Un impianto solare a circolazione forzata utilizza una pompa elettrica, comandata da una centralina a differenza di temperatura, per spostare il fluido termovettore tra i collettori e un accumulo che può trovarsi in qualsiasi punto dell'edificio. La pompa si avvia in genere quando il collettore è più caldo di 5–8 K rispetto all'accumulo. È la configurazione standard per il riscaldamento solare dell'acqua nell'Europa centrale e settentrionale.
Come funziona un impianto solare a circolazione forzata?
Una centralina controlla due sonde di temperatura, una all'uscita del collettore e una nella parte inferiore dell'accumulo, e attiva la pompa ogni volta che la raccolta di calore è conveniente. Quando il collettore è in genere più caldo di 5–8 K rispetto all'accumulo, la pompa si avvia e spinge una miscela di acqua e glicole attraverso il campo collettori; il fluido cede il proprio calore tramite uno scambiatore a serpentino nell'accumulo e ritorna. Quando la differenza scende a 2–3 K, la pompa si ferma. Poiché è una pompa elettrica a fornire la forza motrice, l'accumulo non deve più trovarsi sopra i collettori (il vincolo che caratterizza un sistema a circolazione naturale): i collettori vanno sul tetto e l'accumulo nel locale tecnico.
Circolazione forzata o naturale: che cosa serve?
Si sceglie in base al clima e all'edificio. Un sistema a circolazione naturale è più semplice ed economico dove il gelo è raro e un accumulo sul tetto è accettabile; la circolazione forzata è la risposta per i climi con gelo (il circuito a glicole è completamente protetto dal gelo), per gli impianti combinati che integrano il riscaldamento degli ambienti, per i campi collettori più grandi e ovunque l'accumulo debba stare all'interno: ciò descrive gran parte dell'Europa centrale e settentrionale, ed è la configurazione alla base della maggior parte del parco solare termico installato in Germania. La pompa aggiunge componenti e un piccolo fabbisogno di elettricità; in cambio il progettista ottiene piena libertà nella posizione dell'accumulo, nella taglia dell'accumulo e nella topologia dell'impianto.
Quali componenti formano il circuito solare?
Oltre ai collettori e all'accumulo, il circuito chiuso richiede un insieme definito di componenti, di solito forniti preassemblati come gruppo di circolazione solare: la pompa di circolazione, una valvola di non ritorno per bloccare la circolazione naturale inversa di notte, il misuratore di portata, la valvola di sicurezza, il manometro e i rubinetti di carico e scarico. Intorno si collocano il vaso di espansione, dimensionato per assorbire la dilatazione del fluido più il contenuto del collettore sotto forma di vapore durante la stagnazione, la centralina solare con le sue sonde e un disaeratore con valvole di sfiato nei punti alti. Ogni componente è scelto per le condizioni di stagnazione: un'interruzione di corrente in una giornata estiva porta i collettori a 160–200 °C e il circuito deve sopportarlo come uno stato di funzionamento normale.
Alta portata, bassa portata o portata adattata: che portata deve fornire la pompa?
| Strategia | Portata specifica | Ideale per |
|---|---|---|
| Alta portata | 30 – 50 L/h per m² di collettore | Piccoli impianti per acqua calda; massimo rendimento del collettore |
| Bassa portata | 10 – 20 L/h per m² | Impianti più grandi; carica rapida e fortemente stratificata dell'accumulo |
| Portata adattata | Variabile, comandata in PWM | Centraline moderne che adattano la portata all'irradianza |
L'alta portata mantiene il collettore freddo ed efficiente ma restituisce acqua tiepida all'accumulo; la bassa portata produce subito temperature utilizzabili in un solo passaggio e carica un accumulo stratificato dall'alto verso il basso. La portata adattata consente alla centralina di modulare continuamente la pompa ed è diventata lo standard con pompe ad alta efficienza compatibili con il PWM.
Quanta elettricità consuma la pompa?
Poca: i moderni circolatori ad alta efficienza assorbono circa 3–20 W nel servizio solare. Il Regolamento Ecodesign UE 641/2009 limita il consumo dei circolatori a un indice di efficienza energetica di 0,23 per le pompe immesse sul mercato dal 2015, il che ha eliminato dalle nuove installazioni le vecchie pompe a velocità costante da 40–80 W. In un anno la pompa di un impianto di dimensioni familiari consuma alcune decine di kilowattora mentre sposta da mille a duemila kilowattora di calore solare: un fabbisogno elettrico aggiuntivo dell'uno-due per cento. I pacchetti a circolazione forzata di Solimpeks abbinano i collettori piani Wunder ad accumuli con serpentino prodotti nello stabilimento di Konya, coprendo con lo stesso principio di circuito dall'acqua calda monofamiliare ai grandi campi commerciali.
Domande frequenti
Che cosa succede a un impianto a circolazione forzata durante un'interruzione di corrente?
La circolazione si ferma e i collettori salgono verso la temperatura di stagnazione finché c'è sole. Un circuito progettato correttamente lo tollera abitualmente: il vaso di espansione assorbe il volume di vapore e l'impianto riprende il normale funzionamento al ritorno della corrente.
Un impianto a circolazione forzata può funzionare senza antigelo?
Sì, come sistema drain-back: i collettori si svuotano in un serbatoio di raccolta ogni volta che la pompa si ferma, così si può usare semplice acqua e sia il gelo sia la stagnazione smettono di essere un problema. I classici impianti pressurizzati nei climi soggetti a gelo usano invece una miscela di glicole propilenico.
Quali sono le impostazioni tipiche della centralina?
Accensione con una differenza collettore-accumulo di 5–8 K, spegnimento a 2–3 K e un limite massimo dell'accumulo comunemente impostato tra 60 e 90 °C. L'isteresi impedisce alla pompa di effettuare cicli rapidi intorno all'alba e al tramonto.
La pompa solare funziona di notte?
No: la condizione differenziale non si verifica mai al buio e la valvola di non ritorno blocca la circolazione inversa che raffredderebbe l'accumulo attraverso i collettori. Alcune centraline offrono una funzione deliberata di raffreddamento notturno per smaltire il calore estivo in eccesso, che si attiva solo se abilitata.