SISTEMI AD ALTA TEMPERATURA E SISTEMI A BASSA TEMPERATURA. I sistemi a bassa temperatura sono quelli ai quali si fa ricorso più frequentemente per la produzione di acqua calda e per il riscaldamento degli edifici. Il più diffuso sistema di trasformazione dell’ energia solare in energia termica a bassa temperatura è costituito dai collettori piani, meglio conosciuti come pannelli solari. La funzione dei pannelli solari è quella di utilizzare il calore emesso dalle radiazioni solari per riscaldare un fluido termovettore, che a sua volta trasmette il calore acquisito all’ impianto di distribuzione dell’ acqua sanitaria o dell’ acqua per il riscaldamento. Lo scambio di calore tra il fluido termovettore e l’ impianto avviene attraverso un serbatoio coibentato, detto scambiatore di calore.
SISTEMI A BASSA TEMPERATURA: I PANNELLI SOLARI. Un impianto a pannelli solari è sostanzialmente costituito da tre elementi:
- Il collettore
- L’ impianto di distribuzione;
- Il serbatoio di accumulo dell’ acqua calda.
Il collettore non è altro che uno scambiatore di calore che trasferisce all’ impianto di distribuzione l’energia termica captata dai raggi solari.
L’ impianto di distribuzione, il cui rendimento è tanto maggiore quanto migliore è il suo isolamento termico, è percorso da una miscela di acqua e di additivi che hanno la funzione di migliorarne la conduttività termica e di ridurne la temperatura di congelamento.
Un termostato differenziale attiva una pompa che mette in moto il liquido dell’ impianto di distribuzione il quale, attraverso una serpentina immersa nel serbatoio di accumulo, cede il proprio calore all’ acqua in essa contenuta. Se il serbatoio di accumulo è correttamente dimensionato e ben isolato termicamente, l’ impianto è in grado di erogare acqua calda anche quando i pannelli solari non captano calore dal Sole.
Per dimensionare un impianto di riscaldamento a pannelli solari occorre conoscere:
- Il fabbisogno termico q da soddisfare, espresso in J/giorno
- Il valore medio-giornaliero A dell’ insolazione del luogo in cui si vuole installare l’impianto, espresso in J/(m2 • giorno), calcolato nella media mensile
- L’efficienza di captazione (o rendimento) ? del pannello usato (da 0,5 a 0,75)
Il dimensionamento avviene attraverso le seguenti fasi:
- Calcolo dell’ energia solare captata dal pannello
- Calcolo del fabbisogno termico annuo Q
- Calcolo dell’ energia captabile per unità di superficie Au
- Calcolo della superficie S (in m2) dei collettori
SISTEMI AD ALTA TEMPERATURA. Si chiamano sistemi ad alta temperatura le tecniche per la trasformazione dell’ energia solare in energia termica.
I sistemi ad alta temperatura vengono utilizzati soprattutto per la produzione di energia elettrica, impiegando particolari tipi di collettori solari, detti pannelli concentratori.
I pannelli concentratori sono collettori che consentono di far convergere i raggi solari verso un tubo percorso da un fluido che viene riscaldato fino a parecchie centinaia di gradi.
I sistemi di concentrazione più diffusi utilizzano superfici riflettenti di forma cilindro-parabolica che concentrano le radiazioni su un tubo nel quale circola un fluido che viene riscaldato a 400-500°C e pompato verso uno scambiatore di calore dove si produce vapore che aziona una turbina accoppiata a un generatore elettrico.
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