Pannelli Solari per Acqua Calda Funzionamento e Prezzi

Per produrre acqua calda tramite il sole (per uso sanitario), i pannelli solari termici sono la soluzione migliore attualmente sul mercato degli impianti ad energia rinnovabile.

Cosa sono

i Pannelli solari per acqua calda possono essere erroneamente scambiati per moduli fotovoltaici. All’ occhio del profano sembrano simili ma sono profondamente diversi. Il collettore è una scatola della superficie di qualche mq, se esposto al sole riscalda l’acqua calda che viene messa a disposizione dell’ impianto idrico di casa. Un pannello fotovoltaico invece è composto da una serie di celle che trasformano l’insolazione in energia elettrica.

Pannelli solari per acqua calda funzionamento

Il funzionamento è semplice: i collettori si riscaldano al sole e il loro calore passa attraverso un circuito idrico e antigelo che li collega a un serbatoio di accumulo. Hanno solo bisogno di un po ‘di elettricità per far funzionare la pompa di circolazione, in alcuni casi non serve nemmeno la pompa. L’efficienza è bassa durante le giornate fredde e nuvolose, ma può essere molto alta durante il periodo estivo (oltre l’80%) – al punto che la produzione di calore spesso supera di molto il fabbisogno di acqua calda e può portare a surriscaldamenti dell’impianto.

POTREBBE INTERESSARTI : Pannelli Solari IBRIDI come produrre energia elettrica e acqua calda in un unico sistema.

Anche se la loro efficienza non supera il 20%, i pannelli solari fotovoltaici possono produrre acqua calda con buona efficienza, se associati ad uno scaldacqua a pompa di calore . Uno scalda acqua termodinamico può produrre acqua calda con una quantità di elettricità da 2 a 3 volte inferiore rispetto a uno scaldacqua elettrico convenzionale .

Nei paesi del sud, vediamo semplici installazioni solari, dove l’acqua potabile passa direttamente attraverso il collettore, prima di essere portata al rubinetto. Possono funzionare senza pompa – e quindi senza elettricità – e l’acqua riscaldata dal sole viene solitamente immagazzinata sul tetto.

Gli impianti piú complessi, adatti a regioni con inverni freddi e cieli spesso coperti sono diversi. L’acqua potabile non scorre attraverso il collettore; raggiunge il fondo di un grande “scaldacqua” (detto anche “pallone o” boiler “) ed entra in contatto con due scambiatori di calore: la serpentina del circuito solare, e quella della caldaia (o del pompa di calore). Lo scaldacqua solare ha un volume maggiore di un normale scaldacqua (riserva di acqua calda per giorni senza sole).

Per prevenire lo sviluppo della legionella nell’acqua tiepida (una volta inalati questi batteri possono provocare una polmonite fatale), l’acqua calda deve raggiungere una temperatura di almeno 55 ° C. Durante le fredde e grigie giornate invernali, questa temperatura è difficile da raggiungere con i soli collettori solari termici. Tuttavia, l’energia solare che i collettori riescono ancora a raccogliere permette di aumentare di parecchi gradi la temperatura dell’acqua potabile nella rete – e questa è la stessa energia risparmiata per la pompa di calore (o la caldaia) che ha bisogno di rabboccare il calore. Durante il periodo estivo, invece, le sonde termiche possono lavorare da sole, alzare la temperatura fino a 95 ° C, e fornire acqua calda abbondante. In sintesi, i collettori solari termici consentono a un edificio – praticamente tutto l’anno – di ridurre il proprio consumo di elettricità (pompa di calore) o combustibile (caldaia).

L’acqua sanitaria non passa attraverso i collettori: viene riscaldata indirettamente da un circuito chiuso di acqua e antigelo (liquido termovettore), che circola tra i collettori e lo scaldacqua.

Quando i collettori sono destinati alla sola produzione di acqua calda al rubinetto, l’impianto è generalmente progettato per coprire tra il 30 e il 70% del calore richiesto annualmente. Il calore aggiuntivo deve essere fornito da un’altra fonte: pompa di calore o caldaia a combustibile (legna, gas, olio combustibile).

Il calore aggiuntivo è particolarmente necessario durante la stagione fredda. Da aprile a ottobre, la produzione di acqua calda viene spesso eseguita senza l’ausilio della pompa di calore o della caldaia: non si fuma canna (caldaia) o si consuma pochissima elettricità (pompa di calore ).

pannello-solare-funzionamento

Dove si possono installare

I collettori solari termici per la produzione di acqua calda possono essere montati dappertutto e a qualsiasi latitudine: su una sezione di tetto, su un tetto piano, in sostituzione di parte della copertura del tetto, sotto o davanti a un balcone, in facciata, su un garage, su un terrapieno, in un giardino. La condizione principale è che i collettori prendano il sole.

Gli orientamenti più favorevoli sono tra il sud-est e il sud-ovest. Allontanandosi da Sud la resa cala, ma è comunque possibile spingersi fino a Est e Ovest, soprattutto con i collettori a tubi sottovuoto (heat pipe). L’inclinazione dei collettori e l’esposizione determina le loro prestazioni durante la stagione. Se si cercano prestazioni invernali, dovrebbero idealmente guardare a sud / sud-ovest ed evitare l’accumulo di neve.

Possono essere installati su qualsiasi edificio, anche se non ben isolato. Tuttavia, allo stesso costo di un impianto solare, i lavori di isolamento spesso portano a maggiori risparmi energetici.

POTREBBE INTERESSARTI : Tegole fotovoltaiche come sostituire un tetto per produrre energia elettrica.

Pannelli solari Heat Pipe

si tratta di pannelli solari termici ad alte prestazioni che possono funzionare anche con poco sole. Ideali quindi da usare anche nella stagione fredda per la produzione di acqua calda anche per riscaldamento.  I pannelli solari a tubi sottovuoto sono in media il 20% più efficienti dei pannelli solari piani. È la loro tecnologia del vuoto che offre loro questo guadagno di efficienza rispetto ai pannelli solari piani. Il vuoto all’interno dei tubi è l’isolamento perfetto, prevenendo la dispersione di calore dal tubo verso l’ambiente esterno. Inoltre i tubi evacuati assorbiranno l’energia solare non solo più rapidamente.

In questo caso tubi del collettore non sono attraversati dal liquido solare, ma trasferiscono il calore tramite un tubo sottovuoto interno. I tubi sono realizzati in vetro speciale di 2 mm di spessore con uno strato di rame altamente selettivo. Il fluido termovettore contenuto nei tubi evapora anche a bassa irraggiamento solare e condensa nella zona superiore. Il calore viene trasferito al fluido solare nel tubo del collettore. I tubi dei collettori a tubi sono circondati da un isolamento in lana minerale. Sono protetti da una custodia in alluminio nero.

I collettori a tubi sottovuoto per la produzione di acqua calda per il riscaldamento o l’acqua sanitaria sono sempre più diffusi.  I kit di montaggio sul tetto consentono di montare i collettori solari su tetti inclinati con tegole.

pannelli-solari-heatpipe

Pannelli solari acqua calda dimensionamento

Dobbiamo considerare tra 0,5 e 1,5 mq di collettore solare a persona. Con un impianto solare termico convenzionale , ci sono tra 0,5 e 1 m 2 di collettore solare termico a persona per una proprietà in affitto e tra 1 e 1,5 m 2 per una casa familiare (generalmente 2 o 3 collettori sono installati lì , cioè tra 4 e 6 m 2 ).

Le prestazioni dell’installazione dipendono dalla superficie e dall’orientamento dei collettori, dalla luce solare, dall’altitudine (più in alto si va, più forte è la luce del sole) e dal tipo di collettori (non smaltati, , tubi a vuoto). Dipende anche dalle dimensioni dello scaldabagno: un grande volume di stoccaggio permette di sfruttare le giornate di sole per sopperire alla mancanza di giornate uggiose.

Un impianto solare termico necessita anche di energia elettrica per alimentare la scatola elettronica che lo controlla oltre alla pompa che fa girare il liquido antigelo, ma il consumo di elettricità è molto basso rispetto all’energia raccolta (minore dall’1%).

La maggior parte delle moderne pompe di calore e caldaie sono progettate per funzionare in tandem con collettori termici e uno scaldacqua solare. Inoltre, tutti i produttori offrono soluzioni solari “chiavi in ​​mano”.

In estate, con le temperature torride un impianto solare termico convenzionale rischia di surriscaldarsi : il liquido antigelo, che è in pressione , può raggiungere il suo punto di ‘ebollizione (100 ° C), e il vapore bollente fuoriesce nel vaso di espansione che funge da sicurezza. In tal caso, nella migliore delle ipotesi dovrà reinserire l’antigelo nel circuito. Ma se l’installazione è mal progettata o mal assemblata, c’è il rischio che l’alta pressione e l’alta temperatura raggiunte nei sensori la danneggino seriamente.

Per evitare surriscaldamenti, gli installatori generalmente limitano la superficie dei collettori alle condizioni estive, in modo da non superare il fabbisogno di acqua calda sanitaria che i residenti possono avere durante il periodo estivo. Di conseguenza, la superficie dei collettori non è abbastanza grande da garantire la produzione di acqua calda durante la bassa stagione.

pannelli-solari-con-serbatoio

Pannelli solari a svuotamento Drain back

Per evitare il surriscaldamento, però, c’è una soluzione: la tecnologia DrainBack (“scarico a gravità”). Il DrainBack è costituito da un circuito antigelo e aria perfettamente sigillato ed ermetico e che rimane a pressione atmosferica ( il circuito di scambio termico non è pressurizzato ). Questo circuito è abbinato ad un serbatoio di drenaggio e offre sempre una pendenza di almeno il 2% tra i collettori e il locale caldaia. Al raggiungimento della temperatura desiderata per l’acqua calda sanitaria, la pompa di circolazione antigelo si arresta: l’antigelo scende automaticamente per gravità nel serbatoio di scarico lasciando spazio all’aria nei collettori. Svuotati del loro liquido antigelo, i sensori non possono più provocare surriscaldamenti.

Questa tecnologia ha il vantaggio di consentire l’installazione di una maggiore superficie di collettori termici , senza rischio di surriscaldamento estivo. L’edificio può così beneficiare di una significativa produzione di calore tra la stagione e l’inverno, calore che può essere utilizzato non solo per la produzione di acqua calda sanitaria, ma anche per integrare il riscaldamento dell’edificio.

Pannelli Solari per Acqua Calda Prezzi

i prezzi di un impianto con pannelli solari termici variano in maniera sostanziosa a seconda del tipo di impianto che si utilizza. Un semplice sistema con collettori solari termici piani, a circolazione forzata, con serbatoio da 300 litri per una famiglia di 4 persone costa meno di 1000 euro,

Un impianto solare termico heatpipe con pannelli sottovuoto, pompa a circolazione, serbatoio da 500 litri può arrivare a costare anche 3000 euro per una famiglia di 4 persone.

Come raggiungere l’indipendenza energetica

Come già accennato, la quota di autoconsumo di energia solare può essere massima quando l’edificio è dotato di pompa di calore (che funziona con l’elettricità) per il riscaldamento e l’acqua calda – a condizione di coordinare il funzionamento della pompa di calore con la luce solare. Per accumulare calore quando il sole è più attivo, l’installazione deve prevedere un grande accumulatore d’acqua e una regolazione elettronica che anticipi la quantità di luce solare e le esigenze dell’edificio. Lo scopo è, ad esempio, quello di evitare che la pompa di calore funzioni subito dopo le docce mattutine  per reintegrare la scorta di acqua calda sanitaria – utilizzando l’elettricità di rete – quando ne potrebbe usufruire elettricità gratuita da pannelli fotovoltaici.

Quando parliamo di un edificio “indipendente energeticamente”, ciò non significa necessariamente che sia autosufficiente dal punto di vista energetico. Ha comunque bisogno di una fornitura di energia quando il sole non è sufficiente per alimentare i suoi collettori solari, ad esempio una stufa a legna e la rete elettrica. In inverno l’autonomia è difficile da raggiungere, mentre in estate i pannelli solari termici e fotovoltaici producono spesso calore ed elettricità in eccesso rispetto al fabbisogno.

In Italia, alcuni edifici esemplari riescono a riscaldarsi autonomamente combinando sia pannelli solari fotovoltaici che collettori solari termici con un volume molto grande di accumulo di calore (ad esempio un accumulatore di acqua calda da 200.000 litri per 8 appartamenti). Altri utilizzano collettori ibridi fotovoltaico-termici, una pompa di calore “falda-acqua” (cioè accoppiata a sonde geotermiche) e accumulo di calore stagionale nel terreno: il calore solare non utilizzato durante la bella stagione è sospinta in profondità da sonde geotermiche per rigenerare il calore del terreno prelevato in inverno. Questo calore viene poi recuperato dallo stesso impianto durante la stagione di riscaldamento.

Con il riscaldamento globale e le sue ondate di calore previste con maggiore frequenza, il surriscaldamento dei locali nelle aree urbane rappresenta una vera sfida energetica. Utilizzare l’elettricità dei pannelli fotovoltaici per far funzionare i condizionatori d’aria tradizionali non è la soluzione giusta, poiché questi dispositivi consumano molta elettricità e in totale producono più calore nelle strade che freddo all’interno degli edifici efficienza).

Il free-cooling è una soluzione più elegante che consiste nel pompare direttamente il fresco del terreno o dell’acqua (lago, fiume, falda), utilizzando lo stesso impianto che viene utilizzato per riscaldare l’edificio in inverno (accoppiamento di una pompa riscaldare con sonde geotermiche o un circuito idraulico). La batteria di riscaldamento a pavimento, utilizzata in inverno, può quindi condurre acqua fredda in estate. Il free-cooling consuma poca energia elettrica poiché è solo la pompa di circolazione a funzionare, senza l’utilizzo del compressore della pompa di calore. Non vi è quindi espulsione del calore all’esterno dell’edificio, come nel caso della climatizzazione convenzionale.

Leave a Reply