Sistema solare di riscaldamento dell'acqua calda

Molte persone credono che la pompa di calore non sia un vero e proprio sistema ad energia solare perché non utilizza collettori. Queste persone hanno torto! I sistemi a pompa di calore non necessitano di collettori solari perché utilizzano un diverso tipo di energia solare. Laddove i sistemi solari "convenzionali" per l'acqua calda necessitano della luce solare per riscaldare l'acqua, le pompe di calore estraggono il calore solare dall'aria intorno a noi e utilizzano questo calore per aumentare la temperatura dell'acqua. Anche se sembra improbabile, in realtà c'è abbastanza calore nell'aria circostante, anche in una giornata invernale, per riscaldare l'acqua fino all'ebollizione!
I sistemi a pompa di calore utilizzano l'elettricità per rimuovere il calore dall'aria e trasferirlo all'acqua (sono fondamentalmente condizionatori d'aria in "modalità riscaldamento"), ma utilizzano circa il 75% in meno di elettricità per riscaldare l'acqua in questo modo, rispetto a uno scaldabagno elettrico convenzionale.
Ecco un tipico sistema a pompa di calore: puoi vedere le somiglianze con un condizionatore d'aria!

Questo tipo di sistema è il più comune in Giappone, Israele e Australia, che negli ultimi 30 anni hanno installato milioni di sistemi residenziali e commerciali. Come il sistema ICS, il sistema a termosifone elimina il sistema di circolazione e controllo.
Tuttavia, la circolazione avviene secondo il principio della termosifonatura: il serbatoio di accumulo dell'acqua calda si trova più in alto rispetto al collettore solare e il flusso di circolazione viene indotto quando l'acqua più fredda sul fondo del serbatoio di stoccaggio cade per gravità attraverso una linea di circolazione nel fondo del serbatoio. pannello collettore solare, dove si riscalda e sale. L'acqua riscaldata nel pannello solare sale lungo una linea di circolazione fino al punto più alto del serbatoio di stoccaggio dell'acqua.

I sistemi di drenaggio hanno alcuni componenti in più, ma sono progettati specificamente per garantire un funzionamento a prova di guasto in climi con frequenti gelate durante i periodi invernali più freddi. Il collettore solare e il sistema di controllo sono gli stessi del sistema a circolazione diretta. Tuttavia, una soluzione antigelo circola attraverso il collettore solare e ritorna in uno scambiatore di calore nel serbatoio dell'acqua calda. L'aggiunta di uno scambiatore di calore aumenta il costo del sistema e crea un certo grado di perdita di energia per il trasferimento di calore, e questo, combinato con il fatto che questi sistemi sono tipicamente installati a latitudini più elevate, dove la radiazione solare in entrata è ridotta, rende l'acqua solare indiretta riscaldamento meno praticabile del suo cugino a circolazione diretta.
Come il sistema diretto, un sistema di controllo elettronico confronta la temperatura di un sensore situato sul collettore solare con la temperatura di un sensore situato sul fondo del serbatoio di accumulo dell'acqua calda (dove si trova l'acqua più fredda). Quando la temperatura del collettore solare è più calda dell'acqua sul fondo del serbatoio di una differenza predeterminata (quattro gradi, ad esempio), il controllo elettronico attiva una piccola pompa. Tuttavia, nel sistema drainback, il fluido che circola attraverso il collettore solare viene separato dall'acqua potabile nel serbatoio dell'acqua calda.
Attraverso il collettore solare e un serbatoio di drenaggio viene fatta circolare acqua o una soluzione di glicole. Quando la pompa si ferma, il fluido nel collettore solare "rifluisce" nel serbatoio di drenaggio, lasciando il collettore solare vuoto ogni volta che non circola fluido al suo interno. Una seconda pompa di circolazione fa circolare l'acqua potabile dal serbatoio dell'acqua calda attraverso uno scambiatore di calore nel serbatoio di scarico.

I sistemi di accumulo a collettore integrale, detti anche riscaldatori solari "batch", combinano il serbatoio di accumulo dell'acqua calda e la superficie del collettore solare in un unico componente, eliminando la necessità di pompe di circolazione o sistemi di controllo automatico. Nella sua implementazione più semplice, un serbatoio di stoccaggio dell’acqua dipinto di nero e esposto alla luce del sole è un sistema ICS rudimentale.
Questo tipo di sistema funziona meglio come preriscaldatore per uno scaldabagno convenzionale o senza serbatoio. La linea dell'acqua fredda che alimenta lo scaldabagno convenzionale viene deviata e inviata prima attraverso il modulo solare ICS. La circolazione è fornita dalla pressione della rete elettrica. In altre parole, quando l'acqua calda viene prelevata per l'uso dallo scaldabagno convenzionale, il serbatoio di accumulo viene riempito con acqua riscaldata dal sole invece che con acqua fredda. Ciò consente al riscaldatore elettrico o a gas di funzionare sostanzialmente meno.

Chiamato anche sistema "attivo" o "a circuito aperto", questo è il tipo di sistema più spesso installato nelle aree centrali e meridionali della Florida e in altri climi non gelidi della cintura solare negli Stati Uniti.
Nel sistema diretto, un sistema di controllo elettronico confronta la temperatura di un sensore situato sul collettore solare con la temperatura di un sensore situato sul fondo del serbatoio di accumulo dell'acqua calda (dove si trova l'acqua più fredda). Quando la temperatura del collettore solare è più calda dell'acqua sul fondo del serbatoio di una differenza predeterminata (quattro gradi, ad esempio), il controllo elettronico attiva una piccola pompa, che aspira acqua fredda dal fondo del serbatoio dell'acqua calda. e lo fa circolare attraverso il collettore solare. L'acqua riscaldata dal sole viene restituita alla parte superiore del serbatoio.
La pompa di circolazione è molto piccola e in genere utilizza circa la stessa quantità di elettricità di una lampadina da 100-watt. Un'altra versione di questo sistema utilizza un piccolo pannello fotovoltaico (solare elettrico) per azionare una pompa di circolazione a corrente continua (CC).