SOLARE TERMICO

Cosi è definita la produzione di calore tramite l'utilizzo esclusivo della radiazione solare. Le tecnologie utilizzate per produrre calore in questo modo sono di tre tipi: bassa, media e alta temperatura. Le tecnologie a media e alta temperatura si realizzano attraverso l'utilizzo di concentratori solari parabolici lineari o puntuali, che sono in grado di raccogliere l'energia solare di un'ampia superficie e di concentrarla in uno spazio relativamente ridotto, al fine di aumentarne considerevolmente la temperatura.
Tuttavia è nel solare termico a bassa temperatura che va ricercato il maggior potenziale di crescita. Tale tecnologia è utilizzabile con successo per la produzione di calore per il riscaldamento dell'acqua sanitaria e per il riscaldamento di ambienti.

Il successo intrinseco del solare termico a bassa temperatura è dovuto principalmente ai seguenti motivi:
• tecnologia semplice e collaudata;
• ampia disponibilità sul mercato di prodotti affidabili ed economici;
• semplicità di installazione e manutenzione.
L' Italia è un paese molto adatto allo sfruttamento di questa tecnologia, sia per effetto dell'ottima esposizione solare di cui gode, sia per la tipologia edilizia prevalente nelle sue abitazioni
Un impianto solare termico per la produzione di acqua calda è composto da:
• collettori (o pannelli) solari termici;
• uno o più serbatoi coibentati (accumulatore detto anche "accumulatore") solitamente dotato di un sistema di riscaldamento ausiliario;
• un circuito, comprendente le tubazioni, pompa di circolazione, valvole, vaso di espansione;
• una centralina elettronica, che comanda l’avvio e lo spegnimento della pompa di circolazione del liquido termovettore (nel caso di circolazione forzata). Il collettore solare sfrutta i raggi del sole per scaldare un liquido atossico con speciali caratteristiche contenuto al suo interno.
Questo liquido passa in uno scambiatore e cede calore all'acqua del circuito sanitario che viene poi accumulata in un serbatoio. Esistono fondamentalmente due tipologie di collettori:

1. Collettori solari piani
I collettori solari piani sono realizzati per produrre calore a bassa temperatura, solitamente inferiore ai 100 °C. Gli elementi costitutivi di un collettore solare piano sono:
• piastra assorbente: è l’elemento principale di un collettore solare, realizzata con materiali buoni conduttori di calore (rame, alluminio, acciaio);
• sistema di tubazioni: direttamente collegato alla piastra. All’interno dei tubi scorre il liquido termovettore (solitamente acqua e glicole) al quale viene ceduta l’energia termica assorbita dalla piastra;.
• copertura: di vetro o di altro materiale plastico, che si rende necessaria per evitare perdite per convezione da parte dell’aria che lambisce il sistema di tubazioni.
Il materiale di cui è realizzata la copertura deve essere trasparente alla radiazione solare ed opaca alla radiazione infrarossa emessa dalla piastra;
• isolante termico: viene posto sulle pareti laterali e su quella inferiore per evitare le perdite per conduzione;
• scatola di contenimento: contiene tutte gli elementi sopra menzionati, fungendo da supporto ed assicurando la necessaria resistenza meccanica.

Gli elementi che trasferiscono il calore dalla superfice captante all’ “Heat-Pipe” sono lunghe lamine orizzontali, poste all’interno di ogni singolo tubo di vetro.
Su tali elementi viene inserito un sottile tubo di rame all'interno del quale si alternano, a velocità elevatissime, le fasi di evaporazione e condensazione di un semplice liquido che reagisce all'energia creata dal raggio solare, determinando all'interno del tubo stesso una turbolenza naturale (il fluido termovettore, per effetto del calore assorbito, evapora, sale verso l'alto e,
condensando, cede il calore al collettore attraverso il condensatore posto nella parte superiore del tubo, si raffredda e ridiscende verso il basso).
Per sfruttare al meglio l’energia solare, tali collettori possono essere ruotati e orientati in modo ottimale verso il sole. L’angolo d’inclinazione dei collettori di tipo “Heat-Pipe” non deve essere inferiore ai 20° affinché il fluido termovettore possa circolare, allo stato di vapore.
La tecnologia “Heat-Pipe” consente inoltre l'innesto “a baionetta” di ciascun tubo che compone l'impianto (la connessione tra condensatore e collettore, dove scorre il liqudo termovettore, aviene a secco). In tal modo, ogni tubo sarà indipendente sia dagli altri tubi, sia dal circuito solare, consentendo una fase di montaggio e smontaggio pratica e veloce anche con l'impianto in funzione.

I pannelli solari sottovuoto “Heat-Pipe” hanno un ottimo rendimento in tutti i mesi dell’anno e sono particolarmente adatti ad essere installati negli edifici residenziali ubicati nelle zone ad insolazione medio-bassa, anche in condizioni climatiche rigide (aree del Nord Italia, zone montane e di alta collina, ecc.).

Sistemi a circolazione naturale:
Il principio di funzionamento dei sistemi a circolazione naturale si basa sulla dilatazione dei liquidi sotto l'azione del calore, per tale motivo non necessità di pompe o di sistemi elettronici di controllo.
Il serbatoio è generalmente posizionato sopra la piastra assorbente (nei sistemi Heat-Pipe può essere collocato alle spalle del collettore) ed è costituito da un accumulo centrale di acqua calda sanitaria, circondato da un intercapedine nella quale scorre il fluido termovettore riscaldato nel pannello.
Il tutto è racchiuso in uno strato di poliuretano che consente un ottimo isolamento termico, riducendo le perdite di calore durante la notte.
Il circuito primario di questo sistema è costituito dalla piastra assorbente e dall'intercapedine all'interno del serbatoio.
La piastra captante trasmette il calore al fluido termovettore che riscaldandosi aumenta di volume e, diventando più leggero, sale lungo la piastra raggiungendo l'intercapedine del serbatoio, dove cede il calore all'acqua sanitaria contenuta nel boiler attraverso la superficie di contatto. Il fluido termovettore raffreddandosi, aumenta il suo peso specifico, quindi ridiscende nella parte inferiore della piastra assorbente per iniziare un nuovo ciclo.
Il processo dura fin quando la piastra è riscaldata dal sole.
I lati positivi di questo tipo di impianto risiedono, oltre che nell’intrinseca semplicità, nel fatto che la circolazione, avvenendo naturalmente (cioè non necessitando di pompe o di centraline di controllo), permette di risparmiare sulle spese di manutenzione e di elettricità.

Tali sistemi vengono prevalentemente utilizzati negli impianti di piccola taglia per la produzione di acqua calda sanitaria.
Sistemi a circolazione forzata:
Gli impianti a circolazione forzata sono caratterizzati dal fatto che il fluido all’interno del circuito viene sospinto mediante una pompa elettrica controllata da centralina elettronica.
Tali sistemi sono necessari quando il serbatoio di accumulo non può essere posizionato ad una quota più alta rispetto ai collettori solari, o qualora l’aspetto estetico sia di primaria importanza.
L’impianto a circolazione forzata, oltre che dai collettori solari e da un sistema tradizionale per la fornitura di calore (caldaia a gas o a gasolio, oppure resistenza elettrica) dovrà essere corredato necessariamente di una pompa di circolazione (detta circolatore) e di una centralina differenziale, che provvede ad attivare il circolatore a seconda delle necessità.