Quali vantaggi offre un serbatoio di accumulo per il solare termico?
Per produrre energia termica utilizzando fonti rinnovabili come appunto l’energia solare, ma anche con altri combustibili come le biomasse allo scopo di ottimizzare le performance, è necessario avere la possibilità di immagazzinare l’energia prodotta. Ciò consente di poterne disporre all’occorrenza, senza privazioni e nel massimo comfort.
Questo fondamentale vantaggio è particolarmente evidente nel caso dei pannelli solari termici con un serbatoio di accumulo. La presenza di un termo-accumulatore ne estende l’utilizzo a tutta la giornata, in qualsiasi momento sia richiesta. I sistemi di accumulo di un solare termico possono essere:
- Termoaccumulatori (contengono solo acqua tecnica di riscaldamento)
- Termoaccumulatori con produzione di acqua calda sanitaria (contengono acqua tecnica di riscaldamento e producono acqua calda sanitaria con sistema istantaneo o tank in tank)
- Boiler (contengono solo acqua calda sanitaria)
Serbatoio di accumulo: una soluzione per diverse tipologie di impianti termici
Se l’importanza dei serbatoi di accumulo è chiara per il solare termico, lo è altrettanto anche per altre tipologie di generatori di calore. Mettendo da parte l’energia in eccesso e restituendola quando l’impianto è spento o inattivo, il puffer presente negli impianti di riscaldamento è in grado di ottimizzare l’efficienza dell’intero impianto e di ridurne lo stress a cui viene sottoposto.
Ciò è possibile perché l’installazione del termo-accumulatore riduce in modo rilevante la quantità di cicli di accensione e spegnimento della caldaia. Naturalmente, per svolgere al meglio il suo compito, il puffer deve essere dimensionato correttamente: un serbatoio con una capienza troppo ridotta non sarebbe in grado di immagazzinare energia termica a sufficienza, mentre un accumulo troppo grande farebbe salire eccessivamente i consumi, eliminando qualsiasi beneficio.
Per capire come dimensionare il serbatoio di accumulo, il primo passo obbligato è individuare l’utilizzo che prevediamo per il puffer. La sua funzione di termo-accumulatore per una caldaia a pellet sarà integrata da un solare termico oppure no? È pensato per produrre anche acqua calda sanitaria? Di quale tipologia di impianto è a servizio? Quale è la potenza della caldaia (kW)?
Tante sono le variabili da considerare. Nel dimensionamento giocheranno un ruolo fondamentale tanti aspetti quali: la potenza della caldaia, la tipologia di impianto di riscaldamento, le distanze percorse dalle tubazioni, l’integrazione di un sistema solare termico, il collegamento al puffer di più generatori (caldaia a pellet più caldaia a gas oppure caldaia a pellet più pompa di calore)
Dimensionamento in litri dell’accumulo nel sistema solare termico
Quanti litri deve essere in grado di contenere il serbatoio che immagazzina l’energia prodotta? Come dimensionare l’accumulo? Indicativamente, per semplificare si può affermare che per ogni mq di pannello solare bisogna prevedere circa 50 litri, tenendo però conto che questa misura potrebbe variare in base a diverse variabili, tra cui anche il tipo di impianto.
A questo punto è necessario fare una prima differenza fondamentale: con un sistema solare termico a circolazione forzata, possiamo avere produzione di acqua tecnica di riscaldamento e acqua calda sanitaria con l’integrazione di una caldaia e dei pannelli solari. Entrambi lavoreranno per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria. Con un sistema solare a circolazione naturale invece, sia la caldaia che i pannelli solari lavoreranno solo ed esclusivamente per la produzione di acqua calda sanitaria e non di quella tecnica per il riscaldamento.
Ma non solo, esistono anche molti altri elementi di cui tenere conto: per un corretto dimensionamento del serbatoio di accumulo termico in un impianto solare termico, occorre valutare la potenza generabile dai pannelli, la potenza minima e massima richieste e le ore di autonomia in cui è possibile prelevare energia in assenza del sole, quindi senza coinvolgere il generatore di calore.
Formula per dimensionare il serbatoio di accumulo
Calcolare il volume in litri più opportuno per il proprio impianto solare non è semplice, ecco perché ci sono diverse formule che possono aiutare in questo scopo.
Tra queste, ad esempio, una formula piuttosto precisa prevede la divisione tra il valore 2000 e la differenza tra la temperatura nominale del sistema che utilizzerà l’acqua (Ts) e la temperatura del fluido di rete (Ta). Il risultato sarà la capacità necessaria per ogni metro quadrato.
Altro dato fondamentale è relativo alle utenze. Il numero di persone che utilizzeranno l’acqua calda sanitaria è determinante. È ovvio che ci saranno differenze importanti tra l’uso di acqua calda sanitaria in una struttura di tipo residenziale (abitazione monofamiliare) e l’uso in una struttura ricettiva o sportiva. Indipendentemente dalle formule che possono aiutarci nel dimensionamento di un accumulo, è importante specificare che il numero di persone che vivono in casa e la superficie dell’abitazione sono i dati fondamentali su cui fare i calcoli.
Arrivati a questo punto è necessario fare una precisazione per evitare di sbagliare. In termini di dimensionamento dell’accumulo bisogna fare una distinzione in relazione alla funzione che avrà quest’ultimo nel nostro impianto.
- Accumulo di acqua tecnica di riscaldamento: nel dimensionamento entrano in gioco la tipologia e la potenza del generatore di calore. Genericamente per le caldaie a biomassa consideriamo da 20 a 25 lt di acqua tecnica per ogni kW della caldaia. Per una caldaia da 30 kW, ad esempio, possiamo installare un Puffer da 600 o 750 lt. Questo potrà essere integrato da un sistema solare termico che contribuirà al riscaldamento dell’acqua tecnica.
- Accumulo di acqua tecnica di riscaldamento con produzione di acqua calda sanitaria: valgono le stesse regole viste nel punto precedente, con l’aggiunta di alcune specificazioni per quanto riguarda la produzione di acqua calda sanitaria. Riprendendo l’esempio di una caldaia da 30kW con un Puffer da 600 lt integrato da pannelli solari termici, possiamo avere una produzione di acqua calda sanitaria di tipo istantaneo o con accumulo tank in tank. Nel primo caso avremo una capacità di produzione di acqua calda sanitaria (in relazione alle specifiche tecniche del puffer scelto) di 30 lt al minuto. Nel secondo caso invece, possiamo avere un Puffer con 600 lt di acqua tecnica e un ulteriore accumulo interno da 150 lt di sola acqua calda sanitaria.
In relazione alle specifiche tecniche di ogni puffer, qualora ad esempio ritenessimo insufficienti i litri di accumulo di acqua calda sanitaria o la produzione istantanea dovremo optare per un puffer più grande. Questa scelta deve essere sempre valutata da un tecnico professionista
- Accumulo di acqua di acqua calda sanitaria: nel dimensionamento entrano in gioco il numero di persone che vivono in casa e la superficie dell’abitazione. Altri aspetti tecnici fondamentali sono l’esposizione a sud e la superficie disponibile su cui installare i pannelli solari.
Dimensionamento dell’accumulo nel solare termico a circolazione naturale
Naturalmente più grande è il volume dell’accumulo, maggiore è la quantità di energia che può essere conservata. Come accennato, però, non bisogna esagerare per non correre il rischio di non riscaldare a sufficienza l’acqua nel serbatoio.
Nel caso di un impianto solare termico a circolazione naturale, è possibile installare un accumulo da 200 o da 300 litri e installare rispettivamente uno o due pannelli solari a supporto. In questo modo, si può riuscire ad ottemperare efficacemente alle proprie esigenze per la produzione di acqua calda sanitaria.
Dimensionamento dell’accumulo nel solare termico a circolazione forzata
Se, invece, siamo in possesso di un impianto solare termico a circolazione forzata, gli accumuli hanno una capacità potenzialmente più elevata, che possono variare da 200 a 1500 litri per accumuli di acqua calda sanitaria oppure da 200 a più di 3000 litri nel caso di puffer con produzione di acqua calda sanitaria (in realtà per esigenze specifiche gli accumuli possono essere anche superiori a 3000 lt)
Su questi sistemi particolari, gli accumuli possono esse montati in serie o costruiti su misura. Per quanto riguarda il dimensionamento dei collettori solari a servizio degli accumuli, si considerano di solito 2 pannelli ogni 300 litri di acqua, considerando anche la zona climatica in cui si trova la struttura.
Dimensionamento dell’accumulo nel solare termico: esempi
Solitamente nelle abitazioni singole vengono utilizzati boiler da 200 o 300 litri. Anche in una famiglia di 4 persone, un volume di 200 litri può essere sufficiente. Ricordiamo che conviene, sempre considerare che uno dei requisiti richiesti per l’erogazione degli incentivi è la superficie dell’abitazione, quindi ad esempio non viene incentivata l’installazione di un sistema solare termico da 600 litri in un’abitazione di 150 mq.
In abitazioni plurifamiliari o condominiali gli accumuli possono essere più grandi. Nelle strutture ricettive o sportive il dimensionamento viene effettuato in relazione al numero di persone che ne devono usufruire. Possono essere installati sistemi solari con accumuli a servizio dell’intera struttura, purché sia disponibile la superficie necessaria e l’esposizione sia rivolta a sud.
Dimensionamento dell’accumulo in sistemi combinati
Nella maggior parte dei casi, i serbatoi fanno parte di impianti termici combinati, in cui il ruolo svolto dagli accumuli è funzionale sia alla produzione di acqua calda sanitaria, sia al riscaldamento degli ambienti insieme ad altri generatori termici. In queste situazioni, il dimensionamento dell’accumulo è più complesso e necessita di un calcolo approfondito in grado di considerare ogni variabile, in modo da evitare errori e conseguenti inefficienze dell’impianto.
Il nostro consiglio è quello di rivolgerti ad un professionista che saprà consigliare la soluzione giusta per il tuo caso specifico. La scelta di una soluzione ad energie rinnovabili viene sempre fatta in ottica del rispetto dell’ambiente e del risparmio energetico. Sbagliare nel dimensionamento dell’accumulo di un sistema solare termico potrebbe comportare ad un ridotto risparmio energetico o addirittura a maggiori consumi con un conseguente aumento degli impatti ambientali.
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