Che cos’è il riscaldamento solare?

Il sole è un gigantesco reattore a fusione nucleare. In ogni momento, fino a 173.000 terawatt di energia colpiscono la Terra dal sole. Per contestualizzare la quantità di energia, il mondo consuma circa 23.000 terawatt di energia in un anno intero.

La luce del sole è densa di energia. Le celle solari assorbono e convertono questa energia luminosa in elettricità che può alimentare apparecchi come il vostro computer portatile o il caricabatterie del cellulare. Ma sapevate che l’energia solare può essere utilizzata anche per il riscaldamento?

Il riscaldamento solare consiste nell’utilizzare l’energia solare per fornire calore. Può essere utilizzato anche per raffreddare. In questa guida, esploriamo come.

Il riscaldamento solare può essere passivo o attivo

Il riscaldamento passivo si basa sulla progettazione strutturale o architettonica per catturare la maggior quantità possibile di calore naturale dal sole. Il modo più semplice per farlo è progettare un edificio con ampie finestre e lucernari e rivolgere l’edificio nella direzione in cui catturerà la maggior quantità di luce solare.

Un altro modo semplice per catturare il calore passivo è attraverso i materiali che utilizziamo. Alcuni materiali assorbono più facilmente il calore, mentre altri sono più resistenti al calore. Un modo comune di sfruttare il riscaldamento passivo è dipingere di nero il serbatoio dell’acqua calda. Il colore scuro fa sì che assorba più calore.

Il riscaldamento attivo consiste nell’uso di un dispositivo meccanico per raccogliere e distribuire l’energia solare sotto forma di calore. Può trattarsi di un impianto per il riscaldamento degli ambienti o dell’acqua. La differenza principale tra riscaldamento solare attivo e passivo è che quest’ultimo distribuisce il calore in modo naturale, mentre il riscaldamento attivo richiede dispositivi come pompe o collettori.

Esistono numerosi dispositivi di riscaldamento attivo. Oggi, tuttavia, vogliamo concentrarci su quelli comunemente utilizzati per applicazioni residenziali, commerciali e industriali. Si tratta dei sistemi solari per il riscaldamento dell’acqua e degli ambienti.

Sistemi solari per l’acqua calda

I sistemi solari per l’acqua calda raccolgono l’energia termica del sole e la utilizzano per riscaldare l’acqua. Sono diversi dai sistemi fotovoltaici che raccolgono energia luminosa che viene convertita per produrre elettricità.

I primi sistemi solari per il riscaldamento dell’acqua erano sistemi passivi. Erano sistemi semplici, costituiti da un serbatoio dipinto di nero per assorbire meglio l’energia termica. Oggi gli scaldacqua solari sono un po’ più complessi. Un moderno impianto solare per la produzione di acqua calda è generalmente costituito da un collettore, un serbatoio di accumulo e un fluido di lavoro.

Il fluido di lavoro in uno scaldacqua solare può essere acqua, antigelo (glicole propilenico) o qualsiasi liquido che assorbe il calore e che può fungere da scambiatore di calore. Esistono due tipi principali di scaldacqua:

1. I collettori a tubi evacuati hanno una serie di tubi di vetro paralleli che assorbono l’energia dal sole e trasferiscono il calore al fluido di lavoro. Sono il tipo di scaldacqua più diffuso.
2. I collettori a piastra piatta hanno una piastra piatta di colore scuro che assorbe il calore e lo trasferisce a un fluido di lavoro che circola nei tubi sopra la piastra.

La combinazione di riscaldamento solare dell’acqua calda e pannelli solari può ridurre la bolletta elettrica fino al 40%. Fate il nostro breve quiz e ottenete preventivi gratuiti sui pannelli solari.

Riscaldamento solare degli ambienti

Il riscaldamento solare degli ambienti fa circolare l’aria riscaldata in un edificio. L’aria può essere riscaldata direttamente o indirettamente. I sistemi di riscaldamento diretto utilizzano pannelli di collettori solari che assorbono l’energia termica e riscaldano l’aria. L’aria riscaldata viene poi fatta circolare tramite una presa HVAC. I riscaldatori di ambienti ad aria diretta riscaldano a circa 37 gradi Celsius in una giornata di sole.

I sistemi indiretti sono più comuni nei climi più freddi, dove le temperature possono raggiungere lo zero. Simili agli scaldacqua solari, i sistemi di riscaldamento degli ambienti utilizzano uno scambiatore di calore a liquido. L’energia termica viene raccolta e riscalda lo scambiatore liquido.

Lo scambiatore circola quindi in un serbatoio di accumulo, riscaldando l’acqua nel serbatoio fino a una temperatura di 79 gradi Celsius. L’acqua calda o il liquido di riscaldamento circolerà poi in un edificio in uno dei tre modi seguenti. Può trattarsi di un pavimento radiante, di uno zoccolo a bassa temperatura o di un sistema di aria calda centralizzato.

Sistemi a pavimento radiante

Questo sistema fa circolare un liquido riscaldato attraverso tubi incorporati nella pavimentazione. Il liquido riscaldato irradia quindi calore nell’ambiente. Il vantaggio principale di questo sistema è che è semplice da implementare. Il principale svantaggio di questo sistema è che richiede più tempo per riscaldare uno spazio da freddo rispetto ad altri sistemi.

Zoccoli a bassa temperatura

Questi sistemi richiedono un liquido riscaldato tra i 48 e i 60 gradi Celsius. Gli zoccoli a bassa temperatura sono installati in corrispondenza dello zoccolo o a un livello vicino al terreno per consentire al calore di salire e distribuirsi in uno spazio in modo più naturale.

Sistemi centrali ad aria calda forzata

In un sistema centralizzato ad aria calda forzata, una serpentina di riscaldamento funge da scambiatore di calore liquido-aria. Lo scambiatore di calore liquido riscalda l’aria che viene aspirata attraverso i condotti di una stanza.

Pro e contro del riscaldamento solare

Abbiamo esaminato i diversi tipi di riscaldamento solare. Ma ne vale la pena e come si confrontano con i metodi di riscaldamento e raffreddamento tradizionali, come i forni e i sistemi HVAC?

Pro

1. Il riscaldamento dell’acqua e degli ambienti contribuisce fino al 40% della bolletta elettrica domestica. In media, rappresentano la quota maggiore della bolletta elettrica della maggior parte delle famiglie. Il passaggio al solare può fornire fino all’80% del fabbisogno di acqua calda degli edifici e compensare la bolletta elettrica. In combinazione con i pannelli solari, il riscaldamento solare può eliminare completamente i costi dell’elettricità. Fate il nostro quiz per scoprire quanto potete risparmiare passando all’energia solare.
2. La produzione di energia è la seconda fonte di emissioni di carbonio. L’energia solare può ridurre drasticamente la dipendenza dal gas e dai combustibili fossili. Il solare è una fonte di energia alternativa più pulita che può aiutarvi a ridurre la vostra impronta di carbonio.

Contro

1. L’energia solare dipende dalla presenza del sole. In questo senso, l’energia solare può essere inaffidabile se è nuvoloso.
2. Il solare per il riscaldamento produce in genere meno calore. Non è altrettanto efficiente in termini di quantità di calore che può produrre rispetto ad altri sistemi. Molto spesso è necessario abbinare al sistema di riscaldamento solare un sistema alternativo di integrazione o di riserva, come un forno o una pompa di calore.
3. I sistemi solari hanno un costo iniziale elevato. In alcuni casi, il costo non è giustificato se il sistema si basa troppo su un sistema di backup come un forno.