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Efficiency & Environment - Maggio 2016
zioni diverse: i risultati suggeriscono una pendenza di
0.9
Φ
per ottenere la massima radiazione diretta inci-
dente annualmente. In pratica, la superficie ricevente
deve essere orientata verso l’equatore con un’inclina-
zione approssimativamente uguale alla latitudine,
β≅Φ
.
L’angolo di inclinazione ottimale dipende tuttavia dal
tipo di impiego previsto: infatti, per favorire il rendi-
mento dei pannelli nelle stagioni invernali e agevolare
un progetto che consideri anche il riscaldamento degli
ambienti, è necessaria un’inclinazione più marcata, con
valori prossimi a
Φ
+ 10°, mentre per favorire il rendi-
mento durante l’estate si deve predisporre un’inclina-
zione di circa
Φ
- 10°.
Pochi gradi di variazione di
β
attorno al valore ottimale
hanno un effetto modesto sulla radiazione totale raccol-
ta su lunghi periodi. Per quanto riguarda l’orientamento
del pannello, gli studiosi hanno calcolato la radiazione
annuale relativa su superfici inclinate di un angolo pari
a
β
= 0.9
Φ
, in funzione della latitudine e dell’angolo azi-
mutale
γ
della superficie di raccolta: si nota dai risultati
che, per un certo valore di
γ
, si ha un effetto negativo,
quindi minore radiazione annuale captata dalla superfi-
cie, man mano che la latitudine
Φ
aumenta. Però, fino a
un valore di
γ
= 22.5° e per latitudini fino a 45°, il soleg-
giamento annuale relativo non si discosta più del 2% da
quello relativo a
γ
= 0°, cioè con orientamento a Sud nel
caso la superficie si trovi nell’emisfero Nord. Quindi, si
può dire che l’orientamento ottimale nell’emisfero Nord
è intorno a Sud. Se consideriamo anche l’influenza che
ha la temperatura ambiente sul rendimento del pan-
nello, cioè quest’ultimo aumenta all’aumentare di essa,
allora è meglio favorire un’esposizione più conveniente
nelle ore pomeridiane in cui anche in inverno le giorna-
te risultano più calde e quindi scegliere un orientamen-
to leggermente a Ovest. Questi calcoli sono stati fatti
solo considerando la radiazione diretta; aggiungendo
la radiazione diffusa gli effetti dell’orientamento della
superficie possono essere diversi in maniera significa-
tiva. Nel caso di installazioni su tetto a falda (esclusi gli
edifici industriali), al fine di rispettare criteri di corretto
inserimento architettonico dei collettori, non sono co-
munque ammesse installazioni di collettori solari con
orientamenti e inclinazioni diversi dall’inclinazione e
orientamento della falda.
cie terrestre nel punto considerato, mentre
il secondo è la posizione del Sole rispetto
all’asse Nord-Sud, cioè la deviazione della
normale alla superficie dal meridiano loca-
le (
γ
= 0 a Sud). Si introduce anche l’angolo
orario,
ω
, definito come la distanza angola-
re tra il sole e la sua posizione a mezzogior-
no lungo la sua traiettoria apparente sulla
volta celeste.
Tale angolo è nullo a mezzogiorno, positivo
nelle ore della mattina e negativo in quelle po-
meridiane. Poiché la Terra ruota di 15° all’ora
alla velocità nominale di 360° al giorno, esso
risulta pari al numero di ore di distanza dal
mezzogiorno moltiplicato per 15. Infine, l’an-
golo di incidenza della radiazione solare diret-
ta,
θ
, è quello misurato fra la direzione di pro-
pagazione della radiazione e la normale alla
superficie considerata: tale angolo è funzione
di tutti gli angoli precedentemente introdotti,
quali
δ
,
Φ
,
β
,
γ
,
ω
. La posizione del Sole può
anche essere rappresentata graficamente nel
diagramma solare, caratteristico per una lati-
tudine assegnata.
Orientamento dei pannelli solari
Normalmente, il collettore solare piano
conserva un’inclinazione fissa durante tutto
l’anno; va scelta, quindi, quella inclinazio-
ne che consente il massimo vantaggio dal
punto di vista della raccolta d’energia uti-
le. Questa scelta non coincide sempre con
quella corrispondente alla massima radia-
zione solare incidente captata nell’arco di
un anno: si deve, infatti, tenere conto del
tipo d’utenza considerata, della zona d’in-
stallazione. Per periodi lunghi, in località
dove non si hanno forti variazioni stagionali
delle condizioni atmosferiche, stime dell’ef-
fetto dell’orientamento e dell’inclinazione
della superficie del pannello solare sono
state basate su calcoli della radiazione di-
retta. Per il soleggiamento annuale relativo
su superfici volte verso l’equatore a inclina-
Solare termico