La protezione antigelo è l'insieme delle misure che impediscono al fluido di un circuito solare termico di congelare e rompere collettori o tubazioni. I tre metodi consolidati sono una miscela antigelo di glicole propilenico — il 40% in volume protegge fino a circa −21 °C —, un sistema drain-back che svuota i collettori quando la pompa si ferma e un ciclo antigelo della centralina che fa circolare acqua calda dell'accumulo nelle notti fredde.
Perché i circuiti solari hanno bisogno della protezione antigelo?
L'acqua si espande di circa il 9% quando congela, e lo fa con forza sufficiente a spaccare tubi di rame, canali dell'assorbitore e scambiatori. Un collettore sul tetto è il punto più freddo dell'intero impianto di riscaldamento: nelle notti serene irradia calore verso il cielo e può scendere di diversi gradi sotto la temperatura dell'aria, quindi i danni possono verificarsi anche quando le previsioni indicano temperature solo vicine allo zero. Qualsiasi clima con notti sotto zero — il che include gran parte dell'Europa — richiede quindi una delle tre strategie di protezione qui sotto in ogni circuito solare.
Quali sono i tre principali metodi di protezione antigelo?
| Metodo | Come protegge | Più adatto a |
|---|---|---|
| Circuito a glicole (antigelo) | Il fluido stesso non può congelare alla temperatura di progetto | La soluzione predefinita per gli impianti a pompa nei climi freddi |
| Drain-back | I collettori si svuotano in un serbatoio ogni volta che la pompa si ferma | Impianti che vogliono protezione da surriscaldamento e gelo con acqua semplice |
| Ciclo antigelo della centralina | La pompa fa circolare acqua calda dell'accumulo nei collettori sotto una temperatura impostata | Solo climi miti con gelate rare e lievi |
Gli impianti a glicole riempiono il circuito chiuso con una miscela di acqua e glicole propilenico; la protezione è passiva e funziona anche in caso di interruzione di corrente. I sistemi drain-back si basano sulla geometria: tubazioni in pendenza continua permettono al fluido di defluire dai collettori per gravità nell'istante in cui la circolazione si ferma, così sul tetto non c'è semplicemente nulla che possa congelare. I cicli antigelo usano la centralina per impiegare il calore accumulato come difesa — economici da installare, ma sistemi attivi che smettono di funzionare se manca la corrente e svuotano progressivamente l'accumulo durante un'ondata di freddo. La guida pratica alla scelta è Come impedisco il congelamento di un impianto solare termico?
Quanto glicole serve a un circuito solare?
La protezione dipende dalla concentrazione. Valori approssimativi per miscele di glicole propilenico e acqua:
| Concentrazione di glicole (% vol.) | Protezione dal gelo fino a circa |
|---|---|
| 25 % | −10 °C |
| 30 % | −13 °C |
| 40 % | −21 °C |
| 50 % | −32 °C |
L'obiettivo è la temperatura minima attesa del collettore — la temperatura ambiente minima di progetto meno alcuni kelvin di sottoraffreddamento radiativo — con un margine ragionevole. La concentrazione non va spinta oltre il necessario: il glicole aumenta la viscosità e riduce la capacità termica, quindi un circuito sovradosato pompa con più fatica e trasferisce il calore peggio. Gli installatori verificano la concentrazione con un rifrattometro alla messa in servizio e a ogni intervento di manutenzione, perché ripetute stagnazioni degradano gradualmente il fluido; i tipici controlli del fluido sono trattati in Ogni quanto va sostituito il glicole solare?
Come funziona la protezione antigelo drain-back?
Un sistema drain-back contiene un volume di acqua semplice (o di una miscela a basso tenore di glicole) che occupa i collettori solo mentre la pompa funziona. Se si ferma la pompa — deliberatamente, per logica della centralina, o accidentalmente, per un'interruzione di corrente — il fluido ricade in un serbatoio di drain-back all'interno, lasciando il campo di collettori pieno d'aria. La protezione antigelo è quindi intrinseca e a prova di guasto anziché dipendere dalla chimica, e lo stesso comportamento protegge dal surriscaldamento estivo. Il rovescio della medaglia è il rigore progettuale: ogni metro di tubazione deve avere pendenza continua verso il serbatoio e la pompa deve essere dimensionata per riportare il fluido sul tetto all'avviamento.
Un ciclo antigelo della centralina basta da solo?
Solo nei climi in cui il gelo è raro e breve. Il ciclo antigelo spinge acqua calda dal fondo dell'accumulo attraverso i collettori ogni volta che la sonda del collettore legge valori vicini al congelamento — tipicamente attivandosi a pochi gradi sopra 0 °C. Ogni attivazione consuma calore solare accumulato, un periodo freddo prolungato può esaurire gran parte dell'accumulo e un'interruzione di corrente o un guasto della pompa elimina del tutto la protezione proprio nel momento in cui serve di più. Per questo i produttori nei climi continentali — Solimpeks compresa, che spedisce impianti verso mercati dal Nord Europa all'Asia centrale tra i suoi 96 Paesi di esportazione — prescrivono il glicole o il drain-back come protezione primaria, con i cicli antigelo al massimo come funzione supplementare.
Domande frequenti
Per quale temperatura va progettata la protezione antigelo del solare?
Al di sotto della temperatura dell'aria minima attesa nel sito, più un margine di alcuni kelvin, perché l'irraggiamento a cielo sereno può raffreddare un collettore al di sotto dell'ambiente. Il punto di progetto va stabilito sui dati climatici locali, non su un valore generico.
Posso usare acqua semplice in un circuito solare termico?
Solo in un sistema drain-back, dove i collettori si svuotano ogni volta che la circolazione si ferma, oppure in climi senza gelo. In qualsiasi clima con notti sotto zero, un circuito chiuso pieno richiede una miscela di glicole propilenico alla concentrazione appropriata.
Perché glicole propilenico e non glicole etilenico o antigelo per auto?
Il glicole propilenico ha bassa tossicità, il che conta negli impianti che riscaldano l'acqua calda sanitaria attraverso la parete di un solo scambiatore. I fluidi per autoveicoli sono a base di glicole etilenico e non sono adatti; i fluidi solari contengono inoltre pacchetti di inibitori formulati per le temperature solari.
I sistemi a circolazione naturale e drain-back gelano?
I sistemi drain-back no, a patto che le tubazioni si svuotino completamente — è questo lo scopo del progetto. I sistemi a circolazione naturale nelle zone soggette a gelo usano circuiti chiusi a glicole attorno al mantello dell'accumulo oppure sono previsti solo per climi miti; verifichi la protezione dichiarata dal modello.