Per evitare la dispersione dell'energia accumulata nel pannello solare occorre adoperare materiali "isolanti". Isolante nella tecnica è qualunque materiale capace di non "far passare" un qualche fenomeno. Spesso l'isolante per un fenomeno lo è anche per un altro: ad esempio il legno è isolante elettrico e termico e sonoro, ecc., almeno quando è "solo" legno (non bagnato, non verniciato, ecc.).
Se accade il contrario il materiale si dice "conduttore" o "trasparente". Invece di isolante il materiale può essere detto "opaco" o "assorbente" o "riflettente", ecc. Ciascuna di queste capacità può essere limitata a un certo livello del fenomeno oppure a tutto. Per esempio il vetro è trasparente per quasi tutta la radiazione solare, ma è riflettente per quella ultravioletta; il legno è isolante termico ma, se la temperatura cresce oltre un certo livello, esso brucia; l'acciaio è conduttore di elettricità ma opponendo una certa "resistenza" (che si manifesta con il suo riscaldamento): se però la sua temperatura si avvicina allo zero assoluto, la resistenza si annulla.
Nel pannello solare occorre adoperare diversi tipi di isolanti:
1) il vuoto: l'interno del pannello non contiene aria e quindi manca un elemento materiale che trasporta il calore verso l'esterno e nel contempo limita l'arrivo dell'energia (anche l'aria è riflettente!); oppure: la superficie trasparente è costituita da un doppio vetro, cioè da due lastre distanti circa 1 cm tra le quali si crea il vuoto(*);
2) le guarnizioni: il vetro non viene "saldato" o "incollato" alla struttura metallica di supporto, ma appoggiato su strisce di gomma naturale o sintetica inserite in apposite scanalature. Le guarnizioni devono garantire l'isolamento termico e la tenuta rispetto all'aria(**);
3) le pareti: il calore che entra nel pannello non deve più uscirne (specie di notte(***)) se non attraverso il liquido che circola nella serpentina e quindi le pareti e il fondo devono essere guarniti di materiali isolanti come polistirolo espanso, sughero, lana di roccia, ecc.
4) il tubo di circolazione: i tubi che adducono e prelevano il liquido da riscaldare, devono essere isolati dai muri e dall'aria nel percorso tra il pannello e il serbatoio di accumulo.
Ecco una breve scheda di materiali isolanti:
Cal/hm°C |
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di rifer. °C |
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medio kg/m3 |
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Cal/kg°C |
1) derivato del petrolio; contiene cloro; infiammabile; degrada diventando fragile e incapace di sopportare pesi; 2) gomma artificiale, usata anche per le guarnizioni; 3-4) vetro in fili: il vetro fuso è contenuto in grossi cilindri rotanti a grande velocità e muniti di numerosi fori di piccolo diametro; per effetto della forza centrifuga il vetro sfugge dai fori riducendosi in fili; 5-6) il processo è simile a quello del vetro, ma costa meno e ha un uso più ampio.
Il coefficiente di conduttività rappresenta la quantità di calore che può passare in un'ora con una differenza di temperatura di 1 °C attraverso 1 m^2 di parete. Il calore specifico è la quantità di calore che 1 kg di quel materiale può acquistare (o cedere) variando la temperatura di 1 °C.
(*) Il pannello trasparente deve essere capace di sopportare la pressione atmosferica che è di 10.330 kg/m^2.
(**) Poichè dentro il pannello o nel doppio vetro c'è il vuoto, ogni "buco" permetterebbe il ritorno dell'aria all'interno, annullando l'effetto isolante.
(***) Il pannello solare raccoglie "calore" anche di notte, sia dai solidi che lo circondano, sia dalle nuvole, sottoforma di radiazione infrarossa. In pratica esso cattura sempre, salvo quando il cielo è perfettamente sereno o la temperatura ambiente scende sotto 0 °C.