Pompa Idraulica Solare: Funzionamento e Tipologie
Il solare termico è un impianto in grado di fornire ad un’abitazione l’acqua calda necessaria al fabbisogno giornaliero, semplicemente sfruttando l’irraggiamento del sole. L’impianto è costituito da varie componenti, ognuna necessaria a svolgere un preciso compito. Il risultato finale di un impianto garantisce risparmio in bolletta ed emissioni di CO2 praticamente nulle.
Pannelli Solari Termici: Come Funzionano
I pannelli solari termici, noti anche come collettori solari termici, sono progettati per riscaldare l'acqua o altri fluidi utilizzando il calore del sole. Questi pannelli sono utilizzati per riscaldare l'acqua domestica, sia per uso sanitario che per il riscaldamento degli ambienti. Il funzionamento di un pannello solare termico si basa sul principio dell'effetto serra: il pannello cattura l'energia solare e la converte in calore, che viene poi trasferito al fluido che scorre attraverso il pannello in un circuito chiuso spinto a pressione da una pompa idraulica, il sistema di circolazione trasporta il fluido caldo dal pannello al serbatoio di accumulo dell’acqua, che si riscalda, rimanendo disponibile per l’uso futuro .
Un pannello solare termico, o collettore solare, è composto da un assorbitore (costruito in rame o alluminio) in grado di assorbire il calore della luce solare. I raggi del sole incidenti colpiscono la superficie dei pannelli, venendo da una parte assorbiti da una piastra captante, dall’altra riflessi verso l’esterno. La piastra riscaldandosi emette raggi infrarossi che vengono trattenuti all’interno dei pannelli, generando una sorta di effetto serra.
Componenti dell'Impianto Solare Termico
- Serbatoio: Il serbatoio contiene l’acqua necessaria all’utenza e provvede ad accumulare l’energia prodotta in eccesso durante il giorno per rilasciarla la sera, quando i pannelli sono inattivi. In questo modo, il serbatoio è in grado di fornire l’acqua calda all’utenza.
- Valvola miscelatrice: Ha il compito di miscelare acqua calda e fredda in modo che l’acqua venga erogata alla temperatura desiderata (di norma intorno ai 40°).
- Valvola deviatrice: Detta anche valvola a tre vie, è composta da un ingresso e due uscite.
L’impianto solare termico si può integrare con una caldaia istantanea o una di accumulo, a seconda della frequenza e intensità di utilizzo di acqua calda sanitaria. Prima di scegliere la tipologia di impianto solare termico e l’integrazione con ulteriori sistemi è essenziale effettuare un sopralluogo, al fine di valutare il più adatto alle singole esigenze. Costruzioni Solari si avvale di tecnologie innovative, con le quali realizza impianti solari termici Made in Italy di ultima generazione di piccole e grandi dimensioni.
Tipologie di Pannelli Solari Termici
- Pannelli piani vetrati: Sono composti da un serbatoio ad accumulo di acqua (o aria) e dal pannello, il vetro protegge il radiatore interno. Come spiegato, la sua trasparenza consente alla luce di entrare nella parte interna del pannello dove i raggi infrarossi sono trattenuti per agevolare il riscaldamento del liquido collegato con il serbatoio dell'acqua.
- Pannelli scoperti: Sono la soluzione più economica, ma il rendimento è più basso: il pannello è costituito da un radiatore privo di vetro e l'acqua passa direttamente all’interno i tubi del pannello stesso, dove viene riscaldata direttamente dai raggi solari prima di essere utilizzata.
Pannelli Solari Fotovoltaici
I pannelli solari fotovoltaici, noti anche come moduli fotovoltaici o celle solari, convertono direttamente l'energia luminosa del sole in elettricità. Questi pannelli sono composti da una serie di celle solari, solitamente fatte di silicio, che generano una corrente elettrica quando vengono colpiti dalla luce solare.
L’energia prodotta dai pannelli solari, montati su una struttura di supporto sul tetto, viene trasmessa tramite dei cavi, all’inverter che trasforma la corrente prodotta continua dai pannelli in corrente alternata, adatta per uso domestico e rete elettrica. Questa energia prodotta viene misurata da un contatore elettrico, per essere immessa nella rete o direttamente usata nell’abitazione. I relativi sistemi di protezioni e sicurezza garantiscono il corretto funzionamento e la sicurezza dell'impianto.
Tipologie di Pannelli Fotovoltaici
- Pannelli Fotovoltaici a Silicio Policristallino (Poly-Si): Questi pannelli sono realizzati con celle di silicio costituite da molteplici cristalli.
- Pannelli Fotovoltaici a Silicio Monocristallino (Mono-Si): Le celle di silicio monocristallino sono composte da un singolo cristallo, offrendo un'efficienza leggermente superiore.
- Pannelli Fotovoltaici a Film Sottile: Questi moduli utilizzano strati sottili di materiali semiconduttori come il silicio amorfo, il tellururo di cadmio o il diseleniuro di rame indio gallio (CIGS).
Ogni tipologia ha vantaggi e svantaggi in termini di costo, efficienza, durata e specifiche.
Pompe Solari per Piscine
Le pompe solari proposte da BOREVIT Srl sono atte alla filtrazione e circolazione dell’acqua della piscina alimentate da pannelli solari. Sono applicabili in qualsiasi struttura in cui si voglia realizzare un sistema di pompaggio con alimentazione diretta da pannelli fotovoltaici al fine di ottenere un sistema economico, autonomo rispetto alla rete elettrica e che offra le migliori garanzie di durata ed efficienza negli anni. Ottimo per piscine residenziali, piscine destinate ad una sola abitazione oppure aperte al pubblico.
Il sistema di filtrazione e circolazione dell’acqua della piscina alimentato da pannelli solari serve a preservare la purezza dell’acqua dal deterioramento dovuto a vari fattori (vegetazione circostante, insetti, normale balneazione) e, allo stesso tempo, garantire la costante quantità d’acqua presente in piscina. Pertanto le piscine sono dotate di sistemi che provvedono alla circolazione e al trattamento dell’acqua fisico (filtrazione e pulizia) e chimico (disinfezione). Con la filtrazione si fare passare l’acqua attraverso un filtro di materiale inerte e poroso.
Componenti del Sistema di Filtrazione e Circolazione
- Pompa Solare: La pompa solare, specifica per il funzionamento tramite i pannelli solari, è collegata ad un drive, un dispositivo elettronico atto a regolare il completo funzionamento della pompa in base all’irraggiamento solare regolandone la velocità e la portata di acqua in uscita in base, anche, alla produzione dei pannelli solari.
FreeWater è un impianto di trattamento acqua per piscina capace di escludere totalmente i costi di energia elettrica. Ulteriori vantaggi che FreeWater garantisce sono il funzionamento silenzioso e la costruzione modulare per una semplice manutenzione. FreeWater è una la soluzione BOREVIT per garantire il massimo del risparmio e ridurre al minimo l’impatto ambientale. FreeWater di BOREVIT è un prodotto di alta qualità progettato per l’uso in piscine e residenziali e commerciali. FreeWater utilizza un motore ad alta efficienza ed affidabilità, collegato ai pannelli solari tramite un controller.
Principi di Funzionamento delle Pompe Idrauliche
La funzione principale delle pompe idrauliche è quella di movimentare le acque di flusso. L'elemento essenziale che permette alla pompa di compiere questo sforzo è il motore.
La pompa cosiddetta centrifuga possiede un'entrata dell'acqua (definita aspirazione), posizionata in corrispondenza dell'asse centrale dell'elettropompa. L'accensione di un motore elettrico fa muovere alcune pale, dette giranti, che spingono i liquidi pompati dal centro della pompa, verso l'esterno.
Ogni pompa che andrà installata dovrà essere completamente piena di acqua e non contenere alcun minima particella d'aria, affinchè la possa trasferire energia all'acqua. La spurgo dell’aria avviene di solito al primo avviamento e la pompa deve essere in marcia. In questo caso il livello dell'acqua nel serbatoio si trova ad un'altezza superiore rispetto alla pompa. L'acqua riempie la pompa cadendo dall'alto, spinta dal suo stesso peso dal serbatoio di raccolta.
Il funzionamento dello spurgo è più complicato quando la pompa dovrà compiere un'aspirazione da un pozzo, cisterna o serbatoio che e’ posto al di sotto della pompa stessa. In questo caso la tubazione necessaria per l'aspirazione dovrà disporre di una valvola di non ritorno immersa nel serbatoio. In concreto, le valvole di non risalita, saranno montate all'estremità del tubo di aspirazione e in corrispondenza di un filtro, costituito da una rete metallica, che blocchi l'aspirazione dello sporco, rimasto sul fondo del deposito dell'acqua.
La massima altezza affinchè una pompa possa lavorare correttamente, detta anche capacità di autodescamento, è di circa 8-9 metri.
Accessori e Sistemi di Controllo
- Presscontrol: Il funzionamento di un presscontrol dipenderà dalla pressione massima della pompa. Questo particolare strumento dovrà sempre tener conto della potenza della pompa elettrica. Sarà indispensabile fare sempre riferimento ai dati tecnici riportati sulla confezione del presscontrol, dove è indicato certamente la potenza massima di corrente che potrà tollerare.
- Pressostato: Come dicevamo sopra, il compito di un presscontroll potrà anche essere svolto da un pressostato.
Gli impianti a pannelli solari termici offrono elevate prestazioni nell'efficienza della conversione in calore solare. La loro capacità di riscaldare acqua e fluidi è particolarmente efficace in climi con esposizione solare costante. Possono ridurre il consumo di energia tradizionale per il riscaldamento domestico e dell'acqua, contribuendo a risparmiare energia e ridurre le emissioni. Tuttavia, le prestazioni possono variare in base all'angolazione e all'orientamento dei pannelli rispetto al sole, oltre alle condizioni climatiche.
Le principali applicazioni del solare termico sono: la produzione di acqua calda sanitaria, la contribuzione al riscaldamento (fino al 40% dei consumi) e il riscaldamento delle piscine (anche in stagione invernale).
Inseguitori Solari Termodinamici
Per massimizzare la resa giornaliera dei captatori solari è stato ideato e brevettato un inseguitore solare polare termodinamico. L’inseguimento è reso possibile grazie ad un attuatore che pone in rotazione il pannello stesso quando si genera una sempre diversa pressione del fluido organico quando il pannello non è ruotato in direzione del Sole. Tale sistema permette di aumentare notevolmente le prestazioni della pompa idraulica solare, in termini di acqua sollevata al giorno, a parità di superficie di captazione.
Applicazioni ORC (Organic Rankine Cycle)
Come noto, tali sistemi sono caratterizzati da un’elevata semplicità tecnologica, risultano estremamente flessibili per quanto riguarda lo sfruttamento di svariate tipologie di sorgenti termiche a diversi livelli di temperatura, e sono particolarmente adatti alle applicazioni cogenerative. Tra i vari modelli presenti sul mercato, particolarmente interessante è un’applicazione ORC sviluppata dalla Nova Somor, prevalentemente progettata per la produzione di energia meccanica per l’azionamento diretto di macchine operatrici. Più in dettaglio, il sistema in oggetto - che impiega come fluido organico l’R134a - è in grado di sfruttare la differenza di temperatura tra due sorgenti termiche per trascinare, con moto alternato, un sistema di pompaggio finalizzato al sollevamento di acqua di pozzo o altre fonti. Nova Somor ha sviluppato ulteriori applicazioni della macchina in oggetto in cui l’energia termica è fornita da una caldaia a biomassa o da un’altra sorgente di calore disponibile.