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Pannelli Solari Termici
I pannelli solari per acqua calda differiscono dai fotovoltaici in quanto non producono energia elettrica ma permettono di ottenere acqua calda per uso sanitario senza fare uso di gas o di elettricità.
Essi utilizzano semplicemente il calore del sole per riscaldare l’acqua che in condizioni ottimali può raggiungere temperature di 70°o 80°. Possono pertanto sostituire un boiler elettrico od una caldaia a gas e produrre tranquillamente tutta l’acqua calda necessaria agli usi domestici.
I pannelli solari per acqua calda possono essere di due tipi: a circolazione naturale ed a circolazione forzata.
I primi, a circolazione naturale, sfruttano la capacità naturale dei corpi caldi di salire verso l’alto. Un pannello solare per acqua calda è costituito da un radiatore metallico in generale di alluminio anodizzato nero, per rendere massimo l’assorbimento dell’energia solare, in cui circola l’acqua, che, riscaldata dal sole, sale nel serbatoio posto sopra i pannelli. L’acqua riscaldata cede il calore all’acqua contenuta nel serbatoio che passa nel circuito sanitario.
I pannelli solari a circolazione naturale sono di più semplice installazione ed hanno costi minori 8 A partire dai 500/600 euro) e sono adatti nei periodi estivi e nei paesi ad alta insolazione.
I pannelli a circolazione forzata, sono invece muniti di una pompa che spinge l’acqua dei pannelli nel serbatoio, posto verticalmente, in cui vi è una serpentina che facilita il passaggio di calore.
Quelli a circolazione forzata sono più costosi (a partire dai 2000 euro) ma più efficienti oltre ad essere di minore impatto vivo in quanto il serbatoio viene installato all’interno.
L’acqua che circola all’interno del pannello impiega nelle migliori condizioni a raggiungere la sua temperatura massima di 80°,circa dieci ore. Ovviamente tale tempo varia fortemente al variare di vari parametri:esposizione, stagione, condizioni meteorologiche, latitudine.
Si comprende che, in un paese come l’Italia dove l’insolazione media è 1500 kW/h all’anno ,una installazione diffusa di pannelli solari per acqua calda alleggerirebbe notevolmente la nostra spesa energetica.
Poiché di notte l’acqua del circuito si raffredda e per riscaldarsi di nuovo bisognerà attendere il successivo sorgere del sole, si comprende come sia necessaria un’accurata coibentazione termica dei tubi e dell’accumulo e talvolta una caldaia a gas da montare in serie all’impianto.
Un metro quadro di pannello riesce nel nostro paese a dare mediamente 80 -130 litri di acqua ad una temperatura di circa 40°. Pertanto riesce a soddisfare i bisogni giornalieri di una famiglia media due persone.
I pannelli solari hanno una durata di 15/20 anni e quindi il costo iniziale è facilmente ammortizzabile in media in cinque anni, non considerando eventuali sgravi fiscali o agevolazioni.
L'efficienza dei pannelli solari termici è data dal rapporto tra la potenza termica prodotta espressa in Watt ed il prodotto tra l'insolazione media espressa in Watt/metri quadrati e la superficie attraverso cui viene captata la radiazione.
Prima di fornire dettagli in merito e sui sistemi per massimizzare tale parametro ricordiamo cosa è un pannello solare termico e come è costituito.
Un pannello solare termico converte in energia termica la radiazione solare che incide su di esso. Nella sua versione più semplice esso è costruito da una piastra di metallo (esempio di rame) dipinta di nero (per massimizzare l'assorbimento dell'energia solare) con a contatto tubi a serpentina percorsi da acqua. L'acqua per effetto dell'energia trasportata dalla radiazione solare si riscalda e attraverso uno scambiatore fornisce calore ad un serbatoio di accumulo.
Partendo da questo semplice dispositivo consideriamo i vari fattori che ne possano massimizzare l'efficienza.
Il primo passo in tale direzione è di isolare termicamente la piastra metallica che consente la captazione della radiazione. Tutto ciò si ottiene ponendo l'assorbitore in una cassa il cui fondo è costituito da una resina espansa che minimizza la trasmissione del calore. Si ricopre poi la cassa con un vetro che lascia passare la radiazione infrarossa incidente e minimizza quella riflessa.
Per abbattere maggiormente questo parametro si tratta la superficie del vetro con una combinazione di titanio ed ossido di azoto.
Per massimizzare l'insolazione i pannelli devono essere rivolti a Sud e non devono essere ombreggiati (non devono esserci ostacoli tra essi e raggi solari). Ed ancora devono avere un inclinazione che per la latitudine media del nostro paese è di 60°.
Questo finora descritto è il più semplice pannello solare termico che ben si adatta ad installazioni nel Centro e Sud dell'Italia.
Nelle regioni del Nord dove i valori medi dell'insolazione sono più bassi in maniera considerevole si ricorre a pannelli che vengono chiamati "sotto vuoto".
Essi sono costituiti da tubi di vetro in cui è stato creato il vuoto che recano all'interno l'elemento assorbitore costituito da barre di rame che hanno una estremità a contatto col fluido termovettore.
In tali pannelli si riducono praticamente a zero le perdite per irraggiamento (effetto thermos) e quindi si ottengono efficienze accettabili anche con avverse condizioni climatiche.
Ovviamente oltre che massimizzare l'efficienza del pannello va massimizzata anche l'efficienza dell'intero impianto riducendo a minimo le perdite con opportune coibentazione di tubazioni ed accumulo e massimizzando lo scambio termico con circolazione forzata dell'acqua.
Un impianto di questo genere può essere collegato come fonte in ingresso ad un sistema Organic Rankine Cycle ottenendo al contempo anche una produzione elettrica oltre che di acqua calda sanitaria. Vedi
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Riscalda la vostra acqua in maniera sostenibile ed efficiente.
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Riduce fortemente la dipendenza energetica; il sistema non dipenderà infatti dalla fornitura di energie primarie quali: metano, energia elettrica, gasolio.
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Permette la detrazione dall’imposta del 55% di tutte le spese sostenute sia per la fornitura che per la posa d’opera dell’impianto installato su qualsiasi edificio, compresi quelli strumentali per l’attività d’impresa o professionale.