Impianti solari termici: vantaggi tecnici, tipologie e manutenzione

27 Novembre 2017 | Efficienza Energetica

Gli impianti solari termici ti permettono di produrre acqua calda da una fonte di energia pulita e rinnovabile, eliminando le emissioni di CO2 e abbassando i tuoi costi notevolmente.

Adesso potresti però chiederti: “ma come funzionano e come sono strutturati realmente gli impianti solari termici?”. In questo articolo affronteremo nel dettaglio l’argomento, descrivendo i vantaggi di questa tecnologia, le diverse tipologie di impianto ed il tipo di manutenzione che dovrai affrontare, per scoprirai qual è il più adatto alla tua situazione.

La buona notizia per te è che la lettura che segue è adatta a chiunque sia interessato a capire in pochi minuti come funziona il solare termico, e non richiede competenze tecniche di base.

Vantaggi tecnici del solare termico

Utilizzare gli impianti solari termici significa evitare la combustione di fonti fossili e in alcuni casi il consumo di energia elettrica. Se si considera poi che in Italia il 70% di quest’ultima viene anch’essa prodotta bruciando idrocarburi, è facile intuire quanto il passaggio al rinnovabile abbia enormi risvolti positivi per l’ambiente.

I benefici di questa tecnologia sono dunque molteplici:

Accessibilità economica: il tipo più elementare di impianto consiste in semplici tubi metallici neri che accumulano il calore delle radiazioni solari;

Indipendenza energetica: rende indipendenti dalla fornitura di qualsiasi tipo di carburante, spesso motivo di conflitti bellici più o meno estesi, quindi non è suscettibile a eventuali aumenti dei costi;

Non onerosa: vista la semplicità tecnica che caratterizza il solare termico, come conseguenza anche i costi della realizzazione e dello smaltimento degli impianti sono relativamente bassi;

Rendimento termico: a differenza di altre tecnologie il solare termico converte in calore la quasi totalità dell’energia irradiata dal sole;

Non inquinante: il principio di funzionamento dell’impianto fa sì che non ci sia alcuna emissione di CO2, ossidi di zolfo e altre sostanze inquinanti.

L’acqua fornita da un impianto solare termico può essere impiegata per diversi scopi, fra i più comuni abbiamo l’utilizzo per acqua calda sanitaria domestica (apportando un contributo del 60-80% del totale annuo) e per affiancare il riscaldamento dell’abitazione (attraverso un sistema combinato boiler a doppia serpentina).

Tipologie di solare termico

La caratteristica più evidente che ti permette di riconoscere un impianto solare termico da un altro è la modalità nella quale avviene la circolazione del liquido al suo interno. Da questa caratteristica è così possibile classificare i solari termici in tre differenti gruppi principali:

• A circolazione naturale
• A circolazione forzata
• A svuotamento

Ciascuna tipologia di impianto solare termico ha i suoi principi di funzionamento e quindi anche dei pro e dei contro che potrebbero condizionare la tua scelta. Qual è il migliore impianto per il tuo specifico caso? Scopriamolo.

1. Solare termico a circolazione naturale

In questa tipologia di impianto solare termico il bollitore (anche detto serbatoio di accumulo o boiler) è posizionato sopra i pannelli e il funzionamento è piuttosto semplice: i tubi dei pannelli solari (detti collettori) si scaldano con la luce del sole e il fluido termovettore in esso contenuto, il glicole propilenico, diventa meno denso e si sposta verso l’alto per il principio di convezione, raggiungendo così un’intercapedine del bollitore (per darti un’immagine più familiare della convezione, è lo stesso principio dei termosifoni con i quali riscaldi casa).

Attraverso l’intercapedine il fluido cede il calore accumulato all’acqua sanitaria che, una volta scaldata, entra nel circuito domestico ed è quindi disponibile per l’utenza. Probabilmente ti chiederai se questo glicole è una sostanza sicura, ma puoi stare tranquillo, perché è completamente atossico e protegge il tuo impianto dal rischio di congelamento. Inoltre è anche sigillato dentro i collettori (circuito chiuso): lo scambio con l’acqua avviene quindi senza contatto col termovettore. Per dirla con un termine tecnico si tratta di uno scambio termico indiretto.

Questa peculiare caratteristica di funzionamento elimina la necessità di elettronica e pompe di circolazione e fa sì che ogni componente dell’impianto sia raggruppato in poco spazio se confrontato con altre tipologie di solare termico, quindi è facile installarlo e effettuare la manutenzione ordinaria a costi piuttosto contenuti.

2. Solare termico a circolazione forzata

Questi impianti hanno un funzionamento analogo ai precedenti, la differenza sta appunto nella parola “forzata”, infatti in questo caso la circolazione del glicole avviene grazie a una centralina dotata di un sistema di regolazione elettronico, che nel momento in cui la temperatura dei collettori supera quella del boiler attiva la pompa di circolazione. Il fluido termovettore viene quindi trasportato attraverso delle tubazioni opportunamente isolate termicamente fino allo scambiatore, cioè una serpentina che permette il trasferimento di calore all’acqua contenuta nel bollitore; da quest’ultimo l’acqua calda è disponibile per l’utenza domestica.

Come avrai già notato, questo tipo di impianto ha più componenti di quello a circolazione naturale e permette di separare i collettori solari dal boiler: se hai disponibilità di spazio in casa e nella tua zona esistono particolari vincoli paesaggistici che renderebbero il bollitore sul tetto non conforme, questa soluzione è la più indicata per te, anche da un punto di vista estetico. Ha infatti un costo leggermente superiore per via dell’introduzione dell’elettronica e della pompa di circolazione, ma grazie a queste aggiunte e al tipo di collettori impiegati, l’impianto solare termico a circolazione forzata ha anche un rendimento termico più alto.

3. Solare termico a svuotamento

In questi impianti la differenza principale sta nel meccanismo di protezione, infatti i pannelli rimangono vuoti fin quando non c’è la necessità di accumulare calore. Questo aspetto li tutela dal freddo e dal caldo estremi che sul lungo periodo possono danneggiarne il funzionamento.

Sì, ma come funziona nel dettaglio? Semplice, quando l’impianto raggiunge la temperatura desiderata i collettori si svuotano, smettendo così di immagazzinare calore e il fluido termovettore, sfruttando la forza di gravità, viene raccolto in un serbatoio ausiliario (detto “di svuotamento”).

E come fanno a tornare operativi? La soluzione sta nell’utilizzo di un sistema di pompaggio che reinserisce il fluido all’interno del collettore: con questo tipo di funzionamento è quindi facoltativo l’utilizzo del glicole propilenico come antigelo, poiché se non stai consumando acqua e il circuito è fermo, i collettori e i tubi di connessione sono vuoti.

Questa soluzione risolve dei problemi che da sempre hanno afflitto gli impianti solari termici: il danneggiamento dei collettori a causa del gelo invernale e la cosiddetta stagnazione del fluido a temperature molto elevate durante i mesi estivi (anche questa causa di malfunzionamenti dell’impianto).

Dopo tutto sembrava più complicato di quello che è in realtà, non è vero? Non abbiamo ancora affrontato l’aspetto della manutenzione del solare termico che però merita di essere approfondito nel dettaglio. Quando si parla di impianti che devono accompagnarci negli anni, il costo di acquisto e installazione sono solo un aspetto secondario se paragonato agli interventi tecnici necessari per garantirne il funzionamento nel tempo.

Manutenzione dell’impianto solare termico

Gli impianti solari termici hanno una durata paragonabile a quella di un qualsiasi impianto di riscaldamento: questo li rende estremamente affidabili e a basso rischio. Con un buon piano di manutenzione è possibile superare senza problemi i 20 anni di funzionamento, ossia la durata di vita utilizzata per stimare il ritorno dell’investimento iniziale.

La manutenzione del solare termico serve principalmente per monitorare lo stato e le prestazioni dell’impianto e può essere buona norma eseguirla in concomitanza con il controllo della caldaia.

I costi per questo tipo di intervento sono molto bassi, perché coprono le semplici operazioni di revisione e pulizia dell’impianto da effettuare ogni due anni, tra cui la pulizia dei vetri, il controllo del boiler (che è dotato di un sistema anticorrosione) e la verifica della percentuale di glicole propilenico nel fluido termoconvettore (di cui va analizzata anche l’acidità).

Data la semplicità di funzionamento, come proprietario, avrai comunque la libertà di eseguire alcuni controlli in completa autonomia, come verificare l’effettivo funzionamento della pompa e controllare che la temperatura dell’acqua sia corretta rispetto ai parametri di riferimento.