Come sono fatti e come funzionano

Il pannello solare serve a catturare l’energia che giunge dal Sole sulla Terra e ad utilizzarla per produrre acqua calda ad una temperatura che può raggiungere anche 60 -70°C.
L’acqua calda prodotta, accumulata in un apposito serbatoio, potrà essere utilizzata per gli usi sanitari di casa, come pure per riscaldare le piscine o servire le esigenze di alberghi, scuole, campings, impianti di balneazione, ecc. (l’acqua che utilizziamo per fare la doccia non supera i 40-45°C).
Il sistema solare classico è composto dalle seguenti parti:

1) il pannello solare vero e proprio, simile ad un radiatore, che permette di trasferire il calore assorbito dal sole all’acqua del serbatoio e di produrre quindi acqua calda

2) il serbatoio di accumulo dell’acqua calda ed eventualmente una pompa per la circolazione forzata dell’acqua

3) i collegamenti idraulici ed elettrici.

Il pannello raccoglie l’energia solare. Il pannello propriamente detto è realizzato mediante l’unione di vari elementi.
Una lastra di vetro, posta superiormente all’assorbitore, protegge l’apparato e permette il passaggio dei raggi solari incidenti. L’assorbitore, scaldandosi, riemette energia in forma di radiazione infrarossa: rispetto ad essa il vetro si comporta come se fosse opaco e quindi la trattiene all’interno (effetto serra). Viene preferito il vetro temperato a basso contenuto di piombo, in modo da riflettere meno l’immagine; infatti tanto meno i raggi sono riflessi, tanto maggiore sarà l’energia che attraversa il vetro.
Nella parte sottostante del pannello è inserito un isolante termico (in fibra di vetro o in poliuretano espanso privo di CFC che riduce le dispersioni di calore.
Il pannello è chiuso posteriormente da una scocca, spesso realizzata in lamiera. Il tutto (vetro, assorbitore e fascio tubiero, isolante termico e scocca posteriore) è tenuto assieme da uno chassis, abitualmente realizzato in alluminio, che assembla le parti e conferisce al pannello robustezza e stabilità.

Il serbatoio: è qui che avviene lo scambio di calore.
Il serbatoio di accumulo dell’acqua contiene al suo interno uno scambiatore di calore ad intercapedine nel quale circola il liquido del circuito primario del pannello che, cedendo il calore ricevuto dal sole, riscalda l’acqua contenuta nel serbatoio.
Quindi nel serbatoio (che sarà coibentato per meglio conservare il calore) si trovano due circuiti idraulici separati: quello primario del pannello, che conduce il liquido riscaldato dal sole e quello dell’acqua, collegato all’impianto idraulico di casa, che permette l’utilizzo dell’acqua calda per i servizi domestici in ogni ora del giorno e della notte.
Le dimensioni del serbatoio sono proporzionali alla metratura del pannello: la capacità del serbatoio, in linea di massima, è pari a 50 - 80 litri per ogni metro quadrato di superficie solare installata.

Le dimensioni del pannello solare da installare. Per calcolare le dimensioni del pannello solare da installare non si deve tener conto dei mq. della casa, ma del numero dei membri della famiglia e quindi del prevedibile consumo di acqua calda della famiglia medesima.
Si stima che mediamente il consumo di acqua calda è pari a 30-50 litri/giorno a persona. L’acqua calda prodotta da un pannello solare varia in funzione di diversi elementi: il posizionamento, la zona geografica, la radiazione solare giornaliera, ecc. In media si può considerare una produzione di acqua alla temperatura di 40°C, pari a 80-130 litri/giorno per ogni metro quadro di pannello installato.
Per riscaldare l’acqua contenuta nel serbatoio (circa 50-80 litri per mq. di collettori installati), occorre circa mezza giornata di sole nel periodo estivo ed una giornata nel periodo invernale. La temperatura dell’acqua raggiungibile nelle giornate di pieno sole è di circa 40°C in inverno e di circa 60-80°C in estate per i pannelli vetrati.

Quando il sole non c’è, come funziona?
Il pannello solare produce acqua calda nelle giornate di sole e, in minor misura, anche con il cielo nuvoloso. Infatti, la radiazione incidente su un pannello è data dalla somma di quella che proviene direttamente dal sole e da quella che proviene, in modo meno concentrato ma molto più esteso, dall’intera volta celeste. Questa, durante le ore diurne, è sempre disponibile, anche in presenza di nuvole (tranne che durante un temporale o con il cielo molto coperto).
Per poter disporre sempre di acqua calda è indispensabile ricorrere a soluzioni integrative della radiazione solare. Ciò può essere realizzato in due modi.

1. Se nella casa già esiste una caldaia istantanea a gas a controllo elettronico per la produzione dell’acqua calda sanitaria, è possibile collegare il sistema solare all’impianto termico esistente. L’acqua scaldata nel pannello passerà attraverso una elettrovalvola che, in base alla sua temperatura, la invierà direttamente all’utenza domestica. Nel caso in cui tale temperatura fosse inferiore ai 40-50°C, l’acqua preriscaldata sarà inviata alla caldaia, che avrà così facilitato il lavoro di riscaldamento. Questa soluzione permette di risparmiare sulla bolletta del gas, di allungare la vita della caldaia e di disporre di acqua calda senza limiti di consumo, utilizzando al massimo le capacità del pannello solare.

2. Se non è possibile collegarsi alla caldaia a gas, occorre inserire nel serbatoio una resistenza elettrica di almeno 1 kW con termostato tarato a circa 40°C. Tutti i sistemi solari compatti in commercio sono dotati di una resistenza elettrica integrativa posizionata all’interno del serbatoio.