Espansione del sistema solare - come aggiungere un altro collettore termico al portatore esistente

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Estensione del sistema solare – come aggiungere un ulteriore collettore ad un portico esistente

La maggior parte delle famiglie che oggi operano un sistema solare per il riscaldamento dell'acqua calda sanitaria lo ha installato in un momento in cui avevano una situazione diversa – una famiglia più piccola, un consumo inferiore, un budget limitato. Tipicamente si trattava di due collettori con un serbatoio accumulatore da 200–300 litri. Dopo anni, cambia tutto: arriva un altro componente della famiglia, si acquista una piscina, si espande la casa, oppure semplicemente il proprietario desidera utilizzare l'energia solare anche per il preriscaldamento del riscaldamento. Ed ecco che nasce una domanda pratica che risolviamo molto spesso: come aggiungere un ulteriore collettore a quelli che già si trovano sul tetto?

Non si tratta solo di una questione di idraulica e potenza. L'espansione meccanica del portico – cioè dove e come verrà fissato fisicamente il nuovo collettore – è un passo che la maggior parte delle persone sottovaluta. Il risultato sono situazioni in cui i portici non si sovrappongono nello stesso inclinazione, i nuovi collettori non si trovano sul piano parallelo a quelli originali, oppure l'intero sistema diventa instabile. Questo articolo si concentra proprio su questo aspetto meccanico-installativo.

Perché la compatibilità meccanica è più importante di quanto sembri

Quando un cliente chiama dicendo che vuole "aggiungere un collettore", la prima domanda in un centro consulenziale tecnico non è mai sulle prestazioni né sull'idraulica. La prima domanda è sempre: „Che tipo di portico ha oggi e di che anno è?" Il motivo è semplice – i produttori di sistemi di portico modificano i dettagli costruttivi, le dimensioni delle guide di montaggio, i diametri dei tubi e il modo di fissaggio. Un portico del 2012 potrebbe non essere compatibile con un'estensione che oggi viene venduta con lo stesso nome commerciale.

Il secondo motivo per cui bisogna prestare attenzione alla meccanica prima dell'idraulica: la superficie del tetto ha limiti fisici. Su un tetto inclinato si tratta di pendenza, forma e portata; su un tetto piano si tratta di carico, distanza dal cornicione e possibilità di fissaggio con pesi. Prima di qualsiasi espansione è necessario effettuare un "audit meccanico" dell'installazione esistente.

Tipi di espansione – cosa è effettivamente possibile

Prima di esaminare prodotti e procedimenti specifici, è bene chiarire che "espansione del sistema" può significare tre cose diverse da un punto di vista meccanico:

Allungamento diretto del portico esistente – al portico originale si aggiunge un segmento di espansione che sostiene un ulteriore collettore. I collettori rimangono allineati, sullo stesso piano e con la stessa inclinazione. Questa è la soluzione più pulita e consigliata.
Installazione di un secondo portico indipendente – in un'altra parte del tetto si installa un intero nuovo portico (una base doppia o un portico singolo). Dal punto di vista idraulico si possono collegare, meccanicamente sono indipendenti. Utile quando la superficie originale non è sufficiente, oppure quando i tetti hanno orientamenti diversi.
Sostituzione dell'intero sistema di portico con uno più grande – relativamente raro, ma a volte conveniente, se il portico originale era dimensionato solo per 2 collettori senza possibilità di espansione e il cliente desidera passare a 4–6 unità. In questo caso è anche utile verificare lo stato dei collettori, poiché la loro età potrebbe giustificare anche un'espansione più complessa.

Nella pratica, lo scenario più comune è il primo – l'allungamento diretto. Proprio su questo ci concentreremo in dettaglio.

Portico base ed estensione – come funziona costruttivamente

I moderni sistemi di portico per tetti piani e inclinati sono progettati in modo modulare. Tipicamente esiste un portico base per i primi due collettori e ad esso si acquista un portico di espansione per ogni ulteriore collettore. Questo principio vale sia per i tetti inclinati che per quelli piani, anche se i dettagli costruttivi differiscono.

Su un tetto inclinato la base è generalmente costituita da due guide di montaggio fissate alle travi (o tramite ganci speciali sotto le tegole). Su queste guide si fissano o si avvitano i profili portanti del collettore. L'estensione si realizza allungando la guida o aggiungendo un ulteriore punto di fissaggio e una coppia di profili portanti. Il collettore deve stare alla stessa altezza e con la stessa inclinazione degli altri.

Su un tetto piano la base è generalmente la struttura del portico stessa con piastrelle di carico o blocchi di cemento. L'estensione in questo caso significa allungare fisicamente il telaio del portico con profili aggiuntivi, oppure aggiungere un portico autonomo posizionato vicino a quello originale e collegato a esso tramite un profilo di unione.

Prodotti per l’estensione – su cosa prestare attenzione nel catalogo

Nella categoria fissaggio dei collettori troverete prodotti direttamente destinati a tale utilizzo. Fondamentale è Porta per l’installazione di un ulteriore collettore – questo prodotto è appunto destinato a completare con un ulteriore collettore il supporto di base esistente. Non si tratta del supporto base in sé, ma di un modulo espansivo che si collega alla struttura originale.

Per un’installazione da zero – quindi quando si programma un sistema con due collettori e si desidera disporre fin dall’inizio di una base su cui in futuro poter costruire – è adatto Porta per l’installazione di due collettori. Si tratta dell’unità base, alla quale si collega direttamente l’estensione sotto forma del modulo espansivo precedentemente menzionato.

Se si installa su tetto piano o su un tetto con inclinazione fino a 15°, la situazione è un po’ diversa. In questi casi si utilizzano supporti speciali con inclinazione regolabile, poiché il tetto da solo non fornisce al collettore l’angolo di inclinazione necessario (ideale 35–50° per le nostre condizioni geografiche). Per questi casi è disponibile KS2100 – Supporto base per i primi 2 collettori su tetto piano/inclinazione fino a 15°, che è un kit base con inclinazione preimpostata per un collettore di superficie 1,82 m². A questo supporto base è destinato Kit di fissaggio per collettori su tetto piano fino a 15° e per l’installazione di più di due collettori su tetto piano serve Porta per 2 collettori – tetto piano.

Importante: non combinare prodotti di diversi produttori. Se si ha un supporto originale di un produttore e si desidera un’estensione di un altro, si verificheranno in genere problemi con le distanze dei profili, il diametro delle guide di montaggio e l’assetto complessivo dei collettori. I collettori solari hanno infatti dimensioni relativamente standardizzate (ad esempio collettore piano 2,0 m × 1,0 m o 2,1 m × 1,0 m), ma i sistemi di supporto sono progettati specificatamente per i collettori specifici di un certo produttore.

Passo dopo passo: come procedere con l’estensione dell’installazione esistente

1. Audit dell’installazione esistente – prima di ordinare qualsiasi cosa

Il primo passo è documentare ciò che si possiede. Verificare:

Produttore e tipo del supporto esistente (di norma una targhetta o un’incisione sul profilo)
Anno di installazione e stato dei supporti – corrosione, viti allentate, collettori spostati
Dimensioni e tipo dei collettori esistenti (larghezza, altezza, spessore del telaio)
Inclinazione e orientazione correnti dei collettori (azimut) – ideale misurarla con un inclinometro e una bussola
Superficie libera disponibile accanto al supporto esistente (a sinistra, a destra o sopra/sotto?)
Fixaggio – su travi, con ganci, con ballast – e suo stato
Accessibilità per l’installazione: impalcatura, scala, fissaggi di sicurezza?

Particolare attenzione va dedicata allo stato del fissaggio. Molto frequente è che il supporto originale sia fissato per un carico specifico di due collettori riempiti di fluido (ogni collettore pesa in media 40–55 kg). L’aggiunta di un terzo collettore aumenta il carico di ulteriori 40–55 kg – non parliamo nemmeno del vento e della neve. I punti di fissaggio vanno rivalutati. Ne saprete di più nell’articolo Come fissare correttamente il supporto dei collettori sul tetto senza danneggiare l’impermeabilizzazione.

2. Verifica della capacità idraulica dell’intero sistema

Questo non è certo una questione meccanica, ma prima di procedere con l’estensione meccanica è necessario risolverla, poiché ne dipende anche la configurazione finale. Il circuito solare ha limiti:

Circolatore – è dimensionato per un flusso e una perdita di carico specifici. L’aggiunta di un collettore (rispettivamente l’inserimento in serie o in parallelo) può modificare la resistenza idraulica. Di norma passando da 2 a 3 collettori non si sostituisce la pompa, ma va verificato con un calcolo.
Vaso di espansione – il suo volume deve corrispondere al maggiore volume del fluido nel circuito. Un sistema solare piano con 2 collettori richiede un vaso di espansione intorno ai 10–12 litri; con 3 collettori va ricalcolato.
Accumulo – un serbatoio solare da 200 l copre 2 collettori con una superficie totale di circa 4 m². L’aggiunta di un terzo collettore (circa 6 m² in totale) richiede di aumentare il volume del serbatoio almeno a 300 l, altrimenti il sistema sovraccaricherà il serbatoio e i collettori si surriscaldano inutilmente.

3. Scelta del supporto espansivo corretto

Se si è verificato che il produttore originale offre un’estensione compatibile, si ordina il modulo espansivo specifico. Nella situazione ideale si tratta di un modulo direttamente del produttore del kit originale, ad esempio Porta per l’installazione di un ulteriore collettore. Questo modulo contiene tutti i profili, le giunzioni, le viti e gli elementi di dilatazione necessari.

Attenzione: il nuovo collettore (se acquistato separatamente) deve essere dello stesso produttore e dello stesso modello di quelli originali, oppure almeno deve avere le stesse dimensioni dei telai e lo stesso diametro delle tubazioni. Altrimenti si avranno problemi con l’impianto idraulico e con il fissaggio meccanico nel supporto.

4. Preparazione del cantiere e sicurezza

Lavorare sul tetto richiede misure di sicurezza che molti installatori dilettanti sottovalutano. Su un tetto inclinato è obbligatorio l’imbracatura di sicurezza o una piattaforma di lavoro per qualsiasi lavoro a più di 3 m di altezza. Su un tetto piano bisogna stare particolarmente attenti quando si cammina vicino all’attico e quando si manipolano profili lunghi.

Coprire il collettore con un foglio opaco prima dell’installazione – i collettori solari senza circolazione del fluido possono riscaldarsi fino a 200–250 °C (cosiddetta temperatura di stazionamento) in una giornata molto soleggiata. Manipolare un collettore non connesso in una giornata soleggiata è veramente pericoloso.

5. Montaggio del supporto espansivo

La procedura di montaggio dipende dal tipo di tetto. In generale si applica:

Su tetto inclinato: Prima si prolungano o si completano le guide di montaggio (fissate alle travi con ganci). È importante che il nuovo punto di fissaggio sia nella trave, non solo nella guaina protettiva o nella gronda. I ganci devono essere dello stesso tipo di quelli originali, in modo che il profilo del supporto si adatti allo stesso modo. Poi si fissano i profili portanti (verticali o inclinati) seguendo le istruzioni del produttore. Il collettore si posiziona nel supporto e si fissa con le cerniere.

Sul tetto piano: L'estensione prevede di norma l'aggiunta di un ulteriore supporto con il proprio ballast, collegato al profilo del supporto originale, che rafforza l'intero sistema e impedisce movimenti reciproci. Il carico del ballast deve essere calcolato per l'intera struttura montata – non solo per il nuovo supporto singolarmente. Per questo tipo di installazione, si prega di consultare anche l'articolo Installazione del supporto per collettori solari su tetto piano passo dopo passo, dove il procedimento è descritto in dettaglio.

6. Collegamento idraulico del nuovo collettore

Il nuovo collettore può essere collegato idraulicamente in parallelo o in serie con i collettori esistenti. La configurazione consigliata per la maggior parte dei collettori piani è il collegamento in parallelo con bilanciamento idraulico – il cosiddetto circuito Tichelman. Il collegamento in serie aumenta la perdita di carico e può causare un flusso non uniforme nei collettori.

Tutte le giunzioni devono essere sigillate con nastro isolante per tubazioni solari o con nastro di teflon – il nastro normale o il teflon comune non sono sufficienti per temperature intorno ai 200 °C e per il glicole. Utilizzare materiali certificati per sistemi solari.

Errori più comuni nell'estensione del sistema di supporto

Dopo anni di consulenze e decine di ordini, vediamo ripetutamente gli stessi errori. Ecco i più frequenti:

Inclinazione diversa del nuovo collettore rispetto a quelli originali – si verifica quando il supporto esteso viene fissato senza misurare con precisione l'inclinazione esistente. Risultato: aspetto poco estetico e flusso non bilanciato.
Fixaggio insufficiente dell'estensione – il nuovo supporto viene fissato solo al supporto originale senza fissaggio autonomo alla struttura del tetto. Con venti forti, l'intera struttura può subire forze molto elevate, per le quali l'originale fissaggio non è dimensionato.
Cambiamento dell'orientamento del nuovo collettore – se non c'è abbastanza spazio sul tetto originale, il cliente a volte vorrebbe installare il nuovo collettore in un'altra parte del tetto con un'altra orientazione. Questo è problematico dal punto di vista idraulico e richiede in molti casi un circuito separato.
Riscaldamento non controllato dopo l'estensione – maggiore superficie dei collettori → maggiore potenza → se il serbatoio non è stato ampliato, il sistema va in stasi e il glicole si degrada molto più velocemente.
Assenza di sfiato d'aria nel nuovo circuito – durante la ricostruzione idraulica entra aria nel circuito, che deve essere rimossa. Senza una valvola di sfiato funzionante nel punto più alto, il sistema non circola correttamente.
Trascurare il cambiamento dei rapporti di pressione – aggiungendo un collettore cambia il volume del circuito solare. Il vaso di espansione deve essere ricalcolato e, se necessario, sostituito o integrato.

Per ulteriori problemi relativi al fissaggio, si prega di consultare l'articolo Problemi comuni con il fissaggio dei collettori solari – allentamento, corrosione, perdite di giunzioni.

Caso speciale: estensione del sistema su tetto piano

I tetti piani hanno esigenze specifiche. I collettori non si trovano a livello del tetto piano, ma sono montati su supporti inclinati con un angolo tipico di 35–45°. Ogni collettore su tale supporto presenta una superficie molto maggiore esposta al vento rispetto a un collettore su un tetto inclinato. Per questo motivo, nell'estensione del sistema su un tetto piano è fondamentale:

Mantenere le distanze minime tra le file di collettori, in modo che non si ombreggino reciprocamente (regola: distanza minima = 2,5 volte l'altezza dell'ostacolo ombreggiante per il sole invernale)
Orientazione corretta rispetto al vento dominante – la lunga lato del collettore dovrebbe essere perpendicolare al vento dominante
Ballast sufficiente – orientativamente 15–25 kg/m² di superficie collettore, in posizioni esposte anche di più
Verifica della portanza del tetto – aggiungendo un collettore con ballast, il carico aumenta di 100–200 kg per un singolo collettore incluso il supporto

Sui tetti piani è inoltre importante assicurarsi che le giunzioni dei collettori non siano sottoposte a trazione (ad esempio, se la tratta tubolare sul tetto si abbrevia con un collettore più lontano). Collegamenti flessibili di tubazioni solari lunghe 0,5–1,0 m tra i collettori sono una buona soluzione, in quanto assorbono l'espansione termica.

Quando l'estensione non conviene – e cosa fare invece

Non sempre è la soluzione ottimale estendere un sistema esistente. Esistono situazioni in cui è meglio considerare un'altra via:

I collettori originali hanno più di 15–18 anni – la superficie in vetro del collettore si degrada, lo strato selettivo perde l'assorbimento, le guarnizioni si seccano. Aggiungere un nuovo collettore a quelli vecchi è economicamente dubbio.
Il supporto esistente non è compatibile con l'estensione – il produttore ha sospeso la produzione, i ricambi non sono disponibili. A volte è più semplice sostituire l'intero sistema di supporto in una volta sola.
Il tetto non ha abbastanza spazio o portanza strutturale – in questo caso si deve cercare un'altra posizione: facciata, garage, pergola separata. Per questa opzione si prega di consultare l'articolo Supporto su tetto piano vs. tetto inclinato vs. parete – confronto dei sistemi di fissaggio dei collettori.
Desidera aggiungere più di 1–2 collettori – se si pensa ad un'estensione più grande (ad esempio da 2 a 6 collettori), potrebbe convenire una reinstallazione completa con un serbatoio più grande e nuovi circuiti invece di una soluzione a pezzi.

Misure e parametri tecnici – cosa annotare prima dell'ordine

Se Lei desidera ordinare un supporto esteso o consultarlo, si prepari con le seguenti informazioni:

Parametro	Dove trovarlo	Esempio di valore
Produttore del collettore	Etichetta sul telaio del collettore	ad esempio KS 2100F
Tipo/modello del supporto	Documentazione di installazione, incisione sul profilo	ad esempio KS2100
Larghezza del collettore (mm)	Misurando o dal foglio tecnico	1 000 mm (tipico)
Altezza del collettore (mm)	Misurando o dal foglio tecnico	2 070–2 100 mm (tipico)
Tipo di tetto	Visivamente, misurando l'inclinazione	Inclinato 35°, piano (inclinazione <5°)
Orientazione del supporto	Misura sul tetto, foto	Collettori in larghezza / in altezza
Numero di collettori esistenti	Direttamente dall'installazione	2 pz

L'orientazione dei collettori (installazione orizzontale vs. verticale) e il modo in cui influisce sulla scelta del supporto, è trattata in un articolo separato Installazione orizzontale vs. verticale dei collettori – quando utilizzare quale orientamento del supporto. Se non è sicuro di quale tipo di supporto abbia bisogno, potrebbe aiutarla anche la panoramica Quale supporto per collettori ha bisogno – inclinazione del tetto, tipo di collettore e dimensione della superficie.

Esempio pratico: ampliamento da 2 a 3 collettori su tetto inclinato

Situazione specifica che affrontiamo abbastanza spesso: una casa a due piani con due collettori piani 2,0 × 1,0 m installati su un tetto inclinato a sud-ovest (inclinazione 38°). Serbatoio 200 l, circolatore Grundfos Solar 15-65. Il proprietario ha acquistato una piscina in casa (8 × 4 m) e vorrebbe utilizzare anche il sistema solare per il suo riscaldamento.

L'analisi ha mostrato: i due collettori originali (insieme 4 m² lordi) non sono sufficienti nemmeno per il riscaldamento dell'acqua per una famiglia di 4 persone, figurarsi per la piscina. L'indicazione era di ampliare a 4 collettori e aumentare il serbatoio a 400 l (insieme al controllo solare-combinato), con la piscina collegata tramite uno scambiatore termico come priorità n. 2 dopo il riscaldamento TÚV.

Aspetti meccanici: il tetto originale aveva travi in legno con un passo di 90 cm, il che permetteva il fissaggio diretto alle travi senza la necessità di un supporto aggiuntivo. Il supporto esistente era compatibile con l'ampliamento – sulla stessa barra di montaggio sono state aggiunte due staffe per il terzo e quarto collettore. Il nuovo fissaggio è stato realizzato aggiungendo due ganci alle travi adiacenti. L'intera modifica meccanica ha richiesto a una coppia di installatori esperti circa 4 ore.

Idraulica: 4 collettori in configurazione parallela Tichelmann, nuovo serbatoio 400 l con due scambiatori (solare + caldaia), vaso di espansione aumentato da 10 l a 18 l. Risultato: la copertura estiva del TÚV con energia solare è aumentata dal 68 % al 91 %, la piscina è riscaldata senza energia esterna da maggio a settembre.

Domande frequenti (FAQ)

Può collegare un collettore di un altro produttore al supporto esistente?

In teoria sì, in pratica raramente senza complicazioni. I profili e le staffe del supporto sono progettati per le dimensioni specifiche del telaio del collettore del produttore. Se il nuovo collettore ha la stessa larghezza del telaio (tipicamente 45–50 mm) e la stessa larghezza complessiva del modello originale, potrebbe funzionare – ma i collegamenti idraulici (diametro, posizione ingresso/uscita) possono differire. Le consigliamo di consultare il venditore prima dell'ordine.

Quanti collettori può collegare a un singolo supporto base?

Dipende dal produttore e dal prodotto specifico. La maggior parte dei sistemi per tetti inclinati permette l'ampliamento fino a 4–6 collettori in una fila. Per tetti piani è generalmente 2–4 collettori in un'unica unità. Più collettori in serie significano una maggiore perdita di pressione – e da 3–4 unità un collegamento idraulico parallelo è praticamente obbligatorio.

Ha bisogno di un permesso edilizio per ampliare il sistema di fissaggio?

Nella maggior parte della Slovacchia, l'installazione di collettori solari su un edificio residenziale esistente e il suo ampliamento rientrano nella categoria dell'obbligo di notifica o sono addirittura esenti – dipende dall'entità, dal comune e dal tipo di costruzione. Se l'ampliamento non supera il 50 % della potenza originale e non vengono modificati i parametri statici del tetto, generalmente basta una comunicazione all'ufficio edilizio. Per progetti più grandi (edifici commerciali, superficie superiore a 25 m²) consigliamo di consultare preventivamente l'ufficio edilizio.

Perché dopo l'ampliamento il sistema riscalda meno di prima?

La causa più comune è un circuito idraulico squilibrato – il fluido scorre preferenzialmente attraverso un circuito (più breve) e l'altro è sottodimensionato. La soluzione è il bilanciamento idraulico (valvole di limitazione su ogni ramo) o il passaggio a un circuito Tichelmann. Un'altra causa potrebbe essere l'aria nella rete dopo la riconfigurazione – è necessario purgare l'intero circuito e aumentare la pressione a 1,5–2,5 bar a freddo.

Qual è l'ordine corretto dei collettori in fila – il nuovo davanti o dietro?

Nel collegamento parallelo l'ordine non ha importanza – ogni collettore riceve la stessa temperatura del fluido in entrata. Nel collegamento in serie (che non si consiglia per più di 2 collettori) il fluido uscito dal primo collettore è pre-riscaldato e entra nel secondo più caldo, riducendo la sua efficienza. Nel circuito Tichelmann il flusso attraverso ogni collettore è invertito, garantendo una distribuzione uniforme senza regolazioni.

Che fare se non c'è spazio vicino ai collettori originali sul mio tetto?

Ha diverse opzioni: aggiungere un collettore su un'altra parte del tetto (richiede un circuito separato o un collettore comune), installarlo su una facciata della casa (montaggio verticale, rendimento annuo inferiore, ma alternativa reale), o installarlo su un garage, un gazebo o una pergola. Ogni soluzione ha le sue specificità – per saperne di più, veda l'articolo Come scegliere il fissaggio corretto per i collettori solari – tetto piano, tetto inclinato o parete.

Conclusione – passo dopo passo, non tutto insieme

L'ampliamento di un sistema solare esistente con un ulteriore collettore è un'operazione tecnicamente abbastanza gestibile, purché si proceda in modo sistematico. È fondamentale non partire dall'ultimo passo – cioè non acquistare un nuovo collettore e poi stupirsi che non si adatta al supporto esistente o che la pompa non è sufficiente. La sequenza corretta è: ispezione dell'installazione → calcolo idraulico → scelta dell'ampliamento compatibile → installazione meccanica → riconfigurazione idraulica → test di pressione e purga.

Il sistema di fissaggio è la base dell'integrità meccanica dell'installazione. Se l'ampliamento viene realizzato con prodotti dello stesso produttore (ad esempio Supporto per l'installazione di un ulteriore collettore rispetto al supporto esistente Supporto per l'installazione di due collettori), il risultato è prevedibile e senza problemi. L'adattamento improvvisato con componenti non compatibili risparmia soldi al momento dell'acquisto, ma al prezzo di problemi che si manifesteranno alla prima tempesta o al primo surriscaldamento del sistema.

Se non è sicuro della scelta di un supporto specifico o della sua compatibilità con il Suo sistema esistente, veda l'intera gamma nella categoria fissaggio dei collettori – e non esiti a contattarci con una documentazione fotografica della Sua installazione esistente. Una foto del profilo del supporto e dell'etichetta del collettore rivela molto di più di un'ora di descrizione telefonica.

Ha una domanda su questo argomento?

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