IMPIANTI ENERGIA SOLARE

COLLETTORI PIANI AD ACQUA

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Che cos'è un collettore solare

Con il collettore solare l’energia è gratuita
Il collettore piano ad acqua (o pannello solare) serve a catturare l’energia che giunge dal Sole sulla Terra e ad utilizzarla per produrre acqua calda ad una temperatura dell’ordine di 38 - 45°C. L’acqua calda prodotta ed accumulata in un apposito serbatoio potrà essere utilizzata per le esigenze di casa, come pure per riscaldare le piscine.
Esiste anche la possibilità di utilizzare l’energia solare per integrare il riscaldamento degli ambienti o per essiccare prodotti alimentari.
In queste pagine parleremo soprattutto dei collettori solari per la produzione di acqua calda. Essi sono composti da una superficie piana simile ad un radiatore contenente al suo interno un liquido che, riscaldato dal sole, permette di trasferire il calore assorbito all’acqua del serbatoio e di produrre quindi acqua calda per usi sanitari.

Come è fatto e come funziona
Il classico sistema solare, simile a quello riprodotto nella figura qui sotto, è composto dalle seguenti parti:

• il pannello vero e proprio
• il serbatoio di accumulo dell’acqua
• i collegamenti idraulici ed elettrici
• le staffe di montaggio.

Il pannello raccoglie l’energia solare
Il pannello propriamente detto è realizzato a sua volta mediante l’unione di vari elementi.
Una lastra di vetro temperato a basso contenuto di piombo destinata a raccogliere i raggi del sole. I vetri migliori sono quelli che riflettono di meno l’immagine, infatti tanto meno i raggi sono riflessi, tanto maggiore sarà l’energia raccolta. Analogamente il vetro che risulterà meno caldo al contatto sulla superficie esterna, sarà il più efficiente perché più trasparente.
Un assorbitore del calore solare formato da una lastra simile ad un radiatore (che può essere in acciaio, in lamiera o in rame) all’interno della quale sono inseriti i tubi del circuito primario, che contengono il liquido destinato ad essere riscaldato dal sole. Il liquido del circuito idraulico dei pannelli è addizionato con antigelo propilenico atossico perché deve tollerare il freddo invernale senza congelarsi.
Nella struttura del pannello è inserito un isolante termico (in fibra di vetro o in poliuretano espanso privo di CFC) che riduce le dispersioni di calore.
Il pannello è chiuso posteriormente da una scocca, spesso realizzata in lamiera. Il tutto (vetro, assorbitore e fascio tubiero, isolante termico e scocca posteriore) è tenuto assieme da una cornice, abitualmente realizzata in alluminio, che conferisce al pannello una consistente robustezza e stabilità.

Il serbatoio: è qui che avviene lo scambio di calore
Il serbatoio di accumulo dell’acqua contiene al suo interno uno scambiatore di calore ad intercapedine nel quale circola il liquido del circuito primario del pannello che, cedendo il calore ricevuto dal sole, riscalda l’acqua contenuta nel serbatoio. Quindi nel serbatoio (che sarà coibentato per meglio conservare il calore) si trovano due circuiti idraulici separati: quello primario del pannello, che conduce il liquido riscaldato dal sole e quello dell’acqua, collegato all’impianto idraulico di casa, che permette l’utilizzo dell’acqua calda per i servizi domestici in ogni ora del giorno e della notte.
Le dimensioni del serbatoio sono proporzionali alla metratura del pannello: la capacità del serbatoio, in linea di massima, è pari a 50 - 80 litri per ogni metro quadrato di superficie solare installata.

Quanta acqua può riscaldare un collettore solare?
L’acqua calda prodotta da un collettore solare è mediamente pari a 80-130 litri/giorno per ogni metro quadro di pannello installato. Il serbatoio abbinato è di circa 50 - 80 litri per mq.
Per riscaldare il serbatoio dell’acqua occorre circa mezza giornata di sole nel periodo estivo ed una giornata nel periodo invernale. La temperatura dell’acqua raggiungibile nelle giornate di pieno sole è di circa 40°C in inverno e di circa 60-80°C in estate per i pannelli vetrati.
Per calcolare le dimensioni del pannello solare da installare non si deve tener conto dei m² della casa, ma del numero dei membri della famiglia e quindi del prevedibile consumo di acqua calda della famiglia medesima, pari a 30-50 litri/giorno a persona.
Mediamente occorre installare una superficie di pannelli solari di 2-3 metri quadri per coprire il fabbisogno di acqua calda di una famiglia di 3-5 persone.

E quando il sole non c’è, come funziona?
Il pannello solare produce acqua calda nelle giornate di sole e, in minor misura, anche con il cielo nuvoloso. Tuttavia si verifica una dispersione di calore che non consente di utilizzare a lungo l’acqua calda del serbatoio.
Per poter disporre sempre di acqua calda è indispensabile che nel serbatoio sia inserita una resistenza elettrica di almeno 2 kW con termostato tarato a circa 40°C. Tutti i sistemi solari compatti in commercio sono dotati di una resistenza elettrica integrativa posizionata all’interno del serbatoio.
In alternativa, se già esiste nella casa una caldaia istantanea a gas a controllo elettronico per la produzione dell’acqua calda sanitaria, possiamo collegare il sistema solare in serie all’impianto termico esistente, al quale fornirà acqua preriscaldata. Questa soluzione permette di risparmiare sulla bolletta del gas e di disporre di acqua calda senza limiti di consumo, utilizzando al massimo le capacità del pannello solare.