Solare Termico - Approfondimenti
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Cos'è
A cosa serve
Come funziona
Prerequisiti utente
Quanto costa
Incentivi economici
Benefici
Dimensionamento
Componenti
Tempo di vita dell'impianto
Alternative tecnologiche
Modalità di utilizzo
Sostituisce lo scaldabagno ?
E se va via il sole? E di notte?
Cos'è
Una serie di collettori (pannelli) piani con una superficie in grado di assorbire il calore del Sole. Viene installato su una superficie piana o inclinata esposta a Sud (falda del tetto, terrazza...) o, più raramente, a terra.
A cosa serve
A produrre acqua calda per uso sanitario (cucina, bagno).
Come funziona
All'interno del collettore solare circola un fluido termovettore, acqua o soluzione (acqua demineralizzata + glicole propilenico), che riscaldato dal calore del sole passa in uno scambiatore di calore e cede calore all'acqua di un circuito secondario che viene accumulata in un serbatoio (bollitore). Va collegato all'impianto idraulico (acqua fredda e calda). Alcuni modelli funzionano a circolazione naturale (senza pompa), altri a circolazione forzata con una pompa elettrica che fa circolare il fluido.
La tecnologia del solare termico consente di trasformare direttamente la radiazione solare in energia termica (calore). La radiazione solare incidente viene utilizzata per riscaldare un fluido (acqua o soluzioni di acqua e glicole propilenico) che circola nel collettore. Il fluido viene fatto circolare da una pompa e trasmette il calore all'acqua contenuta nel serbatoio di accumulo (bollitore). Nel caso degli impianti a circolazione naturale l'acqua circola per effetto termosifone. L'acqua calda viene prelevata direttamente dal bollitore per usi sanitari (bagno, cucina).
I collettori possono essere installati sul tetto della casa se orientato a Sud e con inclinazione adeguata (> di 25°), oppure a terra. L'inclinazione consigliata è pari alla latitudine del luogo (45° in alta Italia), ma in caso di installazione sulla falda di un tetto è opportuno privilegiare l'integrazione architettonica, appoggiando i collettori sulla falda: si perde un po' in rendimento ma si evita di costruire impattanti strutture sopraelevate.
Impianto Solare Termico
Prerequisiti utente
Disponibilità di un tetto od altra collocazione con esposizione a Sud (la posizione del sole a mezzogiorno). Verificare inoltre che non ci sia copertura da parte di montagne, edifici, alberi, camini, ecc.
Le condizioni di irraggiamento italiane sono molto favorevoli, anche se molto variabili lungo la penisola. Per conoscere i dati relativi alla propria zona di residenza si possono usare le norme UNI 10349 sui dati climatici, le UNI 8477 sulla valutazione dell'energia raggiante ricevuta, software dedicati, le mappe isoradiative esistenti come l'Atlante Europeo della radiazione solare oppure effettuare una valutazione mediante misure dirette con gli appositi strumenti.
Quanto costa
Il costo dipende dalla tecnologia utilizzata e dalla dimensione dell'impianto, quindi da fabbisogno di acqua calda, latitudine (Nord o Sud Italia), insolazione. Esistono modelli in kit contenenti tutte le componenti dell'impianto solare, di varie taglie.
In fase di acquisto va valutato bene il costo d'installazione, che dipende molto dai vincoli dati dal tetto, dal tipo di caldaia, da come è costruito l'impianto dell'acqua calda sanitaria.
Ad esempio un KIT a circolazione forzata dimensionato per coprire mediamente il 70-80% del fabbisogno di una famiglia di 2 - 4 persone si trova sul mercato tra i 2600 € e i 4000 € .
Per l'installazione e l'integrazione con la propria caldaia vanno previsti almeno 1000-1500 €: circa 2 giorni di lavoro di un paio di persone, ponteggio o altra attrezzatura di sicurezza, opere accessorie e tubi e raccordi isolati piuttosto costosi.
I KIT a circolazione naturale costano un po' meno, e sono più semplici da installare, ma hanno rendimenti più bassi e l'accumulo all'esterno: oltre al discutibile risultato estetico, l'accumulo di notte e d'inverno sta al freddo.
Per questo motivo si utilizzano soprattutto al sud.
Incentivi economici
Incentivi nazionali
- Aliquota IVA al 10%
- Detrazione IRPEF in base alla legge finanziaria dell'anno in corso
Incentivi regionali:
cerca sul sito della tua regione.
Benefici
Benefici economici
Tempo di ritorno dell'ordine dei 5-8 anni a prezzi dell'energia costanti.
Il tempo di ritorno dell'investimento dipende da numerosi fattori:
- latitudine, (Nord-Sud), perchè al sud, con un irraggiamento maggiore, serve una quantità inferiore di collettori;
- esposizione al sole: la presenza di eventuali ostacoli che riducono l'insolazione riduce anche la redditività dell'impianto;
- tecnologia (tipo di collettore);
- previsione sull'aumento del costo dell'energia;
In ogni caso il tempo di ritorno diminuisce sensibilmente se si progetta l'impianto in fase di costruzione dell'abitazione.
Benefici ambientali
La produzione di calore attraverso i collettori solari genera una riduzione considerevole nel consumo di combustibili, quindi una riduzione delle emissioni in atmosfera di sostanze ad effetto serra e di polveri sottili che vanno ad incidere sulla qualità dell'aria nelle nostre città.
Dimensionamento
Per una famiglia di 4 persone normalmente si consigliano 4-6 mq di pannelli ed un accumulo di 200-400 litri. Varia a seconda dei fattori locali (Nord-Sud, esposizione al sole), di utilizzo (bagno oppure doccia), e tecnologici (tipo di pannello)
Dati di massima per una copertura 60-80% del fabbisogno.
Superficie collettori:
1,2 mq/persona per l'Italia Settentrionale, 1 mq/persona per l'Italia Centrale, e 0,8 mq/persona per l'Italia del Sud.
Serbatoio di accumulo:
50-70 litri di serbatoio per ogni metro quadrato di collettori solari.
Quindi occorrono circa 4 metri quadrati di pannelli solari e 200-280 litri di serbatoio per una famiglia di 3-4 persone del Nord Italia. Mentre bastano circa 3,2 metri quadrati di pannelli solari e 150-200 litri di serbatoio per la stessa famiglia di 4 persone nel Sud Italia. Varia a seconda dei fattori locali (Nord-Sud, esposizione al sole), di utilizzo (bagno oppure doccia), e tecnologici (tipo di collettore).
Non è opportuno dimensionare l'impianto per valori superiori all'80% del fabbisogno: si otterrebbe una sovrapproduzione estiva ed un poco rilevante aumento dlle produzione invernale che non ripagherebbe il maggiore investimento richiesto.
Componenti
Collettori solari ad assorbimento, serbatoio di accumulo, vaso di espansione, pompa di circolazione (solo se a circolazione forzata).
Collettori solari ad assorbimento
Sono l'elemento esterno e visibile dell'impianto, composti da uno o più pannelli piani, generalmente rettangolari.
Serbatoio di accumulo
E' un serbatoio coibentato dove si accumula l'acqua calda prodotta. La capacità varia da un minimo di 150 ad un massimo di oltre 500 litri.
Vaso di espansione
Consente all'acqua di espandersi evitando sovrappressioni pericolose che possono causare danni all'impianto dovuto all'aumento di volume del fluido per l'eccessivo aumento della temperatura, in particolare nel periodo estivo o nei periodi di non utilizzo dell'impianto.
Pompa di circolazione(se a circolazione forzata)
Fa circolare l'acqua tra i collettori ed il serbatoio di accumulo.
Tempo di vita dell'impianto
Per impianti di buona qualità è dell'ordine di oltre 20 anni (fonte: SwissSolar).
La garanzia del produttore ha durata molto variabile, da 2 a 12 anni. La qualità dei componenti dell'impianto non è facilmente percepibile: verificare che i componenti siano stati sottoposti a certificazione e che sia disponibile la curva di rendimento del collettore.
Alternative tecnologiche
Per tipo di impianto: a circolazione naturale o a circolazione forzata.
Per tipo di collettore: piani vetrati o con tubi sottovuoto.
Tipologie di collettori
- collettori piani vetrati;
- collettori a tubi sotto vuoto.
Tipologie di impianto
- impianti a Circolazione Naturale
- impianti a Circolazione Forzata
Collettori Piani
Sono composti da una intelaiatura termicamente isolata coperta da un vetro protettivo in grado di resistere alla grandine (normalmente vengono testati con grandine di 25mm di diametro). Il vetro crea l'effetto serra per trattenere il calore.
In alcuni casi si utilizza il policarbonato alveolare, un materiale leggero, economico e resistente con minori perdite per convezione del vetro singolo ma meno trasparente e con una durata più breve del collettore.
All'interno del collettore si trova l'assorbitore di calore vero e proprio, che è una lastra metallica (spesso in rame), sulla quale sono saldati i tubi all'interno dei quali circola un fluido termoconvettore.
Il fluido è composto generalmente da acqua e glicole propilenico (un antigelo atossico) in proporzioni tali da evitare il congelamento del fluido alle temperature minime previste nel sito. L'assorbitore si riscalda per effetto del sole e cede il calore al fluido, che circolando trasporta il calore nel serbatoio di accumulo.
I collettori piani possono essere di due tipologie:
- a superficie non selettiva: l'assorbitore è semplicemente verniciato in nero;
- a superficie selettiva: l'assorbitore subisce un trattamento superficiale con un prodotto a base di biossido di titanio (es. Tinox, Sunselect) che ha un comportamento selettivo, cioè assorbe molto la radiazione solare incidente, ma allo stesso tempo emette pochissima radiazione termica. I collettori a superficie selettiva hanno un miglior rendimento, e costano circa il 10% in più.
Collettori a tubi sotto vuoto
Sono composti da una schiera di tubi sottovuoto in vetro, ognuno contenente un assorbitore (generalmente una lastra di metallo nero) che capta l'energia solare e la trasferisce ad un fluido che trasporta il calore. Grazie alle proprietà isolanti dello spazio vuoto, le perdite di calore sono molto basse e si possono raggiungere temperature di circa 100°C al di sopra della temperatura dell'ambiente. Perciò questi pannelli sono particolarmente adatti per utilizzi a temperature più elevate, o per temperature ambiente basse (inverno)
Modalità di utilizzo
L'impianto funziona in modo autonomo senza richiedere interventi operativi. Periodicamente occorre verificare il buon funzionamento di tutti i componenti.
Sostituisce lo scaldabagno ?
No, perchè in mancanza di sole non funziona. Il sistema solare integra, e non sostituisce, l'impianto esistente. Lo scaldabagno rimane, ma funzionerà molto meno
E se va via il sole? E di notte?
L'acqua calda contenuta nel serbatoio rimane calda a lungo. Se La temperatura si abbassa interviene l'impianto ausiliario (Caldaia, scaldabagno). Normalmente l'impianto solare viene progettato per coprire il 70-80% del fabbisogno d'acqua calda.