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Catturate l’energia solare con i collettori solari Viessmann

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Fondamentalmente, i collettori solari costituiscono il cuore di un impianto solare termico. Come il nome stesso suggerisce, essi raccolgono i raggi solari. Successivamente, avviene la conversione in calore utilizzabile, ovvero nel calore che si può utilizzare in casa per la produzione di acqua calda sanitaria oppure, in aggiunta, per l’integrazione al riscaldamento. Ciò consente non solo di risparmiare sui costi energetici, ma contribuisce anche attivamente a ridurre la quantità di CO₂ rilasciata nell’atmosfera dalla combustione di combustibili fossili.

Principio di base e tipologie

Ad eccezione di alcune soluzioni tecniche speciali, si utilizzano principalmente collettori in cui circola un fluido termovettore. In genere si tratta di una miscela di acqua pura e antigelo a base di glicole. Il fluido si trova in un tubo. A seconda dell’esatta modalità di installazione, i tipi di collettori possono essere suddivisi in collettori tubolari e collettori piani. Entrambi hanno in comune il fatto che un assorbitore converte la radiazione solare in calore. Un fluido termovettore assorbe il calore e lo conduce fuori dal collettore. Questo processo avviene in ogni collettore.

Collettori solari tubolari sottovuoto - Principio di funzionamento del thermos

In un collettore tubolare, l’assorbitore è incorporato in un tubo di vetro sotto vuoto (evacuato), simile a un thermos. Il vuoto ha ottime proprietà di isolamento termico e consente una minore dispersione termica. Questo è un vantaggio in particolare quando le temperature del collettore sono elevate, ovvero soprattutto in condizioni di esercizio comuni con l’integrazione solare al riscaldamento.

In generale, i collettori tubolari possono essere differenziati in base alla loro forma costruttiva: Nei collettori tubolari sottovuoto a flusso diretto, il fluido termovettore circola in tubi assorbitori all’interno dei tubi. Nel sistema a heat pipe (condotto termico), il fluido solare non scorre direttamente nei tubi: Al contrario, un fluido (solitamente acqua) evapora nel tubo di rame sotto l’assorbitore. All’estremità superiore dei tubi, il vapore si condensa nel cosiddetto condensatore e qui, nei collettori, avviene il trasferimento dell’energia al fluido termovettore. I collettori solari del tipo heat pipe hanno il vantaggio di assorbire il calore in modo sicuro.

Viessmann offre i seguenti collettori tubolari sottovuoto che funzionano secondo il principio dell’heat pipe:

Vitosol 300-TM

Collettori piani - tubi a meandro

Nei collettori piani, l’assorbitore è solitamente protetto in modo permanente dagli agenti atmosferici tramite un alloggiamento in lamiera d’acciaio rivestita, alluminio o acciaio inox e da una copertura frontale in vetro di sicurezza a controllo solare e a basso tenore di ferro. Un rivestimento antiriflesso (AR) sul vetro può ridurre ulteriormente il riflesso. L’isolamento termico dell’alloggiamento del collettore riduce le perdite di calore.

Il tubo dell’assorbitore è a forma di meandro, che garantisce un flusso sicuro attraverso il collettore. Il tubo dell’assorbitore è inoltre completamente saldato anche nelle curve e assicura in tal modo un trasferimento di calore ottimale, anche ai bordi. La piastra di base è collegata al telaio del collettore su tutto il perimetro. La guarnizione del vetro è priva di giunture, grazie a un materiale sigillante flessibile e resistente agli agenti atmosferici e ai raggi UV.

Viessmann offre i seguenti prodotti:

Progettazione e installazione corrette 

Grazie alle loro diverse forme costruttive, i collettori solari possono essere installati praticamente presso ogni tipo di edificio, sia nelle nuove costruzioni che negli ammodernamenti, sia sull’edificio stesso che nelle sue vicinanze. I collettori solari possono essere montati su tetti a falde, tetti piani e facciate o posizionati liberamente sul terreno. Il collettore e l’elemento di fissaggio formano un’unità statica. Viessmann offre nella sua gamma di prodotti sistemi completi strutturalmente testati per tutti i più comuni tipi di tetto e adatti a tutti i collettori: ciò significa la massima sicurezza possibile, sia in fase di progettazione che di installazione.

L’inclinazione e l’orientamento dei collettori sono determinanti

La quantità di energia che può essere utilizzata per la produzione di calore è massima quando la radiazione solare colpisce la superficie del collettore secondo un angolo retto. Alle nostre latitudini, questo non è raggiungibile su una superficie orizzontale. Tuttavia, questo diventa possibile inclinando opportunamente la superficie del collettore. Anche l’orientamento è decisivo per il corretto utilizzo dell’energia solare. Nell’emisfero settentrionale, è ottimale l’orientamento verso sud.

Parametri prestazionali - Cosa è importante?

Un valore chiave da tenere presente prima di acquistare un impianto solare termico è il livello di efficienza del collettore. Descrive la percentuale di radiazione solare che è convertita in energia termica utilizzabile. Questo valore è determinato in base alla norma europea EN 12975 ed è riportato nelle schede tecniche dei dispositivi.

Per determinare il livello di efficienza dei collettori solari termici, si tiene conto dei flussi di energia e quindi della dispersione termica. Ciò significa che non tutta la luce che raggiunge il suolo può essere utilizzata per generare calore (perdite ottiche). Inoltre, una piccola parte del calore generato dai collettori si perde (perdite da dispersione termica).

Flussi di energia nel collettoreA Irraggiamento sul collettore E Riscaldamento dell’assorbitore tramite irraggiamento

Perdite ottiche: B Riflessi sulla lastra di vetro C Assorbimento sulla lastra di vetro D Riflessione sull’assorbitore

Perdite termiche: F Conduzione termica del materiale del collettore  G Dissipazione termica dell’assorbitore Convezione

Protezione dal surriscaldamento mediante disinserimento in funzione della temperatura ThermProtect

Se al collettore non si sottrae calore (perché la pompa è ferma e il fluido termovettore non circola più), il collettore si riscalda fino alla cosiddetta temperatura di stagnazione. Con l’aumento della differenza di temperatura rispetto all’ambiente, aumenta il rischio di surriscaldamento. Temperature di stagnazione di 200 gradi Celsius e oltre portano a effetti indesiderati. Il fluido solare evapora e si espande rapidamente e ampiamente nel circuito solare. L’elevato carico termico sui componenti e sul fluido termovettore stesso provoca danni.

Principio ThermProtect e heat pipe per la protezione dal surriscaldamento

Viessmann contrasta questo fenomeno con uno speciale rivestimento assorbente: ThermProtect. L’assorbitore irradia sempre più calore man mano che si riscalda. Ciò comporta un aumento della dispersione termica del collettore. Allo stesso tempo, la temperatura del collettore aumenta solo leggermente e la temperatura di stagnazione resta significativamente al di sotto dei valori abituali. Ma come funziona esattamente?

ThermProtect modifica la struttura cristallina dei collettori piani. Ciò comporta anche una modifica delle proprietà ottiche già a una temperatura di 75 gradi Celsius. In tal modo le temperature interne dei collettori non superano i 145 gradi Celsius. Se le temperature si abbassano nuovamente, la struttura cristallina ritorna allo stato iniziale.

Nei collettori tubolari sottovuoto, trova applicazione il principio heat-pipe per proteggere l’impianto dal surriscaldamento. Se l’irraggiamento solare è troppo elevato e il prelievo di calore diminuisce, si avvia il disinserimento graduale in funzione della temperatura. In questo modo, si blocca la condensa sullo scambiatore di calore. Il fluido termovettore non può più liquefarsi e non avviene più il trasporto di calore. Questo riprende solo dopo che la temperatura all’interno del circuito solare si è abbassata.