Dipartimento Elettrico. Il Solare Termico

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Ippolito Ventura
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1 Il Solare Termico Il Solare Termico è una tecnologia che permette la conversione diretta dell'energia solare in energia termica per la produzione di acqua calda. Il dispositivo base: "il collettore solare" è costituito da un corpo nero assorbente entro il quale può scorrere un fluido (con la funzione di captare l'energia irradiata dal sole attraverso la superficie scura e trasferirla sotto forma di energia termica al fluido) e una copertura selettiva trasparente sulla parte esposta al sole (con la funzione di limitare le dispersioni per irraggiamento verso l'ambiente esterno), tutto racchiuso in un un contenitore opportunamente isolato sulle pareti laterali e sulla parete opposta a quella di ricezione della radiazione. I Collettori Solari vengono connessi tra loro in serie e parallelo in modo da riuscire a produrre consistenti quantità di acqua calda ad una temperatura compresa tra i 50 C e 160 C. Prof. Mascellino Leonardo 1 16/05/2011

superficie scura e trasferirla sotto forma di energia termica al fluido) e una copertura selettiva trasparente sulla parte esposta al sole (con la funzione di limitare le dispersioni per

2 Questi sistemi sono una tecnologia affidabile e competitiva sul mercato e vengono largamente utilizzati per i seguenti scopi: riscaldamento dell'acqua sanitaria ad uso domestico, alberghiero e ospedaliero; riscaldamento dell'acqua delle docce (stabilimenti balneari, campeggi, ecc.); riscaldamento degli ambienti; riscaldamento dell'acqua per processi a bassa temperatura; essiccazione di prodotti agro-alimentari; raffrescamento degli ambienti (ancora eccessivamente costoso). Fermo restando gli elementi costruttivi sopra elencati, attualmente sul mercato esistono diverse tipologie di "collettori solari" che servono a dare le risposte più appropriate alle diverse esigenze dell'utenza in relazione alle possibili condiizioni di installazione ed esercizio. L'acqua calda prodotta dai collettori solari durante le ore del giorno deve essere accumulata per poi poter essere utilizzata nelle ore notturne. Il collegamento tra collettori solari e serbatoio di accumulo viene detto: "Circuito Solare". Il circuito solare può essere "aperto", se il fluido termovettore che circola nei collettori è lo stesso del circuito di utilizzo o "chiuso", se il fluido termovettore che circola nei collettori cede calore al fluido d'utilizzo tramite uno scambiatore. Inoltre la circolazione del fluido termovettore all'interno del circuito solare può essere "naturale", se avviene grazie al processo convettivo del fluido (che scaldandosi sale verso il serbatoio di accumulo) o "forzata", se avviene tramite una pompa che trasferisce il fluidotermovettore dai collettori al serbatoio d'accumulo.. Prof. Mascellino Leonardo 2 16/05/2011

); riscaldamento degli ambienti; riscaldamento dell'acqua per processi a bassa temperatura; essiccazione di prodotti agro-alimentari; raffrescamento degli ambienti (ancora eccessivamente costoso).

3 Gli impianti Solari si distinguono in quattro categorie principali a seconda del tipo di Circuito Solare e della circolazione utilizzati 1) Circuito aperto a circolazione naturale Generalmente questo sistema è utilizzato per il riscaldamento dell'acqua calda sanitaria delle docce di impianti con utilizzo stagionale (per esempio per stabilimenti balneari o campeggi) o per il riscaldamento dell'acqua calda sanitaria uso domestico con utilizzo annuale. 2) Circuito chiuso a circolazione naturale Generalmente questo sistema è utilizzato per impianti per il riscaldamento dell'acqua calda sanitaria ad uso domestico, con utilizzo annuale. Prof. Mascellino Leonardo 3 16/05/2011

esempio per stabilimenti balneari o campeggi) o per il riscaldamento dell'acqua calda sanitaria uso domestico con utilizzo annuale.

4 3) Circuito aperto a circolazione forzata Generalmente questo sistema è utilizzato per il riscaldamento centralizzato dell'acqua calda sanitaria di impianti con utilizzo stagionale (per esempio per stabilimenti balneari o campeggi) oppure per il riscaldamento dell'acqua delle piscine scoperte. 4) Circuito chiuso a circolazione forzata Generalmente questo sistema è utilizzato per il riscaldamento centralizzato dell'acqua calda sanitaria di impianti con utilizzo annuale; per il riscaldamento dell'acqua delle piscine coperte o scopribili; per il riscaldamento degli ambienti, o per il riscaldamento simultaneo a.c.s e acqua piscine scoperte. Prof. Mascellino Leonardo 4 16/05/2011

4) Circuito chiuso a circolazione forzata Generalmente questo sistema è utilizzato per il riscaldamento centralizzato dell'acqua calda sanitaria di impianti con utilizzo

5 Prof. Mascellino Leonardo 5 16/05/2011

6 Prof. Mascellino Leonardo 6 16/05/2011

7 Tipologie di Collettori Prof. Mascellino Leonardo 7 16/05/2011

8 Esistono attualmente quattro principali tipologie di collettori solari studiate per ottenere il miglior rapporto costi-benefici a seconda delle differenti condizioni di esercizio e dei possibili utilizzi I collettori solari piani sono la tipologia più diffusa e affermata sul mercato in quanto sono i più versatili nei loro possibili utilizzi e condizioni di esercizio. Il nome di "pannelli piani" viene dalla caratteristica di avere il corpo assorbente costituito da una lastra piana all'interno o sotto della quale scorre il fluido vettore a bassa temperatura di solidificazione. CONDIZIONI DI ESERCIZIO - tutte le località (latitudine e altitudine); - tutto il periodo dell'anno. POSSIBILI UTILIZZI - riscaldamento dell'acqua sanitaria; - riscaldamento dell'acqua per processi industriali a bassa temperatura. Prof. Mascellino Leonardo 8 16/05/2011

Il nome di "pannelli piani" viene dalla caratteristica di avere il corpo assorbente costituito da una lastra piana all'interno o sotto della quale scorre il fluido vettore a bassa temperatura di

9 I collettori a tubi evacuati sono una tecnologia più sofisticata e costosa ma consentono l'utilizzo di impianti solari per tutto il periodo dell'anno anche in climi particolarmente rigidi. In questo caso il corpo assorbente è costituito da una piccola superficie metallica (ricoperta di vernice selettiva) applicata sui tubi contenenti il fluido vettore. Ciascun tubo è inserito in un contenitore cilindrico di vetro all'interno del quale viene creato il vuoto. La parete inferiore del cilindro (interna o esterna) può venire ricoperta di una superficie riflettente che aumenta la radiazione incidente sul tubo e la superficie captante. CONDIZIONI DI ESERCIZIO - località con bassa temperatura esterna o con scarsa insolazione; - tutto il periodo dell'anno. POSSIBILI UTILIZZI - riscaldamento dell'acqua sanitaria; - riscaldamento degli ambienti. Prof. Mascellino Leonardo 9 16/05/2011

Ciascun tubo è inserito in un contenitore cilindrico di vetro all'interno del quale viene creato il vuoto.

10 I collettori solari non vetrati, sono una tipologia largamente diffusa e affermata sul mercato per quanto riguarda gli utilizzi stagionali. In questi collettori il corpo assorbente è costituito da un insieme di tubi ottenibili per estrusione di particolari materiali plastici (polipropilene, neoprene o PVC), all'interno dei quali scorre il liquido termovettore. Questi tubi in genere sono prodotti in fasce modulari della larghezza di un metro e di lunghezza variabile e sono collegati alle estremità da due tubi dello stesso materiale che hanno funzione di tubi collettori. Il collettore è composto unicamente dalla piastra assorbente. CONDIZIONI DI ESERCIZIO - climi temperati; - solo stagione calda. POSSIBILI UTILIZZI - riscaldamento dell'acqua di piscine scoperte; - riscaldamento dell'acqua per le docce di stabilimenti balneari, campeggi, alberghi stagionali. Prof. Mascellino Leonardo 10 16/05/2011

11 I collettori ad accumulo integrato sono una tipologia non troppo diffusa sebbene opportune condizioni di esercizio offrano degli indubbi vantaggi rispetto ai collettori piani. In questi collettori, il corpo nero assorbente è costituito da uno o più serbatoi (al forma cilindrica o di parallelepipedo) al cui interno scorre l'acqua che verrà poi utilizzata. CONDIZIONI DI ESERCIZIO - climi temperati; - tutto il periodo dell'anno. POSSIBILI UTILIZZI - riscaldamento dell'acqua sanitaria; - riscaldamento dell'acqua per processi industriali a bassa temperatura. Prof. Mascellino Leonardo 11 16/05/2011

In questi collettori, il corpo nero assorbente è costituito da uno o più serbatoi (al forma cilindrica o di parallelepipedo) al cui interno scorre

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