Con il precendente post ho descritto il contesto in cui ho deciso di lanciarmi nell'utilizzo di Arduino per monitorare il mio impianto solare. Quello che non ho detto è che la seconda fase del mio progetto è quello di provare a integrare il riscaldamento di casa con l'energia catturata dai pannelli solari.

Questo è lo schema completo del mio impianto termico, sia riscaldamento che ACS. La mia casa ha un impianto a termosifoni, ma grazie a un po' di lavori per isolare l'involucro e mantenendo l'impianto acceso per molte ore riesco ad ottenere una temperatura confortevole in casa anche mandando ai termosifoni acqua a temperature attorno ai 40°C. La temperatura di mandata in realtà è variabile e regolata da una centralina climatica anche sulla base della temperatura esterna: pù freddo fa fuori più è alta la temperatura di mandata. Questo funzionamento permette di sfruttare la caldaia a condensazione facendola lavorare in condizioni vicine a quelle ottimali e quindi con rendimenti superiori al 100%, il che significa ottenere per ogni metro cubo di metano almeno 10 KWh termici. Piccola parentesi: a me all'inizio pareva bizzarro si parlasse di rendimenti superiori al 100%, ora ci ho fatto l'abitudine, però è bene spiegare che ciò è dovuto semplicemente al fatto che il rendimento è riferito al cosiddetto Potere Calorifico Inferiore (PCI) che per farla breve dirò che è il calore ottenibile da un combustibile bruciandolo, senza tenere conto del calore disperso nei fumi; le caldaie a condensazione sono in grado di recuperare anche buona parte del calore dei fumi, da ciò deriva il rendimento superiore al 100%. Fine della parentesi.

I miei pannelli solari sono sovradimensionati rispetto alle esigenze della mia famiglia in termini di ACS, ciò è dovuto anche alla buona esposizione, in quanto  i pannelli sono rivolti a SUD e inclinati di 45°. Normalmente si mettono sui tetti a inclinazioni non superiori ai 30° . Il fatto è che l'altezza massima del sole cambia molto con le stagioni, va da un minimo vicino ai 20° in dicembre a un massimo di circa 60 ° in giugno. Quindi un pannello sul tetto rende molto in giugno e poco in dicembre. Un pannello inclinato a 60° rende bene in dicembre e meno in giugno. I miei sono a 45° un compromesso purtroppo che però permette di aumentare un po' il rendimento da settembre a marzo. Di fatto non ho ancora fatto un calcolo preciso ma a occhio posso dire che con i pannelli solari copro circa il 90% del mio fabbisogno di ACS. Di più, in periodi favorevoli a ottobre/novembre e febbraio/marzo ho una sovraproduzione che non riesco a sfruttare perché a parte il bollitore da 300l non ho altro modo di accumulare l'energia catturata (in realtà anche da aprile a settempre ho sovrapproduzione ma in questo caso è costante). C'è poi un dettaglio importante, più devo innalzare la temperatura nel bollitore meno rendono i pannelli, se nel bollitore l'acqua è gia a 60 °C i pannelli mi devono portare il fluido vettore ad almeno 65/70° affinché questo poi possa cedere calore all'acqua tramite la serpentina. Se fuori ci sono 10 °C il pannello in ottobre fa fatica ad arrivare a 70°C perché parte del calore viene dispersa nell'aria. 

Da tutto ciò mi è venuta la folle convinzione che potessi integrare il riscaldamento con il calore raccolto dai pannelli solari. Tutto è nato da un errore nell'installazione, infatti in prima istanza non erano state messe delle valvole di non ritorno per cui in determinate condizioni veniva sottratto del calore dal bollitore e passato all'impianto di riscaldamento. Ciò avveniva sfruttando la serpentina superiore del bollitore che lavorava al contrario, sottraendo calore dal bollitore e portandolo alla caldaia dove veniva passato all'acqua dei termosifoni.

In realtà l'acqua che circola nella serpentina superiore del bollitore è la stessa che circola nei termosifoni e ciò che impedisce che quando è attivo il riscaldamento non venga mandata acqua calda alla serpentina del bollitore e viceversa quando la caldaia deve scaldare l'acqua nel bollitore non vengano scaldati i termosifoni sono proprio le valvole di non ritorno. D'altra parte senza valvole l'impianto non funzionava in modo ottimale, quindi le ho fatte installare ma a quel punto non sapevo più come fare l'integrazione....

L'idea semplice ma geniale me l'ha data un utente su un forum, attivare la pompa per il riscaldamento ACS (indicata nello schema con LP/UV) indipendentemente dalla caldaia. Così facendo forzo la circolazione nella serpentina superiore del bollitore e se questo è a temperatura sufficente cede calore all'acqua che poi va ai termosifoni. Se nel bollitore la temperatura è almeno 45/50 °C, dovendo mandare acqua ai termosifoni a 40 °C la cosa funziona, l'ho verificato. Infatti nello sketch di arduino che ho gia pubblicato nel post precedente c'è una sezione in cui tramite il comando "digitalWrite(acsPumpRele, HIGH);" attivo un rele' che a sua volta fa partire la pompa LP/UV.

A confortare la mia tesi riporto un grafico, relativo alla giornata del 7 marzo scorso:

La linea blu è la mandata dei pannelli solari, , cioè l'ingresso alla serpentina bassa del bollitore proveniente dai pannelli, la linea rossa il ritorno, quindi l'uscita dalla serpentina che torna ai pannelli. La linea verde è la rilevazione della temperatura approssimata fatta con un sensore che ho applicato a una presa centrale del bollitore stesso. Si nota come poco dopo le 12:00 le curve si appiattiscono, si tratta dell'effetto dell'attivazione della pompa LP/UV, contemporaneo al funzionamento delle pompe del riscaldamento in casa.

Con il prossimo post darò qualche dettaglio in più sui collegamenti elettrici che ho fatto e sulle ulteriori modifiche che ho apportato allo sketch su arduino.