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Solare termico

Che cos´è un impianto solare termico

È un sistema che trasforma l'energia solare in energia termica allo scopo di produrre acqua calda sanitaria.
L'energia solare è completamente gratuita, sempre disponibile, pulita. Trasformarla in acqua calda ogni giorno è facile ed economico.

 

Modelli di impianto solare termico

 

Funzionamento di un impianto solare termico

Si differenziano due tipologie di impianti solari: impianto a circolazione naturale e impianto a circolazione forzata.

Un impianto a circolazione forzata è formato da un collettore solare a sé stante, connesso attraverso un circuito con un serbatoio localizzato nell'edificio.
All'interno del circuito solare si trova acqua o un fluido termovettore antigelo. La pompa di circolazione del circuito solare è attivata da un regolatore differenziale di temperatura quando la temperatura all'interno del collettore è superiore alla temperatura di riferimento impostata nel serbatoio di accumulo.
Il calore viene quindi trasportato al serbatoio di accumulo e ceduto all'acqua sanitaria mediante uno scambiatore di calore.
Mentre in estate l'impianto solare copre tutto il fabbisogno di energia per il riscaldamento dell'acqua sanitaria, in inverno e nei giorni con scarsa insolazione serve per il preriscaldamento dell'acqua.
La parte del serbatoio che contiene l'acqua calda a pronta disposizione, cioè quella da tenere sempre in temperatura, può essere riscaldata da uno scambiatore di calore legato a una caldaia. Il riscaldamento ausiliario viene comandato da un termostato quando nel serbatoio la temperatura dell'acqua nella parte a pronta disposizione, scende al di sotto della temperatura nominale desiderata.

Negli impianti a circolazione naturale, la circolazione tra collettore e serbatoio di accumulo viene determinata dal principio di gravità, senza energia addizionale. Il fluido termovettore si riscalda all'interno del collettore. Il fluido caldo all'interno del collettore è più leggero del fluido freddo all'interno del serbatoio, tanto che a causa di questa differenza di densità, si instaura una circolazione naturale. Il fluido riscaldato cede il suo calore all'acqua contenuta nel serbatoio e ricade nel punto più basso del circuito del collettore. Negli impianti a circolazione naturale il serbatoio si deve trovare quindi in un punto più alto del collettore.
Negli impianti a un solo circuito l'acqua sanitaria viene fatta circolare direttamente all'interno del collettore. Negli impianti a doppio circuito il fluido termovettore nel circuito del collettore e l'acqua sanitaria sono divisi da uno scambiatore di calore. Gli impianti a circolazione naturale vengono offerti come un´unità premontata fissata su una struttura di supporto oppure vengono integrati nel tetto. Il riscaldamento ausiliario può essere ottenuto con una resistenza elettrica inserita nel serbatoio oppure con una caldaia istantanea a valle del serbatoio.

 

Le varianti tecniche oggi possibili

Gli impianti solari presenti oggi sul mercato risultano una tecnologia diffusa oramai su larga scala. Il maggiore settore di applicazione risulta essere quello degli impianti solari termici per la preparazione di acqua calda sanitaria e/o per il riscaldamento nelle abitazioni private, dove i risparmi di energia sono tipicamente del 50 — 80% per la preparazione di acqua calda e del 20 — 40% per la domanda totale di calore sia per la preparazione di acqua calda che per il riscaldamento degli ambienti. Oltre alle suddette applicazioni, l'energia solare termica trova impiego anche in altri settori.

 

L'uso dell'energia solare termica in abitazioni private

L'energia necessaria per la preparazione di acqua calda nelle abitazioni private è di circa 1000 kWh per persona all'anno. Poiché la domanda di calore è pressochè costante durante tutto l'anno e quindi presente anche nel periodo estivo, il riscaldamento dell'acqua domestica è una delle applicazioni più adatte per gli impianti solari termici. In condizioni meteorologiche simili a quelle italiane, l'area di collettore necessaria varia tra 0,5 m² a persona per i climi caldi meridionali e 1 m² a persona per l'Italia settentrionale.

Nelle aree meridionali, dove non esistono significativi fenomeni di gelo, per il riscaldamento dell'acqua domestica si possono utilizzare impianti compatti ad accumulo integrato e impianti a circolazione naturale. Questi impianti sono economici e possono essere integrati nel tetto come singola unità.
Gli impianti a circolazione forzata sono adatti quando i collettori hanno dimensioni maggiori e dove ci sono sistemi centralizzati per il riscaldamento. In zone con significativi fenomeni di gelo, il circuito del collettore è riempito con liquido antigelo.
L'uso dell'energia solare è possibile anche per il riscaldamento ambienti utilizzando impianti combinati per il riscaldamento dell'acqua calda e degli ambienti, anche se l'irraggiamento disponibile durante la stagione di riscaldamento è molto minore che in estate. L'uso di impianti combinati è raccomandato nei casi in cui sono già state realizzate altre misure per il risparmio energetico (per esempio adeguata coibentazione termica) e si prevede un sistema di riscaldamento a bassa temperatura. L'area di collettore necessaria varia da 1,5 a 3 m²/kW di potenza nominale per il riscaldamento dell'edificio.

 

Impianti solari di grande dimensione

Impianti solari a grande scala con superficie di collettore dai 100 m² ai 1000 m² possono essere impiegati in grandi edifici multifamiliari, in reti di teleriscaldamento, ospedali, residenze per anziani o per studenti e nel settore turistico. Impianti di grandi dimensioni di questo tipo, con un accumulo giornaliero in grado di coprire il 20 % circa del fabbisogno termico totale per ACS e per riscaldamento ambienti, risultano essere tra le applicazioni più economicamente vantaggiose del solare termico. Grazie alle dimensioni, il costo specifico dell'impianto diminuisce senza penalizzarne l'efficienza. Lo sviluppo tecnologico dei grandi collettori integrati nel tetto degli edifici ha portato a un mercato accessibile e disponibile. La copertura del fabbisogno termico da parte degli impianti solari può anche arrivare al 80 % con impianti solari centralizzati ad accumulo stagionale, nei quali l'energia solare termica captata durante i mesi estivi viene stoccata e utilizzata per il riscaldamento durante la stagione fredda. L'applicazione ideale di questi impianti è quella di un gruppo di edifici, connessi tra loro da una rete di distribuzione del calore, con un fabbisogno termico superiore a 1500 MWh all'anno.

 

Riscaldamento di piscine pubbliche

Il fabbisogno termico per il riscaldamento di una piscina pubblica o privata varia, a seconda della temperatura desiderata dell'acqua (20 — 27°C), tra i 500 e i 1500 kWh per anno e per m² di superficie della piscina. Il riscaldamento delle piscine è il sistema economicamente più vantaggioso per poter usare il contributo statale per i seguenti motivi:
- la simultaneità tra domanda termica e massima radiazione solare in estate;
- la bassa temperatura: si possono usare anche collettori più economici senza involucro e copertura vetrata;
- nella maggior parte dei casi non è necessario alcun impianto di riserva. Se il dimensionamento dell'impianto solare è corretto la temperatura della piscina scende di alcuni gradi solo nei giorni di scarsa insolazione. - per queste ragioni gli impianti solari di riscaldamento di piscine hanno un ritorno anche economico, cioè il capitale investito e i costi di gestione e manutenzione sono inferiori al costo evitato del combustibile fossile.