Tecnologie
Cos’è un Impianto Solare Termico?
Un Impianto Solare Termico è un insieme di componenti grazie al quale è possibile ottenere ed utilizzare acqua calda scaldata gratuitamente dalla radiazione solare.
In Italia, con le dovute differenze imposte dalle zone climatiche, il Sole fa registrare un ottimo livello di irraggiamento nei mesi compresi tra aprile e settembre. Quindi, anche se nei mesi invernali la radiazione solare è minore e le temperature si abbassano in modo deciso, utilizzare il Sole per scaldare l'acqua, specialmente ACS, è quasi sempre un ottimo investimento.
In generale, un Impianto Solare Termico è composto da:
- uno o più pannelli solari o collettori;
- un sistema di circolazione di liquidi, più o meno complesso, in base al tipo di impianto;
- un serbatoio, o boiler, coibentato, in cui è presente l’acqua che verrà scaldata ed utilizzata.
In particolare, poi, in base alle esigenze dell’abitazione, come il numero di occupanti, la zona climatica in cui si trova e la destinazione di utilizzo dell’acqua calda prodotta, i tipi di impianto si diversificano per struttura del sistema e per tipologia di componenti.
Le parti dell’impianto
I collettori solari sono essenzialmente dei dispositivi in grado di catturare la radiazione solare e, attraverso uno scambiatore di calore, di trasmettere la temperatura acquisita ad un liquido inserito in un circuito che vi passa attraverso.
Ne esistono di due tipi:
pannelli solari piani
sono formati da una lastra metallica nera, capace di assorbire calore senza riflettere radiazione e scambiarlo con una serpentina metallica in cui scorre un liquido che può essere acqua oppure un fluido termovettore e antigelo. Il pannello è protetto da un vetro che, per effetto serra, lascia entrare i raggi solari, trattenendo il calore all’interno.
pannelli a tubi sottovuoto
la serpentina che contiene un liquido termovettore e antigelo è inserita in tubi sottovuoto per ottimizzare e stabilizzare la resa della radiazione solare e per diminuire la dispersione del calore. Sono molto efficienti e ideali per le zone con inverni particolarmente freddi e scarsa irradiazione, ma più costosi e più bisognosi di manutenzione.
Entrambe le tipologie di pannello funzionano con i due principali e più comuni sistemi di circolazione del liquido all’interno del circuito. Iniziamo dicendo che, a prescindere dal tipo di circolazione, si possono distinguere due tipi di circuito: aperto e chiuso.
Nel circuito aperto, il liquido che viene scaldato dal Sole è la stessa acqua che viene, poi, utilizzata all’interno dell’abitazione come acqua calda.
Nel circuito chiuso, invece, viene utilizzato un particolare liquido termovettore e antigelo, il quale, una volta caldo, si muove all’interno di tubi e giunge ad uno scambiatore di calore posto in un serbatoio per scaldare l’acqua all’interno.
Questo secondo sistema è quello usato dalla maggior parte degli impianti solari termici perché il liquido termovettore è sicuramente più efficiente della sola acqua, sia perché mantiene meglio il calore, sia perché in inverno non gela, con il rischio di danneggiare l’intero impianto.
Tipologie di impianto solare
il modo in cui il liquido scorre all’interno del sistema definisce la tipologia di impianto, che sarà, così, chiamato: a circolazione naturale o a circolazione forzata.
Impianto solare termico a circolazione naturale
L’impianto a circolazione naturale sfrutta il principio di convezione dei liquidi, secondo cui se una parte di liquido viene scaldata diviene meno densa. Il liquido che la circonda, più freddo e più denso, tende a scendere per gravità, sostituendo e spingendo il liquido caldo verso l’alto. Il liquido scaldato, dunque, si muove naturalmente verso l’alto, lasciando posto a quello freddo per continuare il ciclo.
È per questo motivo che nella circolazione naturale il boiler deve esser posto al di sopra dei pannelli, generalmente posizionati sul tetto. Il boiler, in base alla dimensione dell’impianto, non supera un volume massimo di circa 500 litri di acqua, ma normalmente, per famiglie di 3-4 persone, è di circa 200 litri.
Questo tipo di impianto, che può essere integrato sia con pannelli piani vetrati, che con tubi sottovuoto, è utilizzato soprattutto per il riscaldamento dell’acqua sanitaria e, solo raramente, per il riscaldamento ambientale in case di piccole dimensioni. Il motivo è che il mantenimento della temperatura dell’acqua nel serbatoio sul tetto, benché coibentato, è molto influenzato dal soleggiamento e dalla temperatura esterna.
Impianto solare termico a circolazione forzata
Nell’impianto a circolazione forzata, invece, vengono posti sul tetto solo i pannelli (anche qui vanno bene entrambe le tipologie viste), mentre il serbatoio deve esser posto internamente all’abitazione. Infatti, in questo tipo di impianto la circolazione del liquido termovettore dai pannelli al serbatoio è attivata da una pompa elettrica, controllata da una centralina elettronica e da un termostato, e il boiler viene posto all’interno della casa per garantire un’elevata tenuta del calore e permettere l’utilizzo di acqua calda anche nelle ore più fredde e meno soleggiate.
Questo sistema rende l’impianto più efficace ed efficiente in inverno rispetto alla circolazione naturale, il che permette di utilizzarlo anche per il riscaldamento degli ambienti, mentre in estate la resa si può considerare equivalente.
Dato che gli impianti a circolazione forzata costano di più degli altri, occorre valutare con uno specialista l’effettiva necessità di questo tipo di sistema per evitare sprechi di energia e di soldi.
Abbinamento con la caldaia
È evidente che, nonostante le accortezze, il solo irraggiamento solare non possa soddisfare completamente la richiesta di acqua calda di una famiglia all’interno di un’abitazione, non solo perché il clima è variabile anche nelle stagioni più calde, ma soprattutto perché in inverno, quando il Sole è meno presente e il clima è più freddo, c’è anche la maggior richiesta di calore nella casa. Il rimedio è l’abbinamento dell’impianto solare termico ad una caldaia che generi acqua calda quando l’impianto non produce.
In linea generale, si possono utilizzare tre tipi di riscaldamento:
- la caldaia istantanea, tradizionale o a condensazione, generalmente a combustione, è perfetta per essere abbinata agli impianti a circolazione naturale, poiché quando l’acqua proveniente dal serbatoio sul tetto non è più calda, si attiva la caldaia e sopperisce direttamente alla mancanza;
- la pompa di calore, che, come la caldaia tradizionale, mantiene l’acqua calda nel boiler della circolazione forzata quando la temperatura scende sotto un certo valore.;
- lo scaldabagno elettrico, è ideale per gli impianti a circolazione forzata perché può attivarsi per mantenere l’acqua calda nel boiler quando questa si raffredda. Non è il massimo in quanto ad efficienza energetica.
