Principio di funzionamento dei pannelli solari per produzione d'acqua calda

L’elemento principale di un sistema di produzione d’acqua calda ad energia solare è il collettore solare. Il collettore è di colore nero, per ridurre al minimo la riflessione ed è composto da un materiale ad alta conducibilità termica (rame).

Per migliorare il rendimento il collettore solare è alloggiato dentro un contenitore metallico coibentato, chiuso solitamente da un vetro temperato.

Il contenitore crea un “effetto serra” isolando il collettore solare dall’ambiente esterno che si trova a temperatura notevolmente inferiore.

Quando il sole irraggia il collettore solare, il rame di cui è composto si riscalda velocemente trasferendo calore all’acqua in esso contenuto. L’acqua nel collettore si scalda e per convezione tende a salire verso l’alto e a fluire attraverso il tubo d’uscita, richiamando l’acqua fredda dal tubo d’entrata. Per lo stesso principio l’acqua calda all’interno del boiler si stratifica, occupando la zona alta. Il fenomeno si ripete nel tempo, diminuendo d’intensità, man mano che la temperatura media dell’acqua contenuta nel bollitore si avvicina alla temperatura massima del collettore.

Nella figura è rappresentato un sistema a circolazione naturale a scambio di calore diretto.

L’acqua scaldata dal collettore deve essere immagazzinata riducendo al minimo le dispersioni termiche. Questo compito viene assolto dal boiler o bollitore che in abbinamento al collettore danno vita a sistemi di pannelli solari che si differenziano per il sistema di circolazione e il sistema di scambio termico.
Il sistema utilizzato per la circolazione, ossia il modo con il quale il liquido si sposta tra collettore e boiler, può essere di tipo naturale o forzato.
Il sistema di scambio termico, ossia il modo con cui il calore viene trasferito all’acqua contenuta nel boiler, può essere diretto o indiretto.
Volendo semplificare ulteriormente la logica del funzionamento, possiamo dire che un pannello solare sottrae energia (calore) all’ambiente per poi trasferirla ed immagazzinarla nel boiler.

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