazione del serbatoio di accumulo 5. I sensori per la termoregolazione del sistema 6.Alcune soluzioni specifiche • Circuito solare 1. Le pompe solari (circolanti) 2. Scambiatore di calore del sistema solare 3. Valvole di sfiato dell’aria 4. Dispositivi di sicurezza e valvole di sicurezza 5. Vaso di espansione a membrana

5. ..come funziona un sistema solare termico.. Il collettore solare converte la luce in calore che penetrano al suo interno attraverso la copertura trasparente. I raggi solari vengono convertiti in calore da una piastra metallica. La piastra trasferisce il calore assorbito ad un sistema di canali contenenti un fluido termovettore che assorbe il calore e, lo trasferisce attraverso uno scambiatore di calore ad un secondo fluido contenuto in un serbatoio di accumulo. Dopo aver ceduto il calore, i fluido termovettore raffreddato ritorna al collettore attraverso il circuito idraulico di ritorno, mentre l’acqua calda ad uso sanitario, si dispone negli strati più alti del serbatoio di accumulo. L’acqua si stratifica nel serbatoio secondo la sua densità e la sua temperatura. Nella maggior parte dei sistemi solari termici, il fluido termovettore è costituito da una miscela antigelo di acqua e glicole che viene fatta circolare in un circuito chiuso. Tale sistema viene denominato sistema a circuito chiuso. La produttività di un impianto solare di piccola taglia, consente di ottenere mediante una copertura del fabbisogno annuale di circa il 70%. Il restante 30% deve essere fornito tramite un impianto di riscaldamento ausiliario di tipo tradizionale.

6. ..i collettori solari.. • Il compito dei collettori solari • La piastra captante • L’isolamento termico • La scatola di contenimento e la copertura di vetro • Le guarnizioni • I pozzetti per i sensori • I flussi di energia in un collettore solare • Alcuni valori numerici di riferimento • Vantaggi di un collettore solare piano • Limiti di un collettore solare piano • Altre tipologie di collettori solari

7. ..il compito dei collettori solari.. I collettori hanno il compito di convertire la luce in calore e trasferire questo calore al sistema a valle cercando di ridurre al minimo le perdite termiche. Per quanto riguarda la caratterizzazione delle proprietà costruttive di un collettore solare, le grandezze alle quali si fa riferimento sono: • L’area della superficie lorda calcolabile come prodotto delle dimensioni esterne del collettore; • L’area della superficie di ingresso della luce del collettore pari all’area attraverso la quale filtra la radiazione solare; • La superficie della piastra captante corrispondente all’area della superficie captante

8. ..i collettori piani.. I collettori sono costituiti da una piastra captante metallica alloggiata in una scatola di contenimento generalmente di forma rettangolare. Il collettore piano è termicamente isolato sul fondo e sui lati, ed è dotato di una copertura trasparente sulla superficie esposta al sole. Lungo i due lati sono presenti due raccordi per i tubi di mandata e di ritorno del circuito idraulico primario. ..la piastra captante.. Il principale componente di un collettore piano è la piastra captante che è costituita generalmente da una lastra metallica con buona conducibilità termica, che viene trattata con apposite vernici di colore nero e sulla quale vengono saldati, inseriti o aggraffati dei tubi nei quali scorre il fluido termovettore. Quando la radiazione investe la piastra captante una parte di essa viene assorbita ed una parte viene riflessa. La radiazione captata riscalda la lastra e i tubi che contengono il fluido termovettore. Esso a sua volta assorbe il calore e lo trasporta fino al serbatoio di accumulo. I trattamenti selettivi più comuni sono realizzati in cromo e nickel nero. Se la piastra captante è realizzata in rame e la connessione con i tubi eseguita al meglio, la trasmissione del calore tra la piastra ed i tubi nei quali scorre il fluido è massima. Riducendo la massa di acqua da riscaldare si ottiene una più rapida reazione del sistema alle continue variazioni dell’irraggiamento e un miglioramento del rendimento energetico del sistema. Le piastre con canalizzazione sono caratterizzate da una quantità di fluido per unità di superficie minore rispetto a quelle a “libera circolazione del fluido”.

9. ..l’isolamento termico.. Per ridurre le perdite di calore verso l’esterno per conduzione termica le pareti della scatola di contenimento sono interamente coibentate. Spesso vengono usate lastre in poliuretano espanso rigido senza CFC (cloro fluoro carburi) che, oltre all’isolamento termico, consentono di rafforzare il telaio del collettore. Poiché queste lastre non resistono a temperature superiori ai 130°C è necessario proteggerli con uno strato di isolante in fibre minerale sul lato esposto verso la piastra captante. Per ridurre le perdite per convenzione può essere inserita una lastra, tra la piastra captante e la lastra di vetro, Teflon ed Hostaflon. Talvolta, invece, vengono inseriti sotto la copertura di vetro dei materiali isolanti trasparenti. .. La scatola di contenimento e la copertura di vetro.. • La piastra captante e l’isolamento termico vengono alloggiati in una scatola di contenimento protetta nella parte superiore con una copertura che consente la trasmissione della luce e agevola il cosiddetto effetto serra. Una buona copertura trasparente di noma deve avere le seguenti caratteristiche: • Elevata trasparenza alla luce durante tutto il ciclo di vita del collettore; • Basso coefficiente di riflessione; • Resistenza ai carichi meccanici; • Non deve favorire le dispersioni termiche per convenzione dovute alla ventilazione esterna; • Deve proteggere il collettore dall’umidità.

10. ..le guarnizioni.. Le guarnizioni impediscono l’ingresso di acqua, polvere ed insetti all’interno del collettore. Le guarnizioni poste tra la lastra di vetro e la scatola di contenimento sono costituite da gomma siliconica, mentre la parete posteriore viene sigillata al telaio con silicone. Le guarnizioni per le tubazioni sono realizzate a base di silicone oppure in fluoro-caucciù. ..i pozzetti per i sensori.. La maggior parte dei collettori piani vengono muniti di sonde per la rilevazione della temperatura. Il sensore deve essere posizionato nel collettore in corrispondenza della mandata e collegato al sistema di regolazione. In alcuni casi, il sensore viene posizionato direttamente sulla piastra captante già in fase di fabbricazione ed assemblaggio. ..i flussi di energia in un collettore solare.. La radiazione solare colpisce la copertura di vetro; una piccola parte della radiazione viene riflessa ed assorbita dalla copertura trasparente; la piastra captante non assorbe tutta la restante radiazione trasformandola in calore utile, ma in parte la riflette ed in parte disperde il calore per convenzione, conduzione e irraggiamento verso l’esterno. La copertura trasparente, da un lato, impedisce che la radiazione riflessa dalla piastra si disperda nuovamente verso l’esterno favorendo l’effetto serra e, dall’altro, limita la dispersione del calore che la piastra rilascia verso l’esterno per convenzione.

11. ..alcuni valori numerici di rifermento.. ..vantaggi di un collettore solare piano.. • è affidabile e richiede scarsa manutenzione • il rapporto costo/prestazioni è buono • è più economico di un collettore sottovuoto, con prestazioni mediamente inferiori ma competitive • facilità di assemblaggio e costi di installazione contenuti • offre diverse possibilità di montaggio. Il costo di un impianto solare con collettori piani si può fare rifermento ai seguenti valori: • Costo del collettore • Costi totale del sistema solare • Costi di un impianto solare per una famiglia di 4 persone. ..limiti di un collettore solare piano.. • non è adatto per la produzione di calore a temperature molto elevate • presenta una minore efficienza rispetto ai collettori sottovuoto in quanto il valore di K è più alto • richiede uno spazio maggiore sul tetto rispetto ai collettori sottovuoto • è necessario un sistema di supporto per il montaggio sui tetti piani.

12. ..Altre tipologie di collettori solari.. • I sistemi fotovoltaici con recupero del calore • Collettore ad accumulo integrato • I collettori non vetrati • I vantaggi di un collettore non vetrato • I limiti di un collettore non vetrato • I collettori sottovuoto 1. i collettori a tubi evacuati 2. i vantaggi di un collettore a tubi sottovuoto • I serbatoi di accumulo di calore 1. materiali impiegati nei serbatoi di accumulo 2. i serbatoi di accumulo per l’acqua ad uso sanitario 3. scambiatori di calore e relativi collegamenti 4. la coibentazione del serbatoio di accumulo 5. i sensori per la termoregolazione del sistema 6. alcune soluzioni specifiche • Circuito solare 1. le pompe solari 2. scambiatore di calore del sistema solare 3. valvole di sfiato dell’aria 4. dispositivi di sicurezza nel circuito solare 5. valvole di sicurezza 6. vaso di espansione a membrana

13. Energie alternative… …La salvezza del nostro pianeta! Note e nostre riflessioni sul fotovoltaico

14. Il Sole: una fonte di “ENERGIA” • Il sole è la fonte energetica più importante per la terra, infatti la vita dipende dall’energia del sole. • Al centro del sole ha luogo un processo di fusione in cui due nuclei di idrogeno si fondono in un nucleo di elio. Essendo la terra distante dal sole 143'000'000 di chilometri dal sole ne riceve solo una piccola frazione. • Malgrado ciò il Sole offre in 15 minuti l’energia che l’uomo usa in un anno.

15. Secondo un recente sondaggio, più del 60% degli italiani associa il solare a un pannello per riscaldare acqua… … Ciò invece è molto sbagliato! Esistono anche dei pannelli che sfruttano l’energia solare per produrre energia elettrica, da sfruttare per scopi domestici

16. Effetto fotovoltaico Cos’e l’effetto fotovoltaico? L’effetto fotovoltaico fu scoperto per la prima volta intorno al 1860 e l’elemento più conosciuto è il silicio. Quando un raggio luminoso colpisce uno strato di tale materiale, le particelle di energia che compongono il raggio, trasferiscono la loro energia agli elettroni del materiale che immediatamente cominciano a muoversi in una direzione creando una corrente elettrica continua.

17. La cella fotovoltaica • La cella fotovoltaica è l’elemento base di un sistema fotovoltaico perché in essa avviene la conversione della radiazione solare in energia elettrica. La conversione fotovoltaica si ottiene sfruttando la giunzione al semiconduttore la quale nel caso del silicio è realizzata ponendo a contatto due cristalli uno dei quali contiene atomi trivalenti, mentre l’altro contiene atomi pentavalenti. Il contatto diretto dei due cristalli tende a far fluire gli elettroni, formando una regione detta di carica spaziale nella quale le lacune sono colmate dagli elettroni.

18. ..Diversi tipi di celle fotovoltaiche.. A seconda del processo di produzione, si distinguono i seguenti tipi di celle fotovoltaiche: - celle monocristalline, prodotte tagliando una barra di silicio monocristallino, che presentano un alto rendimento ed un costo più elevato; - celle policristalline, colate in blocchi e poi tagliate a dischetti, di minor rendimento e prezzo; - celle amorfe, prodotte mediante spruzzamento catodico di atomi di silicio su una piastra di vetro, di rendimento e costo minore rispetto alle precedenti.

19. Ecco lo schema del funzionamento di un pannello fotovoltaico:

20. L'Inverter • L’inverter è il componente che interfaccia il generatore FV al carico o alla rete in corrente alternata. Ha il compito di trasformare la corrente alternata in corrente continua. • Vi sono diversi tipi di inverter, che dipendono dal loro utilizzo, si hanno inverter sia per sistemi stand-alone e anche per sistemi grid-connected. Vi è una differenziazione notevole fra i due; i primi immettono tutta l’energia prodotta in rete, mentre i secondi alimentano prima i carichi domestici, e poi immettono l’energia residuale in rete.

21. Gli inverter di ultima generazione sono in grado di: • Convertire la corrente continua in alternata e sincronizzarla alla rete, • Di variare il punto di funzionamento in accordo con lo spostamento del MMP del generatore • Di visualizzare e memorizzare le condizioni di funzionamento.

22. ANALISI SEMPLIFICATA DEI COSTI E DEI RICAVI PER UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO RESIDENZIALE INTEGRATO ARCHITETTONICAMENTE DA 3,15 kWp a Palermo • Esempio di un impianto fotovoltaico residenziale integrato architettonicamente da 3,15 KWp a Palermo. • In regime di scambio sul posto. • Costo chiavi in mano ( stima): 18.000 € +IVA= 19.800 € • Producibilità totale annua a Palermo = 5387 KWp • Guadagno annuo dalla vendita dell’energia • del KWh FV (5387*0.49 €= = 2639,63 € • Risparmio annuale sul costo evitato dall’energia: 5387*0,18= 969,66 € • Vantaggio economico totale annuale (2639,63+969,66) = 3609,29 € • Tempo totale di ammortamento dell’impianto • (19800/3609,29)= (in sicurezza per tener conto di imprevisti ed approssimazioni) circa 7 anni • Tasso di redditività dell’impianto 15,20%

23. ANALISI SEMPLIFICATA DEI COSTI E DEI RICAVI PER UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO RESIDENZIALE INTEGRATO ARCHITETTONICAMENTE DA 3,15 kWp a Palermo • Esempio di un impianto fotovoltaico residenziale parzialmente integrato da 3,15 KWp a Palermo In regime di scambio sul posto. • Costo chiavi in mano ( stima): 18.000 € +IVA= 19.800 € • Producibilità totale annua a Palermo = 5387 KWp • Guadagno annuo dalla vendita dell’energia • del KWh FV (4.494*0.44 €= = 2370,28 € • Risparmio annuale sul costo evitato dall’energia: 5387x0,18= 969,66 € • Vantaggio economico totale annuale (2370,28+969,66) = 3339.94 € • Tempo totale di ammortamento dell’impianto • (19800/3339,94)=(in sicurezza per tener conto di imprevisti ed approssimazioni ) = 7,5 anni • Tasso di redditività dell’impianto 14,00%

24. ANALISI SEMPLIFICATA DEI COSTI E DEI RICAVI PER UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO RESIDENZIALE INTEGRATO ARCHITETTONICAMENTE DA 3,15 kWp a Palermo • Esempio di un impianto fotovoltaico residenziale non integrato da 3,15 KWp a Palermo In regime di scambio sul posto. • Costo chiavi in mano ( stima): 18.000 € +IVA= 19.800 € • Producibilità totale annua a Palermo = 5387 KWp • Guadagno annuo dalla vendita dell’energia • del KWh FV (5387*0.40 €= = 2157,80 € • Risparmio annuale sul costo evitato dall’energia:4494x0,18= 969,66 € • Vantaggio economico totale annuale (2157,80+969,66) = 3127,46 € • Tempo totale di ammortamento dell’impianto • (19800/3127,46)=(in sicurezzaper tenerconto di imprevisti ed approssimazioni ) = 8 anni • Tasso di redditività dell’impianto 13,10%

25. ..sistemi fotovoltaici con recupero di calore.. Questi sistemi si ottengono come combinazione dei sistemi fotovoltaici, utilizzati per la conversione diretta della radiazione solare in energia elettrica, con i sistemi solari di tipo termico. Come fluido termovettore possono utilizzare acqua o aria. Questi sistemi sono ancora in fase di studio. Pannello fotovoltaico presente nel nostro Istituto Tecnico Industriale E.Majorana di Milazzo ..collettore ad accumulo integrato.. In questo caso il collettore funge anche da serbatoio di accumulo dell’acqua. La piastra serbante captante è costituita da tubi di grosso diametro o da contenitori di varia forma verniciati di nero, nei quali circola la stessa acqua che poi viene utilizzata dall’utenza finale. Qualora la temperatura invernale dovesse scendere sotto lo zero è necessario svuotare il collettore per evitare che l’acqua in esso contenuta congeli e comprometta il buon funzionamento del sistema solare. È possibile ridurre il rischio che si verifichi tale inconveniente inserendo una lastra di materiale isolante trasparente sotto la copertura di vetro.

26. Il sole emette raggi solari Questi sono catturati dai pannelli fotovoltaici che li trasformano in energia elettrica La corrente prodotta dai pannelli fotovoltaici viene utilizzata per alimentare le industrie lo sai che con l’utilizzo di pannelli fotovoltaici produci la stessa quantità d’energia riducendo l’inquinamento Si. Solo cosi ai nostri Figli, potremo lasciare un MONDO MIGLIORE RISPETTO A QUELLO CHE ABBIAMO RICEVUTO Tutto ciò migliora la condizione di vita poiché l’energia prodotta è di uguale entità

28. ..i collettori non vetrati.. Questo tipo di collettore è costituito dalla sola piastra captante generalmente in polipropilene e può essere utilizzato per diverse applicazioni. La semplicità costruttiva di questo collettore solare piano fa si che il costo sia inferiore a quello di un collettore solare piano e lo rende molto interessante per allocazioni marcatamente estive. • I vantaggi di un collettore non vetrato: • ha tempi di ritorno economico molto contenuti • può essere installato sul tetto in sostituzione al tradizionale rivestimento esterno • si adatta facilmente alle più svariate forme di tetto e può essere facilmente montato su superfici curve • rappresenta una migliore soluzione estetica per i tetti in lamierino rispetto ai collettori vetrati. • I limiti di un collettore non vetrato: • è adatto solamente ad utenze estive.

29. ..i collettori sottovuoto.. Per ridurre le dispersioni di calore tipiche di un collettore solare e migliorarne l’efficienza, nei collettori sottovuoto viene praticato “il vuoto” tra la copertura vetrata e la piastra captante. I collettori evacuati sono costituiti da una serie di tubi in vetro sottovuoto nei quali è alloggiata la piastra captante. Riguardo ai collettori sottovuoto si hanno diverse tipologie costruttive. I collettori a tubi evacuati possono essere dotati di una lamina metallica piana o curva che percorre orizzontalmente il cilindro di vetro e che funge da piastra captante, oppure da un rivestimento selettivo depositato su un bulbo di vetro, a sua volta inserito nel cilindro di vetro nel quale è stato realizzato il vuoto. ..collettori a tubi evacuati.. Un collettore a tubi evacuati è costituito da una sequenza di tubi collegati tra loro in parallelo, in corrispondenza dell’estremità superiore, grazie ad un condotto di raccolta nel quale scorre il fluido termovettore. I tubi vengono poi fissati, in corrispondenza dell’estremità inferiore, ad un apposito supporto.

30. ..I vantaggi di un collettore a tubi sottovuoto.. • mantiene un’elevata efficienza anche in presenza di elevate differenze di temperatura tra la piastra captante e l’ambiente circostante • mantiene un’elevata efficienza anche in condizioni di irraggiamento contenuto • consente di riscaldare il fluido di lavoro fino ad elevate temperature, ed è quindi utilizzabile anche come impianto per il riscaldamento ed il condizionamento degli ambienti, e per la generazione di vapore • è facilmente trasportabile in qualunque sito debba essere installato • può essere facilmente orientato verso il sole anche in fase di assemblaggio ruotando i tubi di modo che le lamine che fungono da piastra captante siano perpendicolari alla direzione della radiazione solare • nel caso di collettori sottovuoto a circolazione • ..I serbatoi di accumulo di calore.. • Lafonte solare è aleatorio è discontinua: accade frequentemente che produzione e richiesta di energia non siano in fase. Nel caso dei sistemi solare termici è necessario prevedere un sistema di accumulo per immagazzinare il calore e renderlo disponibile per quando serve.

31. ..materiali impiegati nei serbatoi di accumulo.. I serbatoi pressurizzati sono realizzati in acciaio inossidabili , oppure con rivestimenti in plastica. I serbatoi di accumulo in acciaio inossidabile sono più leggeri e duraturi, ma sono più costosi rispetto ai serbatoi in acciaio smaltato. Tuttavia l’acciaio inossidabile viene aggredito più facilmente dall’acqua ad alto contenuto di cloro, per ridurre i rischi di corrosione, questo tipo di serbatoio è provvisto di un anodo in magnesio che deve essere periodicamente sostituito. Questo tipo di sistema di accumulo sopporta temperature non superiori agli 80°C. ..i serbatoi di accumulo per l’acqua ad uso sanitario.. In questo dispositivo di accumulo sono presenti due scambiatori di calore: lo scambiatore solare, che consente lo scambio termico tra il fluido termovettore che circola nel circuito solare e il fluido nel serbatoio, e lo scambiatore supplementare per il trasferimento di calore dal sistema di riscaldamento integrativo (es. caldaia) al fluido accumulato nel serbatoio. Nella zona bassa dell’accumulo viene realizzato un collegamento alla parte idrica per l’approvvigionamento di acqua fredda. La pressione operativa nei serbatoi pressurizzati è di 4-6 bar.

32. .. scambiatori di calore e relativi collegamenti.. Lo scambiatore di calore del circuito solare deve essere posizionato nella parte più bassa del serbatoio, in modo che lo scambio termico possa interessare il volume d’acqua che occupa il fondo del serbatoio. Lo scambiatore di calore viene posizionato nella parte superiore del serbatoio in modo tale da assicurare un riscaldamento rapido del volume di acqua in temperatura senza causare un aumento della temperatura nella parte bassa del serbatoio. Questa disposizione fa sì che lo scambio termico nella parte inferiore dell’accumulo avvenga con massima efficienza anche quando il fluido del circuito solare non raggiunge temperature elevate.

33. ..la coibentazione del serbatoio di accumulo.. L’isolamento del serbatoio ha la funzione di ridurre al minimo le dispersioni di calore verso l’esterno. Affinché sia efficace, e necessario: avere uno spessore di 10 cm sulle pareti e di 15 cm in corrispondenza della superficie superiore. Al fine di contenere queste perdite è molto importante assicurarsi che il rivestimento termico sia sigillato ermeticamente in corrispondenza dei raccordi e delle flange. I rivestimenti termici commercializzati sono di tipo flessibile e rigido. ..i sensori per la termoregolazione.. La termoregolazione del sistema solare e del dispositivo di riscaldamento ausiliario avviene tramite dei sensori per la rilevazione della temperatura in diversi punti del serbatoio, tra cui il serbatoio di accumulo. Il sensore di temperatura impiegato per il controllo della pompa del circuito solare sarà collocato all’altezza dello scambiatore solare. Il sensore per la regolazione del sistema di riscaldamento ausiliario comunica invece alla centralina il livello di temperatura raggiunto nel serbatoio.

34. ..Alcune soluzioni specifiche.. Serbatoio di accumulo “tank in tank” Gli impianti solari combinati sono utilizzati congiuntamente per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti. Questi sistemi si avvalgono spesso di serbatoi di accumulo di tipo tank in tank, che si compongono di un serbatoio tampone entro cui è alloggiato un serbatoio per l’acqua potabile che riceve calore attraverso la propria parete dal fluido contenuto nel serbatoio più esterno. Il serbatoio per l’acqua è posizionato nella parte alta del serbatoio tampone che viene mantenuta in temperatura mediante l’ausilio di un sistema di riscaldamento integrativo. Nella zona bassa del serbatoio tampone è invece collocato lo scambiatore di calore solare. Serbatoio tampone Questo tipo di accumulo può essere realizzato in acciaio oppure in plastica, ed è utilizzato prevalentemente per il riscaldamento degli ambienti. In questo caso,il fluido contenuto nel serbatoio di accumulo viene prelevato, riscaldato in caldaia e rimesso nel serbatoio.

35. ..Serbatoio di accumulo a stratificazione.. Per poter estrarre acqua calda è stato ideato un sistema di riempimento stratificato per serbatoi di accumulo con volume > 300 litri, dotato di un dispositivo di autoregolazione che assicura l’introduzione disuniforme dell’acqua riscaldata. Questo sistema consente di introdurre acqua nel serbatoio all’altezza dello strato che si trova alla stessa temperatura del fluido in ingresso. I serbatoi di accumulo stratificati vengono utilizzati per il solo riscaldamento dell’acqua sanitaria mediante fonte solare.

36. ..Il circuito solare.. Il circuito solare, di collegamento tra il collegamento ed il serbatoio d’accumulo, è composto dai seguenti elementi: • le condutture: hanno la funzione di collegare i collettori con il serbatoio di accumulo • il fluido solare: è il fluido di lavoro che trasporta il calore dal collettore al serbatoio di accumulo • la pompa solare: garantisce la circolazione del fluido all’interni del circuito • lo scambiatore di calore del circuito solare: è il mezzo grazie al quale il calore passa dal fluido di lavoro all’acqua ad uso sanitario • gli elementi di raccordo e le attrezzature per il riempimento, lo svuotamento e lo scarico • il sistema di sicurezza:il vaso d’espansione e la valvola di sicurezza preservano il sistema dal rischio di guasto derivante dall’aumento di volume del fluido nel circuito al crescere dalla temperatura.

37. ..le pompe solari.. Le pompe specifiche per gli impianti solari attualmente in commercio hanno un ampio range di potenze il che permette, con l’uso di regolatori, di selezionare la portata volumetrica in modo da produrre una differenza di temperatura tra le linee di alimentazione e di ritorno tra gli 8 ed 12°C. questa condizione dovrebbe verificarsi in modo da poter aumentare o ridurre la prestazione della pompa secondo le esigenze.

38. ..Scambiatore di calore del sistema solare.. Gli scambiatori servono per trasferire il calore all’acqua nei sistemi a doppio circuito. Si distinguono in: interni ed esterni. GLI SCAMBIATORI INTERNI Un esempio di scambiatore interno è un tubo semplice. Questi vengono montati nei serbatoi già in fase di produzione. I collegamenti al circuito solare vanno realizzati in modo tale che il flusso termico vada verso il basso per facilitare lo scambio termico. GLI SCAMBIATORI ESTERNI Gli scambiatori di calore esterno sono del tipo a piastra o tubolari e il loro isolamento avviene mediante camicie termoisolanti prefabbricati. I due fluidi “ vettore termico” e “ acqua potabile o di riscaldamento” scorrono l’uno accanto all’altro in controcorrente. • I vantaggi sono: • la capacità di trasmissione del calore è maggiore rispetto a quelli interni; • è difficile riscontrare una diminuzione della prestazione dovuta alla formazione del calcare; • è possibile riempire diversi serbato idi accumulo con un solo scambiatore di calore. • Gli svantaggi invece sono: • sono molto più costosi rispetto all’altro tipo si scambiatore; • è necessario una pompa supplementare sul lato secondario dello scambiatore. • Questi ultimi vengono utilizzati negli impianti di grossa taglia.

39. ..valvola di sfiato dell’aria.. Nel punto più alto del sistema solare è necessario prevedere uno sfiato dell’aria,mediante una valvola jolly. La valvola di sfiato dell’aria, necessaria per poter fare uscire l’aria dal circuito solare,deve resistere all’azione corrosiva della miscela di acqua ed a temperatura di 150° C. Durante il funzionamento dell’impianto le valvole devono essere chiuse per evitare che durante il ristagno il fluido possa fuoriuscire attraverso la valvola di sfiato. ..dispositivi di sicurezza nel circuito solare.. È possibile ottenere la sicurezza dimensionando in modo adeguato tutti i dispositivi di sicurezza nel circuito solare.

40. ..valvole di sicurezza.. La valvola di sicurezza è un dispositivo automatico avente un ingresso ed uno scarico, ed il cui scopo è quello di impedire che un impianto, contenente liquidi o gas/vapori, possa essere sottoposto ad una pressione pericolosa. ..vaso di espansione a membrana.. Il vaso di espansione è un contenitore metallico incassato; al centro una membrana espandibile separa i due vettori termici in modo flessibile. Il vaso è collegato al sistema da tubi del collettore in modo da non poter essere tagliato fuori e quindi assorbe le variazioni di volume dovute ai cambiamenti di temperatura del fluido solare. Se il serbatoio di espansione è progettato per una raccolta supplementare del contenuto del collettore il sistema viene detto intrinsecamente sicuro. È importante che la membrana sia resistente al glicole, ma poiché non è sempre possibile nei sistemi solari termici vengono utilizzati speciale vasi di espansione.

41. Percentuale di energia utilizzata dalle diverse fonti esistenti alla data odierana L’energia proveniente da fonti rinnovabili è una piccola quantità. COME MAI NON SI INVESTE DI PIU’ IN RICERCA PER AUMENTARE IL SUO UTILIZZO?? Centrali idroelettriche Pannelli fotovoltaici Centrali eoliche

42. ..Elementi da annotare durante il sopralluogo.. • Rilevamento della presenza di corpi potenzialmente ombreggianti nei dintorni della zona individuata per l’istallazione • Individuazione della libertà di movimento per il posizionamento ottimale dei collettori • Verifica della presenza di spazi sufficienti per l’accesso alla zona dei collettori e altri eventuali dispositivi. • Verifica dell’assenza di antenne o dispositivi analoghi che potrebbero provocare la concentrazione di escrementi di uccelli sugli elementi sottostanti. • Individuazione del percorso più breve per il raggiungimento del serbatoio di accumulo. • Verifica della presenza di eventuali vincoli dell’edificio. • Riempimento minuzioso della lista di controllo del sopralluogo. • Verifica della necessità di dispositivi speciali per l’istallazione. • Analisi degli oneri di sicurezza. • Individuazione della tipologia di istallazione dei collettori. • Individuazione del tipo di professionista/ ditta da coinvolgere per eventuali lavori contestuali all’istallazione. • Il tetto è calpestabile?

43. La terrazza o la copertura sono calpestabili? • Qual è la maniera migliore per istallare i circuiti idraulici garantendo un buon isolamento termici? • Esiste un accumulo centralizzato di acqua calda sanitaria? • Quale tipo di sistema di riscaldamento dell’acqua è presente? • Le dimensioni del serbatoio di accumulo solare sono compatibili con il percorso da fare fino al locale che dovrà ospitarlo? • Nel locale individuato per il serbatoio, è presente una bocchetta per le acque di scolo?

44. ..Dimensionamento di un impianto solare per la produzione di acqua calda sanitaria.. OBIETTIVI • a) Coprire il 100% del fabbisogno di ACS nei mesi più caldi ( da giugno a settembre) • b) In questi mesi non utilizzare la caldaia con un duplice vantaggio, il risparmio dei consumi energetici ed una maggiore durata della caldaia; • c ) Risparmiare per il riscaldamento dell’acqua calda, ammortizzando l’investimento per la fornitura ed installazione dell’impianto solare in tempi brevi, in modo da avere negli anni successivi, acqua calda GRATIS; • d ) Utilizzare la possibilità offerta dallo Stato Italiano di decurtare il 55% della spesa sostenuta dal pagamento delle tasse dovute, in modo da ammortizzare l’impianto in meno anni possibili e successivamente avere acqua calda GRATIS; • e ) Essendo Messina molto soleggiata, rispetto ad altre realtà dell’Italia questo avviene in meno anni che in altre Regioni. • f) Per chi svolge un’attività produttiva, dopo l’ammortamento dell’impianto questo significa avere molto meno costi di gestione, dunque poter abbassare i prezzi o migliorare l’offerta, diventando più concorrenziali e dunque con possibilità di aumentare il reddito, l’occupazione e salvaguardando l’occupazione. ( esempio Alberghi che possono migliorare l’offerta o abbassare i prezzi vuol dire aumentare il turismo, dunque aumentare i flussi economici in questa realtà tanto sofferente)

45. B ) FATTORE DI COPERTURA SOLARE Il fattore di copertura solare (Fs) è definito dal rapporto fra l’energia utile ottenuta dall’impianto solare ( Qus) e la richiesta totale di energia termica per la produzione di ACS in un certo periodo di tempo ( generalmente un anno) (Qet). • Qet= Energia termica utile da fonte solare in KWh ( Qus)+ Energia termica utile da fonte convenzionale integrativa in KWh, ( Qtr). • Fs= Qus/Qet*100 • FS= fattore di copertura solare (%) • Qus= energia termica utile da fonte solare ( KWh) • Qtr = energia termica da fonte convenzionale integrativa (KWh) Maggiore è il fattore di copertura solare, minore è il fabbisogno di risorse fossili consumate annualmente.

46. ..efficienza del sistema.. L’efficienza del sistema rappresenta la quantità di energia fornita all’utenza rispetto all’ energia incidente sulla superficie coptante entrambe calcolate nel medesimo periodo di tempo, un anno. nsis = [( Qus/(E * A)] * 100 nsis = efficienza complessiva del sistema [%] Qus = energia termica fornita all’utenza da fonte solare [ KWh/a] E = radiazione solare annua A = superficie captante Se il fattore di copertura solare viene portato oltre i valori consigliati tramite l’aumento della superficie captante, l’efficienza complessiva del sistema inizia a decrescere e, di conseguenza, ogni KWh guadagnato diviene più costoso. Il valore della superficie captante in condizioni di insolazione ottimale sarà pari a 3 / 3.5 m²

47. ..dimensionamento di massima della superficie captante.. Un valore ottimale per il fattore di copertura solare può essere ottenuto a partire dalle seguenti condizioni: • fabbisogno medio di ACS • Posizionamento che non si discosti eccessivamente da quello ottimale per le latitudini italiane. • Ombreggiamento assente o ridotto al minimo. ..Calcolo dettagliato dei singoli componenti.. Il consumo di acqua calda sanitaria del nucleo abitativo di cui si vuole progettare il sistema rappresenta un elemento chiave per la progettazione dell’impianto. Se non dovesse essere disponibile una misurazione affidabile, questo valore deve essere calcolato in maniera il più possibile precisa. durante la fase di osservazione delle abitudini delle utenze è importante individuare eventuali possibilità per la riduzione dei consumi.

48. A seconda delle abitudini e delle caratteristiche degli impianti di cui sono dotati gli utenti, si possono avere dei valori di riferimento: • Basso consumo: 30/40 litri/ giorno persona • Medio consumo: 40/60 litri/giorno persona • Alto consumo: 60/80 litri/ giorno persona Il fabbisogno di energia termica Qn può essere determinato a partire dal fabbisogno di acqua calda sanitaria Cu a partire da questa relazione: Qn = Cu*Cp *∆T Cp= calore specifico dell’acqua ( 1,16 Wh/Kg °C) ∆T= differenza di temperatura tra acqua calda all’utenza ed acqua di rete ..FINE..

49. ..L’EFFETTO SERRA.. • L’effetto serra • Perché si parla di effetto serra • I gas serra • Cosa si può fare per ridurre l’effetto serra • Perché l’effetto serra è pericoloso • Cause e conseguenze

50. ..L’effetto serra.. L’effetto serra è un fenomeno senza il quale la vita sarebbe impossibile. Questo fenomeno consiste in un riscaldamento del pianeta per effetto dei gas serra,presenti nell’aria a concentrazioni relativamente basse (anidride carbonica, vapor acqueo, metano, ecc.). Questi permettono alle radiazioni solari di passare attraverso l’atmosfera e impediscono il passaggio,di alcune radiazioni infrarosse verso lo spazio provenienti dalla superficie della Terra. Questo processo è sempre avvenuto naturalmente e fa sì che la temperatura della Terra sia circa 33°C più calda di quanto lo sarebbe senza la presenza di questi gas. Ora, si ritiene che il clima della Terra sia destinato a cambiare perché le attività umane stanno alterando la composizione chimica dell’atmosfera. Le enormi emissioni antropogeniche di gas serra stanno causando un aumento della temperatura terrestre determinando, di conseguenza, dei profondi mutamenti a carico del clima sia a livello planetario che locale. L’utilizzo dei combustibili fossili e la deforestazione contribuiscono al cambiamento nella composizione atmosferica. .