Solare termico - Fratelli Storelli

Gli impianti e i pannelli solari : tecnologie e rendimenti

Principi di funzionamento dei pannelli solari.

I collettori solari si basano sul principio dell’effetto serra che si produce attraverso un elemento captatore in grado di assorbire la maggior quantità di energia solare, ed una copertura trasparente in grado di contenerne l’effetto di riflessione. L’energia solare, infatti, arriva alla piastra assorbente attraverso il vetro posto sopra l’elemento captatore e viene in parte assorbita ed in parte riflessa, attraverso radiazioni con una lunghezza d’onda superiori.

Le tipologie di pannelli solari si distinguono primariamente tra PANNELLI SOLARI PIANI e PANNELLI SOLARI SOTTOVUOTO.

Per quanto riguarda la tecnologia di scambio calore si hanno due tipologie principali, gli IMPIANTI SOLARI A CIRCOLAZIONE NATURALE e gli IMPIANTI SOLARI A CIRCOLAZIONE FORZATA.

La differenziazione di pannello e di impianto rende molto delicata la fase di decisione della tipologia di impianto solare termico da installare.

Pannelli solari piani

La piastra captante è in rame altamente selettivo, sulla quale sono saldati i tubi capillari in rame, a loro volta collegati ai collettori di mandata e ritorno del fluido termovettore. La piastra captante così composta viene trattata con vernici selettive di colore nero opaco, per ottimizzare la captazione solare.

Pannelli solari sottovuoto

La captazione solare è affidata ad un sistema composto da una batteria di tubi coassiali di vetro, chiusi a formare una camera nella quale viene realizzato il vuoto ed inserito l’elemento assorbitore, con eccellenti caratteristiche di assorbimento e di minima riflessione di calore.
Il sistema così composto migliora il rendimento del collettore: l’effetto isolante della camera sottovuoto riduce al minimo le perdite di calore verso l’ambiente, rendendo il collettore meno sensibile. Il vuoto attorno all’assorbitore, infatti, garantisce bassissime perdite di calore per conduzione e la forma cilindrica dell’assorbitore consente una maggiore esposizione al sole, al variare delle condizioni di irraggiamento. I pannelli solari sottovuoto hanno un elevato rendimento durante tutto l’arco dell’anno e si addicono particolarmente alle installazioni nelle zone ad insolazione medio-bassa, o in zone con condizioni climatiche rigide.

IMPIANTI A CIRCOLAZIONE NATURALE

I pannelli solari a circolazione naturale sono sistemi che forniscono acqua calda ad uso sanitario senza dover essere integrati con pompe, vasi di espansione o altri componenti. Il principio di funzionamento di questa tipologia di impianti solari è basato sulla convezione del fluido riscaldato che tende a diminuire il proprio peso e quindi ad innescare dei moti convettivi dal basso verso l’alto.  Il serbatoio dell’acqua calda sanitaria dovrà  essere posizionato superiormente al pannello solare, al fine di garantire la massima efficienza del sistema. L'innesco del ciclo naturale avviene esclusivamente ad una temperatura più alta rispetto alla circolazione forzata.

La tecnologia della circolazione naturale è più economica nei costi di gestione in quanto non esiste consumo elettrico dovuto alla pompa e non richiede sistemi elettronici di controllo; questa tecnologia impone di porre il serbatoio ad un'altezza maggiore di quella dei pannelli, con maggiori costi per la realizzazione di adeguate strutture di sostegno dei serbatoi stessi.

IMPIANTI A CIRCOLAZIONE FORZATA

Negli impianti a circolazione forzata lo scambio tra captatore e sistema di accumulo è garantito da organi meccanici per la circolazione del fluido vettore e di regolazione e controllo per le gestione delle portate e delle temperature del fluido stesso. Per regolare la circolazione ci si avvale di sensori che confrontano la temperatura del fluido vettore nel collettore con quella nel serbatoio di accumulo, al fine di evitare un processo opposto per il quale il calore viene sottratto all’utente e dissipato dal pannello solare. In tali impianti la possibilità di regolare la velocità del fluido vettore secondo i parametri di progetto permette un maggiore scambio termico e quindi il rendimento del pannello è leggermente superiore ad un sistema a circolazione naturale. Per questo motivo i collettori a circolazione forzata vengono preferiti per installazioni pensate per erogare il servizio lungo tutto l’arco dell’anno, portando dei benefici in termini di efficienza soprattutto nei mesi meno caldi.
Il circuito idraulico collegato al pannello è chiuso e separato da quello dell'acqua che riscalda, attraverso una serpentina nel serbatoio come scambiatore di calore. Le serpentine possono anche essere due per integrare la produzione di acqua calda sanitaria con un generatore di calore supplementare (accumulatori a doppio serpentino).
In alcune applicazioni, con l’ausilio di un accumulatore di calore denominato “Puffer”, l’acqua calda fornita dai pannelli a circolazione forzata può essere utilizzata per dare un contributo al riscaldamento degli ambienti.