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Impianti solari termici a svuotamento
Come funzionano

 

Questo articolo analizza il funzionamento degli impianti solari termici a svuotamento mettendoli in relazione con i loro diretti concorrenti;  gli impianti a circolazione forzata.
In questa prima parte vediamo subito come funzionano gli impianti a svuotamento avvalendoci dell'animazione flash presentata sulla destra.

In assenza di sole l'impianto è a riposo e il fluido vettore ( normale acqua ) è raccolto tutto nell'accumulo termico.
Se la temperatura nei pannelli sale per effetto del sole e supera di un certo DT la temperatura dell'accumulo, le pompe partono per consentire il riempimento del circuito.
In questa particolare fase è necessaria l'azione simultanea di 2 pompe allo scopo di vincere la prevalenza dovuta all'altezza che deve raggiungere l'acqua.

Dopo un certo tempo impostato nella centralina di controllo e scelto sulla base della lunghezza del circuito da riempire, la seconda pompa esaurisce il suo scopo e si ferma.. infatti a circuito pieno lo stesso si comporta come un circuito chiuso e la circolazione può essere mantenuta anche da una sola pompa.

Il calore viene via via trasferito nell'accumulo dove si stratifica per effetto della particolare cura costruttiva dello stesso e viene 'prelevato' tramite delle serpentine inserite a questo scopo.
Ci possono essere serpentine adatte a riscaldare l'acqua calda sanitaria e serpentine adatte per l'integrazione del riscaldamento.

Quando non ci sono più le condizione adatte al trasferimento di calore tra i pannelli e l'accumulo ( per es. di notte o per il sopraggiungere di una nuvola ) la circolazione viene interrotta dalla fermata della pompa.
L'aria entra nel circuito tramite un apposito piccolo foro posto all'interno dell'accumulo nel tubo della mandata solare e il circuito si svuota.


Come è noto negli impianti solari a circolazione forzata una certa quantità di acqua miscelata a liquido antigelo, chiamata "fluido vettore", viene fatta circolare all'interno dei collettori solari allo scopo di sottrarre il calore irradiato dal sole.


Tale calore viene ceduto all'acqua contenuta in un accumulo, attraverso il passaggio del fluido vettore caldo all'interno di una serpentina posta sul fondo dello stesso.


L'acqua presente in grande quantità nel boiler è l'acqua calda sanitaria, che in questo tipo di impianti funge anche da accumulo termico.

Negli impianti a svuotamento la situazione è ribaltata... l'acqua contenuta nel boiler è il fluido che viene fatto passare nei pannelli per sottrarre il calore solare, mentre l'acqua sanitaria viene riscaldata attraverso il passaggio della stessa in una serpentina immersa nel boiler.

In questo contesto la funzione di accumulo termico è corrisposta dal fluido vettore, che è presente in grande quantità, e non dall'acqua sanitaria .

Già questa differenza, che come vedremo più avanti non è l'unica, determina un vantaggio importante a favore degli impianti a svuotamento... infatti l'assenza di grossi accumuli di acqua sanitaria, che come è noto favorisce il ploriferare di un battere molto pericoloso ( Legionella ), elimina alla base le condizioni per il manifestarsi di questo problema sanitario.

Negli impianti a circolazione forzata il fluido vettore viene mantenuto  ad una pressione di circa 1,5 Kg/cm2 grazie all'adozione di un a vaso di espansione  e la circolazione viene assicurata da una pompa detta 'circolatore' ; in pratica il fluido vettore in questi impianti si comporta esattamente come il fluido presente negli impianti di riscaldamento e come per esso è indesiderata la presenza di eventuali bolle d'aria perché può compromettere la corretta circolazione.


Per questa ragione nel circuito è inserito anche uno sfiatatore automatico con lo scopo di eliminare l'eventuale aria presente.

Negli impianti a svuotamento il fluido vettore è raccolto tutto nel boiler che è posto in assenza di pressione ( come l'acqua in una normale pentola ) e solo quando è richiesta la circolazione nei pannelli il fluido viene pompato negli stessi .


Quindi in assenza di circolazione, sia i pannelli che i tubi di connessione risultano vuoti .

 

Avere i pannelli normalmente vuoti determina la soluzione di 2 dei principali problemi che hanno storicamente afflitto  gli impianti solari a circuito chiuso:


- il primo si manifesta in inverno quando di notte i pannelli possono raggiungere temperature molto al di sotto dello 0; in questa condizione i pannelli vuoti non possono gelare mentre nei circuiti chiusi è necessario difendersi da questa eventualità inserendo antigelo nel circuito;

- il secondo si manifesta in estate, quando la sovrabbondanza di energia termica nei mesi centrali della stagione estiva, può far bollire il fluido vettore contenuto nel circuito chiuso a danno della stabilità dello stesso e della tenuta dell'impianto; tale problema noto come "stagnazione" non riguarda gli impianti a svuotamento perché sopra una certa temperatura l'impianto ferma la circolazione e svuota il circuito .


Non esistendo una soluzione pratica a questo problema i costruttori di impianti solari a circuito chiuso inventano molte soluzione .. alcune sono davvero curiose e vale la pena di menzionare.


La più 'intrigante' spacciata come soluzione dall'alto contenuto tecnologico, corrisponde alla circolazione del fluido vettore anche di notte,  allo scopo di dissipare l'eccesso di calore che quotidianamente l'impianto accumula.... soluzione folle che determina il consumo di energia elettrica per eliminare l'eccesso di calore prodotto.

La soluzione più ecologica anche se meno pratica, consiste nel coprire con dei lenzuoli o altro materiale simile, parte della superficie dei  pannelli allo scopo di ridurre il rendimento estivo.


SI veda la soluzione Fai-Da-Te di Bepi  pubblicata su questo stesso sito.

 

Riassumendo i vantaggi degli impianti a svuotamento sono :

- eliminano le condizioni per il ploriferare della legionella,
- non necessitano di liquido antigelo perché non possono gelare,
- non soffrono del grosso problema noto come  stagnazione.

- Non sono critici da installare perché non hanno un circuito in pressione , non hanno il vaso di espansione, gli sfiatatori e sono molto più semplici,
- per la stessa ragione indicata sopra non necessitano di nessuna manutenzione perché non hanno un circuito in pressione che può perdere  nel tempo e ridurre l'efficienza.