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L’esperto risponde sulla realizzazione di un Impianto Solare Termico per la produzione di acqua calda.



L’impianto solare termico è un dispositivo che assorbe l’energia solare e la trasforma in energia termica (utilizzata per produrre acqua calda) senza emissioni inquinanti. La tecnologia solare termica genera un risparmio economico associato al mancato utilizzo di fonti energetiche tradizionali (energia elettrica o combustibili fossili).

Si tratta di impianti ben diversi fra loro, sia per i principi della fisica che vanno a sfruttare, sia per i componenti che utilizzano.
In estrema sintesi il collettore è un apparato idraulico che sfrutta la radiazione solare per scaldare l’acqua e alimentare il riscaldamento degli ambienti, mentre il modulo fotovoltaico è un apparato elettrico che trasforma direttamente la radiazione solare in energia elettrica.

L’orientamento ideale è di circa 30/40 gradi verso Sud: è chiaro che coniugando sempre bene estetica e funzionalità si cerca sempre il miglior compromesso possibile. Nel caso di tetti piani è possibile utilizzare degli appositi sostegni in grado di creare la giusta angolazione necessaria.
A seconda dell’uso che ne vogliamo fare, daremo tuttavia al collettore solare una differente angolazione che sarà maggiore (quasi 60°) se l’utilizzo principale è riscaldare l’acqua che servirà ad alimentare il circuito di riscaldamento in modo da poter captare maggior radiazione solare nel periodo invernale, mentre sarà minore (massimo 30°) se invece il nostro utilizzo sarà solo quello di fornire acqua calda sanitaria (A.C.S). Un inclinazione media garantisce ottime prestazioni sia d’estate che d’inverno, garantendo una abbondante produzione di acqua calda.

Per Solare termico si intende un sistema in grado di trasformare l’energia irradiata dal sole in energia termica, ossia calore, che può essere utilizzato negli usi quotidiani, quali ad esempio il riscaldamento dell’acqua per i servizi sanitari (A.C.S.) o il riscaldamento degli ambienti. La radiazione solare, dopo aver attraversato la copertura trasparente dei collettori solari o pannelli solari, investe la superficie esterna dell’assorbitore e la riscalda. All’interno di questo, in genere di forma tubolare, scorre il fluido termovettore o fluido vettore che, dopo aver assorbito energia termica, è convogliato in uno scambiatore di calore contente l’acqua da riscaldare denominato serbatoio di accumulo o boiler. In esso il fluido termovettore trasferisce parte della sua energia termica all’acqua (A.C.S.); il trasferimento di calore tra i due fluidi avviene in modo indiretto, attraverso una superficie metallica denominata serpentina, che viene avvolta dal liquido da riscaldare. La circolazione del fluido termovettore tra il collettore solare o pannello solare e lo scambiatore di calore si può realizzare in modo naturale o forzato, in funzione della posizione del pannello rispetto allo scambiatore di calore. Quest’ultima può essere più in basso o più in alto rispetto allo scambiatore. Nel primo caso, in seguito al riscaldamento del fluido termovettore per azione della energia solare, si innescano, in seno a questo, dei moti convettivi (ovvero quei moti che si producono all’interno di un fluido, dovuti allo spostamento di porzioni calde di esso verso parti fredde e viceversa ), che lo inducono a trasferirsi verso l’alto. Di conseguenza altro liquido più freddo viene richiamato dal basso verso l’interno dell’assorbitore. Così l’azione continua dell’irraggiamento permette una circolazione naturale del fluido caldo verso lo scambiatore e del fluido più freddo verso il pannello.

Esistono due tipi di sistemi solari termici.
I sistemi con pannelli solari a circolazione naturale e i sistemi con pannelli solari a circolazione forzata. Semplificando, i sistemi con pannelli solari a circolazione naturale si riconoscono dalla presenza di un serbatoio sopra i pannelli stessi. In realtà le differenze sono assai più marcate (anche per i costi).

Questo tipo di sistemi solari termici agisce naturalmente seguendo le leggi della fisica: il liquido contenuto nella serpentina del pannello viene riscaldato dall’energia solare e innesta una circolazione in senso verticale per effetto della diminuzione di densità: tale liquido esce dalla parte alta del pannello entrando in una apposito scambiatore contenuto nel boiler collocato sopra il pannello stesso. A sua volta il liquido nello scambiatore cede parte del calore all’acqua contenuta nel boiler medesimo raffreddandosi, ma riscaldando contemporaneamente l’acqua. Il processo di raffreddamento all’interno della serpentina, fa si che la densità del liquido aumenti invertendo il senso della circolazione (ovvero verso il basso). Pertanto l’uscita della serpentina nel boiler (collocata nella parte bassa dello stesso) viene raccordata nella parte bassa del pannello per ricominciare il processo di riscaldamento del liquido. Il tutto in modo assolutamente naturale senza bisogno di pompe o altro.

Nei sistemi solari termici a circolazione forzata, l’acqua per salire e riscaldarsi ha bisogno di essere spinta forzatamente con un sistema di pompaggio – da qui il nome – ossia spinta da una pompa elettrica.
Inoltre per funzionare hanno bisogno di specifici componenti, quali una centralina di controllo elettrica, delle sonde di controllo e un serbatoio di accumulo più importante e versatile.

Il collettore solare, detto anche pannello solare o pannello solare termico, è un dispositivo atto alla conversione della radiazione solare, in energia termica e al suo trasferimento verso un boiler o accumulatore di acquia calda sanitaria per un uso successivo.
Il collettore solare funziona 12 mesi l’anno: ovviamente nei mesi invernali (soprattutto da novembre a febbraio) il sole ha un minore rendimento, pertanto i pannelli solari vengono utilizzati in “integrazione” con l’impianto tradizionale, che ne riceve comunque l’acqua pre-riscaldata, con notevole risparmio anche d’inverno.

Il boiler o serbatoio di accumulo dell’acqua calda sanitaria è un componente dell’impianto solare da abbinare direttamente al collettore solare, nel quale circola attraverso una apposita serpentina, il fluido vettore.
Normalmente la sua capacità varia da un minimo di 150 litri per un nucleo familiare di 2-3 persone, oppure da 300/400 litri per un nucleo di 4-6 persone, fino anche a 2.000 litri ed oltre per alberghi o comunità.
Il boiler o serbatoio di accumulo, serve appunto per contenere l’acqua calda, prodotta dai collettori, mantenendola calda anche per diversi giorni, al fine di utilizzarla quando effettivamente serve all’interno della giornata, o per avere una buona scorta di acqua calda anche se per diversi giorni non c’è stato sufficiente sole per scaldare nuova acqua.
Ne consegue che migliore e’ l’isolamento termico del serbatoio, maggiore sarà la sua dimensione, ma maggiore sarà il rendimento dell’impianto solare in generale.
Che cos’è l’Acqua Calda Sanitaria (ACS)
E’ l’acqua normalmente utilizzata per il consumo del bagno e della cucina. Proviene dall’acquedotto e viene riscaldata tramite riscaldatori che utilizzano combustibili tradizionali (scaldabagno, caldaia, etc.) oppure con il sole attraverso impianti solari.

E’ il “fluido di scambio”, “glicole” o volgarmente “antigelo”, presente negli impianti solari a scambio termico, è deputato a raccogliere calore dal sole nei collettori solari e a trasferirlo nel serbatoio di accumulo di acqua calda sanitaria, dove avviene lo scambio termico.

In linea di principio un impianto solare termico può essere installato senza alcuna autorizzazione: é sufficiente una semplice dichiarazione di inizio attività, che sostituisce di fatto un’autorizzazione automatica, come richiesto per qualsiasi tipo di lavoro di manutenzione straordinaria. Se si tratta di un edificio in costruzione è preferibile integrare il tetto solare nella licenza stessa dell’edificio in costruzione. Qualora il tetto o le superfici di copertura dell’abitazione siano “parti comuni” di un condominio, e’ necessario inoltrare apposita richiesta all’amministratore.

Nelle analisi tecniche ed economiche si usa accreditare l’impianto di una vita complessiva di 20 anni. Nella pratica è opportuno considerare separatamente i componenti economicamente più significativi. I collettori vetrati piani, che sono attualmente i più venduti nel mondo, hanno una durata di vita superiore a 20 anni. Generalmente la garanzia, fornita dai produttori sul mantenimento delle prestazioni energetiche, è di 5 anni, in alcuni casi può eccezionalmente arrivare fino a 10 anni. Anche per i serbatoi, che rappresentano l’altro componente economicamente rilevante dell’impianto, la garanzia si estende normalmente a 5 anni. Per gli altri componenti la durata di garanzia è di 2 anni. Un impianto correttamente dimensionato, installato e gestito può tranquillamente superare la vita “tecnica” sopra ricordata. A tal fine è fondamentale prevedere un programma di manutenzione ordinaria e straordinaria, che, mediante interventi periodici con cadenza annuale o biennale, tenga sotto controllo lo stato dell’impianto e le prestazioni.

La detrazione IRPEF è un beneficio a cui possono accedere tutte le persone fisiche e non che hanno sostenuto le spese per l’acquisto di prodotti a energia pulita come i pannelli solari dotati di Certificazione.

A livello di manutenzione non sono necessari grossi lavori, in linea di massima occorre intervenire solo in casi di problemi, o di perdite di liquidi o rabbocco di antigelo, comunque fare eseguire un controllo, dal proprio idraulico di fiducia ogni 2-3 anni, può evitare perdite della resa dell’impianto solare.

La tecnologia ha superato da tempo queste possibili osservazioni. L’acqua sanitaria riscaldata viene mantenuta in serbatoi coibentati per garantire un’autonomia per molte ore. Non si spiegherebbe altrimenti perché molti paesi europei con un livello di insolazione molto inferiore all’Italia abbiano già investito nei pannelli solari termici. I pannelli solari, o collettori termici, sono diventati una realtà di tutti i giorni in Germania e in Austria dove la superficie occupata dai pannelli solari termici è molto più grande di quella occupata attualmente in Italia.

Teoricamente sì, è sufficiente avere una buona superficie di tetto o di struttura edificata che possa offrire spazio alla metratura di pannelli/collettori necessaria a coprire il fabbisogno considerato, e di uno spazio in cui inserire il serbatoio di accumulo dell’acqua riscaldata dal sole. (normalmente localizzabile nello stesso locale caldaia, o ricavabile in uno spazio del sottotetto o eventuale cantina) Anche nei condomini la cosa è fattibile, a patto di risolvere vertenze tra i condomini.

Occorre conoscere indicativamente la posizione e la metratura della falda o della superficie sulla quale andrebbero ad installarsi i pannelli per la captazione della luce del sole, avere un’idea sul numero di persone che usufruirebbero dell’impianto per dimensionarlo e avere a disposizione un locale in cui inserire il serbatoio di accumulo. Potrebbe anche essere utile avere a disposizione le bollette del gas dell’ultimo anno (almeno, meglio un triennio) in modo da poter stimare meglio il tempo di ritorno e valutare meglio l’effettiva necessità dell’impianto. Tutte le informazioni servono per poter simulare il comportamento stimato annuale e al sua resa presunta.

La tempistica viene valutata di volta in volta in base alla complessità dell’impianto e dell’intervento edilizio richiesto dallo stesso.

Dopo averlo installato, sicuramente controllarne il funzionamento con semplici accorgimenti ed attenzioni (controllo delle pressioni, delle temperature), è possibile che qualche cambiamento nelle abitudini sia necessario specie se si vuole che tutto il fabbisogno di acqua calda sia coperto unicamente dall’impianto solare. Nessun problema invece se si integra con l’impianto tradizionale.