• Lunedì 4 Giugno 2018, 13:38

Collettori solari, acqua calda e riscaldamento tutto l'anno

Tutte le famiglie, gli edifici privati come uffici o hotel e le strutture pubbliche come scuole od ospedali consumano acqua calda per il riscaldamento e per l'uso domestico con notevoli costi economici ed ambientali, consumo di combustibili e dispersione di fumi inquinanti. Le moderne tecnologie di building automation permettono non solo di produrre acqua calda a basso costo e senza emissioni nocive utilizzando l'energia solare attraverso i collettori solari, ma anche di organizzare e controllare il consumo di energia ed acqua da remoto limitando gli sprechi.

L'energia solare è uno dei sistemi di produzione di energia rinnovabile che sta crescendo più velocemente in Europa ed in Nord America negli ultimi anni, permettendo di ridurre le emissioni di CO2 ed il consumo di combustibili fossili. Le sue potenzialità sono innumerevoli ed illimitate nel tempo.

La building automation, o automazione di un edificio, è quell'insieme di interventi e strumenti che permettono di controllare e coordinare i sistemi tecnologici e le reti informatiche e di comunicazione di un intero edificio, con lo scopo di migliorare il comfort e la sicurezza dei suoi occupanti ed il rendimento energetico. Considerando che gli edifici sono i consumatori di circa il 40% di tutta l'energia prodotta nell'Unione Europea, l'importanza di questi sistemi appare subito chiara.

Già da molti anni le tecnologie della building automation si stanno diffondendo e migliorando, ma rimane comunque una materia in ombra che trova solo oggi maggiore spazio grazie alla promozione della Comunità Europea e agli incentivi statali volti al miglioramento dell'efficienza energetica, specialmente negli impianti di riscaldamento e raffrescamento, attraverso il "Conto Termico".

Collettori Solari
Ma cominciamo dall'inizio, cos'è un collettore solare?
Il pannello solare termico, nome più conosciuto del collettore solare, è un pannello che permette di produrre energia termica attraverso l'irraggiamento solare e utilizzarla per produrre acqua calda ad uso domestico o da convogliare nei sistemi per il riscaldamento ambientale. A differenza del pannello fotovoltaico non produce e accumula energia elettrica ma utilizza direttamente il calore. Normalmente è composto di un pannello o un insieme di pannelli, posti sui tetti, che ricevono l'energia solare e da uno scambiatore dove circola il fluido che permette, nel serbatoio, di trasferire l'energia accumulata all'acqua domestica. Esistono anche pannelli misti in grado di accumulare energia e riscaldare l'acqua con lo stesso impianto.

Pensiamo a queste come nuove tecnologie volte al risparmio energetico, quando invece sono state applicate già dagli antichi Romani per riscaldare l'acqua nelle domus e più avanti Leonardo Da Vinci sviluppò una sua versione di collettori termici solari per riscaldare materiali e acqua. In epoca più moderna, un primo vero collettore solare venne creato alla fine del XIX secolo negli Stati Uniti e poi sviluppato passo dopo passo arrivando al primo edificio interamente riscaldato con pannelli nel 1935 e sino alle attuali efficientissime soluzioni.

I modelli dei pannelli solari sono molteplici e vanno dai più semplici ed economici ai più complessi, costosi ed efficienti. E quindi, quale pannello istallare per risparmiare veramente denaro, energia e non restare senza acqua calda?

I più semplici sono i collettori piani vetrati o non vetrati. All'interno di questi pannelli, sotto ad una superficie vetrata coibentata o ad una superficie non vetrata nera, passa o direttamente l'acqua sanitaria da riscaldare oppure un liquido antigelo (solitamente glicole propilenico ) mischiato all'acqua, che tramite l'irraggiamento solare si riscalda, poi attraverso un circuito che include una serpentina all'interno del serbatoio dell'acqua domestica, il calore accumulato viene trasferito all'acqua che potrà essere poi utilizzata in casa. A questa serpentina collegata al pannello solare, può esserne aggiunta un'altra dipendente da un termocamino o da una caldaia tradizionale per sopperire al pannello in caso di scarso o nullo irraggiamento, come, ad esempio, di notte o in inverno. L'automazione del controllo di intervento della caldaia è un primo esempio di home automation che permette di risparmiare energia senza pensieri per gli abitanti della casa. Il livello di coibentazione e riduzione della dispersione del calore, presente in quei pannelli detti "solari vetrati selettivi", ne varia i costi ma anche l'efficienza permettendone l'uso anche in Nord Italia, dove l'irraggiamento solare è sensibilmente inferiore, e nelle giornate invernali.

Questa tipologia di pannelli è adatta in climi temperati con un lungo periodo di irraggiamento solare e per produrre la classica acqua domestica e da riscaldamento ambientale, quindi tra i 50° e 90°C.
Secondo la tipologia di circolazione dei liquidi, che potrà essere forzata, cioè attraverso l'aiuto di pompe, oppure naturale, detta anche a termosifone, i costi del riscaldamento dell'acqua sanitaria varieranno. Nel primo caso saranno ridotti ma legati comunque all'uso di corrente elettrica necessaria per il funzionamento delle pompe. Nel secondo caso saranno abbattuti del tutto, sempre in considerazione delle buone condizioni climatiche, quindi per esempio in città dell’Italia meridionale e nei periodi estivi anche per interi edifici.

Pannelli più efficienti, ma anche più complessi e costosi sia nell'istallazione sia nella manutenzione, sono composti da pannelli solari con tubi di basso diametro posti sottovuoto dove scorre il liquido da riscaldare, riducendo la dispersione del calore di oltre il 20% e permettendo l'utilizzo anche a basse temperature e con irraggiamento solare scarso. Non per niente, questi pannelli sono principalmente diffusi nei paesi del Nord Europa.

In breve, quale scegliere?
Dipende dalle necessità della famiglia o del palazzo in cui andranno installati, si dovrà partire da un'analisi dei consumi termici e delle possibilità di installazione nell'edificio (sul tetto o a terra)
Collettori piani: Basso costo, prodotto già sul mercato da molti anni e veramente collaudato ed affidabile, facilità di installazione da contrapporre alla bassa resa in caso di temperature basse e scarso irraggiamento solare con necessità di una partecipazione della classica caldaia al riscaldamento dell'acqua.
Collettori a tubi sottovuoto: Alti costi, necessità di installatori specializzati e costante manutenzione da contrapporre all'ottima efficienza energetica in qualsiasi situazione climatica. Questo tipo di collettori è inoltre consigliabile in edifici che necessitino di una completa autonomia nella produzione di acqua calda, ed eventualmente di energia, magari perchè posizionati in posizione disagiate per quanto riguarda i servizi e le infrastrutture.

Building Automation
Ora, partendo dall'innegabile vantaggio che l'uso dei collettori solari può portare ad una singola famiglia, pensiamo a quali enormi vantaggi potrebbe portare ad un intero edificio strutturato con i nuovi criteri delle building automation, specialmente se parliamo di edifici ad uso non residenziale ma di servizi quali scuole, ospedali, impianti sportivi, o altri.

Il collegamento degli impianti solari con un sistema di monitoraggio delle temperature potrà attivare il riscaldamento dell'acqua da fonti alternative solo quando necessario ed invece utilizzare l'energia solare quando questa sarà sufficiente, senza mai rischiare di non avere acqua calda ma permettendo di ridurre al minimo i consumi. Inoltre l'automazione del controllo del riscaldamento ambientale, dal più semplice timer programmato a mano, sino al più moderno ed efficiente controllo da remoto e con sensori di temperatura e umidità, potrà adattare la richiesta di acqua calda alla reali necessità del momento, accumulando per esempio energia nei week end quando le scuole sono chiuse e non richiedono acqua e riscaldamento, oppure nelle giornate quando non si giocano partite importanti e non vi sono allenamenti.

Le nuove normative Europee del 2010 e il relativo decreto applicativo del 2015 sul risparmio energetico e le fonti rinnovabili spingono verso l'automazione richiedendo, per esempio, che ogni nuovo edificio non residenziale sia certificato con automazione a livello B (sulla scala UNI EN 15232) cioè che offra una gestione centralizzata dei singoli impianti presenti nell'edificio.

Conclusioni
Allontanandoci dai termini tecnici e applicando tutte queste parole alla realtà di tutti i giorni, l'unione di sistemi di building automation e di utilizzo di collettori solari permette di avere acqua calda tutto l'anno con costi irrisori, permettendo di ammortizzare, in media, gli impianti in circa 10 anni e poterli usare poi per altri 10; avere il confort ottimale in ogni stanza, cucina, spogliatoio o ufficio in ogni momento dell'anno senza sprecare energia e denaro; riscaldare e utilizzare l'acqua calda per centinaia di persone senza consumare combustibili fossili e riducendone l'uso in maniera drastica anche in città fredde e poco soleggiate migliorando l'impatto ambientale.
In ultimo, ma non privo di una certa importanza nella considerazione se utilizzare queste nuove tecnologie, molte aziende locali e private promuovono l'utilizzo delle sovvenzioni con detrazioni del 65% assicurate dallo stato per progettare ed implementare nuovi impianti per il risparmio energetico e l'efficientamento degli impianti termici. Sarà quindi possibile effettuare dei lavori sia in edifici esistenti che in quelli in costruzione in cui si otterranno innumerevoli vantaggi economici e ambientali, con il rimborso di una gran parte delle spese sostenute.

Esistono degli enti pubblici, statali come il GSE Gestore dei Servizi Elettrici, e regionali che si occupano di informare i cittadini e coordinare l'emissione degli incentivi.

Che altro dire su questo argomento: il momento per fare un passo verso la building automation e l'acqua calda tutto l'anno, un passo verso il risparmio e il miglioramento dell'ambiente, è adesso.