Gli elementi costitutivi di un impianto solare termico

Un impianto solare termico è, essenzialmente, costituito dai seguenti elementi:  
 

• un sistema di captazione e trasformazione dell’energia: corrisponde al pannello o collettore solare termico, che assorbe la radiazione solare e la trasforma direttamente in energia termica, trasferendo il calore accumulato ad un fluido termovettore;

 

• un sistema di accumulo: è costituito da un serbatoio contente il fluido da utilizzare, con le funzioni principali di ridurre la variabilità dell’energia incidente e rimediare allo sfasamento temporale tra disponibilità e fabbisogno;

 

• un circuito idraulico: collega i collettori e l’accumulo con adeguato sistema di regolazione e di circolazione del fluido; essendo quest’ultimo quasi sempre diverso dal flluido utilizzato dall’utente, deve essere previsto uno scambiatore di calore;

 

• un sistema di integrazione: costituito da un generatore, quale ad esempio una caldaia o una pompa di calore, che consenta di sopperire ai periodi di minore insolazione e conseguente minore produzione energetica da parte del sistema di captazione.

 
La circolazione del fluido vettore può essere:
 

• naturale: quando la circolazione del fluido termovettore avviene sfruttando la legge fisica secondo la quale il riscaldamento di un fluido ne fa diminuire la densità e, pertanto, origina un flusso convettivo naturale verso l’alto. Gli impianti siffatti non abbisognano dell’ausilio di pompe, sono in genere di piccole dimensioni, preassemblati in fabbrica ed integrano già il serbatoio d’accumulo il quale viene posto direttamente al di sopra dei collettori solari in maniera tale che venga favorito e sfruttato al massimo il moto naturale sopradescritto;

 

• forzata: quando la circolazione del fluido termovettore avviene tramite una pompa attivata da un termostato differenziale quando il Δt (ossia la differenza di temperatura del fluido vettore e quella dell’acqua contenuta nei serbatoi d’accumulo) è di 5/10 °C. Questa conformazione è tipica degli impianti di medio-grandi dimensioni assemblati su specifica.

 
Legata alla tipologia di fluido termovettore utilizzato si può fare un’ulteriore distinzione tra i sistemi:
 

• a circuito aperto, nei quali il fluido termovettore che scorre nei collettori è l’acqua destinata all’utenza;

 

• a circuito chiuso, nei quali il fluido termovettore in uscita dai collettori è diverso dall’acqua destinata all’utenza. Tale tipologia, generalmente la più diffusa, si avvale, per il trasferimento dell’energia termica, di uno scambiatore di calore posizionato all’interno o all’esterno del serbatoio di accumulo.

 
Nel primo caso, non sussistendo la necessità di scambiatori di calore per il trasferimento dell’energia termica, si ha il vantaggio di poter utilizzare l’acqua alla maggiore temperatura possibile, tuttavia sussiste il problema del congelamento della stessa durante i mesi più rigidi e pertanto tale sistema è utilizzato in paesi nei quali questa condizione non è presente né vincolante; nel secondo caso, l’utilizzo di uno scambiatore esterno migliora la prestazione annuale dell’impianto, seppur comportando una maggiore complessità d’impianto ed un maggiore costo iniziale.
 
Le più recenti tecnologie in materia di collettori solari termici sono in grado di utilizzare l’acqua come fluido termovettore, al posto dei fluidi glicolati, in ogni tipologia di sistema, affidando la funzione antigelo ad un’autoregolazione della pompa solare, la quale fa circolare l’acqua nell’impianto conferendole l’energia necessaria per evitare tale fenomeno (il funzionamento è garantito fino a -25°C di temperatura esterna). L’assenza di miscele glicolate combina la maggiore resa dell’impianto con una scelta ecologica, perfettamente allineata all’utilizzo di una fonte rinnovabile quale l’energia solare, ed evita inoltre i problemi di corrosione dovuta all’acidità dei fluidi antigelo normalmente utilizzati.