Il solare termico è una tecnologia che permette la conversione diretta dell

Il solare termico è una tecnologia che permette la conversione diretta dell’energia solare in energia termica (calore).Quasi tutta l’energia che l’uomo ha a disposizione proviene direttamente o indirettamente dal sole mediante lo sfruttamento dei raggi del sole che avviene principalmente mediante :

solare fotovoltaico ---- che trasforma l’energia solare in energia elettrica
solare termico ------------ che riscalda l’acqua mediante dei collettori meglio
conosciuti come pannelli solari.

Una delle tecnologie di risparmio energetico ed economico più utilizzate, in Europa e nel mondo, è rappresentato dall’utilizzo di pannelli solari per la produzione di acqua calda sanitaria per uso quotidiano, senza utilizzare gas , nafta o elettricità.
Il solare termico integra la caldaia/scaldabagno nei periodi più freddi e in normali condizioni lo sostituisce integralmente da Marzo ad ottobre , garantendo così consistenti vantaggi economici nell’abbattimento della spesa in bolletta.

COME FUNZIONANO

Funzionano secondo un principio molto semplice: catturare l’energia che giunge dal sole sulla terra e utilizzarla per produrre acqua calda a una temperatura che può arrivare fino 80°C (l’acqua utilizzata per fare la doccia è normalmente intorno ai 40-45°C).

Il tipico sistema solare è composto dai seguenti componenti :

Il pannello solare vero e proprio, simile ad un radiatore, che permette di trasferire il calore assorbito dal sole all’acqua del serbatoio e di produrre quindi acqua calda.
Il serbatoio di accumulo dell’acqua calda ed eventualmente una pompa per la circolazione forzata dell’acqua, i collegamenti idraulici ed elettrici.

I collettori solari (pannelli) sono costituiti da uno strato di materiale nero (spesso in rame) per assorbire il calore del sole, posato in un telaio ben isolato e coperto da un vetro altamente trasparente.

Gli impianti a pannelli solari possono essere essenzialmente di due tipi:

1. CIRCOLAZIONE NATURALE (serbatoio su tetto o sotto falda,senza pompa)

2. CIRCOLAZIONE FORZATA (serbatoio in centrale termica con pompa)

CIRCOLAZIONE NATURALE

L’impianto termico tende a sfruttare il moto naturale verso l’alto dell’acqua calda senza utilizzare sistemi di pompaggio elettrici, riducendo in questo modo anche i consumi e aumentando la durata di tutti i componenti.
Nei pannelli solari a circolazione naturale il serbatoio deve essere posizionato al di sopra dei pannelli solari termici. I pannelli solari a circolazione naturale sono pertanto molto pesanti, al punto di non poter essere installati su qualsiasi tetto. Gli impianti a circolazione naturale sono sistemi a circuito chiuso ,che funzionano a scambio indiretto,senza pompe né componenti elettrici.
I pannelli solari sono costituiti da tubi all’interno dei quali passa una miscela acqua-glicole che, esposta alle radiazioni solari, si scalda, diviene più leggera e sale per convenzione (effetto termosifone) verso il serbatoio. Il fluido ,attraverso un’intercapedine, cede il calore all’acqua , contenuta nel serbatoio, dal quale confluisce quindi nel circuito domestico. La presenza del serbatoio implica un impatto estetico che può essere comunque opportunamente ridotto . Questo sistema assai semplice conviene però solo per impianti di dimensioni ridotte.

CIRCOLAZIONE FORZATA

Negli impianti a circolazione forzata il liquido del circuito primario è spinto da una elettropompa. La pompa di circolazione viene comandata da una centralina elettronica che confronta la temperatura dei collettori e dell’acqua nel serbatoio di accumulo rilevata da apposite sonde.
Quando la temperatura dei pannelli solari scende al disotto di quella dell’acqua nel boiler la pompa si arresta, per evitare il raffreddamento dell’acqua accumulata . Tale sistema è senz’altro da preferire in impianti di taglia medio - grande .

TIPI DI COLLETTORI (PANNELLI)

                                         COLLETTORI VETRATI PIANI
Il collettore solare vetrato piano, caratterizzato dalla presenza di una intercapedine tra una superficie trasparente e una piastra assorbente, è di gran lunga il più utilizzato per riscaldare l’acqua a temperature medie di utilizzo comprese tra 45-65 C° Sono i più diffusi in quanto versatili e hanno un costo medio .

                                  COLLETTORI NON VETRATI SCOPERTI
Semplicemente realizzati con tubi in materiale plastico; sono molto economici, ma forniscono prestazioni accettabili solo se utilizzati durante la stagione estiva. ( esempio piscine , camping o strutture ricettive )

                                         COLLETTORI SOTTOVUOTO
Sono realizzati eliminando l’aria nell’intercapedine. In tal modo si riducono le perdite ed è possibile lavorare in ambiente più freddo e con temperature del fluido riscaldato più elevate (70-80 C°).
Si presentano come tubi di vetro al cui interno viene praticata un pressione dell’aria ridottissima (vuoto) per impedire la cessione del calore (effetto Thermos). All’interno viene posto un elemento assorbitore di calore, per lo più un tubo di rame. In alcune versioni a circolazione naturale all’interno del tubo può circolare direttamente l’acqua da riscaldare .
Essi raggiungono un’alta efficienza, pagata con maggiori costi .

                                         COLLETTORI AD ARIA CALDA
Sono simili ai normali pannelli vetrati ma in questo caso il fluido vettore è aria anziché acqua, aria che può circolare fra vetro e assorbitore oppure fra assorbitore e fondo del pannello.Non sono vetrati ma hanno una superficie esterna metallica che funge da assorbitore e riscalda l’aria che passa all’interno. Questa, circolando all’interno dell’intercapedine che si forma tra pannello e parete, può poi essere immessa all’interno degli ambienti tramite un apposito sistema di aspirazione, contribuendo al riscaldamento e al ricambio d’aria degli ambienti serviti.

                                         DIMENSIONAMENTO DELL’IMPIANTO
Per calcolare le dimensioni del pannello solare da utilizzare per produzione acqua sanitaria non si deve tener conto dei mq della casa ,ma del numero dei membri della famiglia: si stima, infatti,che mediamente il consumo di acqua calda per persona sia pari a 40-70 litri al giorno. Altri fattori determinanti sono la zona geografica e la radiazione solare giornaliera. Qualora si decidesse di integrare anche il riscaldamento degli ambienti, questo volume andrà aumentato tenendo conto del volume degli ambienti da riscaldare e delle loro caratteristiche di isolamento termico. Per riscaldare l’acqua contenuta nel serbatoio (circa 50-80 litri per mq di collettori installati), occorre circa mezza giornata di sole nel periodo estivo ed una giornata nel periodo invernale.
La temperatura dell’acqua raggiungibile nelle giornate di pieno sole è di circa 40°C in inverno e di circa 60-80°C in estate per i pannelli sottovuoto.(link sulle differenze tra i vari pannelli)
Se si hanno delle lavatrici e/o lavastoviglie predisposte per accettare acqua già calda aumenta il consumo di acqua calda giornaliero (in media 20 litri ) ma aumentano anche i vantaggi economici di risparmio sulle bollette .
Durante i mesi con meno sole si integra con una caldaia (meglio se a condensazione) alimentata con un altro tipo di energia ( metano,legna,biomasse, ecc.)

                                         SE IL SOLE NON C’E’
I pannelli solari sono in grado di produrre energia termica anche se non c’è sole: la radiazione incidente su un pannello non è solo data dai raggi solari,ma anche dalle radiazioni presenti nell’intera volta celeste.
Ovviamente ,se c’è sole i pannelli solari funzionano meglio.

VALUTAZIONE DEI COSTI E DEL RISPARMIO ENERGETICO

I parametri per valutare il costo dell’impianto sono:

la superficie installata e/o il numero dei pannelli
la capacità del serbatoio di accumulo
la potenza e il tipo della caldaia in caso di sostituzione

Una superficie di 1m2 di pannello solare è in grado di scaldare ogni giorno 80 litri di acqua.
Per ottenere lo stesso risultato sono necessari circa 0,4 m3 (metri cubi) di metano o 0,6 l (litri)di gpl o 0,4 l di gasolio.
Nella zona di Roma il solare termico è in grado di far risparmiare ,durante tutto l’anno ,oltre il 60% del combustibile necessario per ottenere acqua calda sanitaria. L’integrazione nei mesi invernali porta comunque ad un risparmio dal 30% al 40%.