Solare termico

Quanto calore produce all'anno un metro quadrato di collettore solare?

Risposta rapida

Un impianto domestico ben progettato fornisce 350–500 kWh per m² di collettore all'anno nell'Europa centrale e 500–700 kWh/m² nell'area mediterranea, misurati come calore immesso nell'accumulo. Grandi campi ben dimensionati in Austria e Danimarca misurano 400–500 kWh/m². Sotto i 300 kWh/m² l'impianto è sovradimensionato, mal regolato o disperde calore.

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Quale resa annua ci si deve aspettare per metro quadrato?

La resa segue l'irradiazione, ma non in proporzione: un impianto per acqua calda a Málaga non può usare tutto ciò che il cielo offre in agosto, quindi la sua resa specifica cresce meno della sua insolazione.

LocalitàIrradiazione annuaResa tipica dell'impianto per ACS
Regno Unito, Irlanda, Germania settentrionale900–1.100 kWh/m²300–400 kWh/m²
Europa centrale (DE, AT, CZ, PL)1.000–1.250 kWh/m²350–500 kWh/m²
Francia, Italia settentrionale, Spagna settentrionale1.250–1.500 kWh/m²450–600 kWh/m²
Turchia, Grecia, Spagna meridionale, Portogallo1.500–1.900 kWh/m²500–700 kWh/m²

I dati misurati confermano la parte centrale di quell'intervallo: grandi campi di collettori in Austria e Danimarca forniscono 400–500 kWh/m² di superficie di collettore all'anno, con un noto campo danese che in media raggiunge circa 450 kWh/m². Gli impianti domestici si collocano nella stessa fascia quando sono dimensionati correttamente, perché la fisica è identica: cambia solo il profilo di carico.

Per la potenza anziché l'energia, la conversione IEA SHC è 0,7 kWth per m² di collettore, quindi un campo da 5 m² è un generatore di calore da 3,5 kWth.

Perché lo stesso collettore dà rese diverse?

Perché la resa specifica cala all'aumentare della frazione solare. È il compromesso fondamentale nella progettazione del solare termico, e sorprende chi si aspetta che più collettori significhino proporzionalmente più calore:

Tipo di impiantoFrazione solareResa specifica
Piccolo campo di preriscaldamento25–35%550–650 kWh/m²
Impianto standard per ACS50–65%400–500 kWh/m²
Impianto per ACS sovradimensionato70–80%300–400 kWh/m²
Impianto combinato con integrazione al riscaldamento20–35% del fabbisogno totale250–350 kWh/m²

Ogni metro quadrato aggiuntivo lavora meno ore utili, perché l'accumulo è già pieno quando è più produttivo. È per questo che un impianto ottimizzato per la massima resa per m² e uno ottimizzato per la massima copertura solare non sono lo stesso progetto, e perché più superficie di collettori non è automaticamente un investimento migliore.

Come si misura la resa del proprio impianto?

  • Un contabilizzatore di calore sul ritorno solare è l'unica risposta affidabile: misura la portata e la differenza di temperatura e integra i kilowattora reali.
  • Il contatore interno della centralina stima la resa dal ΔT e da una portata presunta. È utile per le tendenze ma può sbagliare del 15–20% se la velocità della pompa è stata modificata e non è mai stata inserita nella centralina.
  • Dividere per la superficie giusta. Indichi a quale superficie è riferita la resa: superficie lorda (il riferimento Solar Keymark dalla ISO 9806:2013) o area di apertura. La superficie lorda è in genere dall'8 al 15% più grande per i collettori piani e molto più grande per i collettori a tubi, quindi riferirsi ad essa gonfia o riduce il numero a seconda della scheda tecnica che si usa.

Confronti dati omogenei: un campo da 5 m² di apertura a Vienna che produce 2.100 kWh all'anno funziona a 420 kWh/m², pienamente nella norma. Lo stesso campo che produce 1.200 kWh ha un guasto che vale la pena cercare.

Che cosa controllare se la resa è bassa

Scorra questo elenco prima di dare la colpa al sito:

  1. Portata. Obiettivo 30–50 L/h per m² per un impianto ad alta portata. Un ΔT superiore a 20 K attraverso i collettori in pieno sole significa che la portata è troppo bassa.
  2. Impostazioni della centralina. Un limite dell'accumulo bloccato a 50 °C spreca ogni pomeriggio di sole; una differenza di inserimento impostata troppo alta fa perdere del tutto la mattinata.
  3. Superficie del serpentino. Sotto circa 0,15 m² di serpentino per m² di collettore, il calore non riesce a lasciare il circuito abbastanza in fretta e il collettore lavora caldo e poco efficiente.
  4. Aria nel circuito, che produce alte temperature del collettore con un accumulo freddo.
  5. Glicole propilenico degradato. Un fluido acido trasporta meno bene il calore e attacca il circuito; controlli il pH e il punto di congelamento.
  6. Ombreggiamento e sporco. Un'ora di ombra pomeridiana in estate costa più di 10° di errore di inclinazione.
  7. Pompa in funzione di notte, che raffredda silenziosamente l'accumulo attraverso il tetto.

La maggior parte di questi punti compare nella lista di controllo per la manutenzione annuale, e la maggior parte sono impostazioni più che componenti.

La resa si mantiene negli anni?

In gran parte sì. I collettori piani vetrati con rivestimento selettivo perdono solo una frazione di punto percentuale di prestazioni all'anno quando il vetro resta integro e il fluido è mantenuto; i collettori ben costruiti restano regolarmente in servizio per 25 anni o più. Ciò che declina è l'impianto intorno a essi: fluido degradato, pompa stanca, serpentino incrostato, anodo corroso. Le misure di resa che calano di anno in anno indicano quasi sempre il circuito, non l'assorbitore.

Domande frequenti

Quanti kWh produce all'anno un pannello solare termico?

Un collettore piano da 2,5 m² fornisce circa 900–1.250 kWh all'anno nell'Europa centrale e 1.250–1.750 kWh nell'area mediterranea, quando fa parte di un impianto dimensionato correttamente. Due collettori su una casa familiare coprono quindi la maggior parte dell'acqua calda da aprile a ottobre.

Il solare termico produce di più per m² rispetto al fotovoltaico?

Sì, per quanto riguarda il calore. Un collettore solare termico fornisce 350–700 kWh di calore per m² all'anno, mentre un modulo fotovoltaico produce circa 150–250 kWh di elettricità per m². Il confronto conta solo dove la superficie del tetto è il fattore limitante, dato che l'elettricità è il prodotto più flessibile.

Perché la resa del mio solare è inferiore al valore dell'opuscolo?

I valori degli opuscoli sono di solito simulati in un sito di riferimento con un profilo di carico ideale e riferiti all'area di apertura. Gli impianti reali perdono per ombreggiamento, impostazioni di regolazione imperfette, sovradimensionamento rispetto al fabbisogno e perdite nelle tubazioni. Uno scarto del 10–20% è normale; oltre il 30% indica un guasto.

Più superficie di collettori significa sempre più calore?

Più calore totale, ma meno per metro quadrato. Raddoppiare il campo su un fabbisogno di acqua calda fisso può aumentare la produzione annua di appena il 30–40%, perché il surplus arriva in estate quando l'accumulo è già caldo. Dimensioni l'impianto in base al fabbisogno, non al tetto.

Fonti e approfondimenti

L'autore

Team Ingegneria di Solimpeks

Solare termico e ingegneria di sistema