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Solare termico per la casa: acqua calda a consumo energetico zero

Oltre al solare fotovoltaico, esiste un altro tipo di sistema solare attivo, ovvero il solare termico. Questo sistema comprende impianti a pannelli, che accumulano calore per poi trasmetterlo ad acqua da riscaldare o ad aria.

A cosa serve?

Attualmente, il solare termico viene applicato in casa principalmente per riscaldare l’acqua sanitaria: 1 m² di pannello solare può scaldare a 45-60 °C tra i 40 e i 300 litri d’acqua in un giorno, a seconda della sua efficienza (che varia in base alle condizioni climatiche e alla tipologia di collettore).

In sostanza, un piccolo impianto solare termico è in grado di fornire acqua calda a un’intera famiglia in tutte le giornate di sole, senza alcun consumo energetico, con il vantaggio di poter spegnere la caldaia durante l’estate e di ridurne il lavoro nelle stagioni più fredde.

Come funziona?

I pannelli solari accumulano calore secondo il principio dell’effetto serra: la luce solare, passando attraverso un materiale fotoassorbente, come una lastra di vetro o di plastica, si trasforma in raggi infrarossi, cioè in calore; quest’ultimo resta intrappolato all’interno della lastra, raggiungendo facilmente temperature intorno ai 95 °C.

Alcuni pannelli, costituiti da piastre metalliche annerite, accumulano il calore del sole fino a raggiungere alte temperature e poi lo trasmettono a una serpentina di rame contenente acqua.

Le caratteristiche

Un buon solare termico, per garantire la costante disponibilità di acqua alla giusta temperatura (qualunque siano il consumo e le condizioni climatiche)deve avere le seguenti caratteristiche:

  • il pannello solare deve essere integrato con una caldaia di accumulo tradizionale; in caso di maltempo, allo scendere della temperatura dell’acqua sotto i 40 °C, un termostato fa scattare automaticamente l’alimentazione a gas e il serbatoio funziona come un normale boiler fino al ritorno del sole.
  • oltre a disporre di impianti integrativi, che intervengano quando fa troppo freddo, è necessario poter immagazzinare l’energia termica raccolta, per utilizzarla quando serve.
  • ottimizzare il trasferimento di calore dai collettori all’accumulo e da questo utilizzatore.
  • il sistema deve essere regolato per sfruttare al meglio l’energia solare tramite l’uso di energia alla minima temperatura possibile.

A chi rivolgersi per installarlo

installazione di un solare termico
Installazione di un solare termico

Durante la sua vita, l’impianto deve ammortizzare il proprio prezzo e garantire un risparmio. Di conseguenza è importante, da un lato, rivolgersi a un buon progettista/fornitore, dall’altro che il tecnico scelto si assuma la responsabilità del buon funzionamento dell’impianto e della sua manutenzione.

Quali tipi di impianti esistono?

Gli impianti a energia solare per la produzione di acqua calda a bassa temperatura si suddividono in due tipologie:

  • impianti a circolazione forzata, cioè con pompe elettriche che alimentano la circolazione dell’acqua;
  • impianti a circolazione naturale, cioè con circolazione dell’acqua che avviene in base ai principi naturali della fisica (necessita di altra energia oltre a quella solare).

Con entrambi i sistemi è possibile realizzare sia piccoli impianti individuali sia impianti centralizzati per condomini o villaggi.

Tuttavia, non c’è dubbio che, dal punto di vista energetico, sia da preferire il secondo tipo. Vediamo le loro differenze scoprendo il perché.

Sistema a circolazione forzata

In questo sistema il serbatoio in cui accumula l’acqua calda si trova a quota inferiore a quello dei pannelli.

Il fluido del pannello scorre nel circuito chiuso grazie alla spinta di una pompa; qui si scalda sotto la radiazione solare e poi, a sua volta, scalda l’acqua che verrà distribuita.

L’impianto ha bisogno di numerosi componenti:

  • collettore solare
  • serbatoio di accumulo
  • termostato differenziale
  • pompa di circolazione
  • vaso di espansione
  • scambiatore di calore
  • valvole

A questi elementi base vanno aggiunti: sonde di temperatura, tubazioni stagne di raccordo glicole, doppio serbatoio.

I costi per la manutenzione riguardano: pompa di circolazione, valvole di sfiato, centralina elettronica, tenuta della raccorderia.

Infine vanno considerati i seguenti costi di esercizio: consumo elettrico della pompa e il consumo combustibile della casa.

Questi impianti hanno costi alti, sia di installazione sia di manutenzione, perché più complessi. Inoltre, presentano alcuni inconvenienti come la necessità di intervenire immediatamente in caso di rottura della pompa, pena l’insorgere di danni a tutto il sistema.

Sistema a circolazione naturale

Non solo è il sistema più efficiente, ma è anche il più economico, in quanto è composto da un numero inferiore di componenti e richiede una manutenzione più semplice.

Sistema a circolazione naturale
Sistema a circolazione naturale

L’accumulatore di acqua calda (serbatoio) si trova a quota superiore a quella dove sono collocati i pannelli. Non è necessario installare una pompa elettrica, perché il fluido del collettore scorre nel circuito chiuso per la spinta naturale che si determina quando il fluido, scaldandosi, diminuisce la propria densità, divenendo più leggero.

L’impianto è costituito da pochi elementi:

  • collettore solare;
  • serbatoio di accumulo;
  • valvole;
  • tubazioni sanitarie normali.

Data la semplicità dell’impianto anche i costi di manutenzione sono bassi; non essendo richieste altre forme di energia, non vi sono costi di esercizio.

L’unico svantaggio sta nel fatto che il serbatoio, dovendo essere collocato a una maggiore altezza rispetto a quella dei pannelli, va sistemato sul tetto (il che non è sempre possibile) e perciò richiede una struttura di sostegno adeguata a reggere il suo peso.

Benefici e limiti

Dato che l’energia solare non è costante, i solari termici non possono fornire tutta l’energia necessaria, che andrebbe integrata dalle prestazioni di una normale caldaia. Perciò i pannelli solari vanno considerati un’integrazione delle tecnologie tradizionali.

La percentuale di energia termica prodotta annualmente da un collettore solare termico prendo il nome di “fattore di copertura del fabbisogno termico annuo”.

Nell’Italia centrale, per un sistema che ottimizzi il rapporto costi/energia prodotta, questo fattore non supera il 65%, un limite comune in moltissime tecnologie basate su fonti rinnovabili. Perciò un pannello solare termico per la produzione di acqua calda sanitaria dimensionato correttamente viene progettato per soddisfare il 60-65% del fabbisogno termico. Per evitare che il pannello solare sia antieconomico, è importante che il progetto sia ben fatto e che le applicazioni siano corrette.

Prezzi e incentivi

Per i pannelli solari termici il prezzo al metro quadro è poco indicativo, siccome il vero prezzo va correlato alla quantità di acqua calda prodotta in un anno. Una famiglia di 4 persone, che ogni giorno consuma circa 200-240 litri di acqua calda per un totale di 80-100 mila litri annui, spende circa 500 Euro per riscaldare l’acqua con energia elettrica e 375 Euro se la scalda con caldaia a metano. Se l’impianto solare integra la caldaia per un 60-70%, il risparmio annuo oscilla tra 250 e 350 Euro: in 5 anni si ammortizza una spesa di 1250-1750 Euro.

Inoltre, le agevolazioni statali consentono di detrarre dalle tasse parte delle spese di acquisto e di installazione.