L’energia solare può essere utilizzata per scaldare l’acqua sanitaria o, in alcuni casi, per il riscaldamento domestico. Questo tipo di applicazione quindi produce energia termica, ovvero calore, e prende il nome di solare termico – da non confondere con il solare fotovoltaico, che invece produce energia elettrica. Vediamo assieme gli elementi che compongono un impianto solare termico e quali tipologie esistono.
Come funziona un impianto solare termico domestico
Il funzionamento di un impianto solare termico è concettualmente semplice.
La radiazione solare incide su un pannello all’interno del quale scorre un fluido, chiamato fluido termoconvettore, che si riscalda. Il fluido termoconvettore è una miscela di acqua e liquido antigelo, per evitare che si ghiacci d'inverno.
Questo fluido arriva ad un serbatoio coibentato, anche chiamato accumulo, dove cede il calore accumulato ad un secondo fluido, ad esempio all’acqua sanitaria domestica, che scorre all'interno di un'altra tubatura. Questo serbatoio quindi non è nient’altro che uno scambiatore di calore, cioè un elemento che agevola e permette il trasferimento di calore da un fluido ad un altro.
Infine il fluido termoconvettore raffreddato torna al pannello e ripete il ciclo per scaldare maggiormente l’acqua di casa.
Negli impianti domestici il pannello, anche chiamato collettore solare, è spesso piano e ha un rivestimento in vetro, una struttura isolante e un assorbitore interno che riscalda il fluido termoconvettore che scorre all’interno di tubi di rame. In alternativa, il pannello può anche essere sottovuoto, funzionando anche con basse temperature esterne o dove vi è uno scarso irraggiamento solare. Il costo di questo tipo di pannello è superiore ma ha un'efficienza maggiore. Inoltre esistono i pannelli piani non vetrati, i quali hanno un rivestimento plastico e minor efficienza rispetto alle altre due tipologie.
Impianti a circolazione naturale
Se il moto del fluido termovettore fra pannello e serbatoio è guidato soltanto dalla differenza di densità e di temperatura, allora si parla di impianto solare a circolazione naturale. La densità del fluido, infatti, diminuisce quando si scalda e quindi tende ad andare verso l’alto e a raggiungere l’accumulo termico. L’accumulo è posizionato sul tetto sopra al pannello, o più raramente, integrato nel pannello stesso.
Pro e contro degli impianti a circolazione naturale
La posa di questo tipo di impianti è semplice e il costo è basso.
La coibentazione del serbatoio, però, è ridotta e dunque nella stagione fredda non si presta ad un buon funzionamento. In estate, inoltre, questi sistemi presentano delle problematiche legate alla sovratemperatura: a causa dell’assenza di un organo di controllo e di una pompa, la temperatura all’interno del serbatoio, e dunque dell’acqua sanitaria stessa, può raggiungere valori molto elevati, con la conseguente emissione di vapore dalla valvola di sicurezza. Quando l’acqua sanitaria supera i 60 ºC, tende creare depositi di calcare che riducono l’efficienza termica del sistema nel corso degli anni. Inoltre, le sollecitazioni termiche del serbatoio ne riducono la vita.
Questi impianti non si prestano a strutture ricettive come hotel e B&B. Ogni accumulo, infatti, ha un numero definito di pannelli (tipicamente due) e la grande massa d’acqua accumulata sul tetto porterebbe con sé un rischio di legionella.
Impianti a circolazione forzata
Nei sistemi più complessi si utilizza una pompa (anche chiamata gruppo pompa o circolatore) per gestire il movimento del fluido termovettore. Il serbatoio in questo caso non è installato sul tetto, ma all’interno dell’edificio. Una centralina è collegata a due sonde di temperatura, una posizionata nel pannello e una nella parte inferiore del serbatoio. Quando la differenza di temperatura supera un determinato limite, ad esempio 5 ºC, il gruppo pompa entra in funzione.
Pro e contro degli impianti a circolazione forzata
Questo tipo di impianti può funzionare bene anche in inverno e può essere impiegato anche per il riscaldamento domestico. L’accumulo non è soggetto alle intemperie e la sua coibentazione è migliore, in quanto istallato all’interno. Non vi sono problemi di sovratemperatura, grazie alla presenza della centralina che regola la pompa in funzione della temperatura. Di conseguenza non vi sono depositi di calcare né elevate sollecitazioni termiche. Questo tipo di impianti hanno un’efficienza e una durata superiori rispetto a quelli a circolazione naturale e si prestano bene anche per strutture ricettive.
Questo tipo di impianto è necessario per l’istallazione del solare termico nei luoghi non molto soleggiati durante tutto l’anno e il loro costo è più elevato.
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