Pannelli Solari Termici

Notizia scritta da RC

Pannelli Solari Termici

Come produrre acqua calda dal SOLE

Gli impianti solari termici

Il solare termico è una tecnologia usata da molto tempo per la produzione di acqua calda. L'energia solare termica è la risorsa ideale per ridurre il consumo di energia tradizionale attraverso l'utilizzo di una fonte inesauribile: "Il SOLE".
I dispositivi base sono: i collettori solari.
I collettori solari vengono connessi tra loro in serie e parallelo in modo da riuscire a produrre consistenti quantità di acqua calda ad una temperatura compresa tra i 50°C e 120°C. Questi sistemi sono una tecnologia affidabile e vengono largamente utilizzati per i seguenti scopi:
- riscaldamento dell'acqua sanitaria ad uso sanitario, alberghiero e ospedaliero;
- riscaldamento dell'acqua delle docce (camping, stabilimenti balneari, ecc.);                                                
- riscaldamento degli ambienti;

Componenti tecnici

In generale gli impianti sono composti da:

- Collettori sottovuoto. I collettori sottovuoto presentano il rendimento migliore in tutte le stagioni grazie al sostanziale annullamento delle perdite per convezione. Sono di forma tubolare, permettendo l'inclinazione ottimale della piastra captante, anche se disposti secondo superfici orizzontali o verticali.
- Boiler per l'accumulo di acqua calda.
- Altri componenti ausiliari (centraline di regolazione, gruppi pompa, collegamenti idraulici, elettrici, etc…)

Collettori solari

I collettori solari sono pannelli solari in grado di sfruttare l'energia solare per produrre calore, acqua calda sanitaria o per il riscaldamento degli ambienti. I collettori solari sono anche conosciuti con il nome di pannelli solari termici. Non vanno confusi con i pannelli solari fotovoltaici che, malgrado il nome comune, sono realizzati con una tecnologia completamente diversa dai collettori solari e sono finalizzati alla  produzione di energia elettrica.

Categorie di pannelli solari

I pannelli solari si distinguono principalmente in due distinti prodotti.

• Pannelli solari piani
• Pannelli solari a tubi sotto vuoto

Le due tipologie si distinguono in particolar modo per il diverso grado di protezione nei confronti delle condizioni atmosferiche esterne. I collettori piani sono particolarmente adatti per le basse latitudini a sud, il sole è sufficientemente alto nel cielo e consente un irraggiamento perpendicolare anche con i pannelli riposti sul piano. Non necessitano di particolari protezioni dalle intemperie. I collettori solari a tubi sotto vuoto sono adatti per essere installati nelle regioni più a nord. Possono essere inclinati verticalmente ed hanno una maggiore protezione contro le intemperie atmosferiche, il gelo e il freddo. Il rendimento dei pannelli solari sotto vuoto è in media superiore a quello dei collettori solari piani.

Altre classificazioni dei pannelli solari

I pannelli solari possono essere classificati anche tramite i seguenti criteri:

• Pannelli solari a circolazione naturale o forzata
• Pannelli solari con serbatoio integrato o separato

Come funziona un collettore solare (pannello solare termico).

La superficie del pannello solare è composta da una rete di tubi in cui circola un fluido  termovettore.

Il calore proveniente dai raggi solari si trasferisce al liquido termovettore che entra in circolo in modo naturale (circolazione naturale) o in modo forzata (circolazione tramite pompa elettrica). La circolazione del fluido termovettore in una serpentina (detta "scambiatore") all'interno di un serbatoio di acqua calda, consente di scambiare il calore del liquido termovettore con l'acqua del serbatoio, aumentando la temperatura media dell'acqua. I serbatoi possono essere integrati nel pannello solare o posti a distanza (separati). Generalmente i serbatoi d'acqua sono coibentati per mantenere il calore il più a lungo possibile. Nel momento in cui l'utente apre il rubinetto di casa, la depressione nell'impianto idraulico fa scendere l'acqua calda del serbatoio verso il rubinetto fino allo svuotamento del serbatoio stesso. Una volta esaurita la capacità dei litri del serbatoio si dovrà attendere che il collettore solari riscaldi nuovamente l'acqua sanitaria. Per questa ragione è importante scegliere la capacità di litri del serbatoio del collettore solare sulla base delle proprie reali esigenze e del numero delle persone residenti in una casa. Un serbatoio troppo piccolo può causare disagi. A differenza di uno normale scaldabagno, un collettore solare termico non potrà riscaldare l'acqua di notte. Inoltre, il rendimento del collettore si riduce nelle giornate piovose. E' sempre consigliabile abbinare la presenza del collettore solare con quella di una piccola caldaia o di uno scaldabagno elettrico di emergenza.

Rendimento dei collettori solari

Il rendimento dei collettori solari è la capacità del pannello solare di trasformare i raggi solari in energia termica utile. In media, un collettore solare termico riesce a trasformare in energia utile circa l'80% dell'energia solare catturata dal pannello. L'energia solare riscalda un liquido termovettore che a sua volta scambia calore con l'acqua sanitaria depositata in un serbatoio poco distante dal pannello, producendo acqua calda.

Come si determina il rendimento

Il rendimento dei collettori solari è determinato da tre fattori principali:

• Orientamento dei collettori
• Inclinazione dei collettori
• Clima e zone d'ombra

Orientamenti dei collettori solari

L'orientamento migliore dei collettore solare, nell'emisfero boreale (il nostro), si ottiene orientandolo verso sud. Per ottenere il massimo rendimento, i raggi solari devono colpire il pannello in modo diretto e perpendicolare. Al contrario, nell'emisfero australe (emisfero sud) si dovrà orientare il pannello verso nord. In generale, possiamo assumere che il migliore orientamento dei pannelli solari è verso la direzione dell'equatore seguendo la stessa longitudine del luogo dell'impianto. Si tratta ovviamente soltanto di una regola generale. Alcuni fattori locali (zone d'ombra nel corso della giornata, caratteristiche meteo del luogo ecc.) possono contribuire a modificare l'orientamento dei collettori verso sud-est o verso sud-ovest.

Inclinazione dei collettori solari

L'inclinazione dei collettori solari contribuisce a determinare il rendimento dei pannelli solari. I raggi solari devono colpire la superficie del pannello in modo diretto e perpendicolare. Tuttavia, l'angolazione dei raggi solari non è ovunque uguale, bensì varia in base alla latitudine del luogo e del periodo dell'anno. Generalmente si tende ad applicare una inclinazione del pannello solare ad un angolo pari alla latitudine del luogo di ubicazione dell'impianto. Quindi i pannelli solari ci appariranno più orizzontali (piani) man mano che ci sposta verso l'equatore, più verticali quando ci si sposta verso i poli.

Clima e zone d'ombra

Il collettore solare per produrre energia necessita dell'irraggiamento solare. Pertanto, se l'impianto è situato in zone d'ombra causate da ostacoli naturali (alberi) o artificiali (palazzi) non avrà un rendimento accettabile per l'utente. In questi casi, quando non è possibile spostare altrove l'impianto, è utile modificare l'orientamento dei collettori per massimizzare il rendimento nelle ore di irraggiamento diretto nel corso della giornata sacrificando quelle in cui l'impianto entra in una zona d'ombra. Anche i fattori climatici possono determinare la medesima scelta. Ad esempio se una regione è soggetta a frequenti precipitazioni pomeridiane, è utile orientare il collettore per massimizzare il rendimento nelle ore della mattina. Viceversa, in caso di frequenti foschie nelle prime ore della giornata, è utile orientare i collettori per ottenere il massimo rendimento nella fascia pomeridiana. Lo stesso si può ottenere modificando l'inclinazione dei pannelli se l'utente ha necessità di ottenere il massimo rendimento soltanto nei mesi invernali (es. utenze domestiche) oppure soltanto nei mesi invernali (es. villaggi turistici).