Progetto esecutivo boiler fotovoltaico

QUESTO PROGETTO VIENE DIFFUSO A TITOLO DI STUDIO E L’AUTORE NON SI ASSUME NESSUNA RESPONSABILITÀ ESPLICITA O IMPLICITA RIGUARDANTE INCIDENTI O POSSIBILI DANNI DERIVANTI DALL’USO DI QUANTO ESPOSTO. CHI REALIZZA E UTILIZZA LE INFORMAZIONI PRESENTI IN QUESTA PAGINA LO FA A SUO ESCLUSIVO RISCHIO E PERICOLO ASSUMENDOSI TUTTE LE RESPONSABILITÀ CHE NE POSSANO DERIVARE. OPERARE CON LA TENSIONE DI RETE É RISCHIOSO MA CON LA CORRENTE CONTINUA E’ DOPPIAMENTE RISCHIOSO SE NON SI POSSIEDE UNA SPECIFICA COMPETENZA.

LEGGERE IL DISCALIMER

 

Sigla schema

Funzione

Dati Tecnici

I

Interruttore generale lato rete alternata

interruttore bipolare 250V 10A

F

Fusibile generale lato rete alternata

Fusibile 250V 10A

T

Trasformatore ausiliario per l’alimentazione del relé lato corrente alternata e del teleruttore lato corrente continua

Trasformatore 220v/24v 30 VA 50Hz

Ba

Termostato a bulbo inserito nello stelo della resistenza, regolato a circa 40° che ha la funzione di dare il consenso all’alimentazione del relè R quando la temperatura dell’acqua boiler scende sotto il valore regolato.

Tensione di lavoro di 250V c.a 5A.


Immagine

 

Bs

Termostato bimetallico da inserire nello stelo della resistenza tarato 70°, esso ha la funzione di disalimentare il boiler sia lato c.a. che lato c.c. al superamento di una soglia di sicurezza di 70°.

 

 

Tensione di lavoro di 250V c.a 5 A.

Immagine

C*(Vedere nota sotto)

Commutatore 3 posizioni:

Pos1=Funzionamento automatico

Pos2=Funzionamento solo solare

Pos3=Funzionamento forzato

Commutatore tre posizioni 250v 10A

R

Relé alimentazione resistenza lato rete

Relè ditta Finder o equivalente octal 250v 10A bobina 24 volt c.a.

 

RCA – RCC

Resistenza boiler. Questo componente non é in commercio   perché progettato e realizzato per questa applicazione specifica.

Foto

TCC ** (Vedere nota sotto)

Teleruttore alimentazione lato pannelli solari.

CONTATTORE ABB Tipo A16-30-10 Bobina 24V 50-60 Hertz con contatto ausiliario NO (normalmente aperto)

Foto

L1 – L2

Lampade spia

Spia fluorescente bassa tensione 24Vca

A

Amperometro misura corrente prodotta dai pannelli solari

Amperometro da pannello corrente corrente continua 10 A fondo scala

FC

Fusibile con sezionatore. serve ad isolare i pannelli dall’impianto per lavori o durante le assenze prolungate dell’utente

Portafusibile sezionatore

     
DV Diodo volano protezione pannelli solari Dati tecnici

S

Sezionatore bipolare di linea manovrabile sotto carico. Esso seziona un solo polo come da schema con i due contatti in serie perché operare sui due poli, causa la ridotta distanza tra gli stessi, non appariva sicuro. L’effettivo sezionamento dell’impianto avviene estraendo i due fusibili Fc sopraccitati.

immagine

PS1PS2PS3

Tre Pannelli solari collegati in serie

Pannelli da 240 Watt 30 Volt tipo CS6P-P prodotti da Canadian Solar.

Dati tecnici clicca qui

NOTE:

C* Funzioni del Commutatore tre posizioni:

Posizione 1: funzionamento automatico, il sole da tutto quello che può, se non ce la fa quando la temperatura scende sotto il valore prefissato dall’utente la rete enel interviene a riportare il valore della temperatura al valore prefissato. Se ad esempio la temperatura del termostato Ba é stata impostata a 40 gradi, sotto tale valore si chiude il contatto del termostato e in tal modo alimenta il relè R il quale chiudendosi con i due contatti in serie alimenta la sezione alternata della resistenza. In relazione al grado di sensibilità del termostato superato di qualche grado la temperatura impostata il termostato si apre e disalimenta la resistenza lato rete lasciando lavorare solo quella lato pannelli solari.

Posizione 2: Solo sole, é la posizione più risparmiosa in quanto lavora solo il sole. Se la famiglia accetta di non avere sempre la temperatura al top, in tale posizione, anche senza rete c’e sempre a disposizione, anche nelle condizioni meteorologiche non ottimali, un pò di acqua tiepida per le normali funzioni di lavarsi le mani, il viso, i piatti ecc.

Posizione 3: alimentazione forzata. In tale posizione, come si vede dallo schema, viene escluso il termostato Ba per cui la rete spinge, indipendentemente dal sole, la temperatura massima impostata con il termostato Bs. Scopo di tale posizione é quello di arrivare alla maggiore temperatura per particolari esigenze quali ad esempio disinfettare il boiler dalla legionella.

Tcc ** Teleruttore lato continua

Il teleruttore ideale, da un punto di vista progettuale, sarebbe stato un apparecchio omologato per uso in corrente continua ma costa molto per cui si é ripiegato su un teleruttore c.a. di potenza tripolare: collegando in serie i tre contatti ha dimostrato di operare ugualmente bene.

Il tipo in corrente continua che stato individuato é prodotto da Shaltbau, serie C 137 Dati tecnici qui

I componenti della tabella sopra contrassegnati con tre asterischi sono collocati su un pannello posto sul solaio della abitazione all’uscita dei pannelli. In esso sono collocati:

Un sezionatore manuale a coltello S per isolare i panelli in caso necessità: Manutenzione, ricerca guasti, assenze prolungate dalla abitazione.

Due diodi Dv e Db hanno la funzione di proteggere i pannelli da qualsiasi evento che porti tensione verso di essi e li possa danneggiare. Essi creano una barriere atta ad impedire che per qualsiasi ragione i pannelli possano entrare in contatto con la rete a 220 volts che li danneggerebbe.

Db blocca la semionda positiva della rete verso il + dei pannelli fotovoltaici

Dv blocca la semionda positiva quando si presenta verso il negativo dei pannelli solare. In realtà non la blocca ma circolala la corrente verso la rete determinando un corto circuito che fa intervenire il fusibile F e/o l’interruttore magnetotermico di casa lasciando immune i pannelli solari.

I due eventi citati sono solo delle ipotesi di guasto perché se l’impianto é ben fatto é altamente improbabile che si verifichino.

Esecuzione impianto parte elettrica

Introduzione

Progettazione e layout impianto ha avuto come filo conduttore quello della sicurezza intesa ad evitare che possa avvenire un qualsiasi dei seguenti i tre eventi:

1) Contatto accidentale tra il polo positivo e quello negativo sulla linea corrente continua

1) Contatto accidentale verso massa della linea corrente continua

3) Contatto accidentale tra la sezione corrente continua e la sezione rete alternata 220 Volts

Dopo aver collocato i panelli solare sul tetto sono stati calati due cavi unipolari di 4 millimetri di diametro portandoli come da schema, al sottoindicato pannello.

I cavi provenienti dai pannelli solari si intestano nella unità sezionamento e protezione pannelli solari (Immagine a lato ) collocata in un solaio in prossimità dei pannelli solari. A lato c’e la foto della citata unità senza custodia.
Con riferimento alle sigle dello schema nel unità sezionamento e protezione pannelli solari sono contenuti i seguenti componenti:
Sezionatore S, Fusibili Fc, Diodo Dv e Diodo Db. In questo pannello sono contenuti i seguenti componenti: S, Dv, Db, Fc


 

Dalla unità sezionamento e protezione pannelli solari ripartono i due cavi provenienti dal sopraccitato pannello di cui il cavo negativo che va collegato, senza altre interruzioni, ad un polo della resistenza lato continua del boiler mentre il polo positivo entra nell’unità interruttore corrente continua che contiene anche l’amperometro per la misura della corrente erogata dai pannelli.
L’uscita del teleruttore va collegata all’altro polo della resistenza boiler lato corrente continua mentre il comando del teleruttore va al pannello di controllo sottodescritto.
Con riferimento alle sigle dello schema nel unità interruttore corrente continua sono contenuti i seguenti componenti:
TCC
L2
A (Amperometro)
Al pannello di controllo entra la rete 220 v c.a. e messa a terra, i cavi provenienti dai termostati allocati dentro la sede termostati della resistenza boiler, i cavi comando bobina del teleruttore corrente continua.
All’interno del pannello c’e un contatore l’energia elettrica assorbita dalla rete dal boiler.
La misura della potenza/energia prodotta dai pannelli fotovoltaic e fatta in modo spot con un altro strumento low cost che non ha la sicurezza per essere stabilmente inserito nel circuito.

Messa a terra impianto

ATTENZIONE: La gestione di circuiti di potenza in corrente continua implica solide conoscenze della materia. Il link qui sotto illustra le problematica che in questa realizzazione sono state tenute ben presenti . Chi ha progettato e realizzato questo boiler ha alle spalle una lunga e diversificata esperienza di gestione apparati in corrente continua per trazione elettrica, ambiente nel quale si può toccare con mano l’azione devastante della corrente continua laddove c’e carenza progettuale .

il boiler fotovoltaico presentato qui é forse, al momento, l’unico dispositivo domestico alimentato in modo promiscuo con corrente alternata e continua e pertanto il massimo dello scrupolo é fondamentale dal momento della progettazione sino al montaggio finale e nei controlli periodici a cui sottoporlo che primariamente consistono nel verificare il perfetto isolamento da terra del lato continua e l’efficienza del teleruttore Tcc.

Esecuzione impianto parte idraulica

L’impianto idraulico é uguale a quello di qualsiasi normale boiler elettrico tradizionale. L’unica variante da apportare é la sostituzione della resistenza esistente con quella speciale a 4 terminali descritta sopra.

Tale resistenza ha un diamentro maggiore rispetto a quelle standard e quindi, per poterla montare nel boiler, si é reso necessario realizare una nuova flangia avente un filetto di un pollice e 1/2.

Qui sotto ci sono le immagini della flangia modificata con relativa resistenza e barra magnesio anticorrosione.

Immagini flangia modificata e relativa resistenza boiler 4 terminali