Lo schema fondamentale dell'impianto solare termico prevede un collettore piano vetrato (il primo tipo ad essere messo a punto fin dagli inizi), oppure sottovuoto (la versione più nuova), che cattura la radiazione del sole e ne sfrutta il calore più un serbatoio per l'accumulo dell'acqua calda. I pannelli piani vetrati sono composti da una lastra di metallo, di solito in rame, racchiuso tra una lastra di vetro, sul lato rivolto verso il sole, e uno strato di isolante termico posteriormente. I collettori solari del tipo sottovuoto offrono una maggiore efficienza e sono formati da tubi di vetro contenenti altri tubi (coperti da una speciale vernice) in cui circola acqua e che trattengono i raggi solari quasi senza nessuna dispersione. Un altro sistema prevede tubi in rame pieni di un particolare alcool, all'interno dei tubi di vetro esterni.
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Il funzionamento dei due tipi di collettori è sostanzialmente lo stesso. Essi trasformano i raggi solari in energia termica mediante un liquido termovettore che innalza la temperatura dell'acqua che si trova nel boiler (fino a 70-80 °C), nel giro di circa 10 ore. L'acqua calda solare è quindi utilizzabile all'interno dell'abitazione, in bagno, in cucina, per la lavatrice e la lavastoviglie, e può entrare in circolazione nell'impianto di riscaldamento degli ambienti domestici. I pannelli solari devono essere posizionati in un punto non in ombra, orientati verso sud, per avere il massimo rendimento, in giardino, sul tetto o sul terrazzo. È sempre consigliabile aggiungere una caldaia per garantire l'acqua riscaldata anche quando l'impianto solare non ne produce abbastanza, o per un eventuale guasto o semplicemente perché la giornata è nuvolosa.
Gli impianti solari termici possono essere di due tipi: a circolazione naturale e a circolazione forzata. I primi si riconoscono a prima vista per la presenza del serbatoio al di sopra del pannello o collettore, sistemati all'aperto. La radiazione solare scalda il fluido termovettore che, a causa dell'alta temperatura, diventa più leggero e si dirige verso l'alto. Entrando in contatto con l'acqua dell'accumulatore, il liquido la riscalda per mezzo di uno scambiatore di calore. Nei sistemi a circolazione forzata il boiler è invece posizionato all'interno della casa. Questo accade generalmente quando un regolamento edilizio o uno specifico ostacolo impediscono l'installazione del serbatoio all'esterno. Il fluido caldo proveniente dai collettori è poi trasportato al boiler mediante una pompa elettrica.
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