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IL SOLE: GENERATORE PER ECCELLENZA
Il sole è la stella centrale del nostro sistema planetario ed attorno ad essa ruotano i nove pianeti conosciuti.
Esso rappresenta l’elemento fondamentale per la vita del nostro pianeta è può essere tranquillamente considerato come il “generatore per eccellenza”.
Il sole è oltre 100 volte più grande della terra e presenta una temperatura superficiale di circa 6000 K, inoltre, la radiazione emessa prima di incontrare la terra percorre ben 149,6 milioni di km.
Dopo aver attraversato l’atmosfera giunge sulla superficie terrestre sottoforma di luce e calore con lunghezza d’onda compresa tra 0,3-2,5 μm. Da ciò possiamo affermare che la radiazione incidente sulla crosta terrestre sarebbe sufficiente a coprire per ben 10.000 volte il fabbisogno energetico del mondo intero.

La sua potenza radiante, avente l’andamento riportato sopra, prima di entrare nell’atmosfera misura in media 1367 W/m2 (detta Costante Solare). Quando il cielo è sereno circa 1000 W/m2 incidono la superficie terrestre mentre in presenza di cielo nuvoloso e completamente coperto l’irradiazione diminuisce sino a circa 100 W/m2.

Lo sfruttamento dell'energia solare per usi termici (produzione di acqua calda sanitaria e/o per il riscaldamento degli ambienti) mira alla captazione della radiazione solare mediante i “pannelli solari” per trasformarla in calore. L’Italia offre condizioni meteorologiche ottimali per l’uso dell’energia solare ma ancora oggi, rappresenta uno dei paesi con il minor numero di installazioni realizzate a livello europeo rispetto nazioni come Austria e Germania che sono al contrario, caratterizzate da condizioni meteorologiche meno favorevoli. Il valore di insolazione nel nostro paese è compreso tra 1200 e 1750 kWh/m2 all’anno presenta una differenza tra Nord e Sud intorno al 40%, rimanendo in entrambi i casi maggiore del fabbisogno annuo procapite di calore necessario per la preparazione dell’acqua calda nelle nostre abitazioni.

In Italia le esperienze di campagne solari sono ancora limitate. Forse la prima campagna rilevante realizzata all’interno del nostro paese a livello nazionale è stato un programma di incentivazione gestito dall’ENEL che ha portato l’Italia in testa al mercato solare termico europeo nei primi anni ’80. La mancanza di un elevato livello di preparazione, di personale qualificato, di istruzione e di controllo in questo settore ha prodotto molte installazioni di scarsa qualità ed efficienza. La sospensione poi di tale programma, ha portato nel 1987 ad un crollo del mercato, lasciando una diffusa delusione nei confronti di questa tecnologia ed ancora oggi, si sentono le conseguenze delle cattive scelte di allora. Tuttavia le regole che si sono imposte di seguire le aziende operanti nel settore solare rappresentano una garanzia per lo sviluppo e la diffusione della tecnologia “pulita” del sole. Da questo punto di vista CARLIEUKLIMA si è operata per fornire ai propri clienti, sistemi sviluppati mediante la migliore tecnologia attualmente disponibile nel mercato senza per altro escludere gli aspetti estetici. I pannelli solari CARLIEUKLIMA oltre ad essere corredati di certificazione rilasciata dal laboratorio accreditato “Arsenal Research” sono accompagnati da un’ulteriore garanzia nei confronti della propria clientela, il marchio Solar Pass. Il Solar Pass è un marchio di qualità volontario nato con l’obiettivo di creare un sano e duraturo sviluppo del settore solare termico in Italia e permette al consumatore di riconoscere le aziende che hanno assunto come obiettivo quello di evitare il riproporsi di un insuccesso simile a quello avvenuto negli anni ’80.

APPLICAZIONI

Le applicazioni più diffuse sono:

  • impianti ACS (produzione di Acqua Calda Sanitaria)
  • impianti COMBI (produzione di ACS + Riscaldamento)
  • impianti per Piscine.

Ultimamente sta prendendo piede anche l’utilizzo dell’energia solare per applicazioni di tipo industriale, nell'agricoltura, negli allevamenti e per la refrigerazione solare anche se quest’ultimo è un processo ancora sperimentale ed utilizzato solamente per grandi strutture.

RENDIMENTO DI UN IMPIANTO SOLARE

Nel caso della sola ACS (Acqua Calda Sanitaria) il Sole ci può garantire facilmente una copertura del fabbisogno della stessa dell'80-95%. Qualora i prodotti utilizzati siano caratterizzati da un’elevata tecnologia, qualità e resa si possono ottenere degli ottimi risultati anche nel Nord Italia. La buona resa e la soddisfazione delle esigenze del cliente sono i punti fondamentali della nostra filosofia aziendale e vengono rispettati grazie ad un’accorta progettazione ed all’installazione eseguita da personale qualificato.

Per avere un’idea delle superfici da impegnare nel dimensionamento di massima di un impianto solare per la sola produzione di ACS possiamo fare riferimento ai seguenti valori:

Nord1,2 m2/persona

Centro1,0 m2/persona

Sud0,8 m2/persona

Nel caso della realizzazione di impianti COMBI, si riescono ad ottenere ottimi risultati senza aumentare notevolmente le superfici da dedicare all’installazione dei pannelli solari. Anche in questo caso possiamo fornire delle indicazioni di massima per avere un idea delle superfici che andiamo ad impegnare per ottenere una copertura del fabbisogno di riscaldamento degli edifici che in alcune situazioni può arrivare al 45-50%. Gli impianti COMBI sono infatti caratterizzati da superfici normalmente pari a 2,5-3 volte le superfici che vengono occupate negli impianti ACS.

  • 0,8-1,2 m2 di superficie solare per ogni 5 m2 di superficie di riscaldamento con impianto a pavimento
  • 0,8-1,2 m2 di superficie solare per ogni 3 m2 di superficie da riscaldare con impianto a radiatori a bassa temperatura

È comunque importante sottolineare come gli impianti forniti derivino da un processo di dimensionamento accurato, utilizzante appositi software riconosciuti dai laboratori di certificazione e ritenuti adeguati per il conseguimento dei contributi regionali.

Qualora volessimo determinare la dimensione degli accumuli possiamo considerare nel caso di impianti per la produzione di ACS un fabbisogno procapite di circa 50-70 L al giorno.

Diversamente, nel caso di impianti tipo COMBI, possiamo considerare le seguenti due situazioni sommando la quantità d’acqua determinata nel caso precedente per la sola ACS ai dati riportati di seguito:

  • 70-80 L al giorno per ogni m2 di superficie solare nel caso di riscaldamento con impianto a pavimento
  • 40-60 L al giorno per ogni m2 di superficie solare nel caso di riscaldamento con radiatori a bassa temperatura.
STIME DI RISPARMIO

In ambito residenziale, la produzione di acqua calda sanitaria viene ottenuta per la stragrande maggioranza dei casi con scaldabagni elettrici o caldaie a gas. L'introduzione di un collettore solare termico, che sostituisca in parte la produzione complessiva di calore, comporta benefici notevoli sul risparmio energetico. Di seguito vengono analizzati brevemente gli effetti energetici che derivano dall’introduzione di tre diverse tipologie di impianti per la produzione di ACS. Le situazioni analizzate sono le seguenti:

  • sostituzione dello scaldabagno elettrico con un sistema integrato solare/gas
  • integrazione del sistema gas preesistente con impianto solare
integrazione del sistema gas di tipo centralizzato preesistente con impianto solare/gas.

ENERGIA RISPARMIATA IN UN ANNO (SOLA ACS)

 

CASO DI PRODUZIONE CON SCALDABAGNO ELETTRICO(1)

CASO DI PRODUZIONE TRAMITE CALDAIA AUTONOMA A GAS(2)

CASO DI PRODUZIONE TRAMITE CALDAIA CENTRALIZZATA A GAS(3)

Zona climatica di riferimento

Massima copertura fabbisogno

A persona

Per m2 di collettore

A persona

Per m2 di collettore

A persona

Per m2 di collettore

 

%

“Scatti” kWh

kWh

m3 di metano

m3 di metano

m3 di metano

m3 di
metano

 Milano

60

590

490

75

60

100

85

 Roma
65
640
750
80
95
110
130
 Palermo
75
670
950
85
120
120
170
  • Rendimento complessivo dello scaldabagno elettrico con accumulo: 85-90%.
  • Rendimento medio di produzione della caldaia istantanea a metano: 70-80%.
  • Rendimento medio annuale di produzione della caldaia a metano centralizzata: 50-60%.

Oltre ai risparmi energetici indicati si prospetta anche una notevole riduzione delle emissioni di CO2 in atmosfera (circa 230-400 kg annui per ogni persona) causa principale dell’effetto serra, contribuendo di conseguenza alla salvaguardia dell’ambiente e della salute di ognuno di noi.

Ricapitolando e per fornire una visione immediata di quanto vogliamo proporvi in queste pagine, riportiamo di seguito due grafici indicanti il risparmio energetico ottenibile con l’utilizzo del sistema solare e le emissioni di CO2 prodotte da quattro diverse soluzioni impiantistiche.

COMPOSIZIONE E MANUTENZIONE DI UN IMPIANTO SOLARE

CARLIEUKLIMA propone una serie di KIT solari relativi sia alla sola produzione di acqua calda sanitaria (KIT ACS) che alla produzione combinata di acqua calda sanitaria ed integrazione al riscaldamento degli ambienti (KIT COMBI). Ognuno di questi KIT è caratterizzato dalle seguenti componenti, necessarie al suo corretto funzionamento:

  • Pannello/i solare
  • Gruppo di circolazione e sicurezza
  • Accumulo
  • Vaso di espansione
  • Miscelatore Termostatico
  • Centralina di gestione impianto
  • Antigelo per circuiti solari

L’attuale livello tecnologico ed i materiali utilizzati nella composizione dei vari KIT solari proposti da CARLIEUKLIMA permettono di limitare le manutenzioni riconducendole a semplici controlli periodici. I controlli da eseguire per garantire il corretto funzionamento ed una lunga durata alla massima efficienza dell’impianto sono:

  • Controllo visivo della protezione anodica dei serbatoi
  • Controllo del pH del fluido termovettore
  • Controllo della concentrazione del fluido termovettore
  • Controllo visivo della pressione dell’impianto

Ogni 2-3 anni sarebbe consigliabile eseguire la pulizia dei vetri dei pannelli solari, anche se grazie alle precipitazioni atmosferiche tali superfici vengono frequentemente irrorate e di conseguenza ripulite in modo naturale.

TIPOLOGIE DI IMPIANTI SOLARI TERMICI

Gli impianti solari per uso residenziale presenti al giorno d’oggi in commercio si suddividono in Impianti a circolazione Naturale ed Impianti a circolazione Forzata.

:Circolazione Naturale:

Gli impianti a Circolazione Naturale sfruttano l’energia solare sia per riscaldare che per attivare la circolazione all’interno dell’impianto. Sono composti dai pannelli solari, da boiler ad intercapedine posizionati al disopra dei pannelli e dagli accessori di corredo per la sicurezza dei circuiti ad esclusione del circolatore (pompa di circolazione). Essi vengono realizzati per la sola produzione dell’acqua calda sanitaria e sono consigliati nel caso in cui il nucleo famigliare sia di 2-3 persone nel Nord Italia, o 3-4 persone nel Sud Italia, e comunque in tutte quelle situazioni in cui si abbia a disposizione un sottotetto robusto per sorreggere l’accumulo esterno e non ci siano vincoli architettonici.

Questi sistemi presentano un difetto che per la filosofia della nostra azienda non è assolutamente accettabile.

Soprattutto durante il periodo estivo, quando l’energia fornita dal sole è molto elevata, il fluido termovettore che riscalda l’acqua contenuta all’interno dell’accumulo, aumenta la propria temperatura sino a raggiungere lo stato di vapore. L’aumento di volume dovuto all’evaporazione comporta a sua volta un aumento di pressione all’interno del circuito solare che dovrebbe essere compensata dal vaso di espansione. Non essendo previsto per tali sistemi un vaso di espansione, è necessario mantenere la pressione del fluido termovettore entro certi limiti, andando a raffreddare costantemente il fluido stesso. Questa operazione è possibile solo sostituendo l’acqua calda contenuta all’interno dell’accumulo con nuova acqua fredda, facendo sì che l’acqua calda venga scaricata dall’impianto solare per far posto a quella fredda con conseguente spreco di energia e di acqua.

Pregi:

  • Assenza del circolatore o pompa di circolazione

Difetti:

  • Necessità di un sottotetto robusto a causa del peso della struttura
  • Vincoli architettonici imposti da comuni o enti pubblici
  • Scarico dell’acqua calda una volta raggiunta la temperatura massima impostata, con conseguente spreco della stessa
  • Impossibilità di gestire grossi impianti.

:Circolazione Forzata:

Negli impianti a Circolazione Forzata, la circolazione del fluido termovettore è provocata da una pompa gestita mediante una centralina che interviene quando c’è disponibilità di energia solare. Questo sistema consente di realizzare impianti con l’accumulo ubicato all'interno dell'edificio, in appositi vani tecnici. All'esterno rimangono così esposti solo i pannelli solari, riducendo gli ingombri e permettendone l’installazione anche nei luoghi soggetti a vincoli architettonici essendo gli stessi assimilabili a dei lucernai. All'interno vengono, invece, installati uno o più accumuli, anche di grandi dimensioni (5.000 litri). Sistemi di questo tipo possono essere impiegati per la produzione di acqua calda sanitaria, per l’integrazione del riscaldamento degli ambienti e/o delle piscine, per la produzione di acqua ad uso industriale e per gli allevamenti.

Tali impianti, diversamente da quanto accade per quelli a circolazione naturale descritti in precedenza, non danno luogo a sprechi di acqua calda. Infatti, durante il periodo estivo, l’aumento di volume dovuto all’evaporazione del fluido termovettore viene recepito dal vaso di espansione. In tali sistemi il vaso di espansione è un componente essenziale per il corretto funzionamento dell’impianto solare e pertanto deve essere accuratamente dimensionato.

Pregi:

  • Possibilità di gestire impianti di grosse dimensioni
  • Produzione ACS e riscaldamento degli ambienti
  • Produzione di acqua calda per processi industriali ed allevamenti
  • Assenza di sprechi di acqua calda in quanto una volta raggiunta la massima temperatura dell’acqua contenuta all’interno dell’accumulo, l’impianto viene fermato
  • Assenza di vincoli architettonici
  • Assenza di particolari condizioni nello stato del sottotetto
  • Strutture integrate nel tetto dell’abitazione

Difetti:

  • Presenza di un circolatore o pompa di circolazione

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