L'Impianto Solare Termico
Gli impianti solari termici sono dispositivi che permettono di catturare l'energia solare, immagazzinarla e usarla nelle maniere più svariate, in particolare ai fini del riscaldamento dell'acqua corrente in sostituzione delle caldaie alimentate tramite gas naturale.
Nel caso si utilizzi il calore del Sole per produrre corrente tramite l'evaporazione di fluidi vettori che alimentano turbine collegate ad alternatori si parla di impianto solare termodinamico.
Classificazione
Gli impianti si distinguono in:
- impianti a basse temperature (fino a 120 °C)
- impianti a medie temperature(ca. 500 °C)
- impianti ad alte temperature (ca. 1000 °C) che trovano applicazione soprattutto nei grossi impianti industriali.
La tecnologia
Gli impianti solari termici sono costituiti da pannelli che producono acqua calda sfruttando l’energia del sole.
La radiazione solare riscalda un liquido (misto acqua e glicole) che circola all’interno dei pannelli.
Tale liquido,quindi, trasferisce il calore assorbito ad un serbatoio di accumulo d’acqua.
L’uso dell’acqua calda accumulata nel serbatoio, al posto dell’acqua prodotta da una caldaia o da uno scaldacqua elettrico, permette un risparmio sui consumi di gas o di energia elettrica.
I pannelli solari termici sono impiegati in genere per la produzione di acqua calda sanitaria, per il riscaldamento degli edifici e anche per la produzione di calore nel settore industriale e agricolo.
I pannelli solari possono anche essere impiegati per il raffrescamento estivo mediante l’utilizzo degli impianti di solar cooling.
Le tipologie di pannelli
Le tipologie di pannelli solari termici più diffusi sul mercato sono principalmente due:
- i pannelli piani vetrati
- i pannelli sottovuoto
I pannelli piani vetrati sono costituiti da una piastra metallica posta all’interno di un involucro isolato termicamente, ricoperto anteriormente da una 
superficie vetrata. La radiazione solare attraversa la superficie vetrata ed è assorbita dalla piastra metallica che si riscalda.
Il vetro è utilizzato perché impedisce alla radiazione riflessa dalla piastra di essere dispersa nell’ambiente, realizzando quello che viene definito “effetto serra”.
Sul retro della piastra metallica sono saldati i tubi in cui circola il liquido che trasferisce il calore dal pannello al serbatoio di accumulo.
Questi pannelli hanno un buon rapporto costi/benefici e un buon rendimento termico in applicazioni in cui le temperature richieste non sono molto elevate, ad esempio per la produzione di acqua calda sanitaria, per il riscaldamento degli ambienti con elementi radianti a pavimento o per il riscaldamento delle piscine.
I pannelli sottovuoto sono caratterizzati da condotti di vetro posti sottovuoto, al cui interno sono posizionate le tubazioni che, assorbendo la radiazione solare, riscaldano il liquido in circolazione.
I pannelli sottovuoto sono di più complessa e costosa realizzazione rispetto ai pannelli piani. Allo stesso tempo però hanno un elevato rendimento grazie alle basse dispersioni di energia ottenute con l’impiego dei condotti sottovuoto.
Il loro impiego si presta particolarmente per località a bassa insolazione oppure per applicazioni in cui si richiedono elevate temperature (come per esempio il riscaldamento attraverso radiatori o la produzione di vapore.
Le tipologie di impianti
Esistono quattro tipi di impianti:
- a circolazione naturale: in questo tipo il fluido è l'acqua stessa che riscaldandosi sale per convezione in un serbatoio di accumulo (boiler), che deve essere posto più in alto del pannello, dal quale viene distribuito alle utenze domestiche; il circuito è aperto, in quanto l'acqua che viene consumata viene sostituita dall'afflusso esterno. Questo impianto ha per pregio la semplicità ma è caratterizzato da una elevata dispersione termica, a scapito della efficienza.
- a circolazione forzata: un circuito composto dal pannello, una serpentina posta all'interno del boiler ed i tubi di raccordo. Una pompa, detta circolatore, permette la cessione del calore raccolto dal fluido, in questo caso glicole propilenico, simile al glicole etilenico (il liquido usato per i radiatori delle automobili), alla serpentina posta all'interno del boiler. Il circuito è notevolmente più complesso, dovendo prevedere un vaso di espansione, un controllo di temperatura ed altri componenti, ed ha un consumo elettrico dovuto alla pompa e alla centralina di controllo, ma ha una efficienza termica ben più elevata, visto che il boiler è posto all'interno e quindi meno soggetto a dispersione termica durante la notte o alle condizioni climatiche avverse.
- a svuotamento: il sistema è analogo al quello a circolazione forzata, solo che l'impianto viene riempito e quindi usato solo quando è necessario o possibile. Se l'impianto ha raggiunto la temperatura desiderata, si svuota, oppure se manca il sole l'impianto non si riempie. questo permette anche di aumentare il numero dei collettori solari. Unico vincolo risiede nella necessità di avere una pendenza minima tra il collettore e il serbatoio di raccolta.
- a concentrazione con inseguitore solare: in grado di concentrare i raggi solari in corrispondenza del fluido termoconduttore grazie ad una particolare forma parabolica
Le principali, più comuni, tipologie impiantistiche, in cui si possono catalogare gli impianti solari termici, a seconda del modo in cui avviene la circolazione del liquido, sono due.
Gli impianti a circolazione naturale, di semplice installazione e particolarmente adatti a piccole utenze, sono costituiti da un pannellosolare e da un serbatoio di accumulo posto alla sua sommità.
Quando il pannello assorbe la radiazione solare, il liquido al suo interno si riscalda e sale verso l’alto passando dal pannello al serbatoio; contemporaneamente, il liquido dal serbatoio scende nel pannello, dove si riscalda nuovamente. In questo modo il liquido circola portando l’acqua contenuta nel serbatoio di accumulo alla temperatura desiderata.
Questo tipo di impianti è utilizzato in particolar modo per la sola produzione di acqua calda sanitaria.
Negli impianti a circolazione forzata il serbatoio di accumulo è posto al di sotto del pannello e la circolazione del liquido avviene grazie ad una pompa.
Questa installazione è ideale, oltre che alla produzione di acqua calda sanitaria, anche alla produzione di acqua per il riscaldamento degli ambienti, potendo in alcuni casi essere utilizzata anche in abbinamento al sistema di riscaldamento tradizionale.
Attualmente la tecnologia più diffusa sul mercato italiano è quella relativa ai collettori piani vetrati a circolazione forzata.
Il Solar Cooling
Oltre ai tradizionali frigoriferi o condizionatori che sfruttano l’energia elettrica per produrre freddo, esistono “macchine ad assorbimento” in grado di produrre freddo utilizzando una fonte di calore.
Gli impianti di solar cooling uniscono la tecnologia dei pannelli solari termici con quella delle macchine ad assorbimento: il calore prodotto dai pannelli solari in estate è utilizzato, tramite le macchine ad assorbimento, per il raffrescamento degli edifici.