Introduzione

Le tecnologie termosolari si possono considerare mature per una adozione diffusa e conveniente, ci sono configurazioni e soluzioni per tutte le regioni climatiche e per tutte le esigenze termico-logistiche, residenziali, commerciali e produttive-industriali.

In genere non sono autonome, in quanto non sempre c'è sole sufficiente per le esigenze termiche, ma possono efficacemente essere integrate nel sistema termico preesistente o meglio ancora integrate in un sistema termico ad hoc anche per la climatizzazione estiva come nel caso dei sistemi ad assorbimento. In questi casi possono comunque soddisfare fino all'80% la necessità di energia termica.
Una soluzione per ogni situazione

Tutti gli edifici che dispongono di uno spazio soleggiato (tetto inclinato, tetto terrazzato, giardino, ecc.) possono essere dotati di un impianto solare per la produzione di acqua calda sanitaria.

Il costo dell’installazione è tanto più basso quanto più facile è l’accesso a tali luoghi. Un tetto terrazzato o un giardino ben soleggiato sono in genere da preferire, ma va bene anche un tetto con tegole.

Occorre prestare particolare attenzione a posizionare nel modo migliore il pannello solare. Bisogna scegliere la posizione che offre la migliore insolazione, ma anche le zone più facilmente accessibili e meno critiche negli ancoraggi, in questo modo si risparmia sui costi di installazione.
 sistema solare termico
I pannelli solari devono essere rivolti preferibilmente verso Sud, con una tolleranza di deviazione verso Est o verso Ovest di 30°, ed essere inclinati di circa 35-40° rispetto al piano orizzontale. Tale oscillazione terrà conto della posizione geografica: l’optimum è 30° per l’Italia meridionale e 35-40° per l’Italia settentrionale.
Ogni installazione di pannelli solari presenta problemi specifici, tutti risolvibili, ma che vanno affrontati consultando e chiedendo preventivi di spesa ad imprese e installatori qualificati.

Collettori a tubi sottovuoto

Sono composti da tubi di vetro speciale sottovuoto (le estremità di un tubo vetro interno e di uno esterno vengono fuse tra loro e l'aria è estratta dall'intercapedine) ricoperti da uno strato altamente selettivo che trasforma la luce solare in calore. In questo caso l'assorbitore di calore è di forma circolare ed è alloggiato all'interno della cavità sottovuoto dei tubi stessi; in questo modo il fluido termoconvettore evapora e, cedendo il suo calore all'estremità superiore del tubo, si condensa e ritorna in basso

A differenza dei pannelli a piastra, questa tipologia di collettori sottovuoto disperde meno calore , essendo il vuoto il migliore isolante, per cui non si verificano perdite per convezione e conduzione e pertanto il loro rendimento è superiore. Inoltre, vista la loro maggiore resa, richiedono una minore superficie espositiva rispetto alle altre tipologie di pannelli e sono capaci di trattenere il calore accumulato anche in condizioni atmosferiche molto rigide, garantendo prestazioni elevate e costanti durante l'intero arco dell'anno; per questi motivi possono essere utilizzati anche in zone con un'insolazione medio-bassa o con condizioni climatiche particolarmente rigide durante l'inverno, come in alta montagna o nei paesi nordici. Generalmente sono forniti con concentratori a specchio retrostanti i tubi sottovuoto, in modo da sfruttare al massimo la radiazione solare.

I collettori sottovuoto hanno efficienze del 15% circa superiore ai migliori collettori piani, alcuni produttori dichiarano efficienze fino al 70% superiori ai normali collettori termosolari, questo non sempre è corretto, a tal proposito è interessante l'articolo a questo link: www.fire-italia.it

Un sito utile per effettuare il confronto tra i vari sistemi termosolari e fra le varie case produttrici www.solarenergy.ch

Nella figura a lato la sezione schematica dei tubi sottovuoto:

  1. raggi solari
  2. specchio CPC
  3. superficie sunselect
  4. tubo speciale in vetro
  5. spazio sottovuoto
  6. tubi in rame per il circolo del fluido termoconvettore
  7. lastra deviatore di calore in rame

 Fonte
www.hemo-srl.com
www.sonnenkraft.com
www.suntek.it
www.kloben.it

 collettore termosolare sottovuoto

 

 

sezione tubi sottovuoto

Collettori a piastra o collettori piani

I collettori a piastra, sono composti da una cella/intelaiatura termicamente isolata (in legno incollato a tenuta di acqua o in alluminio), coperta da un vetro protettivo in grado di sopportare pioggia, grandine e temperature rigide, filtra i raggi solari e crea l'effetto serra per intrappolare il calore.

All'interno della cella si trova l'assorbitore di calore vero e proprio, che è una lastra metallica scura, detta anche piastra captante, o corpo nero assorbente,sulla quale sono saldati i tubi all'interno dei quali circola un liquido termoconvettore (per esempio composto da acqua e glicole propilenico atossico).

Questo liquido, riscaldato dal calore solare, sale alla cima del collettore e va nel serbatoio dove, tramite uno scambiatore, cede il calore all'acqua da riscaldare contenuta all'interno e da dove viene distribuita ai diversi punti di presa. A questo punto il liquido termoconvettore raffreddato scende ed il processo ricomincia da capo.

I pannelli a piastra possono essere di due tipi:

  • a superficie non selettiva: cioè l'assorbitore di calore è semplicemente verniciato in nero, un colore che contribuisce a captare e trattenere meglio e più a lungo i raggi solari; questa tipologia di pannelli, è consigliata per le case abitate in brevi periodi o con un'insolazione media annuale di almeno 1200 Megacalorie
  • a superficie selettiva: cioè l'assorbitore di calore è potenziato da un trattamento effettuato con un prodotto infrarosso che consente al pannello di trattenere maggiormente il calore del sole, riducendo al tempo stesso la riflessione; questa tipologia di pannelli è maggiormente indicata per le case dove si risiede abitualmente o per un utilizzo di almeno 10 mesi all'anno e sono in grado di produrre acqua calda in qualunque mese dell'anno, raggiungendo in estate anche punte di 80-90ƒ. Hanno un costo maggiore rispetto ai pannelli a superficie non selettiva, giustificato dalla maggiore complessità dell'impianto e dai trattamenti tecnologici cui è sottoposto e possono essere utilizzati sia per la produzione di acqua calda sanitaria, che per l'integrazione al sistema di riscaldamento.

 

collettore termosolare

Sezione di collettore solare selettivo

1 copertura supertrasparente
2 Guarnizione perimetrale per la sigillazione e l'escursione termica
3 profilo di chiusura a clip
4 profilo del telaio- struttura
5 Strato isolante da 50 millimetri di steinwolle
6 piastra dell'assorbitore da 0,2 millimetri di rame con il rivestimento altamente selettivo (TINOX o sunselect)
7 saldatura di unione termicamente ottimizzata
8 tubi di rame 8 x 0,5 millimetri
 collettore solare termico
Altro esempio

1 Poliuretano schiumato densità 35 kg/m3
2 Fogli in alluminio
3 Aletta in rame con trattamento selettivo
4 Tubo in rame da 12 mm
5 Guarnizione in gomma
6 Sigillante specifico 
Il vetro di copertura deve essere  temperato, min. 4 mm ed extra-light (ad elevata trasparenza)
    collettore termosolare

I collettori termosolari piani sono tecnicamente semplici da costruire, ciò comporta che una maggiore diffusione rende il costo sempre più conveniente, si possono addirittura autoprodurre anche con materiale di recupero. 
progettomeg.it/pannello.htm

Fonte
costruzionisolari.it
solvis.de
feasrl.com


Collettori monoblocco o ad accumulo

I collettori ad accumulo, detti anche monoblocco, sono di costruzione molto semplice rispetto alle precedenti categorie e sono prevalentemente composti da un serbatoio in acciaio inox che viene esposto direttamente al sole, solitamente sono asserviti da un collettore piano integrato.

Il serbatoio solitamente è dipinto di nero, termicamente coibentato e coperto da una lastra di materiale trasparente termoisolante, può anche essere montato direttamente in una cavità del tetto in cui si trova uno specchio solare concavo che riflette la luce.

Vengono collegati direttamente alla rete dell'acqua fredda e calda senza l'ausilio di scambiatori di calore e pompe e possono essere collegati ad una caldaia a gas ausiliaria, che interviene automaticamente quando la temperatura scende al di sotto di quella richiesta.

Rispetto alle precedenti tipologie hanno un costo più modesto, sono compatti, maneggevoli, occupano poco spazio e possono essere installati senza l'ausilio di tecnici specializzati. generalmente il loro uso è limitato alla sola produzione di acqua calda sanitaria e, inoltre, durante la notte o nei giorni con scarsi apporti solari possono raffreddarsi facilmente.

Esistono in commercio collettori monoblocco con resistenza elettrica, alternativi all'impianto assistito da una caldaia a gas o biomassa.

I sistemi monoblocco generalmente utilizzano collettori piani, esistono però anche collettori monoblocco in versione a tubi sottovuoto

Fonte e informazioni:

focus-solar.com
sssolar.com
ecorete.it/contributi
ecorete.it/collettori

          monoblocco termosolare

          collettore monoblocco resistenza elettrica

          Collettore termosolare monoblocco tubi vuoto

 

Collettori termosolari per soluzioni specifiche

Pannelli termosolari scoperti

I pannelli solari scoperti sono privi di vetro; l'acqua da riscaldare passa direttamente all'interno dei tubi dell'assorbitore. Hanno un costo notevolmente più basso dei pannelli vetrati e l'installazione è molto semplice, al punto da poter essere fatta senza ricorrere a personale specializzato.
Ovviamente hanno un rendimento limitato e per poter funzionare richiedono temperature esterne non inferiori a 20°C. Per questo motivo sono adatti per gli utilizzi nella stagione estiva (stabilimenti balneari, alberghi stagionali, campeggi, seconde case, ecc.)
Il materiali usati per costruire i pannelli scoperti sono in genere PVC, neoprene o polipropilene.
I pannelli scoperti in PVC o neoprene sopportano una pressione massima di 1 atm e sono adatti per il riscaldamento di piscine; quelli in polipropilene fino a 6 atmosfere e quindi sono idonei a tutti gli altri usi sopra elencati.

Fonte:
www.cullwater.com
collettori scoperti
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Collettori ad aria


I collettori ad aria sono collettori del tutto simili ai normali pannelli vetrati ma in questo caso il fluido vettore è aria anziché acqua, aria che può circolare fra vetro e assorbitore oppure fra assorbitore e fondo del pannello.
In genere l'assorbitore è alettato in modo da rendere lento e tortuoso il percorso del flusso d'aria. Questo perché l'aria scambia calore con più difficoltà dell'acqua e bisogna quindi assicurare una sua maggiore permanenza all'interno del pannello per far si che assorba maggiormente il calore solare.
Una tipologia particolare di pannelli solari ad aria sono i pannelli di rivestimento, applicabili come normale rivestimento delle pareti di tamponamento in edifici industriali, commerciali e residenziali. Non sono vetrati ma hanno una superficie esterna metallica che funge da assorbitore e riscalda l'aria che passa all'interno. Questa, circolando all'interno dell'intercapedine che si forma tra pannello e parete, può poi essere immessa all'interno degli ambienti tramite un apposito sistema di aspirazione, contribuendo al riscaldamento e al ricambio d'aria degli ambienti serviti.

Fonte:
www.rizzienergy.com


Il sistema Termotend  è sostanzialmente una nuova superficie assorbente che consente di catturare energia dal sole per riscaldare aria.
E' composto da una superficie captante, formata da una piastra metallica nera, sormontata da uno strato di paglietta metallica.

Fonte:
Termotend
collettore ad aria


collettore termotend ad aria

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ollettore termosolare sferico

Alcune soluzioni termosolari possono riguardare la forma e l'impatto estetico del sistema, in questo caso il sistema sferico può risultare meno invasivo e contenere il costo dell'impianto, è un semplice collettore monoblocco

Fonte:
www.casafelice.com
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collettore a sfera

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Generatore termico solare


Un generatore termico solare che ha come scopo la cottura di cibi o la sterilizzazione dell'acqua per bollitura ecc., si tratta di un forno solare a concentrazione ad alto rendimento con temperature che arrivano fino a 250 gradi, il suo utilizzo potrebbe essere ottimale in comunità isolate, infatti fornisce servizi di base quale la igienizzazione dell' acqua per uso potabile, il riscaldamento della stessa per usi sanitari e la cottura dei cibi.

Fonte:
www.ecorete.it

Un meritevole progetto e un interessantee articolo sull'uso di questi "forni" da parte di comunità in paesi economicamente arretrati: come a volte bastano pochi euro per migliorare la qualità della vita

www.trezzanosolidale.it
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cucina termosolare