Integrazione – Solare e geotermico in palazzina

Per la costruzione di un impianto integrato con il gas combustibile e centralizzato per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria, Vaillant ha sviluppato un sistema integrato di pannelli solari e pompe di calore geotermiche in grado di fornire il 70% del fabbisogno energetico per l’acqua calda sanitaria e il 70% della potenza in riscaldamento di 38 appartamenti, costruiti utilizzando pareti a secco.

Le esigenze “energetiche”
Il Borgo “Rosa dei Venti” di San Cesario sul Panaro è stato progettato prevedendo soluzioni costruttive in grado di ottimizzare il risparmio energetico. Per questo, l’installatore (SPL Termocostruzioni srl) ha scelto di utilizzare la tecnologia delle pareti “a secco”, impiegando componenti prefabbricati in grado di garantire una perfetta rispondenza ai requisiti prestabiliti a progetto. Sono state, infatti, impiegate lastre realizzate con pannelli di legno cemento (fibre di pino giallo, mineralizzate e legate con cemento) e pannelli fibro gesso (costituiti da un impasto omogeneo di gesso e cellulosa). Queste soluzioni offrono significativi vantaggi in termini di assorbimento dell’umidità e isolamento acustico, garantendo eco-compatibilità e prestazioni anti-sismiche. La costruzione a secco ha permesso anche di integrare gli impianti e le tubazioni radianti all’interno dell’edificio stesso. 

I tre requisiti fondamentali per l’impianto termico, stabiliti dal progettista, sono:
– essere basato sull’energia solare termica (diretta e indiretta),
– essere integrato con il gas combustibile,
– essere centralizzato e monitorabile.

Il fabbisogno energetico di riscaldamento previsto era di 1.166 kWh/anno per appartamento, l’EP (il fabbisogno energetico primario) era pari a 18 kWh/mq all’anno (limite previsto da d.lgs 192/2005) e la potenza di picco massima, in riscaldamento, era, da progetto, di 30KW (a -5°C).

La soluzione fornita da Vaillant
Al fine di realizzare un sistema ottimale per le necessità del costruttore, Vaillant ha, inizialmente, eseguito un’analisi degli spazi. Sono state verificate le superfici disponibili sul tetto, per l’installazione dei collettori solari termici, e le caratteristiche del terreno, al fine di individuare il metodo di sfruttamento ottimale della sorgente geotermica (in questo caso sonde verticali). In più, sono stati valutati attentamente i volumi tecnici disponibili, per l’installazione degli accumuli tampone per il riscaldamento e la produzione d’acqua calda sanitaria. La soluzione integrata proposta ha previsto, per la quota riservata alle energie rinnovabili, un impianto solare termico in grado di garantire il 70% del fabbisogno per la produzione d’acqua calda sanitaria e una soluzione geotermica che copre il carico base del riscaldamento (70% della potenza di progetto). La quota tradizionale comprendeva invece l’energia elettrica necessaria all’alimentazione della pompa di calore geotermica e il gas combustibile in grado di integrare la produzione d’acqua calda sanitaria, oltre a coprire il picco di potenza del riscaldamento dell’ambiente.

I collettori solari
Per quanto riguarda i collettori solari, l’analisi ha puntato soprattutto a evitare il sovradimensionamento dell’impianto solare, che comporta un aumento dei costi immediati di realizzazione con benefici molto ridotti. L’energia solare, poi, non può essere utilizzata istantaneamente ma deve essere immagazzinata all’interno di accumuli di ampio volume: questo serve a compensare la differenza tra l’offerta (le ore di sole) e la domanda (il fabbisogno sanitario), oltre che a bilanciare le giornate di cielo coperto. Per questo motivo, sono stati scelti bollitori bivalenti in grado di offrire un volume pari a 1,5/2 volte il consumo quotidiano di acqua sanitaria, prevedendo dai 50 ai 90 litri di accumulo per ogni metro quadrato di collettore. Le simulazioni relative al funzionamento dei collettori solari hanno portato a scegliere il modello Vaillant VFK 990/1, da 546 kWh/mq all’anno, come la soluzione ottimale per il Borgo “Rosa dei Venti”. Questo permette di ottenere un risparmio di gas naturale/metano di 1.338,6 metri cubi e di evitare l’emissione di 3.036,88 chilogrammi di anidride carbonica all’anno.

Il sistema geotermico
In relazione ai sistemi geotermici sono state utilizzate sonde verticali da suolo, soluzioni “chiuse” e affidabili che permettono di ridurre al minimo lo spazio necessario per il loro utilizzo, anche se è necessario prevedere perforazioni profonde. Questa scelta è stata operata seguendo le linee guida della Norma VDI 4640 (che permette di conoscere i Watt al metro estraibili dal terreno) e senza incorrere in problemi di esaurimento sul medio e lungo periodo. Sono state installate 3 sonde, ognuna a una profondità di circa 120 metri, con una potenza termica frigorifera estraibile di 18.000 W. Vaillant ha, poi, fornito un impianto geotermico a funzionamento bivalente parallelo, che prevede un generatore di calore supplementare in appoggio alla pompa geotermica. Questo garantisce una copertura energetica del 90%  ed una potenza di picco della pompa di calore di circa 22kWh.

Sono state inoltre valutate quali soluzioni impiantistiche fossero più idonee per l’accoppiamento delle pompe di calore con il sistema di distribuzione/emissione utilizzato. Essendo l’impianto sezionato in molteplici zone, si è scelto di far lavorare i generatori geotermici su tamponi il cui volume è stato dimensionato in funzione della potenza erogata (circa 25-30 lt/kW). I generatori di supporto sono, invece, delle caldaie a condensazione della serie ecoBLOCK exclusiv modello VM 356/2E. Esse vengono utilizzate per coprire la potenza di picco in riscaldamento e per l’integrazione al solare termico sull’acqua calda sanitaria.

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