Discussione: Solare termico e caldaia a condensazione, integrazione o competizione?

Ciao,

Una cosa su cui ho qualche dubbio e sui cui secondo me poco si è discusso in modo approfondito (o almeno non ne ho trovato)è l'efficienza dei sistemi d'integrazione tra solare termico e caldaie a condensazione.

Il verbo comune è quello per cui, i panelli solari forniscono un'ottima integrazione nelle giornate invernali soleggiate, conviene sempre accumulare l'energia che il sole ci fornisce tramite grossi accumulatori e se non riusciamo ad ottenere l'acqua alla temperatura voluta la caldaia a gas ci fornirà la differenza.

Sembra tutto perfetto, il sole arriva a 30, col gas a 40

Consumo solo il gas per arrivare da 30 a 40, se non avessi il gas dovrei buttare via dell'acqua a 30°C, se non avessi il solare dovrei portare l'acqua da 10 a 40 col gas.

In questa configurazione sembra un "matrimonio perfetto" quello tra sole e gas.

Il mio dubbio è quantificare la differenza di efficienza della caldaia a condensazione nella versione ad integrazione e non.

Le moderne caldaie a condensazione vantano efficienze di recupero sui fumi freddi elevatissime, l'ATAG A325EC col suo scambiatore a piastre per l'ACS permette l'abbattimento della temperatura sui fumi fino a 27°C, anche oltre in certe condizioni, grazie ad una particolare geometria ed al fatto che l'acqua arriva dall'esterno a temperature prossime ai 10°C.

Se integro a questa caldaia un pannello solare (ad esempio con il modello A-solar) con boiler a stratificazione

AtagItalia - A Solar

Il solare, quando possibile, porta l'acqua ad una certa temperatura (es 30°C), quest'acqua poi passa nello stesso scambiatore di cui parlavo in precedenza, ma questa volta i fumi non si raffreddano fino a 27°C, ma realisticamente a 40°C o anche di più, facendo perdere in efficienza la caldaia.

Concludendo, il solare non mi permette di sfruttare il calore a bassa temperatura della combustione del gas,

E' un vantaggio l'integrazione?

Tutto sta a capire a quanto ti va l'acs partendo da 10° con il recupero calore dei fumi e prima dell'intervento del gas. Nel tuo esempio, se col recupero fumi e senza sole ti va a meno di 30°, col sole ci guadagni perchè avrai bisogno di meno gas per scaldare l'acqua.

Ciao
Sergio

all'opinione di Sergio (che condivido) aggiungo che esistono due sistemi:
- uno che integra la sola ACS (accumulo e resa disponibile quando necessaria; con quel tipo di caldaia citata, minore efficienza - ma da quantificare perché potrebbe essere una minima riduzione);
- uno che integra prioritariamente il riscaldamento limitando al minimo l'accumulo (nel caso a pavimento radiante, perché la casa deve essere riscaldata continuativamente per avere una temperatura di benessere) e, nell'impianto ideale, l'acs sarà prodotta all'istante; in questo secondo caso, la resa di quel tipo di caldaia sarà al meglio.

ciao

Originariamente inviata da sergio&teresa

Tutto sta a capire a quanto ti va l'acs partendo da 10° con il recupero calore dei fumi e prima dell'intervento del gas. Nel tuo esempio, se col recupero fumi e senza sole ti va a meno di 30°, col sole ci guadagni perchè avrai bisogno di meno gas per scaldare l'acqua.

Ciao
Sergio

non ho ben capito Sergio il tuo intervento

I fumi provengono dalla combustione del gas, non sono due cose distinte
Anche la seconda frase non mi è molto chiara

Ho una domanda a voi possessori d'impianti solari (tra un po lo vorrei essere anch'io), nelle vostre configurazioni, il sole, sia per l'acs che per il riscaldamento,

fornisce sempre il primo salto di temperatura?

Io aggiungerei che la frazione di energia essenziale recuperabile e' quella della condensazione del vapore acqueo nei fumi. Il calore latente di vaporizzazione e' molto maggiore del calore accumulato per semplice salto termico.

Calore di vaporizzazione = 2272 kJ/kg = 0.63 kWh/kg
Calore latente - Wikipedia

Calore specifico del vapore (100 gradi) = 1940 J/(kg * °C). Per salto termico di 20 °C = 0.011 kWh/kg
Calori specifici di sostanze
Immagino che il calore specifico del vapore sia un buon termine di riferimento per quello dei fumi, se qualcuno ha dati piu' precisi ben vengano.

Quindi se la caldaia rimane in condensazione la perdita di calore, ammettendo che riesca a raffreddare i fumi di 20 °C in meno e' di 11 Wh/kg.

Poi si potrebbe calcolare quanto si perde in percentuale sul mancato recupero di 20 gradi per un kg di metano bruciato. Non so' esattamente quanto fumo sviluppi 1 kg di metano. Pero' il suo contenuto energetico e' di circa 15.4 kWh/kg (potere calorifero superiore), per cui penso che comunque gli 11 Wh/kg siano poca cosa.

ciao

Originariamente inviata da Mauro1980

non ho ben capito Sergio il tuo intervento

Partendo dal tuo esempio, l'ACS è da scaldare da 10° a 40°.

Situazione 1: non c'è il sole.
L'acqua fredda entra in caldaia, che è accesa per dare il riscaldamento, la combustione produce fumi, parte del calore dei quali può essere recuperato. L'ACS gode di questo recupero prima di scaldarsi definitivamente passando nelle vicinanze del bruciatore e arriva a? Diciamo 15° per fare un esempio. La caldaia ti deve dare il resto, ovvero deve dare potenza al bruciatore sufficiente per salire da 15° a 40°, deltaT di 25°.

Situazione 2: c'è il sole
L'acqua fredda prima recupera dai fumi (si porta a 15°) e poi entra nell'accumulo scaldato (a 30°) dal sole, e si porta a 30°. La caldaia ti deve dare il resto, ovvero deve dare potenza al bruciatore sufficiente per salire da 30° a 40°, deltaT di 10°. Le serve quasi 1/3 di potenza rispetto al caso precedente, ovvero meno gas.

Se invece il recupero fumi ti fa già andare l'acqua a 30° (dubito), allora non ci si guadagna nulla...

Ciao
Sergio

Originariamente inviata da Mauro1980

nelle vostre configurazioni, il sole, sia per l'acs che per il riscaldamento,

fornisce sempre il primo salto di temperatura?

Quando integri il riscaldamento, quest'ultimo ha la priorità e si porta via quasi tutto quello che il sole da'. Nel mio impianto questo porta a fare il "primo salto di temperatura" fino al punto di spegnere il bruciatore della caldaia per tutte le ore centrali della giornata (in questo caso il riscaldamento della casa è solo lasciato al solare). Purché si abbia un riscaldamento in bassa o media T si può fare, se vai oltre 50° con la mandata del riscaldamento è dura.

All'ACS rimane... quello che rimane. Quindi un primo salto di temperatura c'è, poi la caldaia fa il resto.

Questo con l'impianto "in scarico", ovvero con caldaia messa a valle dell'accumulo.

Per gli impianti "in carico", ovvero con caldaia che interviene direttamente sull'accumulo ti deve rispondere qualcun altro, io non lo so...

Originariamente inviata da sergio&teresa

Situazione 2: c'è il sole
L'acqua fredda prima recupera dai fumi (si porta a 15°) e poi entra nell'accumulo scaldato (a 30°) dal sole, e si porta a 30°. La caldaia ti deve dare il resto, ovvero deve dare potenza al bruciatore sufficiente per salire da 30° a 40°, deltaT di 10°.

Questa non l'ho capita io, l'acqua si scalda con i fumi entrando nella caldaia, giusto ? Non e' che poi esce per passare dall'accumulo e poi rientra...

Quindi l'acqua passera dall'accumulo, si scaldera diciamo a 30° e poi entrera in caldaia, dove scambiera prima con i fumi piu' freddi, poi sempre piu' caldi, fino ad entrare in uno scambiatore a fascio tubiero esposto al calore irradiato dal bruciatore.
Almeno credo che le caldaie a condensazione abbiano un funzionamento del genere.

Come ho detto perdere pochi gradi nel recupero fumi dovrebbe far perdere molto poco in termini di efficienza, molto piu' importante e' che la condensazione si completi quanto piu' possibile.

ciao

Originariamente inviata da sergio&teresa

Per gli impianti "in carico", ovvero con caldaia che interviene direttamente sull'accumulo ti deve rispondere qualcun altro, io non lo so...

Nei sistemi puffer doppia serpentina è tutto più semplice.
C'è la serpentina bassa in cui lavora il solare termico e la serpentina alta dove lavora la caldaia.
Nella parte bassa del puffer ci saranno sempre pochi gradi per via della stratificazione di conseguenza con questo sistema puoi fare funzionare sistemi a bassa temperatura, ad alta temperatura (radiatori) o eventualmente anche ibridi (dimensionando opportunemante i radiatori).

Originariamente inviata da Mauro1980

Il mio dubbio è quantificare la differenza di efficienza della caldaia a condensazione nella versione ad integrazione e non.


Il solare, quando possibile, porta l'acqua ad una certa temperatura (es 30°C), quest'acqua poi passa nello stesso scambiatore di cui parlavo in precedenza, ma questa volta i fumi non si raffreddano fino a 27°C, ma realisticamente a 40°C o anche di più, facendo perdere in efficienza la caldaia.

Concludendo, il solare non mi permette di sfruttare il calore a bassa temperatura della combustione del gas,

E' un vantaggio l'integrazione?

La tua osservazione e' vera tante che esistono caldaie a condensazione integrate con il solare termico, nelle quali il ritorno passa prima nello scambiatore dei fumi e poi in quello di integrazione. ( Es. la GSU di Rotex nella versione 5xx )

Tuttavia dubito che ci sia un reale vantaggio da questa accuratezza circuitale ( i motivi sono quelli indicati da Tonion ) e personalmente preferisco progettare sistemi nei quali il bruciatore viene spento quando e' attivo il solare termico ( sistemi in scarico assoluto comandati o dalla climatica o da un contatto di Blocco bruciatore ) nei quali questo problema e' intrinsecamente evitato.

In questi sistemi l'efficienza e' sempre e sicuramente quella massima possibile indipendentemente da qualsiasi altra considerazione.

Ciao,
F.

Originariamente inviata da toninon

Questa non l'ho capita io, l'acqua si scalda con i fumi entrando nella caldaia, giusto ? Non e' che poi esce per passare dall'accumulo e poi rientra...

Quindi l'acqua passera dall'accumulo, si scaldera diciamo a 30° e poi entrera in caldaia, dove scambiera prima con i fumi piu' freddi...

Hai ragione....

Originariamente inviata da sergio&teresa

L'acqua fredda entra in caldaia, che è accesa per dare il riscaldamento, la combustione produce fumi, parte del calore dei quali può essere recuperato.

Situazione 2: c'è il sole
L'acqua fredda prima recupera dai fum

Scusa, ma da quello che scrivi sembra che l'acqua fredda di rete in qualche modo si preriscaldi passando per lo scambiatore dei fumi della caldaia. Ma questo non è vero, nella maggior parte delle caldaie istantenee a condensazione l'acqua si scalda semplicemente tramite scambiatore a piastre. Non c'è praticamente condensazione visto che in funzione sanitaria la potenza del bruciatore è al 100%.

Daniel, io non lo so se la maggior parte delle caldaie funziona così... Già il fatto che dici "la maggior parte" vuol dire "non tutte"... ho solo interpretato in questo modo quello che l'amico che ha aperto il 3D ha scritto:

Originariamente inviata da Mauro1980

Le moderne caldaie a condensazione vantano efficienze di recupero sui fumi freddi elevatissime, l'ATAG A325EC col suo scambiatore a piastre per l'ACS permette l'abbattimento della temperatura sui fumi fino a 27°C, anche oltre in certe condizioni, grazie ad una particolare geometria ed al fatto che l'acqua arriva dall'esterno a temperature prossime ai 10°C.

Ciao
Sergio

Ho letto male, hai ragione, quel modello di ATAG in effetti è uno dei pochissimi che ha un sistema di recupero di calore dei fumi dedicato alla produzione di ACS

Ho letto male, hai ragione, quel modello di ATAG in effetti è uno dei pochissimi che ha un sistema di recupero di calore dei fumi dedicato alla produzione di ACS. Però ovviamente è tutto integrato nella caldaia, il che significa che l'opzione 2 che avevi prospettato(recuperatore-bollitore solare-caldaia) non è fattibile.

Originariamente inviata da Daniel1980

nella maggior parte delle caldaie istantenee a condensazione l'acqua si scalda semplicemente tramite scambiatore a piastre. Non c'è praticamente condensazione visto che in funzione sanitaria la potenza del bruciatore è al 100%.

Originariamente inviata da Daniel1980

quel modello di ATAG in effetti è uno dei pochissimi che ha un sistema di recupero di calore dei fumi dedicato alla produzione di ACS

Ottime informazioni per capire meglio come funzionano e come scegliere la caldaia a condensazione.

Ma dunque come funzionano le caldaie a condensazione normali per ACS ? Esiste un circiuito primario che preleva il calore dalla caldaia e poi con uno scambiatore a piastre scalda l'ACS ? In questo caso non potrebbe avvenire ugualmente la condensazione sul ritorno del circuito primario, che sara' in controcorrente nello scambiatore, quindi a temperature vicine a quelle dell'acqua in ingresso ?
E per il riscaldamento si utilizza direttamente lo stesso circuito primario ?

Se potete dare qualche link a schemi di caldaie reali sarebbe buona cosa per aiutare a documentarsi.

ciao

Ciao a tutti

Noto con grosso piacere, che l'argomento interessa, e spero diventi la discussione dove si faccia definitiva chiarezza, perché con caldaie che recuperano "tutto" come ATAG c'è il rischio che il solare non integri, ma anzi faccia perdere in efficienza

Ora sono al lavoro quindi non posso dedicarci tempo, ma appena posso posterò qualcosa

nel frattempo, a voi possessori del solare chiedo

In inverno e nelle mezze stagioni quando si lavora spesso in integrazione a quali temperature lavora l'impianto solare o meglio a quali temperature FATE lavorare il vostro impianto, la temperatura d'ingresso e d'uscita dell'acqua-glicole?

Originariamente inviata da Mauro1980

In inverno e nelle mezze stagioni quando si lavora spesso in integrazione a quali temperature lavora l'impianto solare o meglio a quali temperature FATE lavorare il vostro impianto, la temperatura d'ingresso e d'uscita dell'acqua-glicole?

Non è che lo puoi scegliere
Dipende troppo dal sole..

Puoi grossomodo avere la mandata ai pannelli più fredda possibile perchè pesca dal basso..

In questo momento il mio impianto ha mandata a 44° e ritorno a 29°
Più è bassa la mandata maggiore è il rendimento.

Originariamente inviata da toninon

Ma dunque come funzionano le caldaie a condensazione normali per ACS ?

Esattamente come le caldaie tradizionali (con scambiatore a piastre ovviamente); ossia hanno una valvola a 3 vie che devia l'acqua del riscaldamento allo scambiatore in cui scorre l'acqua, riscaldandola. Un flussostato regola la potenza erogata dal bruciatore.

Esiste un circiuito primario che preleva il calore dalla caldaia e poi con uno scambiatore a piastre scalda l'ACS ? In questo caso non potrebbe avvenire ugualmente la condensazione sul ritorno del circuito primario, che sara' in controcorrente nello scambiatore, quindi a temperature vicine a quelle dell'acqua in ingresso ?

chiaro che la condensazione non è totalmente eliminata, ma è molto inferiore rispetto al funzionamento in riscaldamento, infatti durante la produzione di ACS i fumi sono più caldi, anche di 40 gradi

E per il riscaldamento si utilizza direttamente lo stesso circuito primario ?

ciao

Si, l'acqua che circola nello scambiatore a piastre è la stessa che circola nei radiatori.

Originariamente inviata da fringui

Non è che lo puoi scegliere
Dipende troppo dal sole..

In questo momento il mio impianto ha mandata a 44° e ritorno a 29°
Più è bassa la mandata, maggiore è il rendimento.

Grazie Fringui,

E' quello che cercavo, 29-44°C è quindi il salto termico del pannello, standard che si ha nelle giornate invernali mediamente soleggiate?

Potrei lavorare a livelli di T inferiori, aumentando così il rendimento dei pannelli, ma dovrei avere anche consumi di ACS maggiori, perché lavorando a temperatura più basse, dovrò aumentare la portata

@Daniel1980

Potresti inviarci uno schemino anche a mano o in paint dove si vedono i passaggi di ciò che hai spiegato, passaggi che avvengono nelle caldaie a condensazione che funzionano sia per riscaldamento che per ACS

Questo è il meglio che ho trovato, mi sembra abbastanza chiaro



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Originariamente inviata da Mauro1980

E' quello che cercavo, 29-44°C è quindi il salto termico del pannello, standard che si ha nelle giornate invernali mediamente soleggiate?

Potrei lavorare a livelli di T inferiori, aumentando così il rendimento dei pannelli, ma dovrei avere anche consumi di ACS maggiori, perché lavorando a temperatura più basse, dovrò aumentare la portata

Non c'è niente di standard, tutto dipende dalle proprie condizioni di insolazione e dall'utilizzo. Nello stesso momento in cui ti scriveva fringui, io avevo 46° di mandata e 38° di ritorno, ma con portata doppia rispetto alla sua.

Lui ha i tubi e non riesce a tenere portate troppo alte, altrimenti ha visto che gli cala la resa. Io ho i piani e se tengo portate basse mi sale la T di mandata e quindi aumentano le dispersioni...

Insomma, ciascuno deve trovare la taratura tra portata e DT mandata/ritorno che rappresenti il miglior compromesso (che poi non è altro che la potenza prodotta dal solare).

Inoltre entrambi integriamo il riscaldamento, e quindi mentre il sole produce il riscaldamento costantemente drena calore, mantenendo "freddo" l'accumulo.

Se facessimo solo ACS, il consumo sarebbe più sporadico, le temperature nell'accumulo salirebbero, e quindi scenderebbe la resa solare.

Ciao
Sergio

Siamo in dicembre e raggiungete col solare temperature di 44-46°C

Invogliate a comprare i pannelli non so dalle vostra parti,ma qui a MN, il cielo è stato tutt'oggi coperto

Appena ho un po di tempo vi posto alcune considerazioni cui ho pensato, con qualche grafico, il fatto che il solare lavori spesso a temperature comprese tra i 30 ed i 40°C fa bene sperare perché forse c'è la possibilità di mantenere intatta l'efficienza della caldaia anche coll'integrazione solare invernale e nelle mezze stagioni

Qui c'è stato bel tempo, pur se con cielo velato. Tieni conto del fatto che sia io che fringui abbiamo 10 mq circa di collettori installati (inteso come superficie lorda occupata), inclinati quasi a 60°.

Non sono installazioni (né avrebbero senso) per sola ACS, soprattutto per quanto riguarda la metratura.

Originariamente inviata da Mauro1980

Appena ho un po di tempo vi posto alcune considerazioni cui ho pensato, con qualche grafico, il fatto che il solare lavori spesso a temperature comprese tra i 30 ed i 40°C fa bene sperare perché forse c'è la possibilità di mantenere intatta l'efficienza della caldaia anche coll'integrazione solare invernale e nelle mezze stagioni

Calcola questo.. i nostri 2 impianti hanno anche l'integrazione al riscaldamento.
La mia casa non è ancora isolatissima, quindi oggi la mandata del pavimento, con fuori circa 3° (Tmax esterna) ha richiesto circa 30° al pavimento... anche se l'impianto è arrivato a portare l'accumulo a 33° (con un continuo prelievo cospicuo del pavimento non è cosa semplice) non ha tolto del tutto la caldaia.. che si è accesa pochissimo alle 10 (solare già in funzione ma non in grado di sostenere la richiesta del pavimento al 100%) e si è riaccesa alle 14.50 per 35 minuti circa.
Quindi è stata spenta dalle 8.40 alle 14.50 (alle 10 ha consumato 0.2mc di gas, si può considerare nullo o quasi)
La riaccensione successiva con queste temperature solitamente è ogni 2 ore con un consumo di gas di circa 0.72mc
La produzione dei pannelli è stata di 19kWh... volendo si può fare il conto di quanto (in termini di gas) ho risparmiato oggi.. e farsi un'idea del reale ritorno di un impianto a pannelli per riscaldare anche casa.

C'è però da considerare che il sole in inverno non c'è tutti i giorni..
E c'è da considerare che non ho l'assoluta certezza dei kWh prodotti dal solare e che il contatore del gas.. non è ancora affidabile al 100%... piano piano ci arriverò.
Invece il dato di accensione spegnimento è preciso al 100%.