Bel passo solare termico: cos'è e come funziona

Un pannello solare termico è un dispositivo che converte le radiazioni solari in energia termica, che poi viene trasferita a un accumulatore attraverso un fluido termovettore. Un pannello solare a circolazione naturale è un impianto composto dalla combinazione dei pannelli e da un serbatoio di accumulo posizionato nelle sue immediate vicinanze (parte superiore) e termicamente isolato rispetto all’esterno. Il fluido, riscaldandosi, sale verso l'alto per convezione e incontra, in un'apposita intercapedine, l'acqua contenuta nel serbatoio cedendo il suo calore.

Nonostante l’aspetto simile, pannelli solari termici e pannelli destinati a un impianto fotovoltaico sono molto differenti tra loro. I due tipi di impianti sono realizzati con materiali diversi, per quanto all’apparenza simili. L’installazione di un impianto con pannelli solari termici necessita infatti del sostegno di una spesa considerabile come importante, specie nel caso di impianti a circolazione forzata. L’impianto solare termico rappresenta una delle soluzioni più efficienti e sostenibili per produrre acqua calda sanitaria e integrare il riscaldamento degli edifici.

Il principio di funzionamento è relativamente semplice: i raggi solari riscaldano un fluido termovettore che trasferisce il calore accumulato all’acqua contenuta in un serbatoio di accumulo. I collettori assorbono l’energia solare e riscaldano il fluido presente al loro interno. Il fluido trasferisce successivamente il calore al serbatoio di accumulo attraverso uno scambiatore termico. L’impianto solare termico continua a rappresentare una delle migliori tecnologie disponibili per la produzione sostenibile di acqua calda sanitaria. L’impianto solare termico è una tecnologia che cattura l’energia solare e la trasforma in energia termica. Successivamente il calore ricavato può essere usato per la produzione di acqua calda, di energie elettrica, per raffreddare, per la produzione di idrogeno, ecc.

Esistono due forme di solare termico: solare termico attivo e passivo. Nel primo caso si tratta di impianti specifici per lo stoccaggio e l’utilizzo diretto dell’energia solare. Gli impianti termici possono lavorare: a basse temperature (fino a 120°C), a medie temperature (circa 500°C) a alte temperature (circa 1000°C). Gli impianti termici a medie e alte temperature vengono utilizzati per la produzione d’energia dinamica, corrente elettrica, idrogeno, cogenerazione e trigenerazione.

E’ una tecnologia pulita e rispettosa dell’ambiente: non si hanno emissioni di CO2 (anidride carbonica), che è una delle cause del surriscaldamento della terra, né di altri inquinanti atmosferici, quali biossido di zolfo, ossido di azoto. Il solare termico permette di ottenere un risparmio sulla bolletta energetica, arrivando a coprire i due terzi del fabbisogno di acqua calda sanitaria di una famiglia (una famiglia di 4 persone mediamente consuma 200 litri di acqua calda al giorno + 30 litri al giorno per la lavatrice). Con 1 pannello di un metro quadro circa si riescono a scaldare alla temperatura media di 45° in media 80-130 litri di acqua la giorno, quindi sono sufficienti n.2 pannelli per soddisfare le necessità di un a famiglia media con un risparmio quindi fino al 70% sulla energia necessaria per produrre acqua calda. Nei mesi più caldi è in grado di coprire completamente il fabbisogno di una famiglia, senza bisogno che la caldaia entri in funzione. Nei mesi invernali il rendimento del sistema cala dagli 80°C ai 40°C, in ogni caso i pannelli continuano a preriscaldare l’acqua, che arriva alla caldaia ad una temperatura superiore a quella dell’acquedotto.

L’impianto solare produce acqua calda che può essere utilizzata direttamente da alcuni elettrodomestici particolari presenti sul mercato, come la lavatrice con doppio attacco per acqua calda e fredda, e la lavastoviglie predisposta per l’attacco diretto all’acqua calda. L’impianto solare può essere utilizzato in maniera combinata sia per produrre acqua calda sanitaria che per integrare il riscaldamento, con ulteriore risparmio nella bolletta energetica, fino al 40% dei consumi. L’impianto di riscaldamento che meglio si sposa con il sistema solare termico è quello a pannelli radianti (a pavimento, parete e a soffitto) che lavorano a bassa temperatura 30°-35°C, mentre i classici termosifoni hanno bisogno di una temperatura di 60°-70°C.

Per la piscina l’impianto non necessita in ogni caso un sistema di accumulo. Questi sistemi utilizzano sostanze non tossiche e funzionano anche a basse temperature d’esercizio (fluido da 45-90°C)! Anche se il sistema di refrigerazione ad assorbimento non è efficiente come sistemi di refrigerazione tradizionali, visto che vi è bisogno di freddo durante la stagione estiva, quando la radiazione solare è molto abbondante, e spesso l’energia accumulata dai collettori solari può essere troppa rispetto all’utilizzo, gli impianti di solar cooling possono sfruttare questa energia per produrre il freddo e quindi permettono di diminuire i costi e i consumi elettrici dovuti ai condizionatori. Il solar cooling viene in genere usato per raffreddare l’aria dell’abitazione, ma se si dispone di energia sufficiente è possibile raffreddare frigoriferi o altro.

Con l’installazione di un impianto solare si accresce il valore dell’immobile in quanto migliora la sua classe energetica. In un periodo di profondi cambiamenti per il settore Energia caratterizzato dalla transazione energetica, in tanti si chiedono che cos’è un impianto solare termico e quali sono i suoi vantaggi. Andiamo ora ancora più a fondo sul significato di impianto solare termico da installare nella propria abitazione. Si tratta di una soluzione capace di ottimizzare l’efficienza energetica e, in questo modo, ridurre i costi in bolletta. Spesso si può fare confusione tra solare fotovoltaico e solare termico, ma in realtà non ci sono molti punti in comune, se non quello di utilizzare l’irradiazione solare per produrre energia. Le due tecnologie infatti sono molto diverse in termini di utilizzo, costo e durata. Ma gli elementi di differenza tra fotovoltaico e solare termico non finiscono qui.

I vantaggi di un impianto solare termico sono numerosi e riguardano benefici economici, fiscali e ambientali. Vantaggi economici: riguardano principalmente il risparmio economico generato dalla produzione di acqua calda sanitaria o per il riscaldamento tramite energia solare, con un risparmio in bolletta che può arrivare fino al 70%. Inoltre, gli impianti hanno un’elevata durata nel tempo, con costi di manutenzione ridotti, e possono essere integrati con l’impianto esistente aumentando anche la durata di vita della caldaia, perché meno sollecitata. Esistono due categorie principali di impianti solari termici: gli impianti a circolazione naturale, più semplici e indicati per le singole famiglie; gli impianti a circolazione forzata, in cui, con l’ausilio di una pompa, si può produrre acqua calda in grande quantità.

L’impianto solare termico a circolazione naturale è costituito da un serbatoio di accumulo dell’acqua posto al di sopra del collettore solare. Il fluido termovettore contenuto nei tubi, una volta riscaldato dall’energia solare, diminuisce la propria densità e dunque comincia a salire verso l'alto, fino a raggiungere il serbatoio dove è contenuta l'acqua, riscaldandola. Gli impianti solari termici a circolazione naturale sono di piccole dimensioni e più appropriati per la sola produzione di acqua calda sanitaria. L’impianto solare termico a circolazione forzata presenta invece un serbatoio di accumulo dell’acqua esterno, situato in un apposito vano tecnico, distanziato dal collettore solare e collegato per mezzo di tubazioni. In questo caso il fluido termovettore, per poter circolare, ha bisogno della “spinta” di una pompa elettrica di ricircolo controllata da una centralina di comando. A differenza degli impianti a circolazione naturale, l’impianto solare termico forzato è di taglia medio-grande ed è adoperato, oltre che per la produzione di acqua calda sanitaria, anche per l’acqua destinata per il riscaldamento degli ambienti.

Un impianto solare termico è un sistema che permette di convertire l’energia solare in energia termica. Alla base del meccanismo si trova un pannello solare che raccoglie l’energia solare sotto forma di calore e lo trasmette ad un fluido, il quale a sua volta lo cede all’acqua sanitaria. I pannelli solari termici, come gli altri componenti, vanno dimensionati in base alle esigenze: serve un vero e proprio progetto su misura. Per questa operazione ovviamente è necessario l'utilizzo di un software progettazione pannelli solari in grado di supportarti nella fase di progettazione e di dimensionamento di un impianto solare termico a circolazione forzata, a singolo e a doppio serbatoio.

Solare termico a circolazione forzata, cos'è. L’impianto solare termico a circolazione forzata impiega l’energia solare per catturare e trasferire calore alle fonti d’acqua destinate all’uso sanitario o al riscaldamento domestico. La produzione di acqua calda è resa possibile dalla presenza di uno o più collettori (detti anche pannelli solari) che trasformano l’energia solare in energia termica e di un serbatoio di accumulo (detto anche boiler) che permette di stoccare l’acqua calda e di utilizzarla in un secondo momento.

Solare termico circolazione forzata: i componenti. I componenti che costituiscono un impianto solare termico a circolazione forzata sono: collettore solare, serbatoio di accumulo, fluido termoconvettore, pompa per la circolazione, scambiatore di calore, centralina di controllo. Lo schema di un impianto solare termico a circolazione forzata è una rappresentazione ideale dell’impianto. Nella seguente immagine sono raffigurati i principali componenti.

Vantaggi di un solare termico a circolazione forzata. Il grande vantaggio è utilizzare un’energia gratuita: quella del sole. I benefici possono essere riscontrati anche a breve termine e non solo nel lungo periodo in quanto si avrà subito un risparmio nei costi di riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria. Ulteriori vantaggi sono la libertà di progettazione dell’impianto che consente di poterlo adattare facilmente a qualsiasi condizione climatica e l’impatto visivo in quanto il serbatoio di accumulo non è posizionato sul tetto. Inoltre, la dispersione termica risulta essere ridotta, l’acqua calda sarà da subito disponibile e vi è la possibilità di integrarlo con l’impianto di riscaldamento.

Dunque, i principali vantaggi sono: versatilità; efficienza termica; possibilità di utilizzo anche per l’integrazione del sistema di riscaldamento degli ambienti o per riscaldare una piscina. Per godere di tutti questi benefici è necessario dimensionare adeguatamente tutti i componenti dell’impianto solare termico. Assicurati, quindi, di utilizzare un software progettazione pannelli solari che ti assiste nella configurazione dello schema funzionale e ti consente di modificarlo con l’aggiunta di nuovi componenti (centralina, caldaia, ecc.), personalizzando il raggruppamento dei collettori solari e dei serbatoi di accumulo. Il solare termico è una tecnologia matura, sostenibile e versatile, adatta a molteplici applicazioni: produzione di acqua calda sanitaria, supporto al riscaldamento ambienti e riscaldamento di piscine. Assorbe l'energia solare e la trasforma in calore, trasferendolo a un fluido termovettore. Stocca il calore accumulando acqua.

In combinazione con sistemi di riscaldamento come l’integrazione con caldaie a condensazione, o con pompe di calore, è possibile ottenere un sistema di riscaldamento efficiente e intelligente, adatto a ogni esigenza abitativa. Con le soluzioni Beretta, l’energia solare diventa un’opportunità concreta per ottimizzare i consumi e migliorare l’efficienza energetica della propria casa. Beretta propone modelli avanzati di caldaie a condensazione abbinabili ai sistemi solari termici e sistemi ibridi con pompa di calore, che combinano l’energia solare con il calore dell’aria, riducendo ulteriormente i consumi energetici. L’installazione di un impianto solare termico con le soluzioni Beretta permette di avere un sistema integrato, efficiente e progettato per durare nel tempo, offrendo il massimo comfort in ogni stagione.

Impianto solare termico a circolazione naturale: come suggerisce il nome, la circolazione del fluido termovettore avviene in modo naturale, ovvero si espande per effetto del calore, divenendo più leggero e risalendo verso il serbatoio di accumulo per riscaldare l’acqua in esso contenuta. Improntato a dimensioni contenute, è indicato per la sola produzione di ACS. Impianto solare termico a circolazione forzata: in questo caso la pompa spinge il fluido termovettore, permettendo un maggiore controllo dell’efficienza e un migliore sfruttamento dell’energia solare.

Collettore solare termico piano: tipologia diffusa, con copertura in vetro infrangibile sopra l’assorbitore e tubi di rame. Collettore a tubi sottovuoto: forma a tubo che permette uno spazio sottovuoto per maggiore isolamento, riscaldando il fluido termovettore a temperature più elevate e funzionando anche in presenza di temperature esterne basse.

Quando si parla di fotovoltaico e solare termico spesso si tende a confondere le due tecnologie, ma l’unico tratto in comune è che entrambe sfruttano i raggi solari per produrre energia. Il fotovoltaico converte i raggi solari in energia elettrica, mentre il solare termico in energia termica per la produzione di acqua calda sanitaria e/o integrazione al riscaldamento domestico. Materiale: i pannelli fotovoltaici sono realizzati prevalentemente in silicio, mentre i collettori solari termici sono composti da più metalli (alluminio, rame) e vetro; Efficienza: il fotovoltaico ha in media un’efficienza tra il 17% e il 25%, mentre il solare termico può raggiungere fino al 70%.

Incentivi per l’installazione di un impianto solare termico: Ecobonus e Conto Termico 3.0. Entrambi consentono di recuperare parte delle spese sostenute per interventi di efficientamento energetico degli edifici e l’installazione di soluzioni per il riscaldamento e la climatizzazione più efficienti, in grado di sfruttare fonti di energia rinnovabili. Impiego di fonti rinnovabili: consente di sfruttare l’energia rinnovabile del sole per provvedere alla produzione di acqua calda sanitaria e supportare, in parte, il riscaldamento domestico; Aumento del valore dell’immobile: un impianto solare termico migliora l’efficienza energetica dell’abitazione aumentandone anche il valore immobiliare; Incentivi fiscali: è possibile recuperare parte dell’investimento iniziale grazie alle agevolazioni previste da Conto Termico 3.0 ed Ecobonus; Lunga durata dell’impianto: a patto di eseguire regolarmente gli interventi di manutenzione ordinaria necessari, un impianto solare termico in media ha una durata di 15-20 anni.

Rendimento di un impianto solare termico in inverno è fortemente influenzato dal luogo di installazione e dall’irraggiamento solare. Necessità di uno spazio tecnico interno per l’installazione del bollitore di accumulo, della pompa di circolazione e di componenti aggiuntivi come il vaso di espansione solare. Un’alimentazione elettrica per il funzionamento del circolatore e della centralina di controllo. Dipendenza dall’irraggiamento solare, che può ridurre le prestazioni nei periodi con minore esposizione. La combinazione di pompa di calore e solare termico permette di soddisfare ampiamente sia il fabbisogno termico dell’abitazione che quello sanitario.

Vuoi saperne di più?

Componenti principali e differenze chiave

Componenti principali di un impianto a circolazione forzata: collettore solare, serbatoio di accumulo, fluido termovettore, pompa, scambiatore di calore e centralina di controllo. La differenza tra circolazione naturale e forzata risiede principalmente nell’uso o meno di una pompa di circolazione. Nel sistema a circolazione naturale la circolazione avviene per sole forze termiche, mentre nel sistema forzato interviene una pompa alimentata da corrente elettrica.

I vantaggi di questa tecnologia includono la possibilità di integrazione con riscaldamento e piscine, la riduzione delle bollette e l’abbattimento delle emissioni. L’installazione, però, richiede una progettazione accurata con software dedicati per dimensionare correttamente collettori, serbatoi e sistemi di controllo.

Nei mesi freddi è normale che il rendimento diminuisca, ma l’acqua preriscaldata resta disponibile per la caldaia o per altri impianti. Il solare termico resta una tecnologia matura, sostenibile e versatile, in grado di ridurre drasticamente i consumi energetici legati all’acqua calda sanitaria e al riscaldamento.

Influenza della temperatura e dell’irraggiamento

Il rendimento dipende dall’irraggiamento solare e dalla localizzazione dell’impianto. In regioni con alta esposizione il sistema copre in pieno i fabbisogni durante l’estate e riduce sensibilmente i costi anche durante l’inverno, soprattutto se abbinato a sistemi di accumulo efficienti o a pompe di calore.

Tabella sintetica: confronto tra solare termico a circolazione naturale e forzata

tags: #bel #passo #solare #termico