Fotovoltaico e celle di Peltier: una soluzione tecnologica di involucro opaco attivo

contributo selezionato da blind referees; relazione ad invito al Convegno. ABSTRACT il contributo tratta la messa a punto a livello preliminare di un sistema di facciata “attivo” che accoppia celle di Peltier a captatori fotovolatici in modo da estrarre calore dagli ambienti interni proporzionalmente all’irraggiamento solare che incide sulla facciata. Il sistema si propone come una evoluzione dell’integrazione impiantistica: in questo caso la chiusura opaca verticale integra un piccolo impianto di raffrescamento con pompa di calore statica (la cella di Peltier) che è autonomo dalle reti di climatizzazione dell’edificio e che è in grado di influire sui flussi dei energia termica che attraversano l’involucro. Nella soluzione tecnologica in questione, in estate, la corrente continua prodotta da pannelli fotovoltaici integrati nell’involucro è diretta a pompe di calore statiche (celle di Peltier) che estraggono calore dall’interno dell’edificio, cedendolo all’esterno tramite opportuni scambiatori di calore. La soluzione proposta permette di asportare il calore prodotto mediante il camino di ventilazione di un sistema di facciata ventilata nel quale lo strato più esterno integra i pannelli fotovoltaici. In inverno, invece, la commutazione della polarità di funzionamento delle celle di Peltier permetterebbe di invertire il verso del flusso energetico e di recuperare così parte dell’apporto energetico dell’irraggiamento solare che, per sua natura, la facciata ventilata non è in grado di utilizzare: in quest’ultimo caso il calore viene prelevato dal camino di ventilazione della facciata che, in presenza di irraggiamento solare, è di solito portato a temperatura più alta dell’aria esterna a causa dell’irraggiamento incidente sui pannelli che costituiscono la pelle esterna della facciata ventilata. L’orientamento della facciata a Sud è in questo caso particolarmente favorevole, poiché in inverno l’incidenza dei raggi solari è meno distante dalla perpendicolare alle superfici captanti rispetto al caso del fotovoltaico integrato nella copertura. La concezione dell’involucro proposto è stata basata su alcuni riscontri sperimentali estivi di un sistema elementare costituito da pannelli fotovoltaici accoppiati a celle di Peltier ed asservito ad un piccolo ambiente di prova. Di questo ambiente è stata monitorata la temperatura interna ed è stata confrontata con quella di un analogo ambiente privo però del sistema. In media la temperatura del primo, nelle ore di sole, era più bassa di un paio di gradi di quella del secondo, lasciando supporre una positiva riduzione dei carichi di picco degli impianti di raffrescamento con possibile contestuale diminuzione della potenza installata e quindi con un favorevole innalzamento del carico di lavoro medio.