Il solare termico è una tecnologia usata ormai da decenni per la produzione dell'acqua calda sanitaria e per uso riscaldamento. Applicazioni di questo tipo sono testimoniate fin dal 1700. Inizialmente trovarono ampio spazio le tecnologie ad alta temperatura per la produzione di vapore (concentratori parabolici), che non si affermarono, nonostante continue riduzioni dei costi, a causa delle espansioni successive dei combustibili fossili (carbone prima, petrolio poi).

Il solare termico a bassa temperatura per uso residenziale consta di tre tecnologie di base, due sole delle quali sono prese in considerazione per l'uso residenziale nell'arco dell'anno:

• pannelli in materiale plastico,
• collettori piani vetrati,
• collettori sottovuoto.

Collettori in plastica
E' la soluzione dai costi più bassi, ma è adatta esclusivamente all'impiego estivo, in quanto l'assenza di copertura vetrata comporta perdite troppo elevate per un uso con basse temperature esterne. L'acqua da riscaldare attraversa direttamente il pannello e tale soluzione è consigliata principalmente per stabilimenti balneari e piscine scoperte.

Collettori piani
I collettori piani sono la tecnologia più diffusa e più adattabile e offrono una buona resa tutto l'anno. Sono disponibili in varie soluzioni che si differenziano per la selettività della piastra assorbente, per i materiali (rame, acciaio inox e alluminio anodizzato) e per l'essere idonee all'uso in impianti a circolazione forzata o naturale (meno costose, più affidabili, ma meno integrabili con le strutture architettoniche da un punto di vista estetico, perché il serbatoio di accumulo dev'essere posizionato più in alto del pannello e nelle immediate vicinanze). Le dimensioni, pur essendo presenti sul mercato soluzioni particolari, prevedono di solito un ingombro vicino a 2 mq.

Collettori sottovuoto
I collettori sottovuoto presentano il rendimento migliore in tutte le stagioni (circa un 15-20% di aumento di produzione energetica), grazie al sostanziale annullamento delle perdite per convezione. Il costo maggiore rispetto alla soluzione piana ne consiglia l'adozione per ottenre temperature dell'acqua più elevate e/o in caso di clima rigido. Sono nella maggior parte dei casi di forma tubolare, permettendo l'inclinazione ottimale della piastra captante, anche se disposti secondo superfici orizzontali o verticali.

Dal punto di vista dell'integrazione architettonica esistono vari esempi di buone realizzazioni anche nel caso di tetti a falda. La tecnologia è provata e affidabile, purché sia eseguita la manutenzione periodica prescritta.

Per valutare la produzione di energia termica - al pari della produzione di energia elettrica mediante moduli fotovoltaici - si deve partire dalle caratteristiche di insolazione del luogo di installazione, eventualmente corrette per tener conto di ombreggiamenti nel corso della giornata dovuti a palazzi, alberi o rilievi nelle vicinanze.

Un impianto solare termico è composto sempre almeno dalle seguenti unità:

• uno o più collettori che cedono il calore del sole al fluido;
• un serbatoio di accumulo del fluido.

Esistono molti tipi di impianti, ma i più utilizzati in ambito residenziale, e industriale a bassa temperatura, sono principalmente due:

• a circolazione naturale
• a circolazione forzata

Circolazione naturale
In questo tipo il fluido è l'acqua stessa che riscaldandosi sale per convezione in un serbatoio di accumulo (boiler), che deve essere posto più in alto del pannello, dal quale viene distribuito alle utenze domestiche; il circuito è aperto, in quanto l'acqua che viene consumata viene sostituita dall'afflusso esterno. Questo impianto ha per pregio la semplicità ma è caratterizzato da una elevata dispersione termica, a scapito dell'efficienza.

Circolazione forzata
Un circuito composto dal pannello, una serpentina posta all'interno del boiler ed i tubi di raccordo. Una pompa, detta circolatore, permette la cessione del calore raccolto dal fluido, in questo caso glicole propilenico, simile al glicole etilenico (il liquido usato per i radiatori delle automobili), alla serpentina posta all'interno del boiler. Il circuito è notevolmente più complesso, dovendo prevedere un vaso di espansione, un controllo di temperatura ed altri componenti, ed ha un consumo elettrico dovuto alla pompa e alla centralina di controllo, ma ha una efficienza termica ben più elevata, visto che il boiler è posto all'interno e quindi meno soggetto a dispersione termica durante la notte o alle condizioni climatiche avverse.