Solare termico

 

Permettono di trasformare l'energia irradiata dal sole in energia termica, ossia calore, per la produzione di acqua calda sanitaria, per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti, per scaldare le piscine, per i processi industriali.
La tecnologia solare termica è matura ed affidabile, con impianti che hanno una vita media di oltre 20 anni e tempi di ritorno dell'investimento molto brevi.

Come funziona un pannello solare termico?
All’interno dei pannelli solari è presente “una serpentina” in cui scorre il fluido termovettore (di solito una miscela di acqua e glicole) che, grazie all’azione termica del sole, si riscalda. Il calore accumulato viene poi ceduto mediante uno scambiatore all’acqua sanitaria contenuta in un serbatoio e distribuita alle varie utenze. In Italia si considera che per fornire il 100% (80% annuale) di energia per il riscaldamento dell’acqua sanitaria (bagno e cucina) nei mesi estivi sono necessari 0,6 mq di pannelli a persona nelle regioni del sud e 1,2 mq per persona in quelle del nord.

Se si vuole raggiungere una quota significativa del riscaldamento degli ambienti con i pannelli solari termici si devono installare più mq di pannelli (tra 0,5 e 1 metro quadrato ogni 10 metri quadrati di superficie dell'abitazione a seconda della classe di efficienza della costruzione, non superando comunque il doppio della superficie di pannelli prevista per la sola produzione di ACS). Un impianto solare termico ben dimensionato riesce a coprire totalmente il fabbisogno di acqua calda sanitaria nei sei mesi più caldi, mentre nei rimanenti mesi freddi è necessaria l’integrazione di una caldaia (meglio se a condensazione, a metano o a biomasse) per portare l’acqua parzialmente riscaldata dall'impianto solare alla temperatura desiderata.

Come funziona un pannello solare termico?
I pannelli solari sono una componente di un impianto solare termico. Di norma, all’interno vi scorre una miscela di acqua e glicole antigelo che, grazie all’azione termica del sole, tende a scaldarsi; il calore raccolto verrà poi ceduto all’acqua sanitaria contenuta in un serbatoio specifico in modo diverso a seconda della tipologia impiantistica.

A cosa serve?
L’energia termica prodotta con un impianto solare termico può essere utilizzata per:

1) la produzione di acqua calda sanitaria (ACS);
2) il riscaldamento degli ambienti. (NOTA BENE: l'impianto di riscaldamento degli ambienti che meglio si sposa con il sistema solare termico è quello a bassa temperatura, tipo pannelli radianti a pavimento, a parete e a soffitto. Tale sistema richiede, infatti, acqua a bassa temperatura (28-38 °C), cosa che permette di sfruttare al meglio i pannelli solari, e di utilizzare generatori di calore a basso consumo, quali pompe di calore e caldaie a condensazione);

3) il riscaldamento delle piscine;
4) il raffrescamento degli ambienti (solar cooling);
5) la produzione di calore e freddo per i processi industriali (settori alimentare, tessile, cartario, etc.).

Le applicazioni vanno quindi dagli usi residenziali mono e bi-familiari, alle utenze collettive (condomini, centri sportivi, ospedali, alberghi), alle utenze industriali, fino al riscaldamento di interi quartieri (teleriscaldamento).


Quali tipi di impianti esistono?

Semplificando la classificazione, possono essere di due tipi:

A circolazione naturale:
Sono gli impianti che sfruttano il principio naturale secondo cui un fluido più caldo tende a spostarsi verso l’alto, mentre un fluido più freddo tende a scendere verso il basso. In questo caso il serbatoio di accumulo termico è posto al di sopra del pannello (sul tetto come nella foto oppure nel sottotetto come nella figura). Il fluido termovettore, una volta riscaldato dalla radiazione solare, sale direttamente nel serbatoio e trasferisce il suo calore all’acqua in esso contenuta. Una volta che il fluido termovettore si è raffreddato (e quindi ha trasferito tutto il suo calore all’acqua del serbatoio) scende di nuovo nel pannello e ricomincia il ciclo. Questa tecnologia necessita semplicemente dei collettori solari, di un serbatoio/scambiatore, della raccorderia e di una struttura di fissaggio. Le superfici e le dimensioni variano a seconda delle esigenze termiche. Gli impianti solare termici a circolazione naturale hanno i vantaggi degli impianti semplici: un funzionamento senza pompa elettrica e centraline, una installazione rapida, una bassa necessità di manutenzione. Per impianti di dimensioni contenute e in località dal clima non particolarmente rigido, la soluzione della circolazione naturale risulta interessante per semplicità, compattezza e costi contenuti.

A circolazione forzata:
Si tratta di quei sistemi in cui si rende necessario, per la regolazione del flusso, l’inserimento di un sistema automatico. La circolazione forzata si rende necessaria in tutti quei casi in cui, per qualsiasi motivo, non sia possibile collocare il serbatoio in posizione sopraelevata rispetto al collettore. In questo tipo di impianti la presenza di una pompa elettrica permette la circolazione del fluido termovettore dai collettori (più in alto) al serbatoio (più in basso). Se è vero che questo tipo di sistema risulta più complesso, costoso e bisognoso di accurato dimensionamento in ogni sua parte, oltre che di una manutenzione più frequente (in genere, con cadenza annuale) non bisogna affatto sottovalutare l’acquisizione di una notevole libertà di progettazione e di integrazione architettonica (il serbatoio è, in questo caso, completamente svincolato dai collettori), e di una maggiore adattabilità a qualsiasi condizione climatica. Oltre ai collettori solari, gli impianti a circolazione forzata sono completati da alcune apparecchiature (circolatore, centralina differenziale, sonde di temperatura, vaso di espansione).
Esiste anche una variante della circolazione forzata detta "circolazione forzata a svuotamento”. In questo tipo di impianto quando il sistema non sta trasferendo energia, il circolatore si ferma, così da permettere al fluido del circuito primario di portarsi dai pannelli (che si svuotano) all’interno di un serbatoio di drenaggio. Ciò protegge il fluido da temperature critiche nei collettori solari quando il sistema non è attivo.

Impianti solare termici: collettori piani o a tubi sottovuoto?
I collettori possono essere piani oppure sottovuoto come nella figura qui accanto. I collettori solari realizzati con tubi sottovuoto sono progettati con lo scopo di ridurre le dispersioni di calore verso l’esterno . Considerato un costo maggiore rispetto ai collettori piani, ne viene consigliata l'adozione nei casi in cui si richiedano temperature dell'acqua più elevate e/o nelle regioni caratterizzate da un clima più rigido. 

 
 
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