Esempio di un collettore solare piano

Pannelli solari

Collettori solari

I collettori solari sono dei dispositivi che trasformano l'energia solare in energia termica per produrre acqua calda sanitaria.

di Redazione

08 settembre 2016

I collettori solari

I collettori solari termici sono dei dispositivi capaci di convertire l'energia solare in energia termica per produrre sia acqua calda sanitaria, che per fornire riscaldamento o addirittura climatizzazione a degli ambienti. I pannello solari sono dotati al loro interno di un liquido termovettore, che con le radiazioni solari riesce ad arrivare ad una temperatura di circa 50-90 gradi. Questo calore che viene prodotto viene trasferito ad un serbatoio di accumulo dove verrà scaldata l'acqua che si andrà ad utilizzare. I collettori solari riescono a scaldare l'acqua fino a 45°, e possono essere impiegati per il riscaldamento domestico, il riscaldamento di piscine o degli impianti a pavimento. Durante il periodo estivo garantiscono perfettamente il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria, mentre durante il periodo invernale è consigliato integrare una caldaia a gas. Un altro suggerimento per disporre sempre di acqua calda, è quello di inserire una resistenza elettrica impostata a 40°.

Sistemi a circolazione naturale

I sistemi a circolazione naturale forniscono acqua calda sanitaria senza l'utilizzo di pompe o vasi di espansione. Infatti il liquido termovettore presente nella serpentina del collettore solare, viene scaldato dal sole che innesta una circolazione verticale causata da una riduzione della densità. A sua volta questo liquido attraverserà lo scambiatore del pannello posto all'interno del boiler, e rilascerà il suo calore all'acqua contenuta in esso. Una volta che il liquido si sarà raffreddato si invertirà la sua circolazione, uscendo dalla parte bassa del pannello per ricominciare il processo di riscaldamento. Un sistema a circolazione naturale è molto economico nella gestione dei costi in quanto non esiste un consumo elettrico dovuto all'utilizzo di pompe o sistemi elettrici di controllo. L' unica accortezza che bisogna avere nell'installare questo sistema, è quella di posizionare il serbatoio sempre ad un' altezza maggiore rispetto a quella dei pannelli.

Sistemi a circolazione forzata

Nei sistemi a circolazione forzata lo scambio tra il captatore presente nei collettori solari ed il sistema di accumulo, è garantito dai dei sensori. Infatti questi confrontano la temperatura del liquido termovettore con quella presente nel serbatoio di accumulo. I collettori solari utilizzati nei sistemi a circolazione forzata, permettono di usufruire delle radiazioni solari tutto l'anno, anche nelle stagioni meno calde. Il circuito idraulico collegato al collettore, è completamente separato da quello che riscalda l'acqua, operazione che avviene tramite una serpentina posta all'interno del boiler. Spesso le serpentine contenute all'interno di quest'ultimo possono essere due per integrare la produzione di acqua calda con un ulteriore generatore di calore. Molto spesso quest' altro generatore di calore, che in gergo tecnico viene chiamato Puffer, può essere utilizzato per dare un ulteriore contributo al sistema di riscaldamento di cui si dispone. Nei sistemi a circolazione forzata si è liberi di posizionare il boiler dove meglio si preferisce.

Collettori solari piani

I collettori solari piani risultano essere quelli maggiormente diffusi e si distinguono in piani vetrati e piani scoperti. I primi sono dotati di un vetro protettivo capace di tollerare qualsiasi intemperia, come la grandine, il vento o la pioggia, e di filtrare i raggi solari; e da una piastra captante posta nella parte inferiore del collettore contenuta in una cassa metallica. A sua volta questa piastra può essere selettiva, quando l'assorbitore di calore è di colore nero, colorazione che permette di captare meglio e per più a lungo i raggi solari. Mentre la piastra è non selettiva quando la superficie del pannello solare è capace di trattenere il calore riflettendone al suo interno i raggi infrarossi. Questo genere di pannello ha una durata media di 20 anni ed è capace di fornire l'acqua calda sanitaria ad una temperatura di 30-60°. Invece nei collettori piani scoperti, l'acqua da dover scaldare passa direttamente all'interno dei tubi del pannello. Il loro rendimento è molto basso e richiedono una temperatura esterna particolarmente alta.

Collettori solari sottovuoto

Nei collettori solari sottovuoto, il calore che viene raccolto da ogni tubo viene immediatamente trasferito alla piastra in rame presente all'interno dello stesso. In questo modo il fluido vettore si riscalda e grazie alla presenza del sottovuoto, si riducono le dispersioni di calore. All'interno di ciascun tubo sottovuoto, la presenza dell'aria è molto ridotta; infatti in fase di costruzione e assemblaggio l'aria presente tra l'assorbitore ed il vetro viene aspirata. Il rendimento dei collettori sottovuoto è di circa il 15 % in più rispetto ai collettori piani, e sono capaci di produrre acqua calda fino a 100°. Purtroppo la loro durata media è di quasi 20 anni, ma sono capaci di trattenere il calore captato anche in presenza di temperature rigidissime. Infatti questo genere di collettore può essere utilizzato anche in quei paesi nordici con una insolazione medio-bassa.

Detrazione fiscale per pannelli solari

L'installazione di collettori solari su tetti di edifici già esistenti sono soggetti alla detrazione fiscale del 65%. Con la detrazione fiscale del 65% si ottiene una riduzione dell'irpef delle spese sostenute per l'installazione di pannelli solari. Questa riduzione viene ripartita in 10 rate annuali. L'importo massimo detraibile è pari a 60.000 euro, inoltre è fondamentale che l'edificio sia esistente e che disponga già di un altro sistema di riscaldamento. Inoltre i pannelli ammessi alla detrazione devono essere garantiti per almeno 5 anni, ed essere conformi alla normativa UNI EN 12975 o UNI EN 12976. Per usufruire della detrazione è necessario inviare entro 90 giorni dalla fine dei lavori la pratica all' Enea, allegando tutte le fatture, le ricevute dei bonifici, e la dichiarazione di conformità firmata da un tecnico abilitato che accerti che l'impianto risponda ai requisiti richiesti dalla normativa. Infine tutta la documentazione dovrà essere anche consegnata ad un consulente che si occupa della dichiarazione dei redditi, così da provvedere a detrarre l'importo nel calcolo delle tasse dovute.

Domande frequenti

  • È possibile installare i collettori solari solo per l'acqua calda sanitaria o funzionano anche per il riscaldamento degli ambienti?
    I collettori solari termici sono versatili e possono essere utilizzati per produrre acqua calda sanitaria, riscaldare piscine, alimentare impianti a pavimento o fornire supporto al riscaldamento ambientale. Tuttavia, il loro impiego principale rimane la produzione di ACS (Acqua Calda Sanitaria). Durante l'estate garantiscono pienamente il fabbisogno di acqua calda, mentre in inverno, specialmente nelle zone fredde, è consigliabile integrare il sistema con una caldaia tradizionale (come una caldaia a gas) per coprire le carenze termiche. Alcuni modelli avanzati possono contribuire anche alla climatizzazione, ma richiedono impianti specifici e dimensionamenti accurati.
  • Qual è la differenza principale tra un sistema a circolazione naturale e uno a circolazione forzata?
    La differenza sostanziale risiede nel movimento del fluido termovettore. Nel sistema a circolazione naturale, il fluido si muove grazie al principio fisico della convezione: il liquido caldo, meno denso, sale verso il serbatoio posto obbligatoriamente in alto rispetto ai pannelli, mentre quello freddo scende. Non servono pompe né elettricità per la circolazione, rendendolo economico ma vincolante nella posizione del boiler. Al contrario, la circolazione forzata utilizza pompe e sensori elettronici che confrontano le temperature tra pannello e serbatoio, attivando la pompa solo quando c'è vantaggio termico. Questo permette di installare il boiler ovunque, anche lontano dai pannelli, garantendo efficienza costante.
  • Conviene scegliere collettori piani o sottovuoto? Quali sono i pro e i contro?
    La scelta dipende dal clima e dall'uso. I collettori piani sono i più diffusi, economici e duraturi (circa 20 anni), ideali per climi miti dove servono temperature medie (30-60°C). Quelli sottovuoto offrono un rendimento superiore del 15%, raggiungono temperature più elevate (fino a 100°C) e mantengono il calore anche con basse temperature esterne o scarsa insolazione, essendo ideali per zone fredde o per usi industriali. Tuttavia, i sottovuoto hanno generalmente costi iniziali più alti e una vita utile leggermente inferiore (quasi 20 anni) a causa della complessità tecnica dei tubi sigillati. Valutare il budget e le condizioni climatiche locali è fondamentale.
  • Come funziona la detrazione fiscale del 65% per i pannelli solari termici?
    L'installazione di collettori solari su edifici esistenti dà diritto alla detrazione IRPEF del 65% sulle spese sostenute, entro un massimale di 60.000 euro. La detrazione non è immediata ma viene ripartita in 10 quote annuali di uguale importo. Per averne diritto, l'immobile deve essere preesistente e dotato di un impianto di riscaldamento autonomo o centralizzato. È obbligatorio che i pannelli siano certificati secondo le norme UNI EN 12975 o 12976 e garantiti per almeno 5 anni. Entro 90 giorni dalla fine dei lavori, bisogna inviare la pratica all'ENEA allegando fatture, bonifici parlanti e dichiarazione di conformità di un tecnico abilitato.
  • Cosa succede se manca il sole? Come si garantisce l'acqua calda tutto l'anno?
    I collettori solari non producono energia termica senza irraggiamento solare diretto o diffuso. Per garantire acqua calda costante indipendentemente dalle condizioni meteorologiche, il sistema deve essere integrato con un generatore di backup. Le soluzioni comuni includono: 1) una resistenza elettrica inserita nel boiler (spesso impostata a 40-45°C come riserva); 2) una caldaia a gas o biomassa che interviene automaticamente quando la temperatura dell'acqua nel serbatoio scende sotto una soglia prefissata; 3) un Puffer (serbatoio tampone) collegato ad altri generatori. Senza queste integrazioni, in inverno o durante periodi nuvolosi prolungati, non ci sarebbe acqua calda disponibile.