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IMPIANTI SOLARI TERMICI



Un impianto solare termico permette di catturare l'energia solare ed è sempre composto da uno o più collettori che cedono il calore del sole al fluido.

Esistono tre tipi di impianti:

 

  1. A circolazione naturale: in questo tipo il fluido è l'acqua stessa che riscaldandosi sale per convezione in un serbatoio di accumulo (boiler), che deve essere posto più in alto del pannello, dal quale viene distribuito alle utenze domestiche; il circuito è aperto, in quanto l'acqua che viene consumata viene sostituita dall'afflusso esterno. Questo impianto ha per pregio la semplicità ma è caratterizzato da una elevata dispersione termica, a scapito della efficienza.

  2. A circolazione forzata: un circuito composto dal pannello, una serpentina posta all'interno del boiler ed i tubi di raccordo. Una pompa, detta circolatore, permette la cessione del calore raccolto dal fluido, in questo caso glicole propilenico, simile al glicole etilenico (il liquido usato per i radiatori delle automobili), alla serpentina posta all'interno del boiler. Il circuito è notevolmente più complesso, dovendo prevedere un vaso di espansione, un controllo di temperatura ed altri componenti, ed ha un consumo elettrico dovuto alla pompa e alla centralina di controllo, ma ha una efficienza termica ben più elevata, visto che il boiler è posto all'interno e quindi meno soggetto a dispersione termica durante la notte o alle condizioni climatiche avverse.

  3. A svuotamento: il sistema è analogo al quello a circolazione forzata, solo che l'impianto viene riempito e quindi usato solo quando è necessario o possibile. Se l'impianto ha raggiunto la temperatura desiderata, si svuota, oppure se manca il sole l'impianto non si riempe. questo permette anche di aumentare il numero dei collettori solari. Unico vincolo risiede nella necessità di avere una pendenza minima tra il collettore e il serbatoio di raccolta.

 

CIRCOLAZIONE NATURALE

Di seguito è rappresentato un impianto a circolazione naturale. Esso può essere dotato di circuito indiretto (come quello raffigurato nel disegno) o di circuito diretto, applicabile solo in presenza di una determinata qualità dell’acqua e in assenza di rischi di congelamento.

Vantaggio principale:
Più semplice e più economico di un sistema a circolazione forzata.

Inconvenienti principali:
Minor grado di integrabilità (e quindi maggior impatto visivo), essendo l’accumulo collocato in prossimità dei collettori e generalmente all’esterno; minor durata, per via dei minori controlli e del rischio di surriscaldamento in fasi di scarso utilizzo e forte radiazione solare.

La captazione solare, l’accumulo e l’apporto ausiliario devono essere regolati nel tempo. A tale scopo occorre inserire negli impianti solari termici un sottosistema di controllo. Per quanto riguarda captazione e accumulo, il sistema a circolazione naturale costituisce esso stesso uno straordinario strumento di controllo, non necessitando di alcun dispositivo speciale.

Come mostra la figura 2, nei sistemi a circolazione naturale, la variazione di temperatura del fluido termovettore garantisce un buon procedimento di captazione e accumulo, controllato dall’intensità della radiazione solare incidente. Nelle zone soggette a gelo, la circolazione naturale non impedisce l’impiego di un dispositivo di controllo finalizzato a proteggere il sistema da questa eventualità; basta utilizzare una miscela antigelo nel circuito primario di un impianto a circuito indiretto.

Fig. 2 - Funzionamento impianto solare a circolazione naturale

 

E' una circolazione che avviene senza aiuto di pompe. Il fluido vettore riscaldandosi all'interno dei pannelli diventa più leggero del fluido contenuto nei serbatoi. Pertanto si attiva una circolazione naturale uguale a quella con cui funzionano i vecchi impianti a termosifoni. Naturalmente affinchè una simile circolazione possa avvenire, i serbatoi di accumulo devono essere posti più in alto dei pannelli, come indicato nei due schemi sotto riportati.

 

Fig. 3 - Posizionamneto serbatoio nell'impianto solare a circolazione naturale


CIRCOLAZIONE FORZATA

Il principale limite di questi impianti consiste proprio nel dover installare i serbatoi più in alto dei collettori, cosa che li rende, in pratica, proponibili solo in impianti di piccole dimensioni. È una circolazione che avviene con l’aiuto di pompe, attivate solo quando nei pannelli il fluido vettore si trova ad una temperatura più elevata rispetto a quella dell’acqua contenuta nei serbatoi d’accumulo. Ovviamente in questi impianti non ci sono vincoli per l’ubicazione dei serbatoi. Gli schemi sotto riportano i principali componenti di un impianto solare con funzionamento a circolazione forzata.


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