Classificazione impianti solar

Gli impianti che utilizzano l‟energia solare possono essere classificati in funzione del tipo di circolazione del fluido termovettore, ossia del fluido incaricato di trasferire l‟energia termica captata dal collettore solare al serbatoio in cui si accumula, ad esempio l‟acqua ad uso sanitario.

In base a tale criterio si distinguono impianti: - a circolazione naturale:

sfruttano il principio naturale detto „termosifonico, secondo il quale l‟acqua calda tende ad andare verso l‟alto per effetto della minore densità rispetto quella più fredda; quindi senza bisogno di circolatori, si riesce a fare circolare il fluido all‟interno dei pannelli solari, facendolo poi confluire nel serbatoio che serve per accumulare l‟acqua sanitaria. Il fluido si riscalda nel collettore e diventa più leggero, tendendo a salire verso l‟alto; a questo si unisce la spinta derivante dal fluido termovettore che nel frattempo si raffredda (cedendo calore all‟acqua sanitaria nel serbatoio di accumulo) e che avrà una densità più elevata, tendendo a scendere verso il basso. Perciò in questi impianti il serbatoio dell‟acqua sanitaria da riscaldare si deve trovare in una posizione più alta del collettore. Possiamo fare una seconda distinzione in:

- impianti ad un solo circuito, in cui l‟acqua viene fatta circolare direttamente all‟interno del collettore solare;

- impianti a doppio circuito, in cui il fluido termovettore nel circuito del collettore e l‟acqua sanitaria sono divisi da uno scambiatore di calore. i pannelli solari sono collegati ad una serpentina contenuta nel serbatoio e questa fa sì che che il calore catturato dal liquido circolante nei pannelli solari vada a riscaldare l‟acqua all‟interno del serbatoio medesimo. esistono due circuiti: uno compreso tra i pannelli solari ed il serbatoio ed uno compreso tra invece tra il serbatoio ed i rubinetti utilizzatori dell‟acqua sanitaria. Il circuito compreso tra i pannelli solari ed il serbatoio è chiuso.

- a circolazione forzata:

un impianto a circolazione forzata è formato da un collettore solare a sé stante, connesso attraverso un circuito con un serbatoio localizzato nell‟edificio. All‟interno del circuito solare si trova acqua o un fluido termovettore antigelo. La pompa di circolazione del circuito solare è attivata da un regolatore differenziale di temperatura quando la temperatura all‟interno del collettore è superiore alla

temperatura di riferimento impostata nel serbatoio di accumulo. Il calore viene quindi trasportato al serbatoio di accumulo e ceduto all‟acqua sanitaria mediante uno scambiatore di calore. Mentre in estate l‟impianto solare copre tutto il fabbisogno di energia per il riscaldamento dell‟acqua sanitaria, in inverno e nei giorni con scarsa insolazione serve per il preriscaldamento dell‟acqua. La parte del serbatoio che contiene l‟acqua calda a pronta disposizione, cioè quella da tenere sempre in temperatura, può essere riscaldata da uno scambiatore di calore legato a una caldaia. Il riscaldamento ausiliario viene comandato da un termostato quando nel serbatoio la temperatura dell‟acqua nella parte a pronta disposizione scende al di sotto della temperatura nominale desiderata.

Un impianto a circolazione forzata differisce da quello a circolazione naturale per il fatto che il fluido, contenuto nel collettore solare, scorre nel circuito chiuso per effetto della spinta fornita da una pompa comandata da una centralina o termostato, attivata, a sua volta, da sonde poste sul collettore e nel serbatoio. Gli elementi costruttivi di un impianto di questo tipo sono:

- collettore/i solare/i;

- serbatoio di accumulo/scambiatore; - caldaia;

- termostato differenziale o centralina; - sonde di temperature;

- pompa di circolazione; - vaso di espansione; - scambiatore di calore; - valvole.

L ‟energia necessaria per la preparazione di acqua calda nelle abitazioni private è di circa 1000 kWh per persona all‟anno. Poiché la domanda di calore è pressoché costante durante tutto l‟anno e quindi presente anche nel periodo estivo, il riscaldamento dell‟acqua domestica è una delle applicazioni più adatte per gli impianti solari termici. In condizioni meteorologiche simili a quelle italiane, l‟area di collettore necessaria varia tra 0,5 m2

a persona per i climi caldi meridionali a 1 m² /persona per l‟Italia settentrionale.

Nelle aree meridionali, dove non esistono significativi fenomeni di gelo, per il riscaldamento dell‟acqua domestica si possono utilizzare impianti compatti ad accumulo integrato e impianti a circolazione naturale. Questi impianti sono economici e possono essere integrati nel tetto come singola unità. Gli impianti a circolazione forzata sono adatti quando i collettori hanno dimensioni maggiori e dove ci sono sistemi centralizzati per il riscaldamento. In zone con significativi fenomeni di gelo, il circuito del collettore è riempito con liquido antigelo. L‟uso dell‟energia solare è possibile anche per il riscaldamento ambienti utilizzando impianti combinati per il riscaldamento dell'acqua calda e degli ambienti, anche se l‟irraggiamento disponibile durante la stagione di riscaldamento è molto minore che in estate. L‟uso di impianti combinati è raccomandato nei casi in cui sono già stati realizzate altre misure per il risparmio energetico (per esempio adeguata coibentazione termica) e si prevede un sistema di

riscaldamento a bassa temperatura. L‟area di collettore necessaria varia da 1,5 a 3 m²/kW di potenza nominale per il riscaldamento dell'edificio.

Fluido termovettore

Dove non vi è pericolo di gelo si utilizza l‟acqua come liquido termovettore all‟interno del circuito solare. In questo caso per evitare corrosioni bisogna aggiungere gli inibitori indicati dal produttore. Nelle zone a rischio di gelo si usa invece una miscela di acqua e di propilenglicolo atossico. La concentrazione del glicolo deve essere definita secondo le indicazioni del produttore in modo che la sicurezza antigelo ci sia fino a una temperatura che sia di 10 K inferiore alla temperatura minima media su cui si esegue il calcolo di progettazione dell‟impianto di riscaldamento. Per esempio se il riscaldamento viene dimensionato per una temperatura minima media di –5 °C, la concentrazione del glicolo dovrebbe essere sufficiente a garantire l‟antigelo per una temperatura di –15 °C. Gli inibitori di corrosione sopra citati sono di norma già miscelati con la maggior parte dei liquidi antigelo per impianti solari reperibili sul mercato.