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Scaldare un edificio con l’energia del sole è un modo molto interessante per arrivare ad avere edifici che soddisfino i requisiti che saranno obbligatori secondo la direttiva europea dal 2021, quando tutte le nuove costruzioni dovranno essere NZEB, Nearly Zero Energy Building, cioè edifici a consumi di energia quasi zero. Si tratta di una strada che molti progettisti hanno già iniziato a percorrere: solo in Germania, Austria e Svizzera ci sono almeno 1.700 “case solari”, che soddisfano il proprio fabbisogno di calore, riscaldamento degli ambienti compresi, quasi completamente grazie al solare termico.
Un vuoto scientifico finalmente colmato
In questi edifici i collettori solari, installati solitamente sul tetto, scaldano l’acqua stoccata in grandi accumuli, che oltre che fornire acqua calda sanitaria (ACS) alimentano l’impianto di riscaldamento e, meno frequentemente, anche quello di raffrescamento. Fino ad ora però non c’è mai stato un lavoro scientifico che monitorasse le prestazioni di questi edifici per capire eventuali errori e tracciare linee guida per adottare le soluzioni più efficaci.
A colmare questo vuoto è arrivato il Fraunhofer Istitut con il suo progetto Heizsolar (vedi in basso) condotto il collaborazione con Wärmetechnik Stuttgart, la Technische Universität Ilmenau e il Sonnenhaus-Institut. Nel progetto – finanziato con 1,5 milioni di euro dal ministero per l’Ambiente e l’Energia tedesco – sono state monitorate 9 case in diverse aree climatiche della Germania e in diverse stagioni (immagine sotto, click per ingrandire).
Integrare conviene
Le conclusioni? Tecnicamente il solare termico – anche in climi più rigidi e meno assolati dei nostri come quelli tedeschi – potrebbe coprire l’intero fabbisogno di calore di un edificio. Questo obiettivo però non si persegue quasi mai per una questione di costi e di spazi: servono grandi superfici di collettori e boiler anche da 50mila litri.
Il compromesso migliore, secondo la ricerca, è puntare a coprire il 60% della domanda termica. Per una villetta unifamiliare, con 40 metri quadrati di collettori e un boiler da 5mila litri in primavera e in autunno, si spiega, il solare termico può coprire fino al 100% dei consumi, da novembre a gennaio invece si dovrà integrare con una caldaia a gas o a biomassa che coprirà il restante 40%.
Errori e trucchi
Molti altri sono gli aspetti analizzati dallo studio, grazie a un modello di simulazione ad hoc messo a punto. Ad esempio si è cercato di capire fino a quanto si può ridurre la taglia dell’accumulo per rendere la soluzione applicabile in più contesti. Il segreto, si legge, è nel rapporto tra superficie dei collettori e dimensioni del boiler. Ad esempio aumentando la superficie dei pannelli solari da 40 a 60 metri si può ridurre il volume di serbatoio necessario da 6000 a 3000 litri.
Interessanti anche i molti errori nella progettazione che i ricercatori hanno individuato, come pure i trucchi suggeriti per migliorare le prestazioni. Un problema che può diventare un’opportunità è ad esempio il calore rilasciato dall’accumulo, che, se può essere utile in inverno, crea disagio in estate. Una soluzione consigliata dai ricercatori è quella di installare il boiler nel sotto scala, ma vicino ad una finestra: in questo modo si potrà recuperare il calore disperso nella stagione fredda, mentre, aprendo la finestra, lo si farà uscire quando il clima è caldo.
Su altri aspetti, commentano dal Fraunhofer, c’è ancora molto da indagare: ad esempio un confronto interessante in quanto a convenienza e prestazioni è quello tra le soluzioni basate sul solare termico e quelle centrate sulla combinazione fotovoltaico + pompe di calore elettriche. I ricercatori dell’istituto stanno lavorando proprio su questa integrazione e sarà interessante vedere a che conclusioni arriveranno.
- Abbiamo pubblicato qui il comunicato in inglese fornitoci dal Fraunhofer Istitut
- Qui il sito del progetto Heizsolar
