IMPIANTI SOLARI TERMICI

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1 ENERGIE RINNOVABILI

2 LE FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI SOLARE EOLICA IDROELETTRICA DA BIOMASSA GEOTERMICA ARGOMENTO DEL SEMINARIO ENERGIE RINNOVABILI IMPIANTI SOLARI TERMICI

3 LA TECNOLOGIA Nel linguaggio quotidiano la parola energia ha conservato il significato etimologico: capacità di compiere lavoro, dal greco en (dentro) e érgon (lavoro). L' Energia, quindi, è l'attitudine di un corpo o di un sistema di corpi a compiere un lavoro. Il solare termico è la tecnologia che permette la conversione diretta dell'energia solare in energia termica impiegata ormai da decine di anni per la produzione dell'acqua calda sanitaria, per il riscaldamento, per l'essiccazione, la sterilizzazione, la dissalazione e la cottura dei cibi. Il sistema solare termico è composto da: LA TECNOLOGIA Collettori solari termici (pannelli ST) Strutture di sostegno Regolatore di comando (centralina) Serbatoio di accumulo Pompe, vasi di espansione ecc.

4 TIPOLOGIE DI CIRCUITI SOLARI Il circuito può essere: A CIRCOLAZIONE NATURALE A CIRCOLAZIONE FORZATA DIFFERENZA IMPIANTISTICA Naturale Forzata Collettori Strutture di sostegno Regolatore (centralina) Accumulo Pompe, vasi di espansione ecc. SISTEMI A CIRCOLAZIONE NATURALE: Una delle tipologie di impianto che si è maggiormente diffusa in Italia, specie per la semplicità di installazione ed il costo contenuto, è quella a circolazione naturale, nella quale il serbatoio di accumulo viene posto al disopra del collettore stesso. All interno del serbatoio è integrato lo scambiatore preposto alla trasmissione del calore dal fluido termovettore che scorre nel collettore, all acqua di rete contenuta nel serbatoio. SISTEMI A CIRCOLAZIONE FORZATA: Si tratta di un sistema a circuito chiuso, in cui il posizionamento dei collettori è completamente svincolato da quello dei serbatoi e la circolazione del fluido termovettore è assicurata dalla presenza di una pompa (circolazione forzata). E un sistema senza dubbio più complesso, che garantisce però, una serie di vantaggi molto rilevanti: il serbatoio può essere posizionato in ambiente chiuso protetto da agenti atmosferici ed in posizione verticale, i collettori si prestano ad una integrazione architettonica senza dubbio più agile ed efficace del sistema a circolazione naturale.

5 ESISTONO TRE TIPOLOGIE DI COLLETTORI collettori solari termici non vetrati collettori solari termici vetrati piani collettori solari termici vetrati sottovuoto I COLLETTORI NON VETRATO PIANO SOTTOVUOTO I COLLETTORI SOLARI NON VETRATI I collettori non vetrati sono costituiti dalla sola piastra captante generalmente in polipropilene, e può essere utilizzato per diverse applicazioni tra cui, la più frequente, è il riscaldamento dell acqua delle piscine. In alcuni casi, invece, una semplice piastra captante in acciaio inossidabile trattata con apposite vernici selettive viene impiegata per preriscaldare l acqua per gli usi domestici. I COLLETTORI SOLARI PIANI Vantaggi: 1 Sono affidabili e richiedo scarsa manutenzione. 2 Il rapporto costo/prestazioni è ottimo. 3 E più economico di un collettore sottovuoto, con prestazioni mediamente inferiori ma, specie in Italia, competitive (superiori). 4 Facilità di assemblaggio e diverse possibilità di montaggio (ancoraggio sul tetto, integrazione nel tetto, montaggio su facciata ed installazione a terra). Limiti: 1 Non è adatto per la produzione di calore a temperature molto elevate (ad es. generazione di vapore). 2 Presenta minore efficienza rispetto ai sottovuoto in quanto il valore di K (coefficiente di perdita globale del calore) è più alto. 3 Richiede uno spazio maggiore sul tetto rispetto ai sottovuoto. I COLLETTORI SOLARI SOTTOVUOTO Vantaggi: 1 Mantiene un elevata efficienza anche in condizioni di irraggiamento contenuto. 2 Consente di riscaldare il fluido di lavoro fino ad elevate temperature (utilizzabile anche per la generazione di vapore). 3 Mantiene un elevata efficienza anche in presenza di elevate differenze di temperatura tra la piastra captante e l ambiente circostante. Limiti: 1 E più costoso di un collettore solare piano. 2 I collettori sottovuoto si dividono in due grosse categorie, i collettori a tubi evacuati con circolazione diretta del fluido termovettore e i collettori sottovuoto a tubi di calore (heatpipe) dove lo scambio di calore avviene mediante il passaggio di fase, per funzionare in modo adeguato i tubi devono essere installati con una inclinazione minima di 25.

6 LE STRUTTURE DI SOSTEGNO I sostegni e ancoraggi possono permettere le seguenti installazioni dei collettori: Integrati in un tetto inclinato Montati soprategola su un tetto inclinato Installati su apposite strutture su tetti piani o superfici libere Integrati nella facciata Materiali I materiali usati per la costruzione degli impianti solari sono soggetti a carichi molto severi, che devono essere in grado di sopportare per un lungo periodo senza danneggiamenti (la vita dell impianto è di circa venti anni) I carichi cui i materiali devono resistere sono: - Variazioni di temperatura comprese tra -15 C ed 80 C (sulla superficie captante si può arrivare fino a circa 300 C) - Raggi UV - Pioggia, neve, grandine - Pressione del vento - Possibili danneggiamenti da parte di uccelli (nel caso di isolamento termico esterno)

7 I REGOLATORI I regolatori di comando posso avere le seguenti caratteristiche: Regolatori con controllo della differenza di temperatura Regolatori con integrata misurazione del calore Regolatori con registrazione cronologica dei dati Regolatori con funzioni di diagnostica degli errori Il regolatore di un sistema solare ha il compito di controllare la pompa di circolazione in modo da raccogliere l energia del sole in modo ottimale. Nella maggior parte dei casi si tratta della semplice regolazione elettronica della differenza di temperatura. Ad oggi però sono disponibili sul mercato dispositivi in grado di controllare diverse tipologie di circuito e con funzioni aggiuntive quali misurazione del calore (calorimetria), la registrazione cronologica dei dati e le funzioni di diagnostica degli errori. Tra le funzioni dei regolatori moderni sono da annoverare il calcolo delle ore di funzionamento, i visualizzatori a distanza, la diagnostica a distanza e le interfacce PC.

8 SERBATOI DI ACCUMULO I serbatoi di accumulo possono essere classificati in base al tipo di impiego a cui sono destinati e al materiale con cui sono stati realizzati: : acciaio inossidabile (aggredito più facilmente dall acqua ad elevato contenuto di Cl) acciaio smaltato acciaio rivestito in plastica (sopportano temperature non superiori agli 80 C). Come è noto la fonte solare è aleatoria e discontinua: pertanto, accade frequentemente che produzione e richiesta di energia non siano in fase. Nel caso dei sistemi solari termici è necessario dunque prevedere un sistema di accumulo per immagazzinare il calore e renderlo disponibile quando serve; l ideale sarebbe poter conservare il calore prodotto in esubero durante l estate per utilizzarlo in inverno (accumulo stagionale), in Svizzera questo metodo viene utilizzato già da diversi anni, dotando le abitazioni a basso consumo energetico di impianti ST. - FORMA DEL SERBATOIO: un serbatoio che funziona in modo efficiente permette il formarsi degli strati di acqua a diverse temperature (alto e stretto). - SCAMBIATORE DI CALORE: lo scambiatore di calore del circuito solare deve essere posizionato nella parte più bassa del serbatoio, in modo tale che lo scambio termico possa interessare il volume d acqua che occupa il fondo del serbatoio (a temperatura più bassa).

9 POMPE, VASI DI ESPANSIONE ECC. Il circuito solare di collegamento tra il collettore e il serbatoio di accumulo è composto dai seguenti elementi: Le condutture Il fluido solare La pompa solare Lo scambiatore di calore Gli elementi di raccordo ecc. I sistemi di sicurezza: vasi di espansione e valvola di sicurezza Le condutture: hanno la funzione di collegare i collettori con i serbatoi di accumulo Il fluido solare: è il fluido di lavoro che trasporta il calore dal collettore al serbatoio di accumulo La pompa solare: garantisce la circolazione del fluido all interno del circuito Lo scambiatore di calore del circuito solare: è il mezzo grazie al quale il calore passa dal fluido di lavoro all acqua ad uso sanitario/riscaldamento. Gli elementi di raccordo e le attrezzature per il riempimento, lo svuotamento e lo scarico Il sistema di sicurezza: il vaso di espansione e la valvola di sicurezza preservano il sistema dal rischio di guasto derivante dall aumento di volume del fluido nel circuito al crescere della temperautra.

10 I dati necessari: DIMENSIONAMENTO Verificare la presenza di corpi ombreggianti Individuazione della libertà di movimento per il posizionamento ottimale dei collettori Verifica della presenza di spazi sufficienti Verifica dell assenza di antenne o dispositivi simili Individuazione del percorso più breve per raggiungere il serbatoio di accumulo Verifica della presenza di eventuali vincoli dell edificio Riempimento minuzioso della lista di controllo del sopralluogo Verifica della necessità di dispositivi speciali per l installazione Analisi degli oneri di sicurezza Individuazione della tipologia di installazione dei collettori Individuazione del tipo di professionista/ditta da coinvolgere per eventuali lavori contestuali all installazione Il tetto è calpestabile? Qual è la maniera migliore per installare i circuiti idraulici garantendo un buon isolamento termico? Esiste un accumulo centralizzato di ACS? Quale tipo di sistema di riscaldamento dell acqua è presente? E presente una bocchetta per le acque di scolo? Non dimenticate mai di portare la macchina fotografica e di scattare tante più foto quante ne sono necessarie a definire l ambiente nel quale verrà effettuata l installazione.