Impianto solare naturale e forzato: schemi e funzionamento

Schemi, funzionamento e componenti di un impianto solare naturale e forzato.

Gli impianti solari termici sono dispositivi che permettono di catturare l'energia solare, immagazzinarla e usarla ai fini del riscaldamento dell'acqua sanitaria in sostituzione delle caldaie alimentate a gas naturale. Ma possono essere utilizzati anche per:

Applicazioni solare termico

Il solare termico può essere utilizzato per:

• • • produzione di acqua calda sanitaria (30-50°C);
    • alimentazione di impianti di riscaldamento a pannelli radianti (40-50°C);
    • raffrescamento in abbinamento a macchine frigorifere ad assorbimento o adsorbimento.

Solare termico a circolazione naturale o forzata

Gli impianti solari termici possono essere categorizzati in base al tipo di circolazione del fluido termovettore: a circolazione naturale o a circolazione forzata.

A circolazione naturale

In questo tipo di impianto il fluido è l'acqua stessa che riscaldandosi sale per convezione naturale in un serbatoio di accumulo
(boiler), che deve essere posto più in alto del pannello. Dal serbatoio viene poi distribuita alle utenze domestiche

L’installazione dei sistemi a circolazione forzata è necessaria in tutte le situazioni in cui il serbatoio di accumulo dell’acqua non può essere posizionato ad un livello più alto dei pannelli solari. Sono più costosi e hanno bisogno di una buona manutenzione ma in compenso sono molto più efficienti.

E' una soluzione più economica e semplice del sistema forzato ma è adatta solo per le piccole utenze. Inoltre è impattante dal punto di vista estetico (serbatoio a vista).

A circolazione forzata

L’installazione dei sistemi a circolazione forzata è necessaria in tutte le situazioni in cui il serbatoio di accumulo dell’acqua non può essere posizionato ad un livello più alto dei pannelli solari, ad esempio a causa di vincoli normativi, o qualora dovessi servire diverse utenze. Sono più costosi e hanno bisogno di una buona manutenzione ma in compenso sono molto più efficienti.

Vediamo uno schema di impianto solare forzato:

Vediamo ora il funzionamento

Componenti e funzionamento

I raggi solari colpiscono il

• • Pannello o collettore, un dispositivo capace di convertire la radiazione solare in energia termica. Potrebbe essere piano (vetrati o scoperti, ad aria o sottovuoto) o a concentrazione. A sua volta il pannello riscalda il fluido termovettore contenuto nelle tubazioni. Come fluidi termovettori si utilizzano soluzioni acquose antigelo non tossiche, a base di glicole propilenico o etilenico anche se in funzione dell’applicazione di possono usare anche semplicemente acqua o soluzioni saline. Le tubazioni raggiungono il
  • serbatoio di accumulo. Il fluido contenuto all'interno delle tubazioni riscalda l'acqua stoccata nel serbatoio stesso. In pratica, il calore viene trasportato al serbatoio di accumulo e ceduto all’acqua sanitaria mediante uno scambiatore di calore. Lo scambio può avvenire all'interno o all'esterno del serbatoio:

Il serbatoio è utile anche per immagazzinare l’acqua calda in modo da poterla usare anche quando l’irradiazione solare è insufficiente.

• • Vaso di espansione: il riscaldamento causa una variazione del fluido del pannello, per mantenere constante la pressione all’interno dell’impianto si utilizza il vaso di espansione che assorbe la dilatazione quando si riscalda e la restituisce quando si raffredda. Il vaso dovrebbe essere in grado di assorbire l’intero volume del fluido termovettore. 
• • pompa: presente nei soli circuti a circolazione forzata. La pompa, che permette il ricircolo del fluido termovettore, è comandata
  • sistema di controllo, una centralina elettronica che confronta il valore della temperatura in due punti del circuito e fornisce il consenso al passaggio del liquido nel circuito idraulico primario.

Inoltre, sono presenti: 

• • Valvola di spurgo / sfogo aria: serve per eliminare l’aria dal circuito durante il suo riempimento. E’ posta nel punto più alto del circuito.
  • Valvola di sicurezza: è il componente ultimo di sicurezza nei circuiti chiusi. In caso di sovratensione all’interno dei circuiti causati da guasti o elevata temperatura la valvola si apre e si ha una fuoriuscita di fluido termovettore in eccesso. Molte volte questo fluido si raccoglie in un
    recipiente e riutilizzato per il riempimento del circuito stesso, anche perché i fluidi termovettori per le sue caratteristiche non può essere
    disperso o evacuato nelle tradizionali canalizzazioni.

Penso possa interessarti l'articolo sui bonus riguardanti il solare termico.

Spero che l'articolo ti sia stato utile, a presto, Vincenzo.