Con l’aumentare delle percentuali di energia termica per
riscaldamento da fornire con fonte rinnovabile ai nuovi edifici o agli edifici
sottoposti a ristrutturazioni rilevanti, imposte dal DLGS 28/2011, e in
particolare del suo allegato 3, inizia a diventare significativo come
ottemperare a tale obbligo, arrivato nel 2014 al 35%.
Per energia da fornire si intente la somma di quella
necessaria per il riscaldamento degli ambienti e quella per la produzione di
acqua calda sanitaria. Un corollario non poco rilevante della norma indica che
gli obblighi di cui sopra 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,
il riscaldamento e il raffrescamento. La conseguenza più diretta è che un
impianto fotovoltaico che alimenta un successivo sistema di produzione di
energia termica, non è considerato valido al fine dell’ottenimento del 35% di
energia rinnovabile.
Approfittando del dover risolvere questo aspetto per i nuovi
edifici mi sono proposto di andare più a fondo su un tema di cui sento parlare
da anni : l’integrazione del riscaldamento con i pannelli solari termici è una
soluzione efficiente, conveniente, ottimizzante un investimento?
Uno dei dilemmi principali nel progettare sistemi di questo
tipo è abbastanza semplice ed intuibile : abbiamo bisogno della maggiore
quantità di energia termica per riscaldamento nei mesi più freddi proprio
quando, purtroppo, la radiazione solare è minore. Il fabbisogno energetico per
acqua calda sanitaria (d’ora in poi ACS), è invece valutato al netto del
comportamenti dei vari utenti, costante per tutta la stagione.
Usare molti pannelli per avere una buona copertura invernale
comporta poi avere sicuri problemi di saturazione termica del circuito solare
nell’ipotesi di non poter scaricare il picco di energia termica estiva (a meno
di non essere fra i fortunati che hanno una bella piscina!!), che quindi va in
over temperatura, quindi in sovrappressione che sicuramente fa aprire la
valvola di sicurezza con svuotamento della miscela acqua-glicole. Per
completezza di trattazione occorre dire che si stanno sviluppando anche sistemi
ad adsorbimento che permettono di effettuare raffrescamento utilizzando calore
ad alta temperatura, ma questo aspetto esula dalla presente trattazione in
quanto vorrei considerare impianti di tipo base, a livello di costi mediamente
accessibili alla maggior parte degli utenti.
ANALISI
DELL’IRRAGGIAMENTO IN FUNZIONE DELL’ANGOLO DI INCLINAZIONE DEI PANNELLI
Riprendendo il tema della scarsa producibilità dei pannelli
nei mesi invernali, un aspetto spesso trascurato è quello degli angoli di
incidenza dei raggi solari rispetto ai pannelli. Osservando i diagrammi solari,
ma anche “ad esperienza” tutti sappiamo che in inverno i raggi solari hanno un
angolo di inclinazione rispetto all’orizzontale molto basso pertanto rispetto
all’estate, e quindi per avere un angolo di incidenza ottimale, perpendicolare
alla superficie del pannello, sarebbe cosa buona e giusta che questi avessero
un’inclinazione elevata. La prima parte dello studio è volta proprio a dare una
risposta numerica a questo aspetto.
Purtroppo, come spesso accade in questo strano paese che è
l’Italia, noi progettisti non possiamo sempre agire secondo le leggi della
fisica e della tecnica per ottimizzare gli impianti in quanto norme di tipo
urbanistico, sempre più rigide e penalizzanti , impongono sulle coperture
l’installazione dei pannelli “parallelo falda”, in stretta aderenza ad essa.
Questo, nella maggior parte dei casi limita l’angolazione ad intervalli che
vanno dai 5 ai massimo 30-35 gradi specie degli edifici di montagna, rendendo
utili le nostre considerazioni solo in contesti particolari, come poi
cercheremo di approfondire.
Per valutare con obiettività ho agito sul sito internet free
PV-GIS e , per campanilismo sfrenato mi sono posizionato nella “mia” Pergine
Valsugana (46°04’N , 11°07’E) ipotizzando di avere a disposizione un tetto a
SUD e simulando l’irraggiamento ottenibile su delle superfici a 0, 15, 30 ,45,
60, 75 e 90 gradi (posizione verticale dei pannelli). La mia curiosità era
scoprire quale era il posizionamento ideale per avere la massima resa nei 4
mesi più freddi dell’anno cioè da Novembre a Febbraio.
Allego la tabella dei calcoli eseguiti.
Il migliore risultato complessivo si ha per un’inclinazione
fra i 30 e i 45 gradi.
L’evidenza dei calcoli dice che l’inclinazione ottimale per
i mesi da Novembre a Febbraio, quelli utili per un eventuale integrazione al
riscaldamento, è sui 60 gradi, ma un range di angolazione compreso fra i 45
e i 75 gradi ha un livello di rendimento simile. Le soluzioni 30 e 90 gradi
portano ad un calo di resa limitato rispetto al massimo di circa 10-15%, mentre
scendendo sotto i 30 gradi (ed è la configurazione più ricorrente) la resa
invernale inizia a calare drasticamente. Inoltre la soluzione con il pannello
verticale è sensibilmente migliore di quella dei pannelli piani.
Insomma…. Se vogliamo
integrare il riscaldamento con il solare termico mediamente le inflessibili commissioni edilizie ci lasciano installare i
pannelli proprio nel modo migliore per NON farli rendere….
Questi calcoli mostrano che se il calore prodotto estivo non
ci interessa (no piscina, no adsobitore, no calore di processo), o ci interessa in parte, la soluzione ottimale di posa va dai 60
gradi di inclinazione in su.
Poi vi sono anche altri aspetti interessanti da analizzare
quali il rapporto fra richiesta energetica per il riscaldamento e quello per
ACS, che varia in maniera sensibilissima fra edifici poco efficienti ed edifici
isolatissimi che hanno consumi nell’ordine dei 15-20 kWh/(m2*aa), e in generale l'individuazione della curva di richiesta da incrociare con la curva di produzione.
Ma di questo scriverò nella prosecuzione di questa analisi….. TO
BE CONTINUED
