IMPIANTO SOLARE TERMICO

Argomenti trattati:

a) Descrizione impianto;
b) Tipo di energia utilizzata;
c) Funzionamento di un pannello solare termico;
d) Tecnologia collettore solare;
e) Tecnologia serbatoi di accumulo;
f) Tipi di pannelli solari termici;
g) Tipologie di impianti principali.

a) Descrizione impianto.

Gli impianti solari termici sono dispositivi che permettono di catturare l'energia solare, immagazzinarla e usarla nelle maniere più svariate, in particolare ai fini del riscaldamento dell'acqua corrente in sostituzione delle caldaie alimentate tramite gas naturale.

I pannelli solari termici permettono di riscaldare l'acqua sanitaria per l'uso quotidiano senza utilizzare gas o elettricità. Si basano su un principio molto semplice: utilizzare il calore proveniente dal Sole e utilizzarlo per il riscaldamento o la produzione di acqua calda che può arrivare fino a 70° in estate, ben al di sopra dei normali 40°- 45° necessari per una doccia. Entro certi limiti sono pertanto un efficace sostituto dello scaldabagno elettrico o della caldaia a gas per generare acqua calda per usi domestici.

b) Tipo di energia utilizzata.

L’elemento principale dell’impianto solare termico è il pannello solare termico che utilizza come fonte principale l’energia solare.

L’energia solare è una fonte rinnovabile ed alternativa.

Le fonti rinnovabili sono da considerarsi quelle fonti che nei limiti temporali della vicenda umana risultano praticamente inesauribili.

In questo caso alternativa dato che utilizzata in sostituzione dell’energia elettrica o del gas.

c) Funzionamento di un pannello solare termico.

Un pannello solare termico (o collettore solare) è composto da un radiatore in grado di assorbire il calore dei raggi solari e trasferirlo al serbatoio di acqua. La circolazione dell'acqua dal serbatoio al rubinetto domestico è realizzata mediante circolazione naturale o forzata, in quest'ultimo caso il pannello solare integra una pompa idraulica con alimentazione elettrica.

Tempo necessario per il riscaldamento dell’acqua.

Un pannello solare termico impiega circa 10 ore per riscaldare l'acqua del serbatoio. Il periodo di tempo necessario è fortemente variabile in base all'esposizione solare, alla stagione, alle condizioni meteorologiche e alla latitudine. Quando il cielo è coperto e in inverno il rendimento dei pannelli solari cala dagli 80° ai 40°.

Funzionamento dei pannelli nelle ore notturne e nelle giornate di maltempo.

Nelle ore notturne è soltanto possibile utilizzare l'acqua riscaldata precedentemente nelle ore del giorno. Una volta esaurita occorrerà attendere di nuovo il sorgere del giorno e le ore necessarie per riscaldare nuovamente l'acqua. Per queste ragioni è consigliabile abbinare il pannello solare termico a una caldaia a gas. In molti casi è possibile collegare in serie il pannello solare e la caldaia in modo da far lavorare di meno quest'ultima e risparmiare sul consumo di gas. Quest'ultima soluzione garantisce la produzione d'acqua calda in qualsiasi momento e di fronteggiare qualsiasi situazione d'emergenza.

Quantità di pannelli solari necessari per riscaldare l'acqua.

Il numero dei pannelli solari termici determinato dalle esigenze dell'utenza e dal clima del luogo. Un pannello termico della dimensione di un metro quadro riesce a soddisfare in media 80-130 litri d'acqua calda al giorno alla temperatura media di 40°. Il consumo medio di acqua calda per persone è di circa 30-50 litri al giorno, pertanto un metro quadro di pannello dovrebbe soddisfare le esigenze d'acqua calda di 1-2 persone.

d) Tecnologia collettore solare.

Collettore solare.

L'elemento principale di un impianto solare termico è il collettore o pannello solare. Il suo funzionamento è molto semplice. Ogni superficie esposta alla radiazione solare si riscalda: la trasformazione della radiazione solare in energia termica è un fenomeno spontaneo che può essere verificato quotidianamente. Lo scopo del collettore solare è quello di ottimizzare questa trasformazione catturando, a parità di radiazione solare, più calore possibile.

Per evitare di perdere calore nella parte retrostante e dai lati, il collettore viene isolato con uno strato di materiale coibente. Un robusto contenitore completa il collettore e consente un facile trasporto senza problemi. Il contenitore, spesso, è dotato di sistemi che agevolano il fissaggio del collettore solare alle strutture di supporto.

La piastra captante è in genere realizzata con materiali buoni conduttori di calore (rame, alluminio, acciaio). Per incrementare la quantità di energia solare assorbita, la piastra viene trattata nella parte esposta con vernici speciali, scure, o meglio ancora con trattamenti superficiali cosiddetti selettivi che contribuiscono ad aumentare ulteriormente le prestazioni.

La piastra captante è dotata di una serie di canalizzazioni all’interno delle quali scorre il fluido termo vettore (normalmente una miscela di acqua con antigelo). La sua continua circolazione consente all’impianto di trasportare l’energia termica assorbita dal collettore solare al serbatoio di accumulo.

e) Tecnologia serbatoi di accumulo.

Serbatoio di accumulo o boiler per sistemi a circolazione naturale.

Bollitori con cilindro in acciaio, con interno vetrificato, resistente alla pressione, termicamente isolati e conformi alla severa normativa tedesca DIN 4753 per garantire

la massima igiene.

Molteplici soluzioni tecniche per la massima qualità: vaso d’espansione solare integrato da 3 l, elevata stratificazione dell’acqua calda grazie alla piastra deflettrice sull’ingresso dell’acqua fredda ed al prelievo dell’acqua calda dalla parte superiore del bollitore, elevato

spessore (2,5 - 3 mm) del serbatoio di acqua sanitaria, anodo di magnesio sacrificale dimensionato secondo la normativa tedesca, isolamento in poliuretano ad elevato

spessore. Flangia d’ispezione di grande diametro e predisposizione per inserimento di una resistenza elettrica.

Bollitori da 150 l, 200 l e 300 l: la massima qualità per ogni esigenza di acqua calda.

Serbatoio di accumulo o boiler per sistemi a circolazione forzata.

Sono costruiti con doppia vetrificazione interna, batteriologicamente inerte, per assicurare la massima igienicità dell’acqua trattata, ridurre la possibilità di deposito di calcare e facilitare la pulizia.

Presentano una disposizione su diverse altezze degli attacchi ciò consente di impiegare generatori di calore di diverso tipo, senza influenzare la stratificazione.

La coibentazione è in poliuretano privo di CFC in modo da limitare le dispersioni ed aumentare, di conseguenza, il rendimento. Sono predisposti per il passaggio, a scomparsa di cavi sonda e alimentazione.

Sono dotati di flangia per facilitare la pulizia e la manutenzione e corredati di anodo di magnesio con funzione “anticorrosione”.

f) Tipi di pannelli solari termici.

I pannelli solari termici possono essere raggruppati in 2 tipi principali: con tubi sottovuoto, oppure vetrati.

Esistono poi diverse varianti sul tema (ad esempio pannelli ad aria, pannelli scoperti, a cupola).

Caratteristiche principali delle due principali categorie:

Pannello solare sottovuoto.

I pannelli solari sottovuoto di ultima generazione hanno un ottimo rendimento in tutti i mesi dell’anno e sono adatti ad essere installati anche in condizioni climatiche molto rigide: sono quindi particolarmente indicati nel Nord Italia, così come naturalmente al Sud.

Pannelli solari vetrati

g) Tipologie di impianti principali.

Schema tipo di impianto a circolazione naturale

Gli impianti solari termici a circolazione naturale hanno il serbatoio posto sul tetto,sopra il pannello solare. Sfruttano le differenze di densità tra il fluido termo vettore caldo e quello freddo.

Quando il fluido presente nel collettore viene scaldato dal sole, diminuisce di peso specifico, si dilata, tende a salire e si trasferisce nello scambiatore del serbatoio di accumulo.

Il fluido scaldato dal sole cede calore all’acqua e torna nel collettore attraverso le tubazioni di ritorno. L’assenza di una pompa di circolazione fa si che non ci sia alcun consumo elettrico.

I vantaggi della tecnologia a circolazione naturale:

• Costo contenuto;
• Serbatoio sul tetto: non necessarie opere per integrazione architettonica;
• Semplicità e velocità di installazione;
• Massima resa per clima temperato.

Schema tipo di impianto solare termico a circolazione forzata.

L’impianto solare termico con i pannelli solari a circolazione forzata si aziona con l'utilizzo di un circolatore comandato da una centralina elettronica. È la soluzione adatta a chi ha bisogno di produrre acqua calda in quantità elevate: condomini, palestre, strutture turistiche, ecc.

Con questo sistema non si è più obbligati a posizionare il serbatoio di accumulo vicino ai pannelli, ma possiamo installarlo anche a parecchi metri di distanza, in un locale tecnico o comunque in posizione verticale, favorendo così la stratificazione dell’acqua per un prelievo sanitario fino all’ultima goccia.

Naturalmente si tratta di un impianto più complesso che oltre ai soliti collettori ed al serbatoio di accumulo ha bisogno per il suo funzionamento di una pompa di circolazione, un vaso di espansione ed una centralina di comando che tramite sensori di temperatura riesce a gestire il sistema.

I vantaggi della tecnologia a circolazione forzata:

• Assoluta indipendenza energetica per quasi tutto l’anno;
• Basso contenuto energetico di integrazione durante il periodo più freddo;
• Alta efficienza grazie al serbatoio verticale (si evitano miscelazioni di acqua fredda e calda);
• Posizionamento del serbatoio all’interno dell’abitazione (minimizzazione dell’impatto visivo del sistema).

Informazioni raccolte dai seguenti siti web:

www.ecoage.com

www.ilportaledelsole.it

it.wikipedia.org/wiki/Impianto_solare_termico

www.enelgreenpower.com

www.energy-evolution.it

www.edilportale.com

www.schueco.com/web/it

www.junkers.it