VADEMECUM SOLARE TERMICO | COME DIFENDERSI DALLA STAGNAZIONE

VADEMECUM SOLARE TERMICO

COME DIFENDERSI DALLA STAGNAZIONE

Ecco una carrellata delle tecnologie che 0-CO2 mette a disposizione dell’utente per contrastare ed in alcuni casi addirittura eliminare questo annoso problema. Le soluzioni proposte possono essere applicate sia nella fase di progettazione di nuove installazioni, che come “Retrofit” su impianti esistenti

COSÈ LA STAGNAZIONE

Il fenomeno della stagnazione è una problematica ricorrente negli impianti solari termici. Il fenomeno può essere originato da diverse cause: un basso oppure nessun consumo di acqua calda (es. vacanze), un eccessivo sovradimensionamento della superficie assorbente, l’arresto della pompa di circolazione solare (blackout elettrico). Tutte queste cause non fanno altro che impedire al fluido termovettore (fluido solare) il trasferimento dell’energia termica dal collettore solare al bollitore o termo-accumulatore. In queste condizioni, l’energia captata dall’assorbitore viene trasferita ad una piccola quantità di fluido termovettore surriscaldandolo (si possono tranquillamente superare i 200°C) fino a farlo evaporare. Il surriscaldamento del fluido, oltre a provocare sbalzi di pressione e fuoriuscite sia di vapore dall’apposita valvola di sfogo aria posta in prossimità del collettore che di fluido attraverso la valvola di sicurezza solitamente installata in prossimità della pompa solare, provoca anche il deterioramento del fluido termovettore rendendolo acido ed aggressivo nei confronti di tutti i componenti del circuito solare e provocando un rapido degrado dell’impianto.

COME DIFENDERSI

Nel corso degli anni sono state sviluppate diverse tecnologie per contrastare tale fenomeno; tra le più diffuse possiamo annoverare le seguenti:

Contenimento del grado di copertura in fase di dimensionamento dell’impianto

Impiego di centraline solari differenziali evolute e dotate di funzioni specifiche per la dissipazione termica e la protezione del collettore solare (funzione vacanza/limitazione della temperatura del collettore)

Impiego di sistemi a svuotamento tipo “Drain-Back”

Impiego di serrande automatiche con comando a termostato

Impiego di collettori a tubi sottovuoto tipo “Heat-Pipe”con speciale valvola termostatica Anti-Stagnazione

Lo scopo di questo vademecum è quello di analizzare pregi e difetti di ciascuna di queste tecnologie cercando di comprendere quale di esse risulti la più vantaggiosa per l’utente.

Contenimento del grado di copertura

Il contenimento del grado di copertura solare (tipicamente non superiore al (60%) è il sistema tradizionalmente utilizzato che ha consentito fino ad oggi di operare la maggior parte degli impianti minimizzando (ma non eliminando) i fenomeni di arresto per surriscaldamento. Tale sistema però, oltre a non risolvere le problematiche legate sia ai periodi di vacanza che agli arresti della pompa di circolazione solare per blackout, riduce drasticamente le possibilità di sfruttamento dell’energia solare.

Sistemi a Svuotamento tipo “Drain Back” - SolBox

Negli ultimi anni uno dei sistemi che ha preso piede per contrastare il fenomeno del surriscaldamento di un collettore solare termico è il sistema a svuotamento o “Drain-back”. Con un sistema a svuotamento, una volta raggiunta la massima temperatura impostata nel bollitore o termo-accumulatore, la pompa di circolazione solare viene arrestata e la parte di circuito idraulico esposta alla radiazione solare viene drenata in un apposto serbatoio. È evidente che, essendo l’arresto della pompa il fattore in grado di arrestare la captazione solare del fluido termovettore, il sistema risulta intrinsecamente sicuro anche in caso di black-out elettrico. Purtroppo il sistema si presta bene ad essere impiegato con i soli collettori solari piani ma non con quelli sottovuoto poiché di difficile drenaggio. Le limitazioni di qs sistema sono legate alla necessità di utilizzare pompe più prestanti (pertanto energivore) rispetto a quelle tradizionali poiché deputate al riempimento dell’impianto ed al fatto che una volta arrestato l’impianto, non è possibile riattivare la pompa solare se non una volta che il collettore ha ridotto la sua temperatura (in molti casi occorre attendere fino al giorno dopo). Il retrofit del sistema su un impianto esistente è possibile ma con un impatto considerevole poiché, oltre a necessitare l’inserimento di un serbatoio aggiuntivo, richiede anche la sostituzione del gruppo di circolazione solare e della centralina solare differenziale.

Impiego di Centraline Solari Differenziali Evolute

La maggior parte delle centraline solari differenziali evolute presenti oggi sul mercato sono dotate di diverse funzioni in grado di limitare al minimo le problematiche legate alla stagnazione. Tali funzioni agiscono su diversi fronti come ad esempio:

- Le funzioni vacanza solitamente minimizzano l’LMTD (DT medio logaritmico) adottano una strategia di caricamento termico dell’accumulo tale da mantenere costantemente elevata la temperatura del collettore solare per minimizzarne la capacità di captazione

- Le funzioni di raffreddamento del collettore solare che consentono di sfruttare il collettore con funzione di dissipatore termico riducendo la temperatura dell’accumulo termico nel periodo in cui è ridotta o assente la radiazione solare (sera/notte)

Tali funzioni nonostante diano un grosso contributo nel contenimento delle problematiche di surriscaldamento di un impianto solare, sono però strettamente legate alla presenza di corrente elettrica.

Serrande Automatiche con Comando a Termostato

Uno degli strumenti più semplici da adottare per contrastare il fenomeno della stagnazione su impianti esistenti è l’installazione di una serranda avvolgibile elettrica con termostato di controllo. Tale soluzione consente di oscurare il collettore solare una volta che il bollitore o termo-accumulatore ha raggiunto la massima temperatura. Con questa tecnologia è possibile raggiungere il massimo dello sfruttamento dell’energia solare poiché in caso di impiego del calore accumulato, una volta scesa la temperatura dell’accumulo la serranda si riapre ed il collettore torna esposto alla radiazione solare captando fino all’ultimo fotone disponibile. Occorre segnalare inoltre che tali serrande posso anche essere comandate manualmente in maniera tale da proteggere il collettore solare in caso di eventi atmosferici estremi e, quando si va in vacanza. Purtroppo anche in questo caso, il sistema non risulta più in grado reagire in caso di blackout elettrico.

Collettori con Valvola Termostatica Anti-Stagnazione

L’ultimo ritrovato della tecnologia oggi presente sul mercato è il collettore a tubi sottovuoto tipo “Heat-Pipe” con valvola termostatica Anti-Stagnazione incorporata nel bulbo superiore dell’Heat-Pipe stesso. Con questo sistema innovativo dotato di valvole a spegnimento automatico (a circa 80°C), è possibile proteggere il pannello solare dal surriscaldamento. Essendo la protezione realizzata attraverso l’impiego di un sistema meccanico (valvola termostatica) e pertanto esente da un qualsiasi sistema di controllo elettronico quindi, intrinsecamente sicuro in qualsiasi situazione.

TECNOLOGIE A CONFRONTO

La seguente tabella mette a confronto le diverse tecnologie disponibili dando punto per punto una valutazione delle prestazioni di ciascuna tecnologia. I valori attribuiti vanno da un minimo di 1 ad un massimo di 5 sulla base di quanto esposto in precedenza.

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