Impianti solari termici: come funzionano e perché conviene installarli

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Risparmiare grazie al calore del sole. Non è una pregheria esoterica e nemmeno fantascienza ma una concreta possibilità offerta dai moderni sistemi di trasformazione delle energie rinnovabili e da installazioni sempre più a portata di portafoglio, grazie ai numerosi sgravi fiscali (di tutti gli incentivi casa abbiamo scritto qui) e a un mercato in forte espansione.

In questo articolo ci occuperemo in particolare degli impianti solari termici, quei sistemi capaci di sfruttare il calore ‘pulito’ del sole per produrre acqua calda sanitaria e, in alcuni casi, anche quella del riscaldamento. Perché conviene installarne uno per la nostra casa? Perché oltre a non inquinare, è un sistema a basso costo di manutenzione, che alleggerisce la bolletta energetica aumentando al contempo il valore commerciale della nostra abitazione. Val la pena allora capire bene come è fatto e come funziona un impianto solare termico.


Partiamo da una distinzione, che non è per tutti scontata. L’impianto termico solare non è un impianto fotovoltaico. Entrambe i sistemi sfruttano l’energia del sole, entrambe si basano sulla capacità di speciali pannelli – chiamati tecnicamente ‘collettori’ – di captare la radiazione solare, ma i meccanismi e gli esiti sono diversi: il fotovoltaico produce energia elettrica, il termico l’acqua calda.


Gli elementi che non possono mancare perché un qualsiasi impianto termico funzioni sono due: i pannelli, che hanno il compito di intercettare l’energia solare e trasferirla a un fluido termovettore (che sarebbe, detto in parole semplici, un liquido che trasporta calore). E un serbatoio di accumulo dell’acqua: il cosiddetto ‘bollitore’, se l’acqua accumulata è direttamente quella sanitaria che utilizziamo in casa sotto forma di acqua corrente; l’‘accumulatore inerziale’ o ‘accumulo’, se l’acqua che immagazzina al suo interno è solamente ‘termica’ ovvero impiegata per differenti utilizzi rispetto a quella sanitaria.

Le varianti sono molte: l’impianto termico solare può essere predisposto per fornire acqua calda sanitaria, oppure anche quella per il circuito del riscaldamento. Può lavorare da solo, oppure in abbinamento con una pompa di calore, con uno scaldabagno o con una caldaia (meglio se a biomassa o a condensazione) che interviene nel momento in cui l’insolazione non è sufficiente a soddisfare il fabbisogno dell’abitazione. Ottimo il binomio con il riscaldamento a pavimento, per via delle basse temperature richieste dal sistema radiante. In generale, a seconda di come cambia il funzionamento dal punto di vista fisico, meccanico e termico, si distinguono, per uso domestico, quattro tipi principali di impianti solari termici.

1 – A circolazione naturale

È il più semplice, facile da installare ed economico, e ha il pregio di non aver bisogno di energia elettrica per funzionare. Inoltre richiede una manutenzione minima e ha buoni rendimenti in tutti i climi ad eccezione di quelli più rigidi. Il meccanismo si basa su un principio fisico chiamato ‘convezione’. In sostanza, i due elementi principali vanno posizionati sul tetto: il serbatoio più in alto rispetto al pannello. Il liquido termovettore, una volta scaldato dal sole e quindi diventato più leggero, sale di moto spontaneo in alto verso il boiler. Qui si aprono due possibilità: il fluido riscaldato può essere direttamente utilizzato dall’utenza, è quindi cioè direttamente l’acqua sanitaria (in questo caso si parla di circuito ‘aperto’); oppure il serbatoio di accumulo può avere uno scambiatore interno: il calore del fluido in questo caso viene ceduto all’acqua sanitaria contenuta nel serbatoio. Questo circuito ‘chiuso’, più comune, ha il vantaggio di permettere l’uso di antigelo e anticorrosivi da sciogliere nel fluido termovettore.

2 – A circolazione forzata

 

Questo sistema, leggermente più complesso rispetto al precedente, offre il vantaggio di poter posizionare il serbatoio di accumulo lontano dai pannelli (volendo, per intenderci, anche in garage o in cantina). La circolazione del fluido termovettore avviene tramite una pompa elettrica detta ‘di ricircolo’, che fa in modo che il calore accumulato tramite il pannello arrivi attraverso tubi di raccordo alla serpentina posta all’interno del boiler. Il sistema – la cui descrizione stiamo necessariamente un po’ semplificando – è regolato da una centralina elettrica che attiva il circolatore. Il termovettore in questo caso è il glicole propilenico, un liquido antigelo molto simile a quello usato per i radiatori delle automobili. Lo ‘svantaggio’ dato dal consumo di energia elettrica per il circolatore e per la centralina è ampiamente bilanciato dal vantaggio di un’ottima efficienza termica, dovuta anche al fatto che il boiler si trova di solito in un ambiente interno ed è quindi meno compromesso da sfavorevoli condizioni climatiche.

3 – A svuotamento, o drain back
La caratteristica più significativa di questo tipo di impianto è la sua capacità di svuotare il pannello solare dal liquido termovettore e di non avere quindi bisogno di introdurre sostanze antigelo nel fluido. Il funzionamento è analogo a quello a circolazione forzata, con questa sostanziale differenza: quando c’è irraggiamento solare il sistema si avvia automaticamente e il fluido viene sospinto nei collettori, che si riempiono; quando l’impianto ha raggiunto la temperatura impostata oppure quando non c’è l’insolazione, il pannello si svuota e il fluido scorre dai collettori all’interno del serbatoio. I vantaggi di questa tipologia consistono nell’alta efficienza anche in situazioni climatiche più rigide, e nella possibilità di mettere più collettori.

4 – Il termodinamico
È l’impianto che garantisce le migliori prestazioni a qualsiasi condizione metereologica. Il pannello solare contiene un fluido refrigerante a bassa temperatura, che con la radiazione solare si scalda e passa dallo stato liquido a quello gassoso. Questo gas viene allora aspirato da un compressore e grazie alla compressione si scalda ulteriormente, aumentando anche la pressione. Entra quindi nel ‘condensatore’, una serpentina a contatto con il boiler. Qui il calore viene trasferito dal gas all’acqua contenuta nel serbatoio. Una volta compiuto il suo dovere, il gas prosegue, grazie alla pressione, verso la valvola di espansione, ritorna liquido e riprende il ciclo.

Quale scegliere?
Per scegliere la tipologia di pannello solare più idonea alla nostra casa è necessario rivolgersi a un professionista qualificato, che valuterà le caratteristiche dell’immobile e della zona climatica in cui è ubicato, insieme alle abitudini delle persone che lo abitano. 

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Ultimo Aggiornamento : 9 Gennaio 2018

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