Impianto di Sergio e Teresa
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L'impianto di Sergio e Teresa serve un'abitazione in provincia di Lecco, a circa 300 m sul livello del mare, all'inizio delle Prealpi lombarde, in una zona collinare a ridosso delle prime montagne di un certo "peso" (Resegone - 1900 m circa, Grigna Meridionale - 2100 circa, Grigna Settentrionale - 2400 m circa).

L'abitazione è orientata quasi perfettamente lungo un asse est-ovest, così da avere le falde del tetto praticamente disposte a sud e a nord. Comprende un piano seminterrato per la zona giorno, e un primo piano per lo studio e la zona notte. Il piano seminterrato è completamente in muratura (con cappotto di 6 cm in polistirene), mentre una porzione del primo piano è realizzata in legno (con parete a due strati di tavole a sandwich su strato isolante di polistirene da 4 cm e rivestimento interno a cartongesso con intercapedine ad aria).

 

A fianco del piano seminterrato è stato ricavato un locale tecnico/lavanderia e un box doppio, completamente interrati.

 

La superficie totale riscaldata, comprensiva di zona giorno, zona notte e locale tecnico/lavanderia, è di 135 metri quadrati circa.

 

Il piano seminterrato è stato completamente ristrutturato nel 2009. Nel corso della ristrutturazione, è stato installato il riscaldamento a pavimento Rotex Systema 70 (anche nel locale tecnico/lavanderia).

Al primo piano sono invece installati dei termosifoni in alluminio, a cui sono state aggiunte delle valvole termostatiche.

 

L'installazione del Rotex Systema 70 ha permesso di evitare di utilizzare due diverse temperature di funzionamento per il riscaldamento al piano seminterrato e al primo piano. L'impianto di riscaldamento funziona perciò tutto alla stessa temperatura di mandata.

Per soddisfare il fabbisogno termico dell'abitazione è stata installata (nel 2015) una pompa di calore ibrida integrata da un impianto solare termico a svuotamento (installato nel 2009). Una ulteriore quota di energia rinnovabile viene fornita da un impianto fotovoltaico (installato nel 2009).

La pompa di calore ibrida è una HPU Hybrid con PDC da 8 kW e caldaia a condensazione da 33 kW (24 kW su riscaldamento), regolata per funzionare 24h/24 sul riscaldamento con mandata controllata mediante sonda climatica esterna posta a nord. Attualmente la curva scelta è una retta passante per 25° a 18° di T esterna e per 45° a -5° di T esterna. Nelle ore notturne la curva climatica impostata viene abbassata mediante un parametro di offset fisso (attualmente -4°), configurabile sulla centralina di controllo della HPU Hybrid, così da poter mantenere COP accettabili anche nei mesi freddi durante la notte.

La commutazione tra funzionamento a PDC e caldaia è regolata dal fattore di energia primaria: in pratica quando il COP scende stabilmente al di sotto di 2.5, la HPU Hybrid comanda l'accensione della caldaia, in modalità esclusiva o in integrazione alla PDC.

L'acqua calda sanitaria viene prodotta esclusivamente dalla caldaia (con integrazione dal solare termico), in modalità istantanea.

L'impianto solare termico a svuotamento serve sia per la produzione di acqua calda sanitaria che per l'integrazione al riscaldamento. È composto da quattro pannelli piani Rotex V26A, per una superficie totale captante pari a circa 9.6 metri quadrati, e da un accumulo Rotex Sanicube 538/16/0 da 500 litri.

I pannelli sono disposti su un terrazzo sopra il primo piano, e sono orientati a 170° (considerando il SUD a 180°). L'inclinazione rispetto alla verticale è di 56°, per sfruttare al meglio l'insolazione in tutti i mesi invernali.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L'unità esterna della PDC della HPU Hybrid è stata installata proprio sotto uno dei pannelli solari, così da risultare al tempo stesso protetta dalle intemperie e rivolta verso uno spazio completamente aperto, senza alcun rischio di ristagno d'aria.

L'accumulo Rotex Sanicube è collegato all'unità interna della HPU Hybrid in configurazione in scarico, come consigliato da Portalsole, sia sulla linea del riscaldamento che sulla linea dell'acqua calda sanitaria.

Sulla linea del riscaldamento, il ritorno passa dapprima nella serpentina di carico del Sanicube e poi va verso l'unità interna della HPU Hybrid. Il passaggio dalla serpentina di carico del Sanicube può essere escluso da una valvola a tre vie posta a monte del Sanicube stesso. Una valvola miscelatrice a punto fisso regolata al minimo e posta a valle della tre vie permette di miscelare l'uscita dal Sanicube con il ritorno, qualora fosse necessario. Questo permette, ad esempio, di evitare di inviare verso la HPU acqua inutilmente ad alta temperatura in caso di riapertura del passaggio nella serpentina di carico del Sanicube quando quest'ultimo si trova ad alta temperatura dopo una bella giornata di sole.

Sulla linea dell'acqua calda sanitaria, l'acqua fredda in arrivo dall'acquedotto passa dapprima nella serpentina ACS del Sanicube e poi va verso l'unità interna della HPU Hybrid. Una valvola mista deviatrice/miscelatrice Caleffi Solarincal esclude la mandata di acqua calda sanitaria alla HPU in caso l'acqua in uscita dal Sanicube sia già sufficientemente in temperatura, e la miscela a punto fisso regolabile tra 35° e 55° qualora fosse necessario.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L'impianto fotovoltaico è composto da 12 pannelli Sanyo HIP 215 a silicio monocristallino e film superficiale di silicio amorfo, per una potenza nominale complessiva di 2.58 kWp, disposti su una tettoia adibita a deposito attrezzi posta a una decina di metri dall'abitazione, orientata a sud e inclinata di circa 30°. L'inverter, posto sotto la tettoia, è uno SMA Sunny Boy 2500.

 

 

Le tre componenti dell'impianto (PDC ibrida, solare termico e solare fotovoltaico) sono integrati insieme da una centralina con Raspberry e Emoncms, ideata, progettata e costruita da Fabrizio Cattaneo di Portalsole.

La logica di funzionamento prevede che in presenza di sole venga privilegiato l'autoconsumo di energia elettrica proveniente dal fotovoltaico per coprire sia il normale consumo elettrico dell'abitazione che il consumo elettrico della PDC, con conseguente accumulo dell'energia termica prodotta dal solare termico nel Sanicube.

Ciò viene realizzato mediante commutazione della valvola a tre vie ad escludere il passaggio del ritorno dal riscaldamento nel Sanicube in caso la produzione del fotovoltaico superi stabilmente una soglia predefinita (attualmente 1000 W per 10 minuti). Si può operare anche una commutazione manuale, eventualmente da remoto.

L'energia termica immagazzinata nel Sanicube viene normalmente utilizzata per l'acqua calda sanitaria durante la giornata, ed il residuo viene reso disponibile ad integrazione del riscaldamento commutando la valvola a tre vie, così da riaprire il passaggio del ritorno dal riscaldamento nel Sanicube, nelle ore tipicamente più fredde della notte, in prossimità dell'alba. In questo modo la PDC può lavorare con integrazione di energia da solare termico a COP elevato anche in notti o mattine molto fredde.

Mediante una serie di sonde e di misuratori collegati alla centralina l'impianto viene monitorato 24h/24 e può rendere disponibili i dati seguenti:

 

• Temperatura di mandata impianto riscaldamento
• Temperatura di ritorno impianto riscaldamento
• Temperatura uscita Sanicube/ingresso unità interna HPU su linea riscaldamento
• Temperatura uscita PDC
• Portata linea riscaldamento
• Potenza/Energia elettrica prodotta dal fotovoltaico
• Potenza/Energia elettrica prelevata da/immessa in rete ENEL
• Potenza/Energia elettrica consumata dalla PDC
• Potenza/Energia termica prodotta dalla PDC
• Potenza/Energia termica prodotta dalla caldaia
• Temperatura di mandata impianto solare termico
• Temperatura di ritorno impianto solare termico
• Temperatura pannelli solari termici
• Portata linea solare termico
• Potenza/Energia termica prodotta dal solare termico

 

e da questi tutta una serie di altri dati utili per poter capire come sta lavorando l'impianto, come ad esempio COP e SCOP della PDC, la quota di energia elettrica autoconsumata dalla sola PDC, l'energia termica autoprodotta (ovvero prodotta grazie all'autoconsumo) dalla PDC, i contributi di energia rinnovabile forniti dal solare termico e dal fotovoltaico ecc.

Oltre a questi, alcuni dati meteo vengono resi disponibili da una centralina meteo amatoriale (LaCrosse WS-2355), con sensore di temperatura sia esterna che interna, umidità, pluviometro e anemometro, a completamento della dotazione dell'impianto.

 

La HPU Hybrid in funzionamento a pompa di calore permette anche di soddisfare il fabbisogno di raffrescamento estivo dell'abotazione, mediante collegamento a quattro ventilconvettori idronici AERMEC.