Per avere una casa scaldata ad energia solare bisogna dotarla innanzitutto di un buon isolamento termico in grado di ridurre di molto i consumi per il riscaldamento degli ambienti. In questo modo i consumi per il riscaldamento e per la produzione di ACS sono coperti da un impianto solare di dimensioni superiori a quello per la sola produzione di ACS, ma comunque senza richiedere una superficie dei collettori eccessiva.
Gli impianti termici solari possono essere realizzati in modo da produrre sia acqua calda sanitaria sia energia per riscaldare gli ambienti: l’impianto Combi (Combinato) che produce sia ACS sia energia per riscaldare la casa. Con questo tipo di impianti è inoltre possibile alimentare un sistema di raffrescamento per il periodo estivo oppure riscaldare una piscina. La grandezza dell’impianto dipende dai consumi energetici e da altre caratteristiche tecniche della casa.
Un dimensionamento corretto è mediamente intorno a 1 mq di pannelli solari ogni 10 mq di superficie abitabile.
Si possono utilizzare anche collettori a tubo sottovuoto. Il sistema è dotato sempre di un serbatoio per accumulare energia termica e di un collegamento a una caldaia ausiliaria, per integrare l’energia nel caso di necessità. Questo sistema può fornire dal 30 all’80% dell’energia termica totale di un edificio residenziale (e anche fino al 100% in una casa passiva a zero energia). Può essere integrato sia a un sistema di riscaldamento a convezione (radiatori) oppure a un sistema a pavimento o parete radiante. Si deve prevedere un locale tecnico con i serbatoi di accumulo dell’energia termica. I pannelli solari possono anche essere installati su una parete dell’edificio.
Il fabbisogno di calore di un edificio dipende in gran parte dal clima locale e dagli standard di isolamento e dai comfort termici dell’edificio. Riscaldare un edificio in inverno significa utilizzare l’energia solare nel periodo in cui è meno disponibile. In realtà questo non è un problema in generale; infatti, possiamo aumentare la superficie captante e inclinarla maggiormente per avere una maggiore produzione di energia in inverno.
Se riduciamo il fabbisogno energetico di un edificio, lo rendiamo più adatto a essere riscaldato con un impianto termico solare. Quindi – lo ripetiamo – una buona pratica è quella di agire contemporaneamente sulla riduzione del fabbisogno termico degli ambienti tramite una maggiore coibentazione dell’involucro dell’edificio.
Riducendo la richiesta di energia termica, l’apporto relativo dato dall’impianto solare aumenta e riduce così anche gli effetti di un’eventuale sovrapproduzione estiva.
Di solito sussistono molti dubbi nel realizzare un sistema combi: a volte si sottostima l’apporto dell’energia solare al riscaldamento degli ambienti, a volte si reputa questo tipo di impianti troppo complicato per un installatore idraulico medio. In realtà, gli impianti combi sono soddisfacenti per gli utenti che hanno adottato questa tecnologia. Innanzitutto permettono di non utilizzare le caldaie per almeno metà dell’anno con un ottimo risultato economico e i sistemi più efficienti possono ridurre di oltre la metà il consumo di combustibili fossili.
Nella foto in alto l’impianto solare combi è integrato nel tetto di una casa isolata termicamente. In questo caso l’energia termica, prodotta dall’impianto solare, è integrata con una caldaia a legna. Questo è un esempio di casa a zero emissioni: non utilizza combustibili fossili ma solo fonti di energia rinnovabile. In questo caso i consumi possono essere ridotti notevolmente, mediamente dal 50 al 70% rispetto a prima dell’installazione.
Per installare un sistema combi è necessario avere un’esperienza specifica nell’installazione degli impianti solari. E in generale è necessario conoscere bene i principi e i componenti tipici della termoidraulica solare. Uno dei punti cruciali nella realizzazione di un impianto combi è l’integrazione con l’impianto di riscaldamento dell’edificio. Una cattiva integrazione può portare alla completa inefficienza del sistema ed è quindi un punto da esaminare con attenzione. In particolare, una delle questioni da considerare è la temperatura di ritorno dall’impianto di riscaldamento. Infatti, se il fluido ancora caldo del circuito di ritorno entra nel serbatoio, può interagire con lo scambiatore solare riducendo il ΔT e quindi l’efficienza di scambio termico.
Per ovviare a questo problema ci sono diverse soluzioni, alcune di tipo circuitale e altre che contemplano l’uso di componentistica specifica come serbatoi a stratificazione. Questo problema si può incontrare, ad esempio, se l’impianto di riscaldamento utilizza i radiatori; infatti, la temperatura di ritorno può essere superiore ai 60 °C e quindi alzare il punto di funzionamento dei collettori solari riducendone l’efficienza. Ci sono però molte soluzioni tecniche che fanno in modo che anche in questo caso l’impianto solare possa dare un discreto apporto al sistema.
Molte aziende di produzione di impianti solari hanno ormai in catalogo prodotti e kit specifici completamente pre-assemblati; questo riduce molto i problemi di installazione e velocizza la messa in opera. Questo aspetto è di certo uno dei motivi per cui la diffusione di impianti termici solari, anche per il riscaldamento degli ambienti, negli ultimi anni è aumentata.
Uno dei dubbi che di solito emerge riguardo al riscaldamento solare è se sia possibile realizzare un sistema di riscaldamento completamente autonomo, cioè senza bisogno di utilizzare fonti integrative all’energia solare. La risposta è sicuramente positiva e i molti esempi realizzati, soprattutto in Europa e in Canada, confermano questa possibilità.
Per realizzare questo sistema è necessario curare l’interazione tra l’edificio, l’impianto di riscaldamento e l’impianto solare per creare un vero e proprio impianto termico solare autonomo. Una delle formule migliori è ridurre il più possibile il fabbisogno di energia termica durante l’inverno e creare un’interazione efficiente tra il sistema di distribuzione dell’energia termica nell’edificio e il serbatoio di accumulo solare. Condizioni preferibili sono, quindi: un edificio con un’ottima coibentazione, un sistema di riscaldamento radiante e un serbatoio con un’eccellente coibentazione termica a stratificazione.
Questo articolo è un estratto dal nostro Speciale Tecnico “Soluzioni per una casa a basso consumo energetico”.
