Definizione
Il Solare Termico è una tecnologia che permette la conversione diretta dell'energia solare in energia termica per la produzione d’acqua calda. E' una delle tecnologie di risparmio energetico ed economico più utilizzate, in Europa e nel mondo, si basa sull'utilizzo dei pannelli solari.
Funzionamento
Il principio di funzionamento è il medesimo di quello che si verifica in una serra: i raggi solari incidono una superficie vetrata e, mentre una piccola parte viene riflessa, la parte restante attraversa il vetro e viene assorbita da una piastra captante di colore nero all'interno della quale scorre il fluido che viene riscaldato. La piastra, scaldandosi anch'essa, riemette energia sotto forma di radiazione infrarossa, rispetto alla quale però il vetro si comporta come se fosse opaco, riflettendola e trattenendola così al suo interno (effetto serra).
Il fluido termovettore di solito è acqua o una miscela d’acqua e sostanza antigelo. Per evitare che il fluido si mescoli con l’acqua calda di consumo il circuito dei collettori è separato tramite uno scambiatore di calore collocato all’interno del bollitore e il trasporto di calore avviene per circolazione naturale o tramite una pompa di circolazione, attraverso una tubazione di mandata e una di ritorno.
Inoltre per evitare che durante la notte il calore torni al collettore per un semplice fenomeno d’inversione termica, bisogna dotare il circuito del collettore solare di una valvola di non ritorno.
Tipologia e applicazioni
Esistono due tipi d’impianti solari termici:
- Impianti a circolazione forzata il fluido termovettore scorre nel circuito chiuso per effetto della spinta fornita da una pompa comandata da una centralina o termostato, attivata a sua volta da sonde poste sul collettore e nel serbatoio.
- Gli Impianti a circolazione naturale: si basano sul principio per il quale il fluido termovettore riscaldandosi diminuisce di densità e sale verso l’alto provocando un movimento naturale del fluido medesimo. Negli impianti a circolazione naturale il serbatoio d’accumulo é posizionato più in alto del pannello ed a breve distanza dal medesimo.
In genere non sono autonome, in quanto non sempre c'è sole sufficiente per le esigenze termiche, ma possono efficacemente essere integrate nel sistema termico preesistente o meglio ancora integrate in un sistema termico ad hoc anche per la climatizzazione estiva come nel caso dei sistemi ad assorbimento. In questi casi possono comunque soddisfare fino all'80% la necessità d’energia termica.
Occorre prestare particolare attenzione a posizionare nel modo migliore il pannello solare. Bisogna scegliere la posizione che offre la migliore insolazione, ma anche le zone più facilmente accessibili e meno critiche negli ancoraggi, in questo modo si risparmia sui costi d’installazione.
I pannelli solari devono essere rivolti preferibilmente verso Sud, con una tolleranza di deviazione verso Est o verso Ovest di 30°, ed essere inclinati di circa 35-40° rispetto al piano orizzontale. Tale oscillazione terrà conto della posizione geografica: l’optimum è 30° per l’Italia meridionale e 35-40° per l’Italia settentrionale
Componenti
Un impianto solare termico è costituito dal collettore solare o pannello solare e dal bollitore o boiler che ha la funzione d’accumulatore. La trasformazione della radiazione solare in calore avviene all’interno del pannello solare.
I comuni pannelli solari vetrati sono costituiti da:
- superficie trasparente (di vetro o materiale polimerico)
- piastra captante o assorbitore (d’alluminio o rame) dove è inserito un fascio di tubi in cui scorre il liquido del circuito primario (addizionato con un liquido antigelo) che viene riscaldato
- uno strato isolante (lana di roccia o poliuretano)
- fondo (in lamiera zincata o vetroresina)
- una struttura portante (abitualmente realizzata in alluminio o acciaio) che assembla le parte e conferisce al pannello robustezza e stabilità.
Il sistema comprende poi un serbatoio termicamente isolato destinato all'accumulo d’acqua calda che al suo interno contiene uno scambiatore di calore ad intercapedine nel quale circola il liquido del circuito primario del pannello che, cedendo il calore ricevuto dal sole, riscalda l'acqua contenuta nel serbatoio. All'interno del serbatoio si trovano due circuiti idraulici separati:
- Circuito primario: proprio del pannello, conduce il liquido riscaldato dal sole.
- Circuito secondario: collegato all'impianto idraulico, permette l'utilizzo dell'acqua calda per i servizi ad ogni ora del giorno.
Vantaggi
- Il minor inquinamento dell'ambiente ed il risparmio energetico che si ottiene.
- Si possono considerare mature per un’adozione diffusa e conveniente, ci sono configurazioni e soluzioni per tutte le aree climatiche e per tutte le esigenze termico- logistiche, residenziali, commerciali e produttive - industriali.
- Possono soddisfare fino all'80% la necessità d’energia termica.
- Tutti gli edifici che dispongono di uno spazio soleggiato (tetto inclinato, tetto terrazzato, giardino,ecc.) possono essere dotati di un impianto solare per la produzione d’acqua calda sanitaria.
- Relativamente ai vantaggi economici occorre determinare anzitutto il tempo di recupero dell’investimento che si ritiene possa giustificare l’installazione di un sistema solare. Gli anni Necessari a recuperare l’investimento si calcolano dividendo la spesa sostenuta per il risparmio massimo annuo conseguibile attraverso la produzione d’acqua calda sanitaria (e aria) con l’energia solare.