Comprendere tutto su come funziona il riscaldamento solare termico, le variazioni e le caratteristiche dei tipi di impianto
Il Brasile è un paese privilegiato in termini di colpo di calore in quanto si trova nella zona tropicale ed equatoriale, con circa otto ore di luce solare diretta al giorno (in base a una media annuale). Per questo rappresenta un ottimo mercato per il sistema solare fotovoltaico e per il riscaldamento solare dell'acqua che utilizza la radiazione solare (energia solare termica).
A differenza dell'energia solare fotovoltaica, il cui principio di funzionamento è la conversione dell'energia solare in energia elettrica, l'energia solare termica è una tecnologia che permette la conversione dell'energia solare in energia termica e da questa fornisce il riscaldamento dell'acqua negli impianti residenziale, edile e commerciale.
La conversione della radiazione elettromagnetica del sole in energia termica viene effettuata da collettori solari (o pannelli).
Esistono diversi tipi di collettori, con diversa efficienza di conversione energetica. Per ogni scopo esiste un tipo di collettore più appropriato, come si può vedere nell'immagine seguente:
Immagine: aquakent
Così, come si può vedere dall'immagine, i sistemi solari termici sono versatili e possono essere utilizzati per fornire acqua calda per varie funzioni, come il riscaldamento della piscina, il supporto al riscaldamento centrale, l'acqua del bagno e i settori industriali. In questo modo contribuisce al massimo risparmio energetico nel riscaldamento dell'acqua.
Come funziona?
La superficie dei pannelli presenta alette in rame o alluminio, comunemente verniciate di colore scuro per un maggiore assorbimento della radiazione solare. Pertanto, queste alette catturano questa radiazione e poi la trasformano in calore. Il calore viene poi assorbito dal liquido presente all'interno dei pannelli, che viene poi trasportato pompando attraverso tubi coibentati, fino a raggiungere il serbatoio dell'acqua calda (serbatoio termico o boiler).
Il serbatoio dell'acqua calda è costituito da materiale isolante, che impedisce il raffreddamento dell'acqua, consentendo l'erogazione di acqua calda anche nei periodi senza sole, come la notte.
Immagine: Soletrol (adattato)
E 'inoltre presente un impianto di riscaldamento ausiliario (che può essere elettrico oa gas), che garantisce la presenza di acqua calda anche quando l'irraggiamento solare non è sufficiente per riscaldarla completamente.
Componenti
In generale, il sistema di energia solare termica è costituito dai seguenti elementi:
Pannello solare
Possono essere uno o più pannelli, che hanno la funzione di trasformare la radiazione solare incidente in energia termica.
Accumulatore solare (serbatoio termico)
Serbatoio che riserva l'acqua calda fino al momento dell'utilizzo. La dimensione del serbatoio deve essere compatibile con le esigenze della residenza.
Circuito idraulico
Tubazioni, pompe di circolazione e valvole.
Gruppo di circolazione
Fa parte del circuito idraulico, e ha la funzione di far circolare il liquido termico attraverso i tubi che collegano il pannello solare al serbatoio dell'accumulatore.
Centro di controllo
Elementi di controllo e regolazione che assicurano il corretto funzionamento del sistema.
Supporto energetico
Sistemi di riscaldamento complementari che si attivano solo nei momenti in cui l'irraggiamento sui pannelli non era sufficiente a riscaldare completamente l'acqua.
Collezionisti
Come è stato possibile vedere nell'immagine circa l'applicabilità dei collettori, esistono più di un tipo di collettore, e queste variazioni hanno efficienze differenti, a seconda dello scopo del loro utilizzo. Vediamo quindi le principali differenze tra collettori piani aperti, collettori piani chiusi e collettori a tubi sottovuoto:
Collettori piani chiusi e aperti
I componenti principali di un collettore piano chiuso sono:
- Alloggiamento esterno: generalmente in alluminio. Ha la funzione di supportare gli altri componenti.
- Isolamento termico: la sua funzione è quella di ridurre al minimo le dispersioni di calore nell'ambiente, essendo solitamente costituito da lana di vetro o e roccia, o schiuma di poliuretano.
- Flauto: tubi collegati tra loro che permettono all'acqua di fluire nel collettore, solitamente in rame.
- Alette: responsabili dell'assorbimento e del trasferimento dell'energia solare all'acqua. Sono realizzati in alluminio o rame e sono verniciati in nero opaco per aumentare l'assorbimento delle radiazioni.
- Copertura: solitamente vetro, policarbonato o acrilico che permette il passaggio della radiazione solare, minimizzando la dispersione termica.
La differenza principale tra il collettore chiuso e quello aperto è che il collettore aperto non ha scatola esterna, copertura e isolamento termico, essendo meno efficiente nel riscaldare l'acqua a temperature più elevate.
Immagine: Solar Energy Sphere / Dasol
Collettori tubolari sottovuoto
I collettori tubolari sottovuoto hanno i seguenti componenti principali:
- Tubi: si tratta di solito di due tubi di vetro concentrici, attraversati dall'acqua. Tra l'interno e l'esterno c'è uno strato di vuoto, responsabile della minimizzazione delle perdite termiche.
- Testa: i tubi vengono inseriti nella testa, dove passa l'acqua. Può essere realizzato in acciaio, alluminio o rame e rivestito con materiale termoisolante.
- Struttura: è ciò che mantiene i tubi nella posizione corretta per catturare l'energia solare e attaccati alla testa.
Immagine: Solar Energy Sphere
Circolazione
Esistono anche due varianti di sistemi solari termici, che si differenziano per il modo in cui l'acqua circola all'interno dell'impianto: il sistema a circolazione termosifonica e il sistema a circolazione forzata.
Circolazione termosifonica
Questo tipo di sistema utilizza la fisica per favorire la libera circolazione dell'acqua, ovvero utilizza la termodinamica e la forza di gravità, che fanno salire naturalmente l'acqua calda al serbatoio e l'acqua fredda a scendere il pannello solare.
Gli impianti con circolazione a termosifone, quindi, non necessitano dell'utilizzo di elettropompe e risultano quindi più economici e più semplici da installare. In alcuni casi può essere meno efficiente della circolazione forzata, oltre a richiedere che il serbatoio sia necessariamente posizionato sopra i pannelli.
Circolazione forzata
Gli impianti a circolazione forzata prevedono generalmente il serbatoio dell'acqua separato dai pannelli, permettendo così di posizionare il serbatoio a filo pavimento e può essere installato in qualsiasi ambiente della casa, mentre i pannelli sono normalmente installati sui tetti. A differenza dei sistemi di circolazione a termosifone, i sistemi di circolazione forzata necessitano di pompe dell'acqua controllate elettronicamente.
Installazione
Per l'installazione di sistemi di energia solare termica, alcuni punti devono essere considerati:
- Il luogo di installazione deve essere sicuro, ovvero i componenti devono essere installati in un luogo di non facile accesso a persone e animali, essendo generalmente installati sui tetti (rooftop);
- Si consiglia di evitare l'installazione dei pannelli in luoghi con ombreggiamento totale e / o parziale;
- I pannelli devono essere installati il più vicino possibile al luogo di consumo.
fonte immagine: Soletrol
Il tempo di recupero dell'investimento nell'energia solare termica tende a variare, avvenendo solitamente in un intervallo che va dai 18 ai 36 mesi. La vita utile di un riscaldatore solare è stimata in circa 240 mesi, rendendo il sistema molto vantaggioso ed economico.
Poiché utilizza poco o spesso non richiede l'utilizzo di energia elettrica per riscaldare l'acqua, il sistema è economico, oltre ad essere ecologico perché non genera rifiuti oltre le piastre e non provoca danni all'ambiente. È anche promettente in Brasile e nel mondo, poiché provoca impatti ambientali minimi e riduce l'impronta di carbonio dei consumatori, che ridurranno al minimo le loro emissioni quando opteranno per un modo per ottenere acqua calda riducendo il consumo di elettricità.
Il video preparato da Soletrol , dimostra il principio di funzionamento dell'energia solare termica e dei collettori solari.
Per scoprire come installare l'impianto solare fotovoltaico accedi alla nostra guida all'installazione - ma ti guida solo su come installare l'impianto fotovoltaico a energia e non quello termico, spiegato in questo articolo.
