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Gli elementi principali di un impianto solare termico a bassa temperatura sono:
- il collettore, componente cardine del sistema grazie al quale avviene la conversione della radiazione solare in energia termica,
- il serbatoio d'accumulo indispensabile per compensare la non costanza dell'irraggiamento solare e garantire la disponibilità di acqua calda anche di notte,
- il vaso di espansione necessario per compensare la dilatazione termica del fluido termovettore,
- la pompa di circolazione necessaria per garantire la circolazione del fluido termovettore nell’impianto nel caso in cui il serbatoio sia posto ad un’altezza inferiore rispetto al collettore (solo per gli impianti a circolazione forzata),
- lo scambiatore di calore fondamentale per permettere al fluido termovettore “caldo” del circuito primario di cedere il calore assorbito nell’attraversamento del collettore all’acqua “fredda” del circuito sanitario (solo per gli impianti chiusi),
- le strutture di sostegno per assicurare l’ancoraggio dei collettori al tetto o al terreno.
Si aggiungono ovviamente le tubazioni di collegamento tra i vari componenti e una serie di dispositivi di controllo e di sicurezza come termostati e valvole di vario tipo.
Naturalmente non bisogna dimenticare che è sempre necessario un sistema alternativo che intervenga per integrare la fornitura di energia termica quando la radiazione solare è insufficiente, ad esempio nei mesi invernali.
Il serbatoio di accumulo viene fornito già coibentato, per ridurre al minimo le perdite di calore verso l'esterno e viene posizionato verticalmente, a meno che non sia collocato in copertura. La capacità del serbatoio è funzione della superficie dei collettori solari (in genere si adotta un volume di 60-70 litri per ogni m2 di collettori).
Nel caso d'impianto a circuito chiuso, il serbatoio d'accumulo comprende anche lo scambiatore di calore, all'interno dei quali in uno scorre il fluido termovettore e nell'altro l'acqua dell'impianto di utilizzazione finale.
Esistono svariate tipologie di collettori solari con rendimenti e costi diversi:
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collettori piani
- collettori sottovuoto
I collettori solari non vetrati: realizzati in materiale plastico sono costituiti unicamente da un fascio tubiero e dunque hanno un costo decisamente più basso rispetto alle altre tipologie di collettori. Poiché la mancanza della copertura e dello strato isolante da luogo ad elevate dispersioni di calore verso l’esterno, questi pannelli hanno bisogno di una temperatura ambiente di almeno 20° C, e la temperatura massima dell’acqua ottenibile è di circa 40°C; per questo motivo l’utilizzo di questi pannelli si limita alle utenze stagionali.
I collettori solari vetrati non selettivi sono costituiti da un assorbitore, ossia da una lamiera metallica scurita nella quale è integrato il fascio tubiero, interposto tra un vetro temperato e un telaio posteriore coibentato. Con questa tipologia di pannelli si possono raggiungere temperature di circa 70°C in estate, e di circa 40 °C in inverno. Questa soluzione è quindi adatta per quelle utenze che richiedono acqua calda sanitaria durante tutto l’arco dell’anno, che si trovano a latitudini favorevoli.
Nei collettori solari vetrati selettivi l’unica differenza è che la superficie dell’assorbitore è opportunamente trattata con prodotti che riducono la riflessione della radiazione incidente, e conseguentemente anche le perdite di calore ad essa connesse; in questo modo si ottiene un rendimento del pannello superiore anche del 10% rispetto a quello di un pannello non selettivo, cosa che ne permette l’utilizzo non solo in tutte le stagioni ma anche in luoghi con condizioni climatiche non particolarmente favorevoli.
Nei collettori sottovuoto l’assorbitore è inserito all’interno di un tubo di vetro nel quale è praticato il vuoto al fine di ridurre quasi completamente le dispersioni di calore per convezione inevitabili nelle altre tipologie di pannelli per la presenza di aria nell’intercapedine tra vetro ed assorbitore. Questa tipologia di pannelli permette di raggiungere temperature di circa 100°C, garantendo un’efficienza decisamente elevata anche in condizioni climatiche avverse, ma naturalmente, vista la maggior complessità costruttiva, risulta più costosa delle altre.
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