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ENERGIE RINNOVABILI
Le energie rinnovabili (innovative) sono caratterizzate da:•DISPERSIONE E DILUIZIONE•ALEATORIETA’ E VARIABILITA’
⇓ne consegue la necessità di utilizzare
SISTEMI INTEGRATI ossia affiancati da sistemi tradizionali
FRAZIONE SOLARE DI UN IMPIANTO INTEGRATO
La frazione solare è il rapporto tra la quantità di calore prodotta annualmente dal sistema solare e quella totale prodotta dal sistema integrato (solare + convenzionale).
ts
s
QQQF+
=
F = frazione solareQs = calore prodotto annualmente per via solareQt = calore prodotto per via convenzionale
INTENSITA’ DELLA RADIAZIONE SOLARE
L’ENERGIA TERMICA PROVENIENTE DAL SOLE HA I SEGUENTI VALORI DI RIFERIMENTO:- Costante solare (al di fuori dell’atmosfera) G = 1,354 KW/m2
riferita ad incidenza normale alla superficie
Per pannelli solari obliqui correttamente orientati in Italia sihanno i seguenti valori medi di radianza:- Energia incidente su un pannello estate Ie = 0,67 KW/m2
- Energia incidente su un pannello inverno Ii = 0,32 KW/m2
La radianza varia sensibilmente a seconda delle condizioni atmosferiche. In Italia per superficie ortogonale alla direzione del sole si ha: 0,1 < I < 1 KW/m2
La radiazione solare nell’attraversare l’atmosfera, in parte viene assorbita, in parte viene riflessa.
Giungono al suolo le seguenti componenti di differenti caratteristiche:- radiazione solare diretta (radianza diretta Ib in KW/m2)- radiazione solare diffusa (radianza diffusa Id in KW/m2)
Interessano inoltre i valori giornalieri dell’energia solare ricevuta al livello del suolo (integrale della radianza), ossia:-l’irraggiamento medio giornaliero diretto Hb in KWh/m2)-l’irraggiamento medio giornaliero diffuso Hd in KWh/m2)
CARATTERISTICHE DELLA RADIAZIONE SOLARE
I valori sperimentali dell’irraggiamento medio su un piano orizzontale (diretti e diffusi) sono forniti dalle norme.
IRRAGGIAMENTO MEDIO GIORNALIERO SU UN PIANO ORIZZONTALE – ROMA (UNI 10349)
GIUGNO SETTEMBRE DICEMBRE MARZO Hdh
Hbh Hdh Hbh Hdh Hbh Hdh Hbh
Mj/m2 7,5 18,2 5,3 12,3 2,6 2,8 5,3 8,4 KWh/m2 2,08 5,06 1,47 3,42 0,72 0,78 1,47 2,33
Circolazione naturaleCircolazione forzata
Circolazione forzata Circolazione naturale
Costo iniziale Medio/Alto Basso Consumi elettrici Si No Rendimento Alto Basso (migliore se al sud)Perdite termiche Minime Medio/alte
PARAMETRI TERMOTECNICI DEI COLLETTORI SOLARI
ag = coefficiente di assorbimento globale o apparente dell’insieme
lastra/assorbitore/vetri,
H1 = fattore globale di trasmissione del pannello tra la superficie ricevente e
l’esterno lato vetro (kcal/h m2°C)
H2 = trasmittanza della parete isolante posta tra il fluido termovettore e l’aria
esterna al di sotto del pannello (kcal/h m2°C);
I = potenza raggiante ricevuta dal sole (kcal/h m2);
H = fattore globale di perdita del collettore.
(Per definizione si pone: H = H1 + H2);
θi − θa = differenza di temperatura tra l’acqua in ingresso nel collettore e la
temperatura ambiente.
INOLTRE:
c = calore specifico del fluido termovettore (kcal/kg°C)
G = portata del fluido termovettore (kg/h)
(θu – θi) = differenza di temperatura del fluido termovettore (°C)
A = area del pannello, riferita alla superficie dell’assorbitore (m2).
Si definisce rendimento del collettore solare il seguente rapporto:
incidente termicaPotenza fluido dal assorbita Potenza
η =( )
AIGc iu
⋅−⋅⋅ θθ
=
RENDIMENTO DEL COLLETTORE
Il rendimento di un collettore solare è il parametro fondamentale che ne definisce le prestazioni.
Per il rendimento si dimostra la seguente espressione(1):
( )
cGHAe
IHa
cGHA
aig
−−
⋅⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ −⋅
−=1θθη
(1) Si veda: Parolini – Fondamenti di Fisica Tecnica - UTET
IPOTESI DA RICORDARE
L’espressione del rendimento si riferisce a condizioni stazionariequindi non considera le fasi iniziali di riscaldamento.Il rendimento ottico ag (o coeff. di assorb. globale) esprime la frazione di calore ricevuta dall’assorbitore per irraggiamento tenuto conto di tutti i fenomeni di invio e riflessione.Il suo valore dipende dall’angolo di incidenza della radiazione solare, e decade sesibilmente (cioè oltre il 25 %) per angoli di incidenza della radiazione superiori a 60°. I valori di ag da impiegare nella relazione precedente sono i valori medi in cui il collettore può essere considerato funzionante, ossia le ore centrali della giornata.
PROBLEMI POTENZIALI DEGLI IMPIANTI
Relativamente al funzionamento:
- Gelo notturno ad impianto fermo, in assenza di antigelo.
- Possibilità di formazione della legionella in presenza di acqua a 35 – 50 °C in contatto con l’atmosfera.
Relativamente all’installazione del collettore:Il pannello solare deve essere installato attentamente:- va evitata la presenza di ostacoli che proiettano ombre,- va verificata la posizione inclinazione ed azimut ottimali
CRITERI DI PROGETTO DI MASSIMA
Per calcolare la superficie del pannello si devono considerare ivalori dell’irraggiamento medio giornaliero atteso funzione del luogo e della posizione del pannello.In Centro Italia:-In estate (luglio) H = 6,0 ÷ 6,5 KWh/m2
-In inverno (dicembre) H = 2,4 ÷ 2,5 KWh/m2
Si determina il fabbisogno termico. Ad esempio per una famiglia di 4 persone (200 l di acqua/d):Q = 200 * (40 − 15) /860 = 5,8 KWh/d
Si determina la superficie del pannello (superficie dell’assor-bitore), tenuto conto anche del rendimento effettivo con cui si lavora (in estate ed in inverno).
LO SCHEMA PRESENTE ED IL SUCCESSIVO SONO TRATTI DA: IDRAU-LICA 32. IMPIANTI SOLARI SCHEMI DI REALIZZAZIONE - CALEFFI
ULTERIORI DATI - BIBLIOGRAFIA
LibriAttilio Pianese -Impianti tecnici in edilizia –Dario Flaccovio
Siti internet:http://www.solarenergy.ch/http://www.caleffi.it/
Lunghezza totale 1.857 m Larghezza totale 1.087 m Peso a vuoto con vetro 31 kg Superficie dell'apertura 1.804 m² Fattore di conversione η0 0.748 Coefficiente di perdita a1 3.82 W/(m²K) Coefficiente di perdita a2 0.0101 W/(m²K²) K1, longitudinale (50°) 0.86 K2, trasversale (50°) 0.86
CARATTERISTICHE TECNICHE