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Riscaldamento dell'acqua della piscina

Il riscaldamento dell'acqua della piscina può avvenire oltreché naturalmente con l'apporto dell'energia solare, naturale, economica ed inesauribile, anche con sistemi ed impianti artificiali.
I sistemi più utilizzati prevedono implementazioni impiantistiche e sistemi con:
    - scambiatore di calore acqua - acqua;
    - riscaldatori elettrici;
    - pompe di calore;
    - pannelli solari.

Nel caso di impianti di riscaldamento dell'acqua della piscina, è fondamentale abbinare sistemi di coperture per evitare raffreddamenti durante i periodi di inutilizzo, ovviamente proporzionali alla differenza di temperatura tra acqua piscina ed aria ambiente.
Analizziamo brevemente i sistemi di riscaldamento più utilizzati:

IL RISCALDAMENTO DELL'ACQUA DELLA PISCINA CON SCAMBIATORI DI CALORE ACQUA - ACQUA

Lo scambiatore di calore acqua - acqua sfrutta lo scambio termico per conduzione attraverso elementi tubolari o a piastre tra una sorgente di acqua calda (a 65 ÷ 75 °C), detto circuito primario, proveniente dall'abitazione, all'acqua del circuito secondario della piscina.
Tale dispositivo al suo interno trova appunto due circuiti idraulici indipendenti: nel primario circola l'acqua riscaldata, nel secondario quello della piscina che assorbe il calore ceduto per conduzione dal primario, più caldo del secondario, riscaldando così l'acqua della piscina.
Perché tale scambio sia efficace è necessario un salto termico tra primario ed acqua della piscina (26 ÷ 29°C) di almeno 30 ÷ 40°C; la temperatura dell'acqua del primario deve cioè arrivare ad almeno 65 ÷ 75°C.
buona norma prevedere un circolatore od una valvola a tre vie motorizzata che controlli e gestisca il circuito primario in funzione della temperatura scelta per l'acqua della piscina.
assolutamente da evitare che, durante le ore di non funzionamento della piscina, arrivi acqua riscaldata allo scambiatore, al fine di evitare pericolosi surriscaldamenti ed eventuali deformazioni dovute alle alte temperature di tutte le parti vicine realizzate in PVC (tubazioni, raccordi, valvole, ecc) PN10 incollato.
I vantaggi degli scambiatori di calore acqua - acqua per piscina sono:
    - l'elevata portata;
    - il riscaldamento dell'acqua, in funzione di quanta ne viene circolata dall'impianto piscina;
    - le perdite di calore minime durante l'inattività;
    - le basse temperature di carico;
    - nessun fabbisogno energetico aggiuntivo per la sterilizzazione contro i batteri della legionella;
    - nessuna formazione di germi patogeni dovuti ad acqua vecchia o leggermente riscaldata come avviene sul fondo di un accumulatore di acqua calda.

Il riscaldamento dell'acqua del primario può avvenire con differenti sistemi: caldaia a metano o a gasolio (relativamente costoso viste le masse d'acqua da riscaldare), pannelli solari impiegati per il riscaldamento dell'acqua sanitaria e/o dell'immobile (più vantaggioso poiché il sole è ancora gratuito), ecc.
Il materiale di realizzazione degli scambiatori di calore (acciaio inox, titanio, poliammide, ecc.) può essere differente in funzione del valore e della qualità dello scambiatore stesso, a seconda della tipologia di trattamento chimico impiegato per la disinfezione dell'acqua, in funzione dei rendimenti di scambio desiderati e di numerosi altri parametri.
Le piscine dotate di impianto di trattamento con elettrolizzatore del sale, dovranno avere preferibilmente scambiatore di calore acqua - acqua in titanio, per evitare l'azione corrosiva da parte del sale.

Scambiatore di calore Scambiatore di calore
Scambiatore di calore Scambiatore di calore


IL RISCALDAMENTO DELL'ACQUA DELLA PISCINA CON RISCALDATORI ELETTRICI

I riscaldatori elettrici usano la corrente elettrica come sorgente di calore che viene però dissipata, come i boiler per la produzione di acqua calda domestica.
Il principio di funzionamento è similare ad uno scambiatore acqua - acqua ma senza circuito primario; il circuito chiamato primario, nel caso di uno riscaldatore elettrico, viene sostituito da una serpentina elettrica riscaldante per dissipazione elettrica (in pratica si impiega una resistenza corazzata).
Anche in questo caso, se non presente già a bordo del riscaldatore, è bene predisporre un sistema che controlli e gestisca l'attivazione della resistenza: è infatti assolutamente da evitare che, durante le ore di non funzionamento della piscina, il riscaldatore si accenda inutilmente, provocando pericolosi surriscaldamenti dell'acqua ed inevitabili deformazioni dovute alle alte temperature di tutte le parti vicine realizzate in PVC (tubazioni, raccordi, valvole, ecc.) PN10 incollato.
I riscaldatori elettrici di calore sono generalmente realizzati in titanio o in poliammide.
Lo scambiatore elettrico non è consigliato per una piscina dotata di impianto di trattamento con elettrolisi del sale a causa delle inevitabili incrostazioni che si formerebbero sulle resistenze corazzate.
Questi riscaldatori possono anche essere utilizzati come ausiliari su piscine interne riscaldate da pompe di calore in determinati periodi dell'anno.
Tale sistema è relativamente costoso a causa del costo del kWh, a meno che non si abbia una propria produzione da fonte autonoma fotovoltaica o similare.
I riscaldatori elettrici per piscina sono vantaggiosi solo per piscine di piccole dimensioni, nelle quali l'elevato costo del chilowattora viene compensato dal ridotto costo di implementazione impiantistica.

IL RISCALDAMENTO DELL'ACQUA DELLA PISCINA CON PANNELLI SOLARI DEDICATI

Il principio di funzionamento è lo stesso di quello di una gomma per giardinaggio lasciata al sole: dei raggi solari che incidono sulla superficie del pannello, solo una piccola parte viene riflessa, mentre la parte restante attraversa il materiale e viene assorbita dall'acqua che scorre all'interno e viene quindi riscaldata.
Il pannello, di materiale scuro, scaldandosi anch'esso, riemette energia sotto forma di radiazione infrarossa, che viene anche questa ceduta per conduzione al fluido.
I pannelli, composti da un elevato numero di capillari in polietilene (opportunamente dimensionati), esposti al sole, sfrutteranno il loro riscaldamento e la cessione di calore all'acqua che li percorre per riscaldare l'acqua della piscina.
Infatti le piscine richiedono l'uso di acqua a temperature comprese tra 25 e 29°C alle quali il rendimento dei pannelli è comunque elevato.
In tali impianti è infatti la stessa acqua della vasca che sarà veicolata, attraverso apposito by-pass, all'interno dei pannelli prima di rientrare in piscina, ottenendo così calore gratuito dai raggi solari.
Su impianti semplici, la circolazione nei pannelli ad elevata portata e bassa pressione è garantita dalla stessa pompa di circolazione della piscina.
In impianti più importanti viene installata una pompa dedicata con sistemi di regolazione più sofisticati.
In tali impianti la pompa dedicata permette di fare circolare l'acqua nel circuito dei pannelli indipendentemente dalla filtrazione della piscina, la valvola a tre vie motorizzata dirotta l'acqua al pannello o direttamente alla piscina a seconda delle temperature misurate in punti significativi, secondo le indicazioni della centralina elettronica che riceve e rielabora i segnali provenienti da diversi sensori posizionati all'interno dell'impianto; Il numero dei pannelli solari da dedicare a tale impianto e le superfici di scambio normalmente necessarie per questi pannelli sono indicativamente pari al 50 60 % della superficie di scambio della piscina. Per il riscaldamento dell'acqua delle piscine si utilizzano normalmente pannelli non vetrati in quanto l'impiego prevalente nella stagione calda compensa il minore rendimento di questi pannelli rispetto a quelli vetrati ad effetto serra o combinato. I vantaggi derivanti dal loro utilizzo sono i bassi costi di impianto ed il buon rendimento fornito in tali condizioni. Per usi della piscina estesi ai periodi invernali (o per piscine coperte interne) è preferibile utilizzare pannelli vetrati a maggior rendimento ed efficienza. In questo caso, oltre al maggior costo dei pannelli, bisogna mettere in conto anche uno scambiatore di calore che trasmetta il calore dal circuito primario del pannello (indipendente da quello dell'acqua della piscina) a quello secondario (impianto di filtrazione della piscina).
In entrambi i casi non è necessaria la realizzazione di serbatoi di accumulo.
Ai fini della massimizzazione del rendimento, e se la piscina non viene utilizzata tutti i giorni, è opportuno tenere coperta la vasca al fine di evitare cessione del calore durante la notte.

INSTALLAZIONE DEI PANNELLI
Il pannello, ai fini della massimizzazione del rendimento, deve essere rivolto a sud, con una tolleranza di ±10°, mentre la sua inclinazione deve tener conto della latitudine della località in cui è installato. In Italia questa angolazione è pari a circa 40-45° rispetto al piano orizzontale. Inclinazioni minori producono una resa più elevata nella stagione estiva (consigliato per il riscaldamento delle piscine estive) mentre un'installazione più verticale agevola la produzione durante i mesi invernali.
Per l'installazione del pannello si ha bisogno di uno spazio aperto e soleggiato.
Nel caso di tetto a falde inclinate, il pannello viene poggiato direttamente sul tetto e, qualora questo non sia orientato in maniera ottimale, si può correggere la posizione del pannello mediante delle opportune staffe.
Nel caso di tetto terrazzato, il pannello viene posizionato su delle staffe che ne realizzano anche la corretta inclinazione.
Nel caso di installazione in giardino, il pannello anche in questo caso viene montato su staffe.

Pannello solare Pannello solare
Pannello solare Pannello solare


IL RISCALDAMENTO DELL'ACQUA DELLA PISCINA CON POMPA DI CALORE

Un sistema che prevede sempre l'impiego dell'energia elettrica ma molto più efficiente del riscaldatore elettrico è quello con pompa di calore dedicata alla piscina.
Una pompa di calore per piscina mantiene l'acqua alla temperatura desiderata permettendo di allungare la stagione balneare, indipendentemente dalle condizioni atmosferiche, e lo fa in modo efficiente e con costi di esercizio comparativamente bassi.
La pompa di calore permette di riscaldare l'acqua della piscina sfruttando lo stesso principio dei condizionatori d'aria, invertendo semplicemente il ciclo caldo/freddo: infatti la pompa di calore, uguale esteticamente ad una unità esterna per climatizzazione, permette di scambiare energia con l'aria, attraverso un compressore che comprime un gas (producendo calore) ed un apposito elemento radiante che scarica l'aria fredda all'esterno.

Il calore prodotto dalla pompa viene ceduto, attraverso uno scambiatore, all'acqua della piscina che viene veicolata, attraverso opportuno by-pass dal circuito di circolazione, appunto all'interno della pompa di calore.
A bordo macchina si trova un pannello digitale di controllo, sul quale è possibile impostare la temperatura desiderata dell'acqua. Un flussostato interrompe la produzione di calore in caso di assenza di circolazione d'acqua (piscina spenta).
Le pompe di calore hanno un notevole rendimento anche a temperature prossime allo zero e sono maggiormente efficaci, rispetto a tutti gli altri sistemi, in termini di tempo per il raggiungimento della temperatura desiderata cosi come per il mantenimento costante della stessa.
Particolare attenzione nella scelta della pompa di calore deve essere data alla loro rumorosità (sono collocate normalmente in aria libera all'aperto) e soprattutto al loro rendimento: Pompe di calore più costose ma con elevato rendimento in termini di costo di esercizio, ripagano in meno di una stagione di utilizzo il delta prezzo, rispetto a prodotti più economici ma con rendimenti decisamente inferiori.
Le pompe di calore da installare in piscine dotate di impianto di trattamento acqua con elettrolisi del sale, dovranno avere parti in titanio, per evitare che l'azione del sale ne corroda lo scambiatore di calore.
Pompa di calore
Pompa di calore