Un sistema drain-back è una soluzione solare termica in cui il fluido termovettore, di solito semplice acqua, defluisce per gravità in un serbatoio di raccolta ogni volta che la pompa di circolazione si ferma, lasciando vuoti i collettori e le tubazioni esposte. La protezione dal gelo e dalla stagnazione deriva dalla geometria e non dalla chimica, quindi non serve glicole. Ogni tubazione deve avere una pendenza verso il serbatoio di raccolta di almeno il 2% (20 mm per metro).
Come funziona un impianto solare drain-back?
Un sistema drain-back mantiene il fluido nei collettori solo mentre la pompa è in funzione. Il circuito volutamente non è pieno: un volume d'aria definito si trova in un serbatoio di raccolta (drain-back) tra il campo collettori e l'accumulo. Quando la centralina solare avvia la pompa, il fluido viene spinto verso l'alto nei collettori, l'aria ritorna nel serbatoio di raccolta e inizia la circolazione. Nel momento in cui la pompa si ferma (accumulo caldo, interruzione di corrente, rischio di gelo o semplicemente fine dell'irraggiamento) la gravità svuota i collettori e tutte le tubazioni esposte nel serbatoio di raccolta. I collettori restano allora pieni d'aria, che non gela e non bolle.
Perché il drain-back risolve contemporaneamente gelo e stagnazione?
Perché la protezione deriva dalla geometria, non dal fluido. In inverno i collettori inattivi non contengono liquido, quindi non c'è nulla che possa gelare: per questo molti sistemi drain-back funzionano con semplice acqua anziché con glicole propilenico. In estate, quando un accumulo pieno porterebbe un impianto pressurizzato alla sua temperatura di stagnazione e cuocerebbe il glicole, un sistema drain-back semplicemente si svuota: il collettore vuoto si scalda, ma nessun fluido si degrada e nessun vapore viene spinto nel circuito. Questo doppio vantaggio è il motivo per cui il drain-back domina il mercato olandese degli scaldacqua solari ed è diffuso in Nord America.
Quali sono le regole di installazione per le tubazioni drain-back?
La pendenza decide tutto. Ogni tubazione tra l'uscita del collettore e il serbatoio di raccolta deve scendere in modo continuo verso il serbatoio con una pendenza del 2% o superiore (circa 20 mm per metro; i codici edilizi statunitensi prescrivono lo stesso minimo), senza avvallamenti in cui l'acqua possa ristagnare e gelare. Tre ulteriori regole completano il progetto: i collettori devono avere una disposizione dell'assorbitore che si svuoti completamente e devono essere montati con l'inclinazione indicata dal produttore; la pompa deve vincere all'avviamento l'intero dislivello statico dal serbatoio di raccolta alla sommità del collettore, non solo la prevalenza per attrito; e il serbatoio di raccolta deve contenere l'intero contenuto di collettori e tubazioni esposte con un margine. Sbagliare una qualsiasi di queste regole fa perdere al sistema la protezione intrinseca.
Drain-back o impianto pressurizzato a glicole: quale scegliere?
| Aspetto | Drain-back | Pressurizzato a glicole |
|---|---|---|
| Fluido termovettore | Semplice acqua (o glicole debole) | Glicole propilenico al 40–50% |
| Protezione antigelo | Collettori vuoti | Chimica dell'antigelo |
| Comportamento in stagnazione | Si svuota: nessuno stress per il fluido | Formazione di vapore, invecchiamento del fluido |
| Vaso di espansione solare | Non necessario (cuscino d'aria integrato) | Necessario, dimensionato per la stagnazione |
| Posa delle tubazioni | Pendenza continua rigorosa | Posa libera |
| Prevalenza della pompa all'avviamento | Intero dislivello statico (spesso 6–12 m) | Solo perdite per attrito |
| Manutenzione del fluido | Minima | Controllo ogni 2–3 anni |
L'acqua trasporta inoltre circa il 12% di calore in più per chilogrammo rispetto a una miscela con il 40% di glicole (4,19 contro circa 3,7 kJ/(kg·K)), quindi un circuito drain-back correttamente realizzato trasporta la stessa potenza con una portata inferiore.
Dove ha più senso il drain-back?
Vincono i layout compatti: impianti per acqua calda monofamiliari in cui i collettori si trovano direttamente sopra un breve tratto di tubazione in costante discesa verso il serbatoio di raccolta e l'accumulo. Le riqualificazioni con lunghi percorsi orizzontali sotto soffitto o con ostacoli da aggirare sono i casi in cui il drain-back fallisce nella pratica: ogni sifone inevitabile fa preferire un circuito pressurizzato a glicole. I climi che combinano gelo intenso e forte sole estivo ne traggono il massimo vantaggio, poiché entrambi i meccanismi di protezione vengono sfruttati. La pompa consuma un po' più di elettricità durante la fase di riempimento; le centraline compensano passando a bassa velocità una volta stabilito il sifone.
Domande frequenti
Un impianto solare drain-back può gelare?
Solo se è installato male. Qualsiasi tratto di tubazione avvallato che trattiene acqua può gelare e spaccarsi; un impianto con la giusta pendenza e collettori svuotabili non lascia nulla che possa gelare. Per questo le tolleranze di installazione del drain-back sono più rigorose rispetto ai sistemi a glicole.
Un sistema drain-back richiede collettori speciali?
Richiede collettori il cui assorbitore si svuoti completamente all'inclinazione di montaggio prescritta: la maggior parte dei collettori piani è idonea se montata secondo le istruzioni drain-back del produttore. I collettori a tubi sottovuoto heat pipe con collettori di testa pieni di fluido sono in genere meno adatti.
Un sistema drain-back è meno efficiente di un sistema a glicole?
No. L'acqua supera il glicole dal punto di vista termico di circa il 12% per chilogrammo, compensando il lavoro aggiuntivo della pompa durante il riempimento. Le rese annue di sistemi drain-back e a glicole ben progettati sono comparabili, e il drain-back evita la perdita di efficienza dovuta al fluido invecchiato.
Perché la pompa del mio drain-back gorgoglia all'avviamento?
Nei primi minuti la pompa solleva l'acqua nei collettori vuoti e spinge l'aria di nuovo verso il serbatoio di raccolta, ed è un fenomeno udibile. Quando il circuito si riempie e si forma il sifone, il rumore cessa: un gorgoglio persistente indica una pendenza insufficiente o un livello del fluido basso.