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Il mio solare termico con integrazione riscaldamento

Descrizione generale

aggiornamento del 30/10/2010 

Introduzione

Nel 2007 cercavo dati effettivi sull'integrazione solare del riscaldamento; qualcosa si poteva leggere nei forum e, in questo sito, si potevano vedere i dati di due impianti online, il primo con i dati dello storico ad un anno, il secondo con i dati dell'ultima settimana. Dopo l'installazione e man mano che comprendevo meglio il funzionamento e i limiti del mio impianto, ho ritenuto opportuno pubblicizzare i dati, sperando di fare cosa gradita a chi cerca informazioni sul solare termico a integrazione riscaldamento.

In questo aggiornamento descrivo l'impianto a quasi tre anni dall'installazione, con i dati di effettiva produzione di calore, consumo di gas metano e i conseguenti risparmi.

Preciso che non ho interessi commerciali visto che per lavoro faccio tutt'altro ma sono animato dall'interesse a diffondere i dati, veri e verificabili di un normale impianto commerciale ottimizzato dal sottoscritto.

 

 

 ABSTRACT

PRIMA DEL SOLARE E PRECEDENTE CALDAIA PREMISCELATA di buona qualità: 1.685 mc di gas/anno (dato rilevato dallo storico EniPower dell'abitazione nel periodo 2002-2006);

DOPO, a regolazioni avvenute: circa 1.000 mc/anno, a pari condizioni d'uso. Da ottobre 2009, presenza di un neonato e aggravio di consumi per ACS, maggiore calore e elevato numero di lavatrici con ACS per biancheria bimbo e lavaggio pannolini lavabili.

Risparmio: poco meno di 700 mc di gas (-40%), pari a oltre 500 €/anno, pareggio dei costi sostenuti, al prezzo attuale del metano, in circa 11 anni (per chi utilizza GPL o gasolio, in tempi molto minori);

Efficienza: migliore comfort in casa da settembre a novembre e da marzo a maggio (anche a 22 gradi, gratis, eccetto l'energia elettrica della pompa solare e della pompa del riscaldamento a pavimento); integrazione parziale nel restante periodo.

Incentivi: l'impianto ha goduto della detrazione del 55% in tre anni, già interamente incassati;

BILANCIO ECONOMICO/AMBIENTALE.

Il mio denaro investito nell'acquisto del sistema ha determinato:

IL GUADAGNO per

  • lo stato italiano che ha visto fatturato e ivato l'intera fornitura di materiali e lavoro

  • la ditta costruttrice tedesca,  l'importatore e il rappresentante;

  • il rivenditore italiano (fatturato interamente):

  • l'idraulico italiano (installazione fatturata interamente);

  • l'ingegnere italiano (pratica detrazione 55% fatturata interamente);

  • il tecnico manutentore italiano (fatturato interamente);

  • il sottoscritto, a pareggio avvenuto, per i minori consumi che determinano una diminuzione annua di circa 700 mc di metano (con il maggiore risparmio di mc di metano nell'ultimo anno per il maggior consumo di ACS dovuto alla presenza del neonato nel periodo più temperato e caldo); due inverni e mezzo, stima di 1.900 mc di gas non consumati, pari a circa 1.600 euro risparmiati in bolletta.

  • i vicini che vedono un camino che fuma il 40% in meno;

  • l'Italia, per gli obblighi del Protocollo di Kyoto;

  •  aria più salubre, minore quantità di inquinamento, minore incidenza di malattie respiratorie (non quantificabile).

 

LE PERDITE per

  • minor fatturato e guadagno per EniPower;

  • minori tasse sulla bolletta per lo stato Italiano;

  • minore importazione di gas dall'estero;

  • minore esportazione di denaro all'estero per la bolletta energetica;

     

     

 

Parti costituenti l'impianto:


– abitazione monofamiliare di 166 mq commerciali su un unico piano, zona climatica E, Pordenone, anno di costruzione 2001
– riscaldamento a pavimento, + portasalviette a bassa temperatura nei bagni, discreto livello di isolamento;
– nessun ombreggiamento dell'abitazione;
– Accumulo 500 litri Rotex con caldaia integrata GSU 520, 5 pannelli piani V26 da 11,5 mq netti, gruppo pompa rps3, installazione a tetto su falda inclinata tilt 16°(pendenza del tetto 30%); orientamento -20E (20° a est), lievemente rialzato rispetto al piano di copertura, zona ventilata (e quindi con maggiore dispersione di calore).


I valori misurati sono rilevati da:

 
– per i KWh prodotti, flussometro e software gruppo pompa originali (probabilmente sottostimati come dimostrato nel forum http://www.energeticambiente.it/termico/14726691-dati-di-produzione-invernale-collettori-solari.html e, qualora vero, depone a maggior garanzia di resa del solare rispetto a quanto dichiarato);
– consumo di gas metano da contatore gas di Enipower
– temperature da termostati ambiente e termometri digitali.
– non è stato misurato il consumo elettrico del gruppo pompe ma i consumi elettrici sono rimasti pressoché invariati rispetto all'anno precedente senza solare
– Lavastoviglie collegata all'ACS a fine Febbraio 2009; lavatrice collegata a metà febbraio 2009 a valvola a tre vie manuale fredda-calda, dopo circa 14 mesi dalla messa in funzione d'impianto.

Installazione e primo funzionamento: 29 novembre 2007; 3 giorni di test.
Regolazioni sperimentate successivamente a periodi di 10-20 giorni


LIMITE e SOLUZIONI DI QUESTA TIPOLOGIA STANDARD (regolazioni di TSmin, Pmin, blocco bruciatore):

La caldaia inserita nell'accumulo, anche se separata da un setto isolante, limita la temperatura
verso il basso dell'accumulo e fa rendere meno il solare; Rotex propone il collegamento elettrico tra centralina solare e centralina della caldaia e l'impostazione di due paramentri software, TSmin e Pmin nella centralina solare che determinano, al raggiungimento di almeno uno dei due (in OR logico, per gli esperti di elettronica digitale), il blocco del solo bruciatore gas della caldaia, mantenendo in funzione pompe e riscaldamento.

La soluzione articolata che al momento ha dato la maggiore resa del solare consiste nel ridurre la temperatura dell'acqua del pavimento al valore più basso possibile e impostare i due valori di TSmin e Pmin adeguati alla propria condizione. A titolo di esempio, nel mio caso:

- diminuendo la temperatura del riscaldamento pavimento da 40 a 37°, la resa del solare è aumentata passando da circa 4 kwh a circa 7 kwh (dicembre 2007);

- alla seconda diminuzione da 37 a 34°, la resa è ulteriormente aumentata a 11 kwh (con lieve maggior soleggiamento);

- l'ulteriore diminuzione della temperatura riscaldamento a 30° (febbraio 2009) consente un ulteriore piccolo miglioramento della resa solare ma richiede il funzionamento del riscaldamento 24 ore su 24 (pavimento sempre tiepido, miglior benessere) e la temperatura di rientro in caldaia scende ai 20 gradi, con minore influenza sull'accumulo solare.

Oltre alla diminuzione della temperatura dell'acqua del pavimento, è opportuna l'installazione del blocco bruciatore per spegnere il bruciatore a gas mantenendo le pompe accese al raggiungimento di potenza istantanea o temperatura in zona caldaia (impostabili facilmente nel software della pompa).

I valori impostati più recentemente sono TSmin = 53° e Pmin = 2,5 kw e al seguente indirizzo: http://www.energeticambiente.it/termico/9013693-rotex-gsu-kit-solare-valori-per-ts-min-e-p-min-2.html#post119123892 prosegue la discussione a proposito dei dati migliori possibili.

ALTRE MODIFICHE POSSIBILI per aumentare la resa del solare

Le seguenti modifiche richiedono una conoscenza dei principi basilari elettrici (come funziona un interruttore o un deviatore a zero centrale, conoscere il rischio elettrico e relativa normativa ed è opportuno fare realizzare queste modifiche ad un elettricista qualificato) ma NON modificano in alcun modo nulla dell'impianto della caldaia. Il costo dei due dispositivi utilizzati è inferiore ai 20 euro, a cui aggiungere un'ora di lavoro dell'elettricista.

Le modifiche sono proposte alla fine di questo articolo.

 

Produzione giornaliera da novembre 2007 ad aprile 2010 (3 grafici)

 

 

TABELLA produzione solare e consumo gas e confronti

Tabella riassuntiva Kwh prodotti dal solare e consumo di gas metano.

 

 

KWh prodotti

consumo mc gas metano

dic-07

112,3

       272

gen-08

88,4

       249

feb-08

230,8

       221

mar-08

307,8

       144

apr-08

360,5

         55

mag 08-ago 08

669,0

           9

set-08

353,0

           4

ott-08

402,9

         29

nov-08

166,1

       138

dic-08

107,7

       225

gen-09 (*)

66,6

       265

feb-09

277,3

       191

mar-09

454,0

       123

apr-09

529,2

         12

mag-09

348,7

            3

giu-09

254

3

lug-09

206,9

4

ago-09

197

2

set-09

171

4

ott-09

342,1

44  

nov-09

79,2

152    

dic-09

67,7

270   

gen-10

94,4

297   

feb-10

166,7

232   

mar-10

327,9

165   

apr-10

573,8

24

mag-10

233,8

   7

giu-10

70,1

   3

lug-10

70(**)

   2

ago-10

75(**)

   1

sett-10

210

   3

ott-10

404,4

   58

 (*) guasto impianto, fermo totale di 10 giorni e 20 giorni con 4 pannelli; stima prudenziale di perdita produzione 80 kwh;

(**) i dati estivi del 2010 scontano l'assenza da casa di tutta la famiglia per 38 giorni.

 

Confronto annuale senza solare e con solare

(dati dal 2002 ad aprile 2009- DATI OMOGENEI E CONFRONTABILI CORRETTAMENTE)

 

 

Bolletta anno senza solare (*)

 Bolletta anno con solare

Bolletta anno con solare con accurate regolazioni dei parametri e valvola in manuale

anni 2002-2006

25/08/2006 8.222 mc

30/11/07      10.016 mc

30/04/2008    10.957 mc

 

22/08/2007 9.655 mc

30/11/08       11.137 mc

30/04/2009   11.953 mc

consumi annuali medi

1.685 mc

consumi annuali 1.433 mc

Dati con inverno non freddo

consumi 365 gg.: 1.121 mc

Dati con inverno lungo e varie regolazioni non accurate

consumi 365 gg.:996 mc

 

 

 

Risparmio  gas 312 mc

Risparmio    gas 437mc

 

 

Costo  €/mc 0,72 (mag08)

Costo €/mc 0,80 (dic08)

 

 

Risparmio su 06/07         224,64 €

Risparmio su 06/07
349,60 €

 

 

Risparmio su 02-06

402 €

Risparmio su 02-06              547,20 €  (**)

 

PARI A RIDUZIONE DEL CONSUMO DEL 40%

(*) precedente caldaia di tipo premiscelata di buona qualità (produzione 2001)

(**) contributo del 55% e pareggio investimento, ai prezzi dic 2008, in 11 anni. Sottolineo che MAI si è verificato che 10 anni dopo il combustibile costi quanto oggi e che verosimilmente costerà molto di più, pertanto il pareggio avverrà prima.

 

LIMITI, SOLUZIONI e MIGLIORAMENTI TECNICI DI QUESTA TIPOLOGIA D'IMPIANTO:

 

i dati esposti precedentemente sono ottenuti dall'impianto standard con miglioramenti dovuti a regolazioni più accurate.

E' possibile migliorare ulteriormente l'impianto con una spesa in materiale di meno di 20 euro e un'ora di lavoro di un elettricista qualificato, in quanto prevede l'installazione di un deviatore a zero centrale e di un interruttore che NON modificano in alcun modo nè il sistema solare nè la caldaia ma che ottimizzano il funzionamento integrato tra i due sistemi.

Caratteristiche dell'impianto

La caldaia inserita nell'accumulo, anche se separata da un setto isolante, limita la temperatura verso il basso dell'accumulo e fa rendere meno il solare;
  SOLUZIONE 1: acquistare una caldaia separata e collegarli in serie (vedere la configurazione detta in scarico spiegata in questo sito. Richiede maggiore spazio e un buon idraulico);
  SOLUZIONE 2 : (quella da me scelta in quanto non ho spazio nella nicchia per due elementi separati): diminuendo la temperatura del riscaldamento pavimento da 40 a 37°, la resa è aumentata passando da circa 4 kwh a circa 7 kwh (dicembre 2007); diminuendo da 37 a 34°, la resa è ulteriormente aumentata a 11 kwh (con lieve maggior soleggiamento)

L'ulteriore diminuzione della temperatura riscaldamento a 30° (febbraio 2009) consente un ulteriore piccolo miglioramento della resa solare ma:

  • richiede il funzionamento del riscaldamento 24 ore su 24
  • la temperatura di rientro in caldaia scende a 20 gradi e diminuisce la sensazione di benessere in casa.

(Attenzione! Situazione possibile nelle giornate non freddissime (in queste ultime, ho dovuto aumentare la temperatura del pavimento a 32°); l'impostazione della regolazione climatica spegne la caldaia nelle ore centrali anche se la temperatura esterna è di 10-15 gradi, vanificando la resa solare nelle ore più produttive mentre è fondamentale che le pompe del riscaldamento siano sempre in funzione anche con temperature esterne elevate.

BLOCCO BRUCIATORE

Qualunque delle due soluzioni - caldaia integrata o separata - si adotti, è opportuno installare il BLOCCO BRUCIATORE per spegnere il bruciatore a gas e mantenere le pompe accese, al raggiungimento del parametro di POTENZA ISTANTANEA o TEMPERATURA in zona caldaia (impostabili facilmente nel software della pompa). Si veda più sotto la proposta più articolata di quella consigliata da Rotex.

VALVOLA A TRE VIE IN POSIZIONE MANUALE INTERMEDIA

Il sistema Rotex è un sistema a produzione prevalente di ACS, pertanto lo scambiatore solare ad integrazione riscaldamento è piccolo e questo riduce lo scambio verso il riscaldamento della casa (minor trasferimento di calore, ACS più calda ma se non utilizzata, l'indomani il solare partirà da una temperatura maggiore e sarà, quindi, meno performante.

SOLUZIONE VERIFICATA: se non serve l'ACS (ad esempio, alle 8 quando si esce di casa), nella mezza stagione con tempo soleggiato, si può mettere la valvola deviatrice in manuale e inserire il blocco bruciatore permanente; il riscaldamento funzionerà con il solo solare, a 5 - 10 gradi in meno della temperatura dell'accumulo. Nel periodo più freddo tale modifica NON è opportuna perché il solare offre un contributo non sufficiente a mantenere la casa in temperatura e non è opportuno che la caldaia rimanga spenta per così tante ore.

Da ottobre 2008, l'uso in manuale della valvola a tre vie ha consentito un aumento del trasferimento del calore in casa (di oltre 5 gradi per tutta la durata dell'integrazione solare) a scapito della temperatura dell'ACS, che non raggiunge più i precedenti valori elevati; visto che poco prima delle 8 l'ACS non è più necessaria, svuotamento del calore di primo mattino e miglioramento della resa del solare (resa aumentata di circa il 20%).

In caso di maltempo, il contributo del solare è nullo pertanto si può lasciare la valvola a tre vie in posizione riscaldamento in quanto lo "scarico" non è necessario. A Dicembre e Gennaio, è pressoché inutile il posizionamento della valvola in posizione centrale per scarsa integrazione solare (eventualmente, blocco solare e valvola al centro esclusivamente nelle ore centrali della giornata.

Ulteriore modifica, a marzo 2009, la valvola messa in manuale veniva resettata (tornava a funzionare in automatico, interrompendo il massimo scambio) da qualche parametro non noto della caldaia, pertanto ho modificato il cavo di collegamento caldaia-valvola montando un interruttore in serie sul conduttore nero in cui, a contatto aperto, si evita che la caldaia possa essere comandata su ACS. Questa modifica (15 minuti di lavoro e due euro di interruttore) ha comportato:

  • aumento da 668,3 a 983,2 kwh prodotti: 314,9 kwh di differenza
  • diminuzione da 199 a 135 mc di gas consumati: 64 mc di gas in meno, pari a 51,20 € (al costo da 0,80 €/mc)

(la modifica di 2 euro ha prodotto oltre 50 euro di risparmio in aggiunta al risparmio già "normale" del solare).

 

Schema inserimento blocco bruciatore

 

Ho provato a mettere la valvola a tre vie al centro, manualmente, come consigliato su
http://forum.portalsole.it/viewtopic.php?t=125 (identificata la valvola, su un lato fuoriesce una levetta da premere con decisa forza (è molto duro, eseguire quell'operazione dopo la regolare accensione del solo circuito riscaldamento e con ACS
disinserita; ogni accensione ACS resetta la valvola e ricordarsi di abbassare fortemente la
temperatura dell'ACS nel periodo “non ACS” perché anche quello resetta la valvola. In alcuni casi ho
trovato la valvola resettata senza sapere il perché.

Test effettuato: in due belle giornate limpide, con simili condizioni di vento, soleggiamento e limpidezza, ho rilevato i dati ogni mezz'ora.
- sabato 11/10/08 20,2 kwh (valvola nella posizione normale)
- domenica 12/10/08 20,7 kwh (valvola in posizione manuale centrale, spostata manualmente dalle 9:30).
Il mio impianto, diviso in 4 linee (giorno, notte, bagno giorno, bagno notte) presenta 4 termometri, due sulle mandate giorno e notte e due nei rispettivi ritorni. Un attimo prima, l'acqua del riscaldamento viaggiava a 23,5°...subito dopo, è salita a 28°...e
durante la giornata, da 26-27° di sabato a 32-32,5° di domenica. La potenza prodotta (20,2 kwh sabato, 20,7 kwh domenica) è, di fatto, la stessa ma il calore prodotto viene trasferito nell'abitazione molto più velocemente (la differenza è di circa 5°).

Il risultato è che la casa si riscalda già dalle prime ore del mattino mentre, senza agire sulla valvola, la casa va a regime a metà pomeriggio.

Le condizioni sopra descritte sono state verificate in molte occasioni; il differenziale temperatura tra zona alta accumulo e caldaia (a blocco inserito) può essere anche superiore ai 15 gradi; con la valvola inserita, scende a 5-10 gradi.

Questa modifica è ASSOLUTAMENTE indispensabile per un buon sfruttamento solare. Si vedano i dati nel grafico.

 

(prova ripetuta in varie occasioni, sempre confermata; EVITARE di agire sulla valvola quando la temperatura dell'accumulo è a 60-70 gradi perché manderebbe nel pavimento acqua a tale temperatura... ritengo sia sconsigliato se non volete che le piastrelle si scollino... 

 

 

Idea modificata da Fcattaneo così
l'idea di Mcrep di di spostare la valvola a 3 vie al 50 per cento della corsa e' davvero buona...
Cosi si riesce, a bruciatore spento, a consumare con l'impianto di riscaldamento tutto il calore
accumulato nella Gsu.. a vantaggio dell'integrazione solare.
Una soluzione da smanettoni che cercano in tutti i modi di spremere al massimo il rendimento del
sistema... da sconsigliare ai normali utenti naturalmente .
Provo ad inserire una variazione al tema anche io.... se si mette una valvola a 3 vie ( con una via
occlusa in modo che funzioni come una normale elettrovalvola) , nel modo indicato in figura, che
apra durante il periodo di blocco bruciatore, si ha il vantaggio di non dover manovrare a mano la
valvola originale Rotex e di poter automatizzare il sistema in modo più funzionale...
La valvola deve essere del tipo di quelle motorizzate, che consumano energia solo durante il
cambio di stato.

 

Modifica Cattaneo..

 

Aggiornamento del Febbraio 2016 di Cattaneo Fabrizio.

Faccio presente che la modifica alla GSU proposta in questo documento non ha più ragione d'essere perche nelle nuove GSU e anche nelle pompe di calore HPSU Compact il calore viene gia automaticamente drenato nell'impianto di riscaldamento grazie ad una apposita valvola miscelatrice motorizzata che inserisce la serpentina di carico nel circuito quando la T nel Sanicube supera di 5 gradi il set assegnato alla produzione di ACS.