A circolazione forzata o naturale, come scegliere i pannelli solari per acqua calda

Come funzionano i pannelli solari per acqua calda e quali sono i principali vantaggi per il proprio portafoglio e per l’ambiente: le differenze e le valutazioni da effettuare prima di installarli

Il pianeta Terra ha bisogno di un cambio netto nella produzione e nella gestione dell’energia. È questo uno dei temi più dibattuti dall’Unione europa che, non a caso, ha presentato di recente il RepowerEu, ovvero un pacchetto di direttive europee che hanno il principale obiettivo di andare a ridurre al massimo la dipendenza dei Paesi membri Ue dal gas russo e dalle energie inquinanti.

In tale senso grande importanza è assunta dall’energia solare, la prima fonte energetica della Terra che, però, non viene ancora del tutto sfruttata dai paesi industrializzati. Si tratta di una forma di energia rinnovabile, sempre disponibile e pulita che viene raccolta attraverso l’installazione di pannelli fotovoltaici o collettori solari che permettono di generare elettricità e calore. Tale meccanismo può essere sfruttato anche per produrre acqua calda, con le radiazioni solari che diventano una fonte di energia termica e danno vita ad un impianto di riscaldamento solare termico. Si tratta dei cosiddetti pannelli solari che producono acqua calda o, più propriamente, pannelli solari termici.

Pannelli solari per l’acqua calda

Con l’installazione dei pannelli solari termici si andrà a ridurre, se non addirittura ad eliminare, l’utilizzo della caldaia, con tutto ciò che ne consegue anche in termini di risparmio economico. La produzione di acqua calda con i pannelli solari permette di annullare l’emissione di Co2, con risparmio energetico stimato  tra il 60 e l’80% in un anno. Il loro meccanismo di funzionamento, come detto, prevede che le radiazioni solari vengano trasformate in energia termica utilizzata per produrre acqua calda. È in quest’aspetto che risiede la differenza sostanziale tra i pannelli solari per acqua calda e quelli fotovoltaici, usati per produrre corrente elettrica. Da un punto di vista strettamente strutturale, è bene ricordare poi che i fotovoltaici creano corrente elettrica grazie all’effetto fotovoltaico, mentre i pannelli termici contengono un fluido che riscalda l’acqua con il calore del sole, producendo acqua calda sanitaria o ad uso domestico.

Pannelli solari per l’acqua calda, come funzionano

Per comprendere il funzionamento dei pannelli solari per l’acqua calda, è necessario partire dalla tipologie di impianti possibili per questa soluzione:

• pannelli solari per l’acqua calda con sistemi a circolazione naturale;
• pannelli solari per l’acqua calda con sistemi a circolazione forzata.

Si tratta di due tipologie di impianti che hanno lo stesso obiettivo e che, equamente, permettono di coprire su base annua una percentuale del fabbisogno termico per usi domestici che arriva a toccare punte del 70-80% a livello generale e la copertura totale nel periodo estivo. Le differenze si ravvedono dunque solo nel tipo di impianto e nel suo funzionamento.

Pannelli solari per acqua calda a circolazione naturale

I pannelli solari per acqua calda a circolazione naturale presentano degli impianti molto semplici ed economici che sfruttano la proprietà dei corpi caldi di salire in modo naturale. Entrando più nel dettaglio, i raggi del sole scaldano il liquido solare – composto da acqua e antigelo – che è contenuto nei tubi interni al collettore termico e che sale in modo naturale fino a raggiungere il serbatoio posto orizzontalmente sopra i pannelli. Giunto nel serbatoio, il liquido solare caldo cede calore all’acqua presente che entra nel circuito idraulico sanitario della casa. La semplicità dell’impianto, unita al suo costo non eccessivamente gravoso, fa sì che si tratti di una soluzione scelta soprattutto da famiglie e privati.

Pannelli solari per acqua calda a circolazione forzata

Decisamente più strutturato è invece l’impianto dei pannelli solari per acqua calda a circolazione forzata. In questo caso i pannelli solari termici hanno al loro interno dei tubi con dentro un liquido composto da acqua e antigelo che, esposto al sole, si scalda. Si tratta solo del primo step del processo che, infatti, si avvale anche di una centralina che misura sia la temperatura raggiunta dal liquido nel pannello che quella dell’acqua contenuta all’interno del serbatoio. Nel caso in cui il liquido nel pannello sia più caldo di quello del serbatoio, la centralina attraverso una pompa spinge lo stesso liquido in una serpentina interna al serbatoio. Con questo passaggio il liquido cede calore all’acqua del serbatoio che entra nel circuito dell’acqua sanitaria della casa. Come evidente è un meccanismo più complesso rispetto a quello a circolazione naturale, motivo per per il quale si tratta di una soluzione ideale per palazzi con più appartamenti, hotel, case di riposo, impianti sportivi e così via.

Pannelli solari per acqua calda, tipologie di collettori solari termici

Oltre che in riferimento agli impianti, i sistemi di pannelli solari per acqua calda possono distinguersi anche per la tipologia di collettore solare termico (pannelli solari termici) scelta. Questi sono sostanzialmente di due tipologie:

• a lastra piana, contraddistinti da una superficie nera dell’assorbitore che è orientata verso il sole e che è in grado di assorbire il massimo delle radiazioni possibili, riflettendone solo una piccola quantità. Il calore assorbito viene poi trasferito al fluido termovettore presente nei tubi posti al di sotto della superficie dell’assorbitore, con l’isolamento che è realizzato con materiali come la lana di roccia o la schiuma di poliuretano. Si tratta di una scelta che offre degli evidenti vantaggi economici e che ha delle basse spese di manutenzione e riparazione, motivi questi che ne fanno l’opzione ideale per sistemi a bassa temperatura come quello per supportare il riscaldamento a pavimento.
• a tubi sottovuoto, simili ai precedenti nel funzionamento, ma diversi per quel che riguarda l’isolamento termico. In questo caso infatti si evitano quasi del tutto le perdite di calore sfruttando le capacità di isolamento del vuoto nel tubo di vetro. Hanno un costo più elevato, ma garantiscono un rendimento più elevato, oltre a richiedere uno spazio minore per la loro installazione e a poter essere utilizzati anche su superfici non orientate verso Sud (come avviene invece nel caso precedente).

Quanti pannelli solari per acqua calda sono necessari?

Una volta comprese le diverse tipologie di pannelli solari per acqua calda e le loro caratteristiche specifiche è bene provare a capire quanti pannelli solari servano per poter soddisfare le proprie esigenze. È necessario anzitutto avere chiaro quanta acqua calda garantisca la configurazione per la quale si è optato. In questo caso andranno valutati:

• l’efficienza ottica dell’impianto, cioè la sua massima resa in assenza di dispersione termica;
• i parametri di perdita, che indicano l’efficienza del pannello in base alle condizioni in cui opera l’impianto.

Quanto al numero di pannelli solari per acqua calda necessari è impossibile fornire una risposta univoca, con il quesito che dovrà essere sempre confrontato con le proprie esigenze.

In linea generale è possibile poi considerare che per ogni metro quadrato di pannelli solari installati si potrà contare su una presenza di 50-70 litri di acqua nel serbatoio.

Quanto costano i pannelli solari per acqua calda

Anche per quel che riguarda il prezzo dei pannelli solari per acqua calda non è possibile fornire dei valori univoci, visto che ogni caso ha delle proprie caratteristiche specifiche. Andranno infatti valutati diversi fattori quali l’inclinazione e l’orientamento del tetto rispetto al sole, la zona di residenza e la variabilità del clima. Volendo comunque fornire delle indicazioni generiche, si può dire che un impianto a circolazione naturale può avere un prezzo che oscilla tra i 500 e i 900 euro al metro quadro, mentre un sistema a circolazione forzata costa tra i 1.000 e i 1.100 euro al metro quadro.

I vantaggi degli impianti solari per acqua calda

Volendo sintetizzare i discorsi fin qui affrontati, è possibile evidenziare i vantaggi sia economici che ambientali derivanti dall’installazione di un impianto solare per acqua calda. Da un punto di vista ambientale, si avrà:

• la produzione di zero emissioni di Co2 e gas serra;
• un consumo ridotto di combustibili fossili;
• un aumento della classe energetica della propria abitazione.

Da un punto di vista economico, invece, i vantaggi sono:

• un risparmio netto della bolletta che arriva fino al 60% per l’energia per riscaldare l’acqua e fino al 35% per il riscaldamento degli ambienti;
• le detrazioni fiscali derivanti dai vari incentivi riservati dallo Stato, anche in Italia, a chi sceglie di installare impianti di questo tipo.

Installare dei sistemi di pannelli solari per acqua calda offre dunque delle sostanziali agevolazione sia per chi ne fa uso, le famiglie, i privati o le imprese, sia per l’intero pianeta e il suo già fortemente distrurbato ecosistema.