Sistemi Solari Termici Diretti e Indiretti

Esistono diversi modi per riscaldare l'acqua sanitaria. I sistemi solari per l'acqua calda che utilizzano collettori solari piani per catturare l'energia del sole possono essere classificati come sistemi diretti o indiretti in base al modo in cui trasferiscono il calore attraverso il sistema. Per riscaldare con successo l'acqua e utilizzarla durante il giorno e la notte, è necessario disporre di un collettore solare per catturare il calore e trasferirlo all'acqua, e di un serbatoio dell'acqua calda per immagazzinare l'acqua calda per quando è necessaria.

Sistemi solari termici diretti
I sistemi solari diretti per l'acqua calda, noti anche come sistemi attivi a circuito aperto, utilizzano pompe per far circolare l'acqua attraverso il sistema. L'acqua più fredda viene pompata direttamente dalla casa a un serbatoio di stoccaggio centrale o a un serbatoio ad immersione e riscaldata dai collettori solari. L'acqua calda esce dai collettori piani e ritorna nel serbatoio creando un circuito continuo. Da lì l'acqua viene pompata nuovamente in casa come acqua calda utilizzabile.

È possibile utilizzare una pompa a 12-volt a bassa pressione, alimentata da una piccola cella fotovoltaica o da un controller elettronico, rendendo il sistema più rispettoso dell'ambiente. I sistemi diretti vengono spesso utilizzati in zone con climi caldi e meno giornate fredde, oppure per drenare in inverno per evitare il congelamento dell'acqua nei tubi. Non è possibile aggiungere prodotti chimici all'acqua per la conservazione perché l'acqua che circola nei collettori piani è la stessa acqua utilizzata in casa.

In un sistema di riscaldamento passivo diretto dell'acqua, il sistema non utilizza una pompa o un meccanismo di controllo per trasferire il calore generato al serbatoio di accumulo. Invece, il sistema passivo è quello che è noto come un “sistema a circuito aperto” che utilizza la gravità naturale per aiutare a far circolare l’acqua attraverso il sistema. Questo tipo di sistema utilizza un collettore solare piano in combinazione con un tipo di serbatoio di accumulo montato orizzontalmente situato direttamente sopra il collettore.

L'acqua riscaldata dal sole sale naturalmente per convezione attraverso i tubi del collettore solare e nel serbatoio di accumulo sovrastante. Quando l'acqua riscaldata entra nel serbatoio di stoccaggio superiore, l'acqua più fredda viene espulsa e scorre verso il fondo del collettore sotto la forza di gravità perché l'acqua fredda è più densa dell'acqua calda. Questo ciclo di salita dell'acqua calda e discesa di acqua più fredda è chiamato "flusso termosifone" e si ripeterà senza alcuna assistenza quando splende il sole.

Sistema di riscaldamento dell'acqua a termosifone
Il cosiddetto sistema a termosifone remoto funziona secondo lo stesso principio del precedente sistema a termosifone diretto passivo, tranne per il fatto che il serbatoio di stoccaggio si trova all'interno dello spazio del tetto o nello spazio vuoto, distribuendo così il peso su un'area più ampia e proteggendo il serbatoio di stoccaggio dal freddo e temperature. Tuttavia, affinché il processo di termosifone funzioni correttamente, il fondo del serbatoio di stoccaggio deve trovarsi almeno da 300 a 500 mm (da 1 a 2 piedi) sopra la parte superiore del collettore a piastra piana. Questa distanza è nota anche come "altezza della testa" del sistema.

Sistemi Solari Termici Indiretti
I sistemi indiretti di acqua calda, noti anche come sistemi a circuito chiuso, differiscono dai precedenti sistemi a termosifone in quanto utilizzano uno scambiatore di calore separato dal collettore solare a piastre piane per riscaldare l'acqua nel serbatoio di accumulo.

I sistemi indiretti di acqua calda sono sistemi attivi che richiedono una pompa per far circolare il fluido termovettore dal collettore allo scambiatore di calore nel serbatoio, che poi lo fa circolare in un sistema a circuito chiuso. Invece della semplice acqua riscaldata e separata dalla fornitura principale di acqua calda sanitaria, il sistema contiene un fluido antigelo, in genere una miscela al 50% di glicole/acqua, nel circuito chiuso principale.

Sistemi solari termici indiretti I sistemi a termosifone sono il tipo più comune di sistemi solari per acqua calda sul mercato e la maggior parte dei sistemi commerciali passivi per acqua calda solare diretta utilizzano questa combinazione di collettore piatto sul tetto e serbatoio di accumulo.

Tuttavia, è necessario prestare attenzione quando si installa un tale sistema, poiché il peso combinato dei collettori solari, del serbatoio di stoccaggio e dell'acqua stessa potrebbe essere superiore a quello che il tetto di supporto è progettato per gestire.

Quando un sistema solare passivo di riscaldamento dell'acqua viene utilizzato in un edificio più grande di una casa, azienda o ufficio, solitamente sono presenti più serbatoi di stoccaggio per il riscaldamento dell'acqua.
Uno scambiatore di calore trasferisce il calore dal fluido antigelo nel collettore all'acqua nel serbatoio di accumulo. Lo scambiatore di calore può essere un serpentino in rame all'interno della porzione inferiore del serbatoio di accumulo oppure uno scambiatore a piastre piane all'esterno del serbatoio di accumulo.

Uno dei principali vantaggi di questo sistema di riscaldamento indiretto a circuito chiuso è che la soluzione antigelo può funzionare tutto l'anno in aree in cui le temperature sono inferiori allo zero, proteggendo al contempo il sistema dalla corrosione del collettore proveniente dall'acqua di rubinetto non trattata contenente gas e vari sali disciolti.

Il vantaggio principale di un sistema di riscaldamento indiretto dell'acqua a circolazione forzata è che, poiché la maggior parte delle case utilizza una caldaia a gas o olio e un serbatoio di accumulo dell'acqua calda con uno scambiatore di calore incorporato, è facile convertire un sistema di acqua calda sanitaria esistente in un impianto solare. riscaldamento con la semplice aggiunta di un collettore piano e di una sola pompa.

Il sistema può anche essere più efficiente e il serbatoio di accumulo dell'acqua calda può essere posizionato ovunque in casa poiché non è necessario che sia più alto del collettore come nei precedenti sistemi passivi o termosifoni.

Uno svantaggio, tuttavia, è che i sistemi a circuito chiuso fanno affidamento sull’elettricità per azionare la pompa di circolazione, il che può essere costoso o inaffidabile. Alcuni progetti utilizzano piccole pompe a bassa pressione e pannelli fotovoltaici insieme a collettori, rendendo il sistema più efficiente ed ecologico. Per installazioni più grandi e nei climi più freddi, il serbatoio dell'acqua calda si trova sotto il tetto dell'edificio, quindi il riscaldamento solare indiretto dell'acqua calda a circolazione forzata è la norma.