Manuali

Solare termico negli edifici

Guida al dimensionamento e alla progettazione degli impianti

introduzione di Butera Federico M.
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uscita: giugno 2008
numero pagine: 152
ISBN: 9788889014615
formato: 21 x 29,7 cm
stato: esaurito
contenuti
Gli impianti solari termici oggi sono la tecnologia più conveniente e affidabile per la produzione di acqua calda. Semplici, in grado di coprire una vasta gamma di esigenze, facilmente installabili, i sistemi solari termici hanno, aspetto non secondario, un enorme potenziale in termini di riduzione delle emissioni di anidride carbonica in atmosfera. Tutto questo fa del solare termico una tecnologia vincente, in primo piano anche nei nuovi obblighi di legge e nei programmi di incentivazione delle fonti rinnovabili. Una tecnologia destinata a veder crescere la propria importanza e il proprio mercato con l’affermarsi dei nuovi standard introdotti dalla certificazione energetica degli edifici.

Solare termico negli edifici affronta in modo concreto ed essenziale gli aspetti fondamentali del tema, proponendo a progettisti, installatori, impiantisti o all’attento lettore, un percorso che permette di arrivare alla scelta delle soluzioni tecnologiche più appropriate e a dimensionare opportunamente un’installazione solare termica. Le indicazioni contenute nel volume forniscono ai professionisti, ma anche ai “non addetti ai lavori”, strumenti adeguati per valutare ciò che viene proposto dagli operatori del settore.

Lo sviluppo delle energie rinnovabili in edilizia richiede a tutti i soggetti coinvolti di acquisire nuove competenze, necessarie per stabilire una comunicazione efficace: questo volume offre una chiave d’accesso alla conoscenza e all’impiego di una tecnologia tanto matura quanto capace di futuro.

 

l'autore

Simone Ferrari è architetto e ricercatore presso il Dipartimento BEST del Politecnico di Milano, è un progettista esperto in materia di bioclimatica e impiantistica solare.

sommario
Da sempre tutti noi viviamo dentro un gigantesco collettore solare termico: la Terra.
Al posto della piastra assorbente c’è il suolo e l’acqua degli oceani, e al posto del vetro c’è l’atmosfera, che svolge la stessa funzione, creando l’effetto serra. Effetto che oggi ci preoccupa tanto, giustamente, perché l’efficienza del nostro collettore sta aumentando troppo – e con essa la temperatura – a causa dell’aumento della concentrazione dell’anidride carbonica e degli altri cosiddetti gas di serra. Eppure, come nelle serre, solo grazie al riscaldamento provocato dal nostro gigantesco collettore la temperatura media della superficie del pianeta si è attestata sui 15 °C: quelli che ci vogliono per far vivere le piante, gli animali e noi.
I primi collettori solari per la produzione di acqua calda furono commercializzati alla fine dell’800, e all’inizio del 900 presero la forma che hanno ancora oggi quelli più diffusi: i collettori piani. È passato più di un secolo, e tanto il principio di funzionamento quanto la forma non sono cambiati. (...)
Attualmente in una abitazione media italiana il 70% dell’energia consumata va al riscaldamento, il 10% alla produzione di acqua calda, il 15% alle apparecchiature elettriche e il 5% alla cucina. Ma questa ripartizione è destinata a cambiare. Nelle nuove abitazioni, per esempio, a causa dei limiti imposti dalla certificazione energetica, il consumo per riscaldamento diminuirà notevolmente, portandosi a un valore vicino a quello dell’acqua calda, che quindi finirà per avere, in termini economici, un ugual peso. Ciò contribuirà ad accrescere il ruolo e l’importanza energetica dei sistemi solari termici.
Conviene allora porsi un quesito: il modo in cui sfruttiamo l’energia solare per produrre acqua calda, cioè la tecnologia che usiamo, è quella giusta?
Dal punto di vista della termodinamica non sembrerebbe. Infatti, l’energia solare si può utilizzare meglio, come nel caso delle centrali solari a concentrazione con le quali si produce energia elettrica e calore di scarto a più di 40 °C; quindi non solo acqua calda, ma anche elettricità.
Gli attuali impianti solari, quindi, utilizzano in modo inefficiente la fonte energetica che li alimenta.
Il fatto è che non soltanto per le fonti fossili ma anche per l’energia solare vale il principio secondo cui il modo più efficiente per fornire calore a bassa temperatura è la cogenerazione. Questo ci dice la termodinamica, ma in fondo si tratta solo di buon senso. Se, per produrre elettricità devo per forza disfarmi di calore a bassa temperatura, perché non cercare di utilizzarlo? Tanto più che butto via questo e nello stesso tempo brucio altro combustibile per produrre calore alla stessa temperatura di quello che ho buttato. Da qui il concetto di “generazione distribuita” che prevede tanti piccoli generatori di elettricità, il cui calore di scarto viene utilizzato localmente, invece di poche grandi centrali il cui calore viene riversato nell’ambiente.
In questo quadro vanno visti i cosiddetti collettori ibridi fotovoltaici-termici. Un collettore fotovoltaico, quando è esposto al sole non solo produce elettricità, ma anche si riscalda. In estate si raggiungono temperature che possono andare oltre i 60 °C, e questo – fra l’altro – comporta una riduzione dell’efficienza di conversione. Se il collettore si riscalda, perché non utilizzare il calore che si disperde nell’ambiente?
Per ottenere questo risultato sono stati sviluppati due tipi di collettori ibridi: ad aria e ad acqua. Nel primo tipo si crea un’intercapedine sotto il collettore (o la fila di collettori) nella quale si fa passare un flusso di aria; si forma cioè una specie di canale fra il collettore e la superficie di appoggio sottostante. L’aria lambisce la parte posteriore calda del collettore fotovoltaico, si riscalda e può essere utilizzata in vari modi.
Il collettore ibrido ad acqua, invece, non è altro che un collettore termico piano senza vetro, sul cui assorbitore sono incollate le celle fotovoltaiche. L’acqua che fluisce attraverso la piastra assorbente si riscalda.
Mentre esistono diversi esempi di impiego dei collettori ibridi ad aria, quelli ad acqua non hanno ancora avuto significative applicazioni, a causa di problemi tecnici ed economici di varia natura.
In entrambi i casi, comunque, viene applicato il principio della cogenerazione, in quanto si produce elettricità e si utilizza il calore che inevitabilmente viene generato.
(...)
In generale, la strada della integrazione di sistemi è la sola percorribile al fine di ridurre i consumi energetici e quindi le emissioni di CO2. E non solo a scala di appartamento e di edificio: soprattutto è efficace ed economicamente più conveniente se si va alla scala di quartiere. Quanto detto vale sia per le tecnologie che valorizzano l’efficienza energetica (cogeneratori e pompe di calore) sia per le tecnologie di conversione delle fonti rinnovabili.
Una applicazione in questa direzione è stata realizzata nel nuovo quartiere B01 di Malmö, in Svezia. B01 è un quartiere alimentato al 100% da fonti rinnovabili e, per ottenere questo risultato con costi accettabili, sono state impiegate e integrate diverse tecnologie, fra cui gli impianti solari termici. (...)
Un approccio diverso è stato seguito a Marstal, in Danimarca, dove è stato realizzato il più grande sistema di teleriscaldamento solare attualmente esistente. Si tratta di un enorme campo di collettori (18.365 metri quadrati di superficie captante) prevalentemente a tubi sottovuoto, con un accumulo complessivo di 14.000 m3, per permettere di conservare il calore raccolto durante l’estate per
utilizzarlo d’inverno.
L’impianto serve 1.420 appartamenti e fornisce il 32% dell’energia occorrente, con una CO2 evitata di 2.500 t/anno.
Avrebbe senso riproporre una soluzione del genere per un insediamento in un clima diverso, per esempio nel sud Italia? A prima vista, sembrerebbe di sì, tanto più che ci troveremmo in condizioni di minore domanda di energia per il riscaldamento (clima più mite) e una maggiore disponibilità di energia solare (quasi il doppio). Il campo solare, quindi, potrebbe essere più piccolo e pertanto meno costoso. La termodinamica (e il solito buon senso) però, non sono d’accordo. Se proprio dobbiamo usare il sole per produrre calore, tanto vale che ne sfruttiamo al meglio le potenzialità. Molto più efficiente sarebbe un campo solare fatto di collettori a concentrazione, con i quali produrre vapore che va in una turbina connessa a un generatore per la produzione di energia elettrica. Il calore di scarto del processo, poi, verrebbe utilizzato per il riscaldamento e la produzione di acqua calda attraverso la rete di teleriscaldamento. Inoltre, data la frequente scarsezza d’acqua del nostro sud, il calore prodotto in estate (tutto o in parte) potrebbe essere utilizzato per alimentare un impianto di dissalazione; oppure, ancora, per produrre freddo.
E non si tratta di una soluzione tecnologicamente avveniristica: di impianti solari termici (o meglio, termodinamici – come si suole chiamarli) per la produzione di elettricità cominciano a essercene numerosi, specie in Spagna. In Italia è in fase avanzata di realizzazione presso Siracusa il cosiddetto “Progetto Archimede”.
Malgrado non siano la migliore soluzione possibile, come si è visto, gli impianti solari termici oggi sono la tecnologia più conveniente economicamente e più affidabile per la produzione di acqua calda, e la loro diffusione può dare un contributo significativo alla riduzione delle emissioni di anidride carbonica nell’atmosfera. Presentano anche il vantaggio di essere semplici, adatti all’utente singolo e facilmente installabili; è questo che fa di loro una tecnologia vincente, almeno nel breve-medio periodo. (...)
In questo modello la prima preoccupazione deve essere quella di evitare i consumi inutili di energia primaria. Per esempio, oltre a (o forse prima di) installare un impianto a energia solare, bisognerebbe ridurre i consumi di acqua calda semplicemente applicando gli aeratori rompigetto ai rubinetti e utilizzando soffioni a basso consumo per la doccia. La funzionalità non viene modificata e il consumo di acqua calda diminuisce sensibilmente.
Poi, quando tocca di cambiare la lavatrice o lavastoviglie, aver cura di comprare quelle a doppio ingresso di acqua, calda e fredda. Se estendiamo la rete domestica di acqua calda a questi elettrodomestici, evitiamo che sia la resistenza elettrica a riscaldarne l’acqua, più che dimezzando i consumi di energia primaria, e quindi le emissioni di CO2, oltre a risparmiare. Ben oltre la metà del consumo elettrico di una lavastoviglie, per esempio, deriva dal riscaldamento dell’acqua.
(...)
  • "La scoperta dell’acqua calda: il solare termico"

    Puntosostenibile , 9 maggio 2008,

    Leggi articolo online

  • "Eco letture"

    Casa naturale, 1 dicembre 2008,

    Scarica il file (.pdf, 459 KB)

  • "Solare termico negli edifici"

    Il giornale dell'edilizia, 15 luglio 2008,

    Scarica il file (.pdf, 355 KB)

  • "Solare termico negli edifici"

    Materiali edili, 15 settembre 2008,

    Scarica il file (.pdf, 456 KB)

  • "Solare, come si fa"

    Aqva, 15 settembre 2008,

    Scarica il file (.pdf, 388 KB)

  • "Eco-letture"

    Casa Naturale, 10 settembre 2008,

    Scarica il file (.pdf, 459 KB)

  • "Libri"

    CasaEnergia, 10 settembre 2008,

    Scarica il file (.pdf, 553 KB)

  • "Solare termico negli edifici"

    Imprese agricole, 15 luglio 2008,

    Scarica il file (.pdf, 126 KB)

  • "Solare termico negli edifici"

    Arketipo, 10 giugno 2008,

    Scarica il file (.pdf, 320 KB)

  • "Un manuale sul solare termico"

    Kyoto Club, 12 giugno 2008,

    Leggi articolo online

  • "Solare termico"

    Costruire, 1 giugno 2009, Michele Santoro

    Scarica il file (.pdf, 971 KB)

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