Sistemi Solari Termici - II parte - KEP energy Magazine - KEP energy

I principali usi dell’acqua calda solare in ambito residenziale sono:

- produzione di Acqua Calda Sanitaria (ACS), durante l’intero arco dell’anno;

- riscaldamento di edifici, durante il periodo invernale;

- riscaldamento di piscine, durante il periodo estivo.

Per quanto riguarda il riscaldamento di edifici e piscine non esistono criteri di predimensionamento generici, ma occorre effettuare un calcolo specifico caso per caso. Viceversa possono essere date indicazioni di massima per quanto riguarda la produzione di ACS.

Convenzionalmente il consumo giornaliero di acqua calda alla temperatura di 40 – 45 °C in ambito residenziale è pari a 50 l per persona. Al fine di non sovradimensionare l’impianto solare termico (antieconomico e potenzialmente dannoso per l’impianto stesso in caso di sovraproduzione/surriscaldamento), una progettazione corretta mira a coprire tramite fonte solare circa il 50/60% del fabbisogno energetico complessivo, ricorrendo ad altra fonte “integrativa” per coprire il fabbisogno residuo.

L’utenza media residenziale è rappresentata da un nucleo familiare composto da quattro persone, che abitano continuativamente l’edificio cui l’impianto è asservito. Il fabbisogno convenzionale complessivo di ACS è quindi pari a 200 l giorno. Per latitudini comprese tra 42° e 44° nord, sono idonei 4 m2 di superficie di pannello solare (orientato verso sud e a media inclinazione) per coprire su base annua il 50-60% di tale fabbisogno, con massimi del 100% durante i mesi estivi e minimi del 10% durante i mesi invernali. Si deduce quindi che il parametro standard è 1 m2 di superficie di pannello solare per 1 persona, con dimensionamento tendenzialmente più ampio spostandosi verso latitudini settentrionali e viceversa meno ampio verso latitudini meridionali.

Come già accennato, è indispensabile utilizzare un dispositivo di stoccaggio (serbatoio di acqua) al fine di accoppiare vantaggiosamente la produzione energetica con il consumo energetico. A riguardo il parametro standard è 75 l di volume di accumulo per 1 m2 di superficie di pannello solare.

Gli elementi principali di un sistema solare termico sono il pannello solare, il serbatoio di accumulo, una caldaia (o altro generatore termico) di integrazione, una pompa elettrica di circolazione (in caso di circolazione forzata) e una utenza. Tali elementi sono raccordati tra loro da condutture idrauliche, all’interno delle quali scorre acqua o frequentemente acqua additivata con glicole, sostanza avente funzione antigelo.

Lo scorrimento del fluido nelle condutture può avvenire per circolazione naturale o per circolazione forzata.

- circolazione naturale: in questa configurazione lo scorrimento è dato dalla differente temperatura e quindi densità tra fluido nel pannello solare e fluido nel serbatoio di accumulo. E’ la configurazione più economica ma meno efficiente, applicabile solamente a circuiti di piccola estensione. In questo caso il serbatoio deve essere posizionato a quota più elevata del pannello;

- circolazione forzata: in questa configurazione lo scorrimento è dato dall’azione di una pompa elettrica ausiliaria. E’ la configurazione meno economica ma più efficiente, applicabile a circuiti di qualunque estensione. In questo caso non ci sono vincoli di posizionamento dell’accumulo rispetto al pannello.

Come descritto al precedente paragrafo, l’utenza può essere costituita dal riscaldamento di edifici o piscine o dalla produzione di ACS. Lo schema riferito alla produzione di ACS è composto da tre distinti circuiti idraulici.

- circuito 1 “solare”, in cui l’energia termica è trasferita dal pannello solare al serbatoio di accumulo;

- circuito 2 “integrativo”, in cui l’energia termica è trasferita dalla caldaia di integrazione al serbatoio di accumulo;

- circuito 3 “sanitario”, in cui l’acqua fredda proveniente dall’acquedotto fluisce attraverso il serbatoio di accumulo riscaldandosi prima di essere erogata all’utenza.

Ipotizzata pari a 10 °C la temperatura dell’acqua fredda proveniente dall’acquedotto e pari a 45 °C la temperatura dell’acqua calda erogata alle utenze, in condizioni di funzionamento medie l’energia proveniente dal circuito solare serve ad effettuare il primo salto termico, da 10 °C a circa 30-35 °C, mentre l’energia proveniente dal circuito integrativo serve ad effettuare il secondo salto termico, da circa 30-35 °C a 45 °C.