FAQ sul solare termico

Sì: il solare termico è una tecnologia matura, con oltre 500 GWth di potenza installata nel mondo (IEA SHC). Un impianto residenziale fornisce in genere il 50–60% dell'acqua calda annua di una famiglia del Nord Europa e il 70–90% nell'Europa meridionale e nel Mediterraneo, mentre una caldaia o una resistenza elettrica copre il resto. Le prestazioni sono misurate secondo [ISO 9806](knowledge/glossary/iso-9806) e certificate con [Solar Keymark](knowledge/glossary/solar-keymark), quindi le rese dichiarate sono confrontabili tra i produttori.

In una giornata serena un campo da 4 m² fornisce circa 2 kW di calore utile verso mezzogiorno, il che innalza di circa 30 °C la temperatura di un bollitore da 200 L in tre-quattro ore. I piccoli sistemi a circolazione naturale nei climi soleggiati di solito raggiungono una temperatura utilizzabile entro tarda mattina. Con il sole debole dell'inverno lo stesso campo può innalzare la temperatura dell'accumulo di soli 5–15 °C nell'arco di un'intera giornata, ed è per questo che nel sistema rimane una fonte di calore di integrazione.

Sì, con una resa ridotta. I collettori sfruttano la radiazione diffusa oltre a quella diretta e in una giornata coperta l'irradianza scende a circa 100–300 W/m², contro circa 1.000 W/m² con il sole pieno di mezzogiorno: si ottiene quindi una frazione della resa di una giornata di sole e non zero. Di solito servono due o tre giornate grigie consecutive perché intervenga la resistenza di integrazione, non un solo pomeriggio nuvoloso.

Sì. Nessun impianto solare termico residenziale è dimensionato per coprire il 100% dell'acqua calda tutto l'anno, perché ciò significherebbe un campo sovradimensionato che passa l'estate in [stagnazione](knowledge/glossary/stagnation-temperature). Il progetto standard mantiene la caldaia o la resistenza elettrica esistente come integrazione, collegata alla parte alta di un bollitore a doppio serpentino, in modo che fornisca solo l'integrazione di temperatura che il sole non ha già garantito.

Circa 4–5 m² per un tipico impianto familiare, in posizione non ombreggiata (Energy Saving Trust). La regola di base è 1–1,5 m² di [area di apertura](knowledge/glossary/aperture-area) di collettore piano per persona, oppure 0,8–1,2 m² di tubi sottovuoto. Serve anche spazio interno per un bollitore solare più grande: in una riqualificazione il vincolo reale è in genere il bollitore, non il tetto.

Circa 6–8 m² di collettori piani, oppure 5–7 m² di tubi sottovuoto, con un accumulo di circa 350–450 L. Il dimensionamento dell'accumulo deriva da due verifiche: da 1,25 a 1,5 volte il fabbisogno giornaliero di acqua calda e 50–70 L per m² di collettore. Oltre circa 500 L di solito è meglio ripartire il volume su due recipienti che montare un solo bollitore molto alto.

Circa 50 L per m² per i collettori piani e circa 70 L per m² per i tubi sottovuoto, riferiti all'[area di apertura](knowledge/glossary/aperture-area) e non alle dimensioni lorde del pannello. Un volume di accumulo troppo piccolo è ciò che porta un campo in [stagnazione](knowledge/glossary/stagnation-temperature) nei pomeriggi estivi.

Solo se il bollitore ha già un serpentino libero montato nella parte bassa e dedicato al solare. Un normale bollitore a serpentino singolo non ha dove mettere il calore solare e il riscaldamento dal serpentino della caldaia in alto distrugge la differenza di temperatura di cui i collettori hanno bisogno. Le soluzioni abituali sono sostituirlo con un bollitore solare a doppio serpentino oppure aggiungere a monte un recipiente di preriscaldamento, in modo che l'acqua di rete sia scaldata prima di raggiungere il bollitore esistente.

Sì a tutte e tre: montaggio a parete, su tetto piano con zavorra o telaio e montaggio a terra sono tutti standard; il compromesso riguarda la resa, non la fattibilità. Per una produzione annua equilibrata il collettore richiede un'inclinazione di circa 30–45° nella maggior parte dell'Europa, vicina alla latitudine del sito, perciò un collettore davvero orizzontale viene normalmente sollevato su un telaio. Inoltre, un collettore montato in piano smaltisce male pioggia, polvere e neve, il che riduce ulteriormente la produzione.

Un collettore sopra o dentro la falda aggiunge circa 20–30 kg/m², più 5–10 kg/m² per il telaio di montaggio: un peso paragonabile a un campo fotovoltaico e alla portata della maggior parte dei tetti in buone condizioni. Un [sistema a circolazione naturale](knowledge/glossary/thermosiphon-system) è diverso: un bollitore da 200 L pieno installato sul tetto aggiunge oltre 200 kg concentrati su una piccola area e richiede una verifica strutturale. I sistemi split con il bollitore all'interno evitano del tutto il problema.

Tre cose: una superficie di tetto o di parete non ombreggiata di circa 4–5 m² orientata in qualsiasi direzione da est a ovest passando per sud; lo spazio per un bollitore con un serpentino solare dedicato nella parte bassa; e un percorso per le tubazioni tra i due. Un [impianto solare a circolazione forzata](knowledge/glossary/forced-circulation-system) richiede inoltre una presa di rete per il gruppo di circolazione e la centralina. Un bollitore esistente a serpentino singolo di norma deve essere sostituito con un modello a doppio serpentino.

Vicina a quella della sera precedente. Un moderno bollitore da 300 L ha una dispersione termica di circa 2 kWh ogni 24 ore, cioè circa 5–7 °C al giorno, quindi un calo notturno di 2–3 °C è normale. Perdere 10 °C o più durante la notte indica tubazioni non isolate, una [valvola di non ritorno](knowledge/glossary/check-valve) guasta che lascia risalire il calore del circuito solare verso il collettore, oppure un anello a circolazione per gravità sul lato caldaia.

Sì. L'accumulo fa da tampone: il calore raccolto durante il giorno resta nel bollitore e viene prelevato la sera, perdendo solo un paio di gradi. Un consumo concentrato la sera si adatta anzi molto bene al solare termico, perché il bollitore è alla massima temperatura a fine giornata. Le famiglie con consumi concentrati al mattino traggono più vantaggio da un accumulo più grande o da un bollitore progettato per una buona [stratificazione](knowledge/glossary/stratification).

Non più che con qualsiasi altro sistema ad acqua accumulata. Un bollitore solare si comporta come qualsiasi bollitore: l'acqua calda esce dall'alto mentre l'acqua fredda di rete entra dal basso, e una buona [stratificazione](knowledge/glossary/stratification) mantiene caldo lo strato superiore finché non sono stati prelevati circa due terzi del volume. I sistemi solari spesso danno una sensazione di maggiore abbondanza perché in estate l'accumulo si trova spesso ben al di sopra dei 60 °C a cui punterebbe una caldaia.

Sì: un bollitore solare può superare gli 80 °C in una giornata estiva serena e l'acqua a 60 °C scotta in pochi secondi. Per questo una [valvola miscelatrice termostatica](knowledge/glossary/thermostatic-mixing-valve) è richiesta sugli impianti solari dalla maggior parte delle normative europee; l'Approved Document G britannico ne richiede una ovunque l'acqua accumulata possa superare gli 80 °C e limita le erogazioni alla vasca a 48 °C. Scelga una valvola idonea al servizio solare, perché le TMV standard non sono costruite per ingressi a 90–100 °C.

Ogni sistema ad acqua accumulata richiede due livelli di protezione indipendenti: il termostato di regolazione più un termostato di massima a riarmo manuale separato che toglie alimentazione alla resistenza a immersione, con una [valvola miscelatrice termostatica](knowledge/glossary/thermostatic-mixing-valve) ai punti di erogazione come difesa finale. Sugli impianti solari e su quelli con deviatore fotovoltaico la centralina deve inoltre avere un'impostazione di temperatura massima dell'accumulo, in genere 60–75 °C, che arresta il circolatore o il deviatore. Una resistenza a immersione con un solo termostato e senza limite di massima è la classica causa di un bollitore andato in ebollizione.

Un controllo visivo una volta all'anno (pressione dell'impianto, funzionamento del circolatore, valori della centralina ed eventuali segni di perdite) più una manutenzione completa ogni cinque anni, quando il fluido termovettore viene analizzato o sostituito e il circuito viene lavato (Energy Saving Trust). Gli impianti sottoposti a regolare manutenzione durano comunemente 20–25 anni o più; Solimpeks progetta i propri collettori per una durata utile di 20–25 anni. Saltare la sostituzione del fluido è la causa più comune di guasto prematuro.

Con due prove su un campione prelevato: un rifrattometro tarato per il [glicole propilenico](knowledge/glossary/propylene-glycol) per confermare la concentrazione di protezione antigelo e una cartina o un misuratore di pH. Il fluido solare inibito in buone condizioni ha un pH intorno a 8–10; quando scende sotto circa 7,5 gli inibitori di corrosione sono esauriti, il fluido diventa acido e comincia ad attaccare rame e saldature. Un fluido marrone scuro o nero con odore di bruciato è stato «cotto» in [stagnazione](knowledge/glossary/stagnation-temperature) e va sostituito.

La [temperatura di stagnazione](knowledge/glossary/stagnation-temperature), cioè l'equilibrio che un collettore raggiunge senza circolazione, è in genere 150–200 °C per un collettore piano vetrato e 250–300 °C per i tubi sottovuoto, misurata secondo [ISO 9806](knowledge/glossary/iso-9806) con irradianza di 1.000 W/m² e temperatura ambiente di 30 °C. Ogni scheda tecnica riporta il valore specifico. L'intero circuito solare, compresi vaso di espansione, isolamento e guarnizioni, deve essere idoneo a quella temperatura.

Senza prelievi di acqua calda l'accumulo raggiunge il massimo, la centralina ferma il circolatore e il collettore va in [stagnazione](knowledge/glossary/stagnation-temperature): il fluido evapora dall'assorbitore verso il [vaso di espansione](knowledge/glossary/expansion-vessel) e il circuito resta vuoto e caldo finché non si raffredda. Un vaso di espansione correttamente dimensionato rende questo un evento normale e senza conseguenze; uno sottodimensionato scarica fluido attraverso la valvola di sicurezza. La stagnazione ripetuta è ciò che degrada più in fretta il glicole.

Non in un sistema indiretto, che è lo standard europeo: l'anello del collettore è un circuito sigillato a glicole separato dall'acqua potabile da un serpentino all'interno del bollitore, quindi l'acqua di rete non entra mai nell'assorbitore. I sistemi diretti, in cui l'acqua potabile circola attraverso il collettore, si incrostano con l'acqua dura: il carbonato di calcio precipita più rapidamente sopra circa 60 °C e può ostruire i sottili tubi montanti. Nelle zone con acqua dura conviene scegliere un sistema indiretto.

Su un collettore piano vetrato inclinato la neve di solito scivola via entro uno o due giorni perché il vetro si scalda sopra lo zero anche con un sole debole. I tubi sottovuoto si comportano al contrario: il loro isolamento è così efficace che quasi nessun calore raggiunge il vetro esterno, quindi la neve può restare sopra per giorni. Nelle regioni nevose questo è un argomento pratico a favore dei collettori piani o di un'inclinazione più ripida, di 45° o più.

No. La superficie scura dell'assorbitore è un [rivestimento selettivo](knowledge/glossary/selective-coating), di solito uno strato depositato per sputtering con assorbimento solare di circa il 95% ed emissività termica di circa il 5%, e una vernice ordinaria distrugge questo rapporto, riducendo nettamente la resa e carbonizzandosi alla temperatura di [stagnazione](knowledge/glossary/stagnation-temperature). La carcassa esterna e il telaio di montaggio possono essere riverniciati; il vetro e l'assorbitore no.

Dipende fortemente dal clima. Nei climi mediterranei e MENA il solare copre comunemente il 50–70% del fabbisogno invernale di acqua calda; nel Nord Europa è circa il 25% in inverno contro circa il 90% in estate, con una media di circa la metà del totale annuo (Energy Saving Trust). Il bilancio invernale è garantito dall'integrazione: una caldaia, una resistenza elettrica o, idealmente, una pompa di calore che carica il serpentino superiore dello stesso bollitore. Alle alte temperature di erogazione con tempo freddo i tubi sottovuoto perdono meno calore, mentre per le normali temperature dell'acqua calda i collettori piani restano la scelta economica.

Un collettore vetrato converte circa il 55–75% dell'energia solare che lo colpisce in calore utilizzabile alle temperature dell'acqua calda sanitaria, diverse volte il rendimento elettrico del 15–22% di un pannello fotovoltaico della stessa superficie. Il valore esatto deriva dalla [curva di rendimento del collettore](knowledge/glossary/collector-efficiency-curve) riportata sul certificato Solar Keymark: il rendimento a perdite nulle di un buon collettore piano è in genere 0,75–0,83 e cala all'aumentare della differenza tra la temperatura del collettore e quella ambiente.

È una regola empirica di dimensionamento del fotovoltaico, non del solare termico: si dimensiona un campo fotovoltaico circa il 20% sopra il consumo elettrico misurato per tenere conto di ombreggiamento, degrado dei pannelli e crescita della domanda. Il solare termico non ha una regola del 20% equivalente: le regole corrispondenti sono 1–1,5 m² di collettore per persona e circa 50 L di accumulo per m² di collettore. Vedere il termine applicato a un impianto per acqua calda è segno che si sta riutilizzando un consiglio sul fotovoltaico.

I collettori solari per piscina in genere mantengono una piscina 4–7 °C sopra la temperatura alla quale si troverebbe altrimenti, il che in pratica allunga la stagione di balneazione di due-tre mesi in un clima temperato anziché rendere tropicale una piscina non riscaldata. Il dimensionamento si basa sulla superficie della piscina: circa il 50% di essa nei climi caldi, il 75–100% in quelli più freschi. Si usano assorbitori polimerici non vetrati perché l'obiettivo è solo 26–28 °C.

Sì: l'intera mandata e il ritorno, all'interno e all'esterno, e i tratti esposti richiedono un isolamento resistente a UV e a temperatura, idoneo ad almeno 150 °C, perché la normale schiuma isolante fonde alla temperatura di [stagnazione](knowledge/glossary/stagnation-temperature). I circuiti residenziali usano normalmente rame da 15 mm o 18 mm, oppure acciaio inox corrugato DN16, per campi fino a circa 6 m². La portata è impostata a circa 15–50 L/h per m² di collettore, a seconda che l'impianto sia progettato a basso o ad alto flusso.