Il dimensionamento di un impianto solare termico è un processo cruciale che implica la realizzazione di accurati calcoli al fine di determinare il numero ottimale di pannelli solari termici necessari per rispondere efficacemente al fabbisogno energetico di un'abitazione o di un edificio. Questa valutazione è essenziale non solo per la produzione di Acqua Calda Sanitaria (ACS) ma anche per alimentare impianti di riscaldamento a bassa temperatura, garantendo così un approvvigionamento energetico efficiente e sostenibile.
Nel corso di questo articolo, forniremo delle linee guida fondamentali per orientarsi in questa fase di progettazione, assicurando che l'impianto solare termico sia non solo adeguato alle necessità attuali ma anche capace di adattarsi a potenziali futuri aumenti del consumo energetico. La fase di dimensionamento di un impianto solare termico è cruciale per garantire che il sistema installato possa soddisfare in modo efficiente ed economico il fabbisogno termico di un edificio. Il processo di dimensionamento implica la definizione del numero e delle dimensioni dei pannelli solari termici necessari, considerando le specifiche necessità energetiche dell'edificio.
Grado di autonomia
È impraticabile aspirare a un impianto che copra il 100% del fabbisogno termico annuale dell'edificio a causa delle variazioni climatiche che comportano periodi di minore irradiazione solare. Integrare il sistema solare termico con generatori di calore supplementari, quali caldaie o pompe di calore, consente di ottenere una fornitura di calore costante. L'obiettivo è raggiungere un grado di autonomia che varia tra il 60% e l'80%.
Inclinazione e orientamento dei pannelli
L'angolazione ideale dei pannelli solari termici si situa generalmente tra i 25° e i 35°, ma le caratteristiche architettoniche degli edifici possono limitare la possibilità di raggiungere tale inclinazione. L'orientamento sud è preferibile per massimizzare l'esposizione solare; tuttavia, alcune installazioni possono necessitare di orientamenti est-ovest o, in casi meno ideali, nord.
Sopralluogo tecnico
Un sopralluogo accurato è indispensabile per determinare le condizioni ottimali per l'installazione dei pannelli, considerando inclinazione e orientamento. Solo attraverso un sopralluogo eseguito da tecnici esperti è possibile effettuare un dimensionamento preciso.
Il processo di dimensionamento deve inoltre tener conto di variabili aggiuntive come il numero di occupanti dell'edificio, le loro abitudini di consumo, la frequenza d'uso di apparecchiature che richiedono acqua calda e le specifiche condizioni climatiche della zona. Per calcolare le dimensioni ottimali dell'impianto, è fondamentale considerare la capacità produttiva di un collettore solare, che si attesta mediamente tra 80 e 130 litri di acqua calda per ogni metro quadrato di pannello al giorno. Successivamente, il dimensionamento del serbatoio di accumulo assume un'importanza cruciale. Questo componente deve essere adeguatamente dimensionato per immagazzinare un volume di acqua calda sufficiente a coprire il fabbisogno durante i periodi di minore irradiazione solare, come le ore notturne o le giornate caratterizzate da cielo nuvoloso.
Esempio di dimensionamento per ACS
Per esemplificare il processo di dimensionamento di un impianto solare termico dedicato alla produzione di ACS, considerando l'obiettivo di raggiungere un grado di autonomia compreso tra il 60% e l'80%, e i giorni con minor irraggiamento solare, è prudente prevedere un certo grado di sovradimensionamento. Il serbatoio di accumulo dovrebbe essere dimensionato per immagazzinare almeno uno o due giorni di consumo di acqua calda, per garantire una fornitura adeguata anche in giorni consecutivi senza sole. Questo esempio illustra un approccio metodico per il dimensionamento di un impianto solare termico per la produzione di ACS in una casa di medie dimensioni.
Dimensionamento per ACS e riscaldamento
La progettazione di un sistema che copra tanto il fabbisogno di acqua calda sanitaria quanto quello di riscaldamento richiede un'attenta valutazione delle necessità energetiche complessive. Per illustrare un esempio di calcolo per il dimensionamento di un impianto solare termico dedicato sia alla produzione di acqua calda sanitaria (ACS) che al riscaldamento a pavimento, prendiamo in considerazione una casa di 100 metri quadrati abitata da 4 persone. Supponiamo che il fabbisogno medio giornaliero di ACS per persona sia di 50 litri e che la temperatura di erogazione desiderata sia di 45°C. Il fabbisogno energetico per il riscaldamento dipende da vari fattori, tra cui l'isolamento termico dell'edificio e la zona climatica. Per semplicità, consideriamo un fabbisogno medio di 50 kWh/m² all'anno per un riscaldamento a pavimento efficiente in un'abitazione ben isolata. Per un'efficienza ottimale, il serbatoio di accumulo dovrebbe avere una capacità sufficiente per immagazzinare almeno due giorni di fabbisogno energetico. Questo esempio fornisce una panoramica generale del processo di calcolo e dimensionamento per un impianto solare termico dedicato sia alla produzione di ACS che al riscaldamento.
Come orientare in maniera perfetta i pannelli solari
La questione dell’orientamento e dell’inclinazione è ampia e complessa, poiché dipende da numerosi fattori. Qual è l’orientamento migliore per i pannelli solari? L’orientamento migliore è verso sud (azimut 0°). Le deviazioni fino a ±10-15° comportano perdite contenute (1-5%). Devi deviations a sud-est o sud-ovest di 45° causano perdite del 5-10%. Orientamento puro est o ovest: perdita fino al 20-30%.
Quali sono i migliori angoli di inclinazione per i pannelli solari? Tra i 25° e i 35° per la maggior parte delle installazioni italiane. La regola pratica è che l’inclinazione ottimale è vicina alla latitudine del luogo, con indicazioni per zona: Nord Italia 35-40°, Centro Italia 30-35°, Sud Italia e isole 20-30°. In inverno l’inclinazione ideale è circa 60°, in estate circa 20-30°; per impianti fissi si sceglie il valore che esprime la migliore potenza media annuale.
Come si può massimizzare l’efficienza con un corretto orientamento? Valutando, con il supporto di un tecnico esperto, quale obiettivo si voglia raggiungere: massima produzione annua (orientamento sud) oppure massimo autoconsumo (orientamento est-ovest). Esistono formule pratiche: inclinazione ottimale = latitudine, con aggiustamenti stagionali. Esiste anche la formula indicata in testi di approfondimento: Inclinazione ottimale = 3,7 + (0,69 × Latitudine); esempi: Roma 32,6°, Milano 35°, Siracusa 29,3°. PVGIS offre strumenti gratuiti per simulazioni accurate.
Ombreggiatura e tecnologia per mitigare perdite
L’ombreggiatura va evitata: alberi, pali, antenne, palazzi, comignoli e accumuli di sporcizia creano zone d’ombra che riducono l’efficienza. Anche una piccola porzione d’ombra può influire significativamente, poiché le celle sono collegate in serie e la meno produttiva trascina l’intera stringa. Le soluzioni moderne includono ottimizzatori di potenza MLPE, microinverter e moduli di nuova generazione TOPCon e HJT che performano meglio in luce diffusa o parziale.
Est o ovest rispetto al sud
Perché alcuni pannelli vengano orientati est/ovest anziché sud? Per massimizzare l’autoconsumo: la configurazione est-ovest può aumentare l’autoconsumo del 10-25% e fornire energia continua dall’alba al tramonto, riducendo picchi di immissione in rete. L’orientamento nord va evitato, tranne casi particolari nell’emisfero sud.
Il freddo e l’inverno
Il freddo non riduce le prestazioni del pannello; al contrario, le basse temperature possono aumentare l’efficienza. I moduli N-Type TOPCon e HJT hanno coefficienti di temperatura migliori rispetto ai P-Type. La neve sul terreno può persino migliorare la produzione grazie all’albedo; tuttavia, una forte nevicata può temporaneamente bloccare la luce. In un’analisi complessiva, l’impianto solare termico rimane una soluzione efficace a lungo termine, soprattutto per ridurre i costi energetici durante l’estate, compensando la riduzione in inverno.
Preventivo e progetto
Come richiedere un preventivo: contatta il team di progettazione che valuterà neve, condizioni meteorologiche e massimizzerà la produzione annuale, anche con l’integrazione di sistemi di accumulo batterie. L’obiettivo è bilanciare ACS e riscaldamento con un investimento mirato e sostenibile.
Note sul contesto e esempi di orientamento
In esempi pratici, i pannelli fotovoltaici possono esser orientati verso sud per massimizzare la produzione annuale, oppure configurati est-ovest per distribuire l’energia nel corso della giornata, utile per autoconsumo e per gestire i picchi di domanda. Nel caso diACS accompagnato da riscaldamento, è fondamentale predisporre l’impianto per massimizzare la resa invernale, senza trascurare la produzione estiva.
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