
Pannello solare sperimentale che scalda l’aria della casa in tempo di crisi.
In questo periodo ove la crisi energetica si fa sentire anche nei paesi industrializzati questo pannello può dare un contributo significativo all’economia domestica; il basso costo di produzione lo rende idoneo anche negli stati in via di sviluppo nonché in zone isolate dove non è presente la rete elettrica, si rimanda al link di sopra per una descrizione dettagliata.
Pannello sperimentale che scalda l’aria della casa e preriscalda l’acqua del pannello solare termico (circuto solare, non quello sanitario) per aumentarne l’efficienza in inverno.
Il pannello solare è 2.5 metri per un metro per 20 cm, realizzato con un pannello in lamiera coibentata in poliuretano, frontale e lateriali in policarbonato alveolare; è esposto a sud e inclinato verticalmente, per ottimizzare la produzione nella stagione fredda e non surriscaldare in estate.
Il tubo in rame per l’acqua deve essere con pendenza rigorosamente in salita per tutto il percorso onde evitare sacche di aria che bloccherebbero il flusso termico naturale.
Della lamiera ondulata aumenta la superficie calda, incrementando l’efficienza, la vernice nera opaca è del tipo per alte temperature (800 gradi centigradi), soluzione economica ma valida.
C’è un ingresso per l’aria da 15 cm di diametro in basso con la ventola da 36W che prende l’aria dall’esterno filtrata con del tessuto plastico, tipo di quello usato nei filtri delle cappe della cucina.
Nell’uscita è stato messo un tubo di raccordo a T con all’interno una paratia circolare mobile per passare da modalità inverno a quella estate, in estate il calore viene buttato fuori in modo controllato per evitare il surriscaldamento del pannello; il tubo di uscita in PVC è stato rivestito internamente con nastro Kapton in poliammide per alte temperature, onde evitare esalazioni.
Il pannello solare elettrico è da 100W, la batteria è da 12V 130Ah, la ventola è da 35W a 220V. Il quadro di controllo contiene il modulo di carica, il modulo per la misura dell’energia prodotta dal pannello, il termostato per l’aria calda, l’inverter da 12V a 220V per la ventola, il termostato per bloccare la caldaia a gas se c’è sufficiente acqua calda.
Il basso costo di produzione si presta per la realizzazione anche nei paesi in via di sviluppo, ed essendo autonomo si può installare anche in zone non fornite di energia elettrica.
Soluzione economica che si ripaga da se in pochi mesi, in una giornata assolata fornisce in Sicilia fino a 8 ore di aria, a una temperatura media di 50 gradi centigradi, con un volume di 150mq/ora a Dicembre/Gennaio.
Il pannello solare è 6 metri per un metro per 20 cm, realizzato con pannelli in lamiera coibentata al poliuretano e frontale in policarbonato alveolare; è esposto a sud e inclinato di 65%, per ottimizzare la produzione nella stagione fredda.
Il pannello si può anche realizzare in verticale, di qualunque dimensione, e posto aderente a una parete esposta a sud.
Ci sono due ingressi per l’aria da 15 cm di diametro in basso agli estremi con delle ventole, uno prende l’aria dalla casa, l’altro dall’esterno filtrata.
Le due uscite sono prese a metà e a fine pannello, in modo tale da uniformare il flusso d’aria, non vanno messe ventole lato caldo poiché non durano, i due tubi confluiscono in uno più grande e mandati in casa, con un’uscita bassa, a livello pavimento nel corridoio, una ventola all’uscita miscela l’aria calda con quella della casa e la spinge in tutto l’ambiente.
Nelle due uscite e nell’ingresso aria dalla casa è stato messo un tubo di raccordo a T con all’interno una paratia circolare mobile per passare da modalità inverno a quella estate, in estate il calore viene buttato fuori per evitare il surriscaldamento del pannello.
L’aria fredda presa dall’esterno viene filtrata con del tessuto plastico del tipo di quello usato nei filtri delle cappe della cucina.
L’aria “fredda” presa dalla casa viene portata dal lato opposto del pannello con un condotto interno in basso realizzato con policarbonato alveolare, ciò permette un’uniforme flusso dell’aria all’interno del pannello; in questo modo ingresso e uscita dell’aria sono dalla stessa parte della casa, vicino alla fine del corridoio interno.
Un pannello più piccolo può avere anche usa sola entrata e una sola uscita, si può scegliere di prendere l’aria fredda solo dall’interno della casa, solo dall’esterno o da entrambi; se si prende anche dall’esterno va prevista in casa un’uscita passiva, altezza pavimento, lontana dall’ingresso per espellere l’eccesso d’aria, la chiusura può essere a lamelle con apertura a spinta verso l’esterno.
Un pannello solare da 150W carica le batterie da 12V per alimentare le ventole, un alimentatore da 15V dalla rete elettrica carica le batterie nei momenti in cui il sole è debole, la mattina, la sera, durante il passaggio di nuvole, così la batteria è sempre carica; nelle zone in cui manca l’elettricità si può montare un pannello più grande e batterie più capienti.
La batteria alimenta anche le luci esterne a 12V della veranda la sera.
Un circuito elettronico da me progettato controlla il tutto ed è collegato con l’impianto WiFi per la visualizzazione delle statistiche di produzione, volendo al posto del circuito si può mettere un normale termostato e due normali carica batteria solari da pochi euro, non avendo però più la connessione WiFi e le statistiche.
Il pannello a fine Dicembre 2022 e inizio Gennaio 2023 ha prodotto in media 22 KW/h al giorno, con una potenza media di 3.4 KW, e rimasto acceso in media 6.5 ore con una temperatura media dell’aria prodotta di 50 gradi centigradi e un volume di aria di circa 150mq/ora; è stato un inverno caldo e la temperatura esterna è stata in media 12 gradi centigradi, quindi il delta e di circa 40 gradi; considerato l’attuale costo dell’energia elettrica (0.46 euro/KW) il risparmio è di circa 10 euro al giorno.
Questi i grafici delle statistiche in 30 giorni
La “Temperatura esterna” nel grafico è misurata dietro il pannello quindi decisamente più alta dell’aria circostante di giorno, uguale ad essa di notte.
Valori giornalieri in una giornata tipica nuvolosa, misurati la sera
Valori giornalieri in una giornata tipica soleggiata, misurati la sera
Il circuito di controllo prevede la gestione di un tubo dell’acqua di preriscaldamento, ma la funzione attualmente non è utilizzata, in media fornirebbe acqua calda a 60 gradi ma per metà delle ore in cui fornisce aria calda a 50 gradi, nelle giornate nuvolose non riesce a portare la temperatura sopra i 55 gradi minimi previsti; parte idraulica assente, quindi statistiche di portata ignote.
Le attuali impostazioni di intervento delle ventole e dei caricatori sono le seguenti:
Accende ventole aria se > 40°C
Spegne ventole aria se < 35°C
Accende pompa acqua se > 55°C
Spegne pompa acqua se < 50°C
Tensione Caricatore: 12.6V (-0.2 +0.4)
Tensione Pannello: 14.0V (-0.2 +0.4)
Considerazioni tecniche risultanti dalla sperimentazione
-Le ventole del pannello termico devono stare solo sull’ingresso dell’aria fredda, sull’uscita calda durano poco anche se dichiarate per alta temperatura.
-Ingresso e uscita del pannello termico devono essere su angoli opposti, se si fa l’ingresso al centro in un pannello verticale serve distribuire lateralmente l’aria fredda, con un ostacolo sopra il condotto.
-Per ogni metro quadro di pannello termico servono almeno 15W di ventole (da 200 m2/h), meglio 20W, non scendere sotto 10W o la temperatura supera i 70 gradi centigradi, surriscaldando le parti in plastica.
-La potenza del pannello solare elettrico deve essere doppia rispetto al carico massimo delle ventole, il circuito di controllo assorbe circa 2W.
-La batteria deve essere dello stesso wattaggio del pannello o superiore, è necessaria per mantenere le ventole accese anche durante il passaggio di una nuvola o con foschia.
-La ventola di uscita finale, in casa, va tenuta 3 centimetri oltre l’uscita o non spinge avanti l’aria a causa della forza centrifuga, se si incassa tutta fa uscile l’aria lateralmente ma è più efficiente poichè aspira l’aria dal pannello, aumentando il flusso; il motore è sollecitato termicamente e gli va fornita aria fredda.
-Ogni metro di tubo diametro 15cm aggiuntivo richiede 5W di ventola in più per non avere riduzione di portata.
-Si può prendere una parte dell’aria fredda dall’esterno per creare sovrapressione interna alla casa, in tal caso le due ventole devono avere la stessa potenza tendendo conto anche della lunghezza dei tubi: ad esempio pannello 6m2, 4m tubo fredda interna, 0m tubo fredda esterna, 5m tubo calda: ventola 36W fredda esterna, ventola 54W fredda interna.
-Per aumentare la potenza si possono mettere ventole della stessa potenza una dopo l’altra, in serie e non in parallelo, non va ignorata la perdita di carico del tubo.