Progettazione impianti

Centralina solare (termostato differenziale)

Definizione

La centralina solare, o termostato differenziale, comanda il circolatore del circuito solare confrontando le temperature del collettore e dell'accumulo: avvia la pompa quando il collettore è tipicamente più caldo di 6–8 K rispetto al fondo dell'accumulo e la ferma quando la differenza scende sotto 3–4 K. Le centraline moderne aggiungono la regolazione della velocità della pompa, i limiti di temperatura dell'accumulo, le routine di stagnazione e la contabilizzazione del calore.

Come controlla il circolatore solare un termostato differenziale?

La centralina confronta di continuo due temperature — l'uscita del collettore e il fondo dell'accumulo — e fa funzionare la pompa solo finché il collettore è effettivamente più caldo. L'accensione avviene a una differenza tipica di 6–8 K, lo spegnimento a 3–4 K; l'intervallo tra i due valori (isteresi) evita cicli rapidi attorno alla soglia. Il principio differenziale è ciò che rende intelligente la regolazione solare: una temperatura assoluta del collettore di 45 °C conviene sfruttarla con un accumulo a 30 °C, ma non con uno a 55 °C, quindi un'attivazione a temperatura fissa sprecherebbe resa oppure porterebbe il calore nella direzione sbagliata. Negli impianti a circolazione forzata la centralina è il cervello dell'intero circuito solare; i sistemi a circolazione naturale (termosifone) non ne hanno bisogno, perché a fare da interruttore sono fisicamente le differenze di densità.

Quali sono le impostazioni standard di una centralina solare?

ParametroImpostazione tipicaScopo
Differenziale di accensione6–8 KCompensa le perdite delle tubazioni prima dell'avvio
Differenziale di spegnimento3–4 KFerma la pompa prima che il trasporto di calore diventi antieconomico
Temperatura massima dell'accumulo60–90 °CProtezione da scottature e calcare, tutela dei componenti
Arresto di emergenza del collettore110–130 °CMantiene la pompa spenta quando può formarsi vapore
Campo di velocità della pompa30–100% (PWM / 0–10 V)Mantiene stabile l'incremento di temperatura nel collettore
Funzione antigelo≈ +4 °CSolo impianti diretti — fa circolare l'acqua calda dell'accumulo

I valori predefiniti delle centraline di qualità sono vicini a questi; ciò che gli installatori regolano davvero sono la temperatura massima dell'accumulo e la banda di regolazione della velocità per lo specifico impianto.

Dove vanno posizionate le sonde, e perché il posizionamento decide tutto?

Le centraline solari usano sonde al platino Pt1000, la cui resistenza aumenta in modo prevedibile con la temperatura. La sonda del collettore va nella guaina a immersione nel punto più caldo del collettore — l'uscita di mandata — collegata con cavo in silicone o PTFE adatto alle condizioni di stagnazione; la sonda dell'accumulo si trova all'altezza dello scambiatore solare, nel terzo inferiore dell'accumulo. Un posizionamento errato produce guasti da manuale: una sonda del collettore fissata a una tubazione esterna rileva in ritardo valori troppo bassi, così la pompa parte molto dopo l'arrivo del sole; una sonda dell'accumulo posta troppo in alto segnala acqua calda mentre la zona solare sottostante è ancora fredda, così la centralina si ferma in anticipo e il gruppo di circolazione solare resta inattivo in pieno sole. Le centraline di qualità rilevano le sonde interrotte o in cortocircuito e segnalano l'errore invece di tirare a indovinare.

Quali funzioni aggiuntive vale la pena avere?

Nella pratica quattro si rivelano davvero utili. La funzione per tubi sottovuoto attiva brevemente la pompa a intervalli di pochi minuti, in modo che la sonda nella testata del collettore rilevi una temperatura rappresentativa del fluido. La funzione vacanza o di raffreddamento notturno smaltisce di notte attraverso i collettori il calore in eccesso dell'accumulo, riducendo lo stress della temperatura di stagnazione del giorno seguente quando la casa è vuota. La contabilizzazione del calore — portata più sonde di mandata e di ritorno — trasforma la centralina in un monitor di resa che porta alla luce tempestivamente i guasti progressivi. E la logica multicircuito gestisce falde est-ovest o due accumuli con carica prioritaria. La registrazione dei dati tramite VBus, Modbus o dashboard su app è ormai standard anche sulle centraline di fascia media.

Che cosa succede durante la stagnazione o un'interruzione di corrente?

Una centralina non può impedire la stagnazione: quando l'accumulo raggiunge il massimo e la pompa deve fermarsi, il collettore sale alla sua temperatura di stagnazione e l'impianto idraulico deve essere progettato per sopportarla. Ciò che la centralina fa è evitare di peggiorare la situazione: oltre il limite di emergenza del collettore, tipicamente 110–130 °C, mantiene la pompa bloccata affinché nessun vapore venga aspirato in pompe, valvole e scambiatore dell'accumulo. In caso di interruzione di corrente la pompa si ferma semplicemente e l'impianto si comporta come in stagnazione; un vaso di espansione correttamente dimensionato gli consente di superarla senza danni.

Domande frequenti

Perché il differenziale di accensione è 6–8 K e non più basso?

Perché il primo fluido che arriva dal tetto perde diversi kelvin nelle tubazioni. Partire sotto circa 6 K significherebbe trasportare calore che all'arrivo non esiste più, sprecando elettricità della pompa; lo spegnimento a 3–4 K garantisce un margine reale alla fine di ogni ciclo di funzionamento.

Una sola centralina solare può gestire due accumuli o una falda est-ovest?

Sì — le centraline multicircuito gestiscono due campi di collettori e fino a due o più accumuli con logica di priorità, uscite per valvole e coppie di sonde separate. È una dotazione standard sui dispositivi di fascia media, non una prerogativa dei modelli premium.

Perché al mattino la mia pompa solare si attiva brevemente a intervalli di pochi minuti?

Di solito è la funzione per tubi sottovuoto che spinge il fluido oltre la sonda nella testata del collettore per ottenere una lettura reale, oppure la centralina che verifica se il calore sul tetto è effettivo. I cicli brevi continui per tutto il giorno, invece, indicano un differenziale impostato in modo errato o una sonda mal posizionata.

I sistemi solari a circolazione naturale (termosifone) hanno bisogno di una centralina?

No. In un sistema a circolazione naturale l'accumulo si trova sopra il collettore e la circolazione parte da sola ogni volta che l'acqua del collettore è più leggera — cioè più calda — di quella dell'accumulo. È esattamente questa commutazione basata sulla fisica che i sistemi compatti sfruttano.

Fonti e approfondimenti

L'autore

Team Ingegneria di Solimpeks

Solare termico e ingegneria di sistema