Gli scaldacqua solari attivi (a circolazione forzata) usano una pompa elettrica e una centralina per muovere il fluido tra collettore e accumulo; i sistemi passivi lo muovono solo per convezione naturale, con l'accumulo montato sopra il collettore in una disposizione a circolazione naturale (termosifone). I sistemi passivi costano meno, sono più semplici e non hanno pompa, ma richiedono un clima con gelo assente o lieve e un tetto in grado di reggere l'accumulo; i sistemi attivi costano di più, collocano l'accumulo all'interno e dominano nei climi freddi.
Come classifica il DOE gli scaldacqua solari?
Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) divide tutti gli scaldacqua solari in due famiglie. I sistemi attivi hanno circolatori e regolazione, e si distinguono in circolazione diretta (l'acqua di rete è pompata attraverso i collettori, solo nei climi senza gelo) e circolazione indiretta (un circuito antigelo pompato con scambiatore di calore, lo standard per i climi con gelo). I sistemi passivi non hanno pompa e si distinguono in sistemi a circolazione naturale (accumulo sopra il collettore, funzionamento per convezione) e sistemi con accumulo integrato nel collettore (ICS), in cui lo stesso accumulo si trova in una scatola vetrata che assorbe la luce solare. La stessa classificazione vale in tutto il mondo; la prassi europea si concentra semplicemente sui sistemi attivi indiretti al nord e sui sistemi a circolazione naturale nel Mediterraneo. La distinzione tra diretto e indiretto all'interno di queste famiglie ha una pagina propria: riscaldamento solare dell'acqua diretto e indiretto.
Come funziona un sistema passivo a circolazione naturale?
L'acqua riscaldata nel collettore diventa meno densa e sale naturalmente in un accumulo montato direttamente sopra; l'acqua più fredda e più densa scende per essere riscaldata di nuovo. La fisica funziona da sola: nessuna pompa, nessuna centralina, nessuna elettricità, nulla che possa guastarsi. Per questo il principio della circolazione naturale domina da decenni il riscaldamento dell'acqua nei climi soleggiati e resta il tipo di scaldacqua solare più installato al mondo. Il meccanismo completo è spiegato in come funziona un sistema a circolazione naturale senza pompa. Unità compatte da tetto come la serie Solimpeks TSM riuniscono collettore e accumulo in un unico prodotto, con capacità da 120 a 305 litri al giorno, e le versioni indirette (a circuito chiuso) estendono l'uso della circolazione naturale alle zone soggette a gelo.
Come funziona un sistema attivo a pompa?
Una centralina differenziale confronta la sonda del collettore con quella dell'accumulo e fa funzionare un circolatore ogni volta che il collettore è sensibilmente più caldo, di norma con una differenza di inserimento di 6–8 K. L'accumulo si colloca dove conviene all'edificio, di solito in un locale tecnico al piano terra, e il tetto porta soltanto collettori leggeri. Poiché il fluido è pompato, il circuito può essere riempito con glicole e posato liberamente, il che rende i sistemi attivi indiretti la scelta predefinita ovunque gli inverni siano rigidi; le opzioni di protezione antigelo sono confrontate in come proteggere dal gelo un impianto solare termico.
Attivo o passivo: come si confrontano?
| Criterio | Passivo (circolazione naturale) | Attivo (a pompa) |
|---|---|---|
| Parti in movimento | Nessuna | Circolatore, centralina, valvole |
| Elettricità necessaria | No | Sì (piccolo carico del circolatore) |
| Costo di acquisto e installazione | Inferiore | Superiore |
| Posizione dell'accumulo | Sul tetto, sopra il collettore | In qualsiasi punto dell'edificio |
| Carico strutturale sul tetto | Accumulo + acqua (diverse centinaia di kg) | Solo i collettori |
| Tolleranza al gelo | Limitata; le versioni indirette la estendono | Eccellente con glicole o drain-back |
| Estetica | Accumulo visibile sul tetto | Visibili solo i collettori |
| Climi tipici | Mediterraneo, Medio Oriente, zone miti | Europa centrale/settentrionale, climi freddi |
Quale scegliere?
Che a decidere siano il clima e l'edificio. In un clima mite o con poco gelo e un tetto strutturalmente solido, un sistema passivo a circolazione naturale è difficile da battere sul costo per litro di acqua calda: meno componenti significano meno da acquistare, installare e manutenere, e l'affidabilità si misura in decenni. In un clima freddo, o dove un accumulo sul tetto è inaccettabile dal punto di vista strutturale o visivo, un sistema attivo indiretto è la risposta ingegneristica corretta nonostante l'hardware aggiuntivo: si protegge da solo in inverno e tiene l'accumulo all'interno, dove le dispersioni termiche sono più economiche da gestire. Le differenze di rendimento tra esempi ben progettati di ciascun tipo sono modeste; l'errore da evitare è imporre l'architettura sbagliata al clima sbagliato. Solimpeks produce entrambe le famiglie, con le unità a circolazione naturale TSM e i collettori Wunder per impianti a pompa, dal proprio stabilimento di Konya, dove costruisce componenti solari dal 2001: la raccomandazione segue quindi davvero il luogo di installazione, non il catalogo.
Domande frequenti
Gli scaldacqua solari passivi sono meno efficienti di quelli attivi?
Non per natura. La convezione fa circolare il fluido più lentamente di una pompa, ma un sistema a circolazione naturale ben progettato fornisce una quantità giornaliera di acqua calda comparabile nei climi per cui è adatto. I sistemi attivi passano in vantaggio con il freddo, dove i circuiti a glicole e gli accumuli interni riducono le dispersioni.
Un sistema a circolazione naturale può funzionare in un clima freddo?
I modelli indiretti a circolazione naturale con circuito antigelo chiuso tollerano un gelo moderato, ma inverni rigidi prolungati favoriscono i sistemi attivi indiretti o drain-back. Inoltre l'accumulo sul tetto disperde più calore all'esterno al calare delle temperature.
Gli scaldacqua solari attivi consumano molta elettricità?
Pochissima. Il circolatore è una piccola pompa che funziona solo quando il sole fornisce calore utile, e i moderni circolatori ad alta efficienza assorbono poche decine di watt. Il consumo annuo della pompa è una piccola frazione del calore solare fornito.
Quanto pesa un accumulo a circolazione naturale sul tetto?
Un accumulo pieno più il collettore possono arrivare a diverse centinaia di chilogrammi a seconda della capacità, quindi la struttura del tetto va verificata prima dell'installazione. È una valutazione di routine per un installatore e la principale differenza strutturale rispetto a un sistema a pompa.