Dimensionamento solare termico

Il dimensionamento solare termico consiste nel determinare la quantità di pannelli solari termici richiesta per coprire il fabbisogno di energia termica

L’impianto solare termico è un sistema che sfrutta l’energia proveniente dal sole per la produzione di energia termica. Questo sistema offre benefici significativi, in quanto non solo è in grado di riscaldare gli edifici, ma può anche fornire una fonte affidabile di acqua calda per uso sanitario. Le componenti chiave che costituiscono un impianto solare termico includono un collettore solare, un serbatoio di accumulo, un generatore di integrazione (quali pompe di calore o caldaie a condensazione) e una centralina di controllo. Ogni componente è interconnesso in modo da garantire il corretto funzionamento dell’intero sistema. Il dimensionamento di un impianto solare termico è un processo complesso che richiede necessariamente l’utilizzo di un software progettazione pannelli solari per essere eseguito correttamente.

Cos’è un impianto solare termico e come funziona

L’impianto solare termico rappresenta una soluzione altamente efficiente per la produzione di acqua calda sfruttando in modo sostenibile l’energia solare. Le principali parti di un impianto solare termico includono:

• uno o più collettori solari (comunemente noti come pannelli solari);
• un serbatoio di accumulo solare (spesso denominato boiler) progettato per immagazzinare l’acqua calda;
• una centralina solare che controlla e mantiene la temperatura dell’acqua a un livello utilizzabile;

Il principio chiave alla base del funzionamento di un impianto solare termico è l’irraggiamento solare che rappresenta il trasferimento di energia tra due corpi mediante onde elettromagnetiche. I collettori solari (o pannelli) sono responsabili di catturare l’energia solare e di convertirla in energia termica. Questo calore viene quindi reso disponibile per l’uso domestico che può comprendere l’acqua calda sanitaria o l’integrazione del sistema di riscaldamento. Un aspetto importante di questi impianti è l’integrazione con una caldaia che entra in funzione solo quando la richiesta di acqua calda supera la capacità dei singoli pannelli solari. Questo approccio consente un utilizzo efficiente delle risorse, riducendo al minimo l’uso della caldaia e massimizzando l’energia solare disponibile.

A seconda dell’uso o meno di una pompa per la circolazione dell’acqua, esistono 2 principali tipologie di sistemi:

• impianti solari termici a circolazione naturale;
• impianti solari termici a circolazione forzata.

Impianto solare termico- Solarius-T

Come dimensionare un impianto solare termico

Il dimensionamento di un impianto solare termico rappresenta una fase essenziale nella pianificazione e nell’installazione di pannelli solari termici per soddisfare il fabbisogno termico di un edificio. Questi calcoli determinano il numero e la dimensione dei pannelli solari necessari per fornire l’energia termica richiesta per le diverse applicazioni che possono includere:

• la produzione di acqua calda sanitaria (ACS);
• il supporto al riscaldamento a bassa temperatura.

Per effettuare il dimensionamento di un impianto solare termico è opportuno:

• considerare il grado di autonomia: non è possibile realizzare un impianto solare termico che copra il 100% del fabbisogno termico di un edificio durante tutto l’anno. Ci sono giorni nuvolosi o piovosi in cui la produzione solare sarà limitata o nulla. Pertanto, è necessario affiancare al sistema solare termico generatori di calore integrativi, come caldaie o pompe di calore, per garantire una fornitura continua di calore. Un obiettivo realistico è raggiungere un grado di autonomia compreso tra il 60% e l’80%;
• considerare l’inclinazione e orientamento: l’inclinazione ottimale generalmente varia tra i 25° e i 35° ma non tutti i tetti possono ospitare pannelli con queste caratteristiche. Inoltre, l’orientamento verso il sud è preferibile ma non sempre possibile. Alcune installazioni potrebbero richiedere l’orientamento est-ovest o addirittura nord, se necessario;
• effettuare un sopralluogo: il dimensionamento preciso di un impianto solare termico richiede un sopralluogo per valutare l’angolazione e l’orientamento ottimali dei pannelli solari.

Inoltre, il calcolo del dimensionamento solare termico coinvolge anche altre variabili, tra cui il numero di persone nell’edificio, le loro abitudini di consumo, la frequenza di utilizzo di apparecchiature che richiedono acqua calda e i fattori climatici locali. Spesso, vengono utilizzate tabelle di calcolo per aiutare a determinare il fabbisogno di ACS e la dimensione dell’impianto solare termico.

Dimensionamento solare termico per ACS

La principale funzione di un impianto a collettori solari è la produzione di acqua calda sanitaria, cioè l’acqua destinata all’uso quotidiano in una casa, escludendo l’acqua utilizzata per il riscaldamento dell’edificio. Per determinare la dimensione ottimale di un sistema solare termico per la produzione di acqua calda, è essenziale inizialmente calcolare il fabbisogno effettivo di acqua calda. Questo fabbisogno dipende da vari fattori, tra cui:

• dimensione del nucleo familiare: il numero di persone che vivono all’interno di un’abitazione influenzerà la quantità di acqua calda necessaria;
• abitudini di consumo: le abitudini quotidiane e il livello di utilizzo di elettrodomestici e dispositivi che richiedono acqua calda avranno un impatto sul fabbisogno. Ad esempio, una famiglia che fa un uso intensivo della lavatrice e della lavastoviglie richiederà più acqua calda rispetto a una famiglia con abitudini diverse;
• frequenza di utilizzo di elettrodomestici ed apparecchi vari: l’uso di dispositivi come lavatrici, lavastoviglie e docce influenzerà la quantità di acqua calda richiesta;
• consumo medio di acqua calda per persona: in media, il consumo di acqua calda per persona oscilla tra i 50 e i 70 litri al giorno. Questo valore può variare in base alle abitudini di consumo, ma rappresenta una stima di base utile per il calcolo iniziale. Considerando le prestazioni tipiche di un collettore solare, che produce mediamente tra 80 e 130 litri di acqua calda al giorno per ogni metro quadrato di pannello solare, è possibile effettuare una stima approssimativa delle dimensioni necessarie per il sistema solare termico.

Una volta ottenuto il fabbisogno giornaliero di acqua calda, è possibile procedere con il dimensionamento del serbatoio di accumulo. Generalmente, si cerca di dimensionare il serbatoio in modo che possa immagazzinare abbastanza acqua calda per coprire il fabbisogno durante i periodi in cui la produzione solare è limitata o assente, come durante la notte o in giornate nuvolose.

Il serbatoio di accumulo svolge un ruolo fondamentale nel garantire l’efficienza e l’utilità dell’intero sistema. La sua funzione principale è quella di catturare, immagazzinare e mettere a disposizione l’energia termica prodotta dai pannelli solari quando questa è necessaria, consentendo così un utilizzo ottimale dell’energia solare.

Ad esempio, se una famiglia composta da 4 persone ha un fabbisogno giornaliero di acqua calda di 280 litri (considerando un consumo medio di 70 litri per persona), il serbatoio di accumulo dovrebbe avere una capacità sufficiente per coprire questo fabbisogno. Tuttavia, è importante considerare anche il grado di autonomia desiderato. In genere, si cerca di raggiungere un grado di autonomia compreso tra il 60% e l’80%, il che significa che il serbatoio dovrebbe essere dimensionato per coprire almeno il 60-80% del fabbisogno totale.

Esempio dimensionamento solare termico per ACS

Per dimensionare l’impianto Solare termico per la produzione di ACS è necessario definire primariamente il fabbisogno di ACS e quindi l’energia termica da richiedere all’impianto.

Esistono diverse possibilità di stima del fabbisogno di ACS basate su raccomandazioni del CTI, o anche le norme UNI/TS 11300, oppure in base al livello di comfort richiesto.

Ad esempio, per una famiglia composta da 4 persone con un livello di comfort alto che prevede un consumo medio di ACS di 75 litri al giorno per persona, avrà un fabbisogno giornaliero di 300 litri/giorno.

Impostando quindi la temperatura media di utilizzo dell’ACS si ottengono i valori mensili dell’energia termica necessaria per dimensionare i collettori solari. Prova gratuitamente ad effettuare il dimensionamento dell’impianto con un software di progettazione impianti termici gratuito per 30 giorni.

Fabbisogno termico – Solarius-T

Dimensionamento solare termico per riscaldamento

Il dimensionamento di un impianto solare termico per il riscaldamento rappresenta un aspetto importante quando si considera l’utilizzo dei pannelli solari come fonte energetica supplementare per il riscaldamento a bassa temperatura, come nel caso del riscaldamento a pavimento.

Nel contesto di un sistema che prevede sia l’uso per l’acqua sanitaria che per il riscaldamento, è fondamentale aumentare la superficie dei pannelli solari in modo proporzionale all’aumento delle esigenze energetiche. Questo significa che, oltre a considerare la produzione di acqua calda, dovremo dimensionare il sistema in modo tale da coprire anche la richiesta di calore necessaria per riscaldare l’edificio.

In sostanza, ciò implica che, se si utilizzano pannelli solari per scopi sanitari e di riscaldamento, sarà necessario aumentare sia la superficie dei pannelli solari che le dimensioni del serbatoio di accumulo. In alcuni casi, in cui si tratta di abitazioni di dimensioni considerevoli, il serbatoio potrebbe raggiungere dimensioni notevoli, anche fino a 1500 litri, al fine di garantire una copertura adeguata per unità abitative che superano i 100 metri quadrati.

In questo caso può essere utile un software di progettazione dell’impianto termico con calcolo dinamico, anche in questo caso puoi provare a fare il dimensionamento gratuitamente per 30 giorni.

Questo approccio consente di sfruttare appieno il potenziale energetico del sistema solare termico, contribuendo sia alla produzione di acqua calda sanitaria che al riscaldamento degli ambienti, con benefici significativi in termini di risparmio energetico e riduzione delle emissioni. Tuttavia, è essenziale pianificare e dimensionare con attenzione il sistema in base alle specifiche esigenze dell’edificio e alle condizioni climatiche locali per ottenere le massime prestazioni ed efficienza.

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