DISTRIBUZIONE DEL CALORE SOLARE
La distribuzione ha lo scopo di far giungere il calore solare a tutti i locali in cui necessita e dipende direttamente dal progetto dell’edificio e del sistema di riscaldamento. Obiettivo del progettista è come abbiamo già detto, quello di minimizzare la rete di distribuzione. Il sistema più efficace per distribuire l’energia solare è quello di disporre i locali in modo che l’energia sia raccolta ed accumulata direttamente al loro interno o nelle immediate vicinanze. La distribuzione dell’energia solare nell’ambiente deve poi prevenire la formazione di forti gradienti tra le temperature superficiali e quella dell’aria.
Se, ad esempio, in un sistema diretto sono disponibili quantità sufficienti di massa termica primaria e secondaria, la distribuzione per scambio di calore tra le pareti (scambio radiativo) e tra le pareti e l’aria (scambio convettivo) sarà adeguata. La distribuzione in un sistema diretto può essere migliorata anche utilizzando vetri diffusori. Se troppo calore solare è rilasciato nell’ambiente, questo può essere parzialmente trasferito ad un locale adiacente semplicemente aprendo una porta. La circolazione dell’aria da una stanza all’altra può essere meglio attivata se l’altezza della porta si estende sino al soffitto, evitando così la formazione di aria calda stagnante in prossimità del soffitto. La quantità di radiazione termica trasmessa al locale adiacente sarà invece molto piccola.
Con un sistema di accumulo isolato o per il recupero di un forte esubero di energia solare sul lato sud dell’edificio, si richiede un sistema di distribuzione più complesso. Un sistema di riscaldamento ad aria centralizzato può regolare la distribuzione mediante il ricircolo dell’aria interna. Può essere però rischioso progettare un edificio dove la distribuzione ha luogo esclusivamente per mezzo della circolazione naturale (convezione pura e moto dell’aria prodotto dalla pressione del vento). La fig. in alto fornisce un esempio di questo tentativo per un edificio solare a più zone. La resistenza al flusso dell’aria (ad esempio in un letto di pietre) può comportare una velocità inferiore a quella risultante dalle infiltrazioni e dalla ventilazione meccanica: in questo caso il sistema non funzionerà. E’ più sicuro affidarsi a canali dell’aria e ventilatori per il trasferimento del calore: la figura che segue illustra un tipico esempio.
I SISTEMI DI RISCALDAMENTO SOLARE PASSIVI
Il riscaldamento solare si ottiene con due sistemi diversi: i sistemi attivi (a collettori solari), che necessitano per il funzionamento di elementi meccanici ed energia esterna, e i sistemi passivi, in cui l’edificio stesso è l’impianto e funziona sfruttando le proprietà fisiche naturali dei flussi di calore.
SISTEMI DI RISCALDAMENTO SOLARE ATTIVI
I sistemi di riscaldamento solare attivi sono impianti che, pur basandosi come fonte di energia sulla radiazione solare, hanno bisogno di dispositivi di tipo meccanico per la distribuzione del calore. Un esempio di questi sistemi di riscaldamento attivo è rappresentato dagli impianti a collettori solari ad aria (o ad acqua): una o più batterie di elementi di captazione, i veri e propri collettori, posti generalmente sul tetto dell’edificio, acquisiscono l’energia termica della radiazione del sole e la trasferiscono ad un fluido (acqua o, meglio, aria) che viene indirizzato verso un accumulatore termico (letto di ghiaia, serbatoio di acqua); il calore immagazzinato viene poi, al momento del bisogno, prelevato dal termoaccumulatore e distribuito meccanicamente grazie ad una pompa ai diversi ambienti dell’edificio. I sistemi attivi hanno quindi bisogno di energia esterna (elettrica) per azionare le pompe e le ventole necessarie alla diffusione del calore.
SISTEMI DI RISCALDAMENTO SOLARE PASSIVI
I sistemi di riscaldamento solare passivi, invece, non hanno elementi meccanici per la raccolta e la distribuzione del calore: i flussi termici avvengono naturalmente grazie ai fenomeni di irraggiamento, conduzione e convezione naturale. Inoltre, mentre nel caso dei sistemi attivi l’impianto è “aggiunto” all’edificio, nel caso del riscaldamento passivo la struttura intera della costruzione è il sistema. Non esistono, cioè, accumulatori termici o collettori separati o elementi meccanici, né vi è necessità di energia diversa da quella solare per far funzionare il sistema. Le due componenti fondamentali di un sistema di riscaldamento solare passivo sono: l’elemento di captazione, generalmente una vetrata rivolta a sud, e la massa termica, quale elemento di accumulo e ridistribuzione del calore.
Volendo sintetizzare, i sistemi di captazione solare si suddividono secondo quanto espresso in tabella seguente:
