Solare termico sul tetto

Solare termico: calore gratuito consegnato a casa tua

Collettori solari termici © Manuela Fiebig, stock.adobe.com Sole sta per calore: cosa potrebbe esserci di più naturale per utilizzare questo calore direttamente come energia per il riscaldamento? Questo è possibile con i cosiddetti sistemi solari termici. Da un punto di vista tecnico, il principio è semplice: un fluido termovettore scorre attraverso i collettori solari installati sul tetto e si riscalda durante il processo. Quindi trasferisce l'energia assorbita al circuito di riscaldamento.

Piatto o tubo: questa è la domanda

In Germania, vengono utilizzati due diversi sistemi di collettori per l'energia solare termica, che differiscono fondamentalmente nella loro struttura:

• Collettori piani
• Collettori a tubi

I collettori a piastra sono costituiti da un alloggiamento del collettore coperto da un pannello di vetro protettivo. Sotto il vetro c'è una superficie assorbente scura, che viene riscaldata dal sole e trasferisce il calore ai tubi di rame sottostanti. Il fluido termovettore scorre attraverso i tubi di rame, solitamente una miscela di acqua e antigelo, a volte acqua di riscaldamento pura. C'è un isolamento sotto i tubi di rame in modo che il calore raccolto non venga disperso verso l'esterno.

Collettori solari termici piani: struttura

I collettori a tubi sono costituiti da diversi tubi a vuoto in vetro installati uno accanto all'altro. Il fluido termovettore scorre attraverso questi tubi e viene riscaldato dal sole. In alcuni modelli, questo effetto è ulteriormente rafforzato da specchi parabolici sotto i tubi. Con l'aiuto della loro curva, dirigono i raggi del sole direttamente nel centro del tubo, anche se c'è solo luce diffusa o la radiazione del sole è molto obliqua.

Collettori solari termici a tubi: struttura

I diversi metodi di costruzione comportano diversi vantaggi e svantaggi:

• I collettori piani convincono per il loro prezzo inferiore e sono quindi più diffusi sui tetti tedeschi. Tuttavia, la loro resa energetica non è così alta come con i collettori a tubi. Ciò significa che è necessaria più area del tetto per lo stesso guadagno di calore. Tuttavia, questo svantaggio in termini di efficienza di solito non è un problema per la preparazione dell'acqua calda.
• I collettori a tubi sono più costosi, ma la loro efficienza è fino al 30 percento superiore a quella dei collettori piani. Un altro vantaggio è che anche con luce solare diffusa o inclinata, si ottengono guadagni di calore elevati. Per produrre la stessa potenza termica, i collettori a tubi richiedono fino al 20% di spazio in meno rispetto ai collettori piani.

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Solo acqua calda o anche riscaldamento?

Esistono fondamentalmente due orientamenti per i sistemi solari termici:

• Riscaldamento dell'acqua
• Preparazione dell'acqua calda e supporto al riscaldamento

Il maggiore effetto di risparmio sui costi di riscaldamento è ovviamente offerto da un sistema che non solo produce acqua calda sanitaria, ma fornisce anche parte del riscaldamento degli ambienti. Va notato, tuttavia, che questo sistema richiede anche costi di investimento più elevati. Per generare energia sufficiente, la superficie del collettore deve essere maggiore. Un'azienda specializzata può calcolare l'area richiesta in base alle dimensioni della casa e all'orientamento del tetto. I collettori a tubi offrono un vantaggio qui grazie alla loro maggiore efficienza e sono una buona scelta se hai bisogno di supporto per il riscaldamento.

Schema: Produzione ACS con energia solare termica Solare termico per produzione ACS e supporto al riscaldamento

Il serbatoio di accumulo: il cuore del sistema di riscaldamento

Che sia piatto o tubolare, l'energia generata deve essere utilizzata per ottenere un effetto di risparmio sui costi energetici. Se il fluido termovettore nel collettore è sufficientemente riscaldato, un sensore attiva una pompa. Il fluido termovettore raggiunge quindi il serbatoio di accumulo tramite un tubo in rame o alluminio, ad esempio. Qui il liquido vettore trasferisce il calore al serbatoio di accumulo tramite uno scambiatore di calore. Sono comuni diversi tipi di accumulo di calore:

• Accumulatore di acqua calda pura : se il sistema solare contribuisce solo alla preparazione dell'acqua calda e il riscaldamento non è supportato nella generazione di calore ambientale, è sufficiente un semplice accumulatore di acqua potabile. In questo caso l'acqua contenuta nel bollitore viene utilizzata per i vari punti di prelievo come la doccia o il rubinetto. Viene riscaldato direttamente tramite lo scambiatore di calore del sistema solare.
• Bollitore combinato con bollitore acqua potabile interno : Se l'impianto deve supportare la caldaia oltre alla preparazione dell'acqua calda, il bollitore deve assumere due funzioni: deve fornire l'acqua calda sanitaria e, come accumulo tampone, deve assorbire il calore dall'impianto solare e trasferirlo al circuito di riscaldamento quando richiesto. Queste due funzioni sono assicurate da accumuli combinati. Con il principio del serbatoio nel serbatoio, all'interno del serbatoio viene installato un serbatoio di accumulo più piccolo per l'acqua potabile. L'ampio vano vasca è riempito con l'acqua di riscaldamento che alimenta i termosifoni della casa. L'energia del sistema solare viene alimentata a quest'acqua. Il serbatoio interno più piccolo viene riscaldato dall'acqua di riscaldamento.
• Accumulo combinato con stazione di acqua dolce : un altro tipo di serbatoio di accumulo combinato integra una cosiddetta stazione di acqua dolce nell'accumulatore tampone. In linea di principio, questo è un altro scambiatore di calore che viene alimentato attraverso il serbatoio. Al suo interno scorre acqua fredda del rubinetto, che si riscalda nel serbatoio inerziale ed è quindi disponibile come acqua calda sanitaria. In questo modo l'acqua calda viene sempre preparata al momento in modo che, ad esempio, non si verifichi l'infestazione da legionella.

Poiché l'acqua calda è più leggera dell'acqua fredda, l'interno di ogni serbatoio di accumulo è stratificato. L'acqua è molto calda in alto, la temperatura diminuisce in basso. L'acqua viene quindi prelevata nella zona superiore. Nel caso di un serbatoio di accumulo combinato basato sul principio tank-in-tank, il serbatoio dell'acqua dolce è installato nel terzo superiore del serbatoio di stoccaggio per lo stesso motivo.

Molta energia: la caldaia può restare spenta

L'impianto solare termico, se correttamente installato, può coprire l'intero fabbisogno termico di un'abitazione nei mesi estivi. In media, circa il 60 percento del fabbisogno di calore per l'acqua calda può essere raggiunto dal sistema solare. Significativi risparmi sono possibili anche con il supporto al riscaldamento: un'area del collettore di 10-15 metri quadrati può fornire fino al 30 percento del calore richiesto per un edificio ben isolato.

Preparazione acqua calda: quota di copertura tramite solare termico

Grazie all'accumulo tampone, il sistema di riscaldamento riconosce se l'energia termica è sufficiente. Se il bollitore tampone è stato sufficientemente riscaldato dall'energia solare, la caldaia rimane spenta. Solo quando la temperatura nel serbatoio di accumulo si abbassa e c'è il rischio di un'interruzione nella fornitura di calore, la caldaia si avvia e fornisce l'energia mancante. In questo modo il calore solare ha la precedenza nell'accumulo. I proprietari di casa risparmiano carburante prezioso che avrebbero dovuto pagare a caro prezzo senza un impianto solare termico.

Soddisfa i requisiti legali con l'energia solare termica

La generazione rigenerativa di energia per il riscaldamento - almeno nei nuovi edifici - non è più un extra facoltativo, ma un obbligo legale: il Renewable Energy Heat Act (EEWärmeG) richiede ai proprietari di edifici di produrre una certa parte della loro energia di riscaldamento da fonti rinnovabili. Un impianto solare termico è un modo molto semplice per adempiere a questo obbligo. Per le case con un massimo di due unità abitative, è richiesto un minimo di 0,04 metri quadrati di superficie del collettore per metro quadrato di superficie abitabile riscaldata. Per una casa con 100 metri quadrati di superficie abitabile, il requisito di legge sarebbe soddisfatto con un impianto solare termico di almeno quattro metri quadrati.

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