Circuito chiuso a circolazione naturale

Generalmente questo sistema è utilizzato per impianti per il riscaldamento dell'acqua calda sanitaria ad uso domestico, con utilizzo annuale.

Lo schema idraulico sottoriportato rappresenta un impianto solare termico a circolazione naturale per la produzione di acqua calda sanitaria per un fabbisogno di 1-3 persone, con integrazione di caldaia istantanea.
Negli impianti a circolazione naturale, la circolazione del fluido (glicole propilenico, atossico, chiuso in un circuito sigillato che protegge tutto l'impianto dal rischio di congelamento) dal collettore al serbatoio di accumulo viene determinata dal principio di gravità, senza energia addizionale. Il fluido termoconvettore si riscalda all’interno del collettore perdendo peso. Si instaura così una differenza di densità che determina una circolazione naturale per convezione verso il serbatoio.
Il fluido riscaldato cede il suo calore all’acqua contenuta nel serbatoio tramite uno scambiatore e ricade nel punto più basso del circuito del collettore.
L’acqua prelevata arriva direttamente all’utenza passando per il miscelatore.
Se nel momento dell’utilizzo l’acqua non dovesse avere una temperatura adatta (rilevata dalla sonda), la valvola a tre vie devia il flusso alla caldaia istantanea che ne aumenta la gradazione.
Questo è un sistema molto semplice che necessita di minima manutenzione e non richiede uso
di energia.
 

Circuito aperto a circolazione forzata

Un impianto a circolazione forzata è formato da un collettore solare a sé stante, connesso attraverso un circuito con un serbatoio localizzato nell’edificio. All’interno del circuito solare si trova acqua o un fluido termovettore antigelo. La pompa di circolazione del circuito solare è attivata da un regolatore differenziale di temperatura quando la temperatura all’interno del collettore è superiore alla temperatura di riferimento impostata nel
serbatoio di accumulo. Il calore viene quindi trasportato al serbatoio di accumulo e ceduto all’acqua sanitaria mediante uno scambiatore di calore.
Mentre in estate l’impianto solare copre tutto il fabbisogno di energia per il riscaldamento dell’acqua sanitaria, in inverno e nei giorni con scarsa insolazione serve per il preriscaldamento dell’acqua. La parte del serbatoio che contiene l’acqua calda a pronta disposizione, cioè quella da tenere sempre in temperatura, può essere riscaldata da uno scambiatore di calore legato a una caldaia. Il riscaldamento ausiliario viene comandato da un termostato quando nel serbatoio la temperatura dell’acqua nella parte a pronta disposizione scende al di sotto della temperatura nominale desiderata.
Generalmente questo sistema è utilizzato per il riscaldamento centralizzato dell'acqua calda sanitaria di impianti con utilizzo stagionale (per esempio per stabilimenti balneari o campeggi) oppure per il riscaldamento dell'acqua delle piscine scoperte.
 

Di seguito viene mostrato uno schema idraulico semplificato di un impianto solare termico a circolazione forzata per la produzione di acqua calda sanitaria con integrazione di una caldaia ausiliaria per un fabbisogno di 3-5 persone integrato ad una caldaia tradizionale.

Il fluido termoconvettore viene spinto da una pompa e mandato in circolazione, fino ad arrivare al serbatoio verticale di accumulo con due scambiatori: uno per il circuito solare e l’altro per il riscaldamento ausiliario. La caldaia entra in funzione in maniera automatizzata, grazie a un termostato, nel momento in cui la temperatura dell’acqua nella parte superiore del bollitore non dovesse raggiungere la temperatura nominale desiderata.
Tra i due sistemi vi è una pompa di ricircolo per mantenere all’interno dei tubi l’acqua sempre in temperatura.