Impostazione della pressione predefinita nel serbatoio di espansione del sistema solare

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Impostazione della pressione predefinita nel serbatoio di espansione del sistema solare – guida pratica completa

Il serbatoio di espansione è uno dei componenti del sistema solare che spesso si trascura durante l'installazione, ma che successivamente richiede una manutenzione regolare. E la pressione predefinita nel serbatoio di espansione è uno dei parametri più frequentemente trascurati durante la manutenzione annuale. Tuttavia, una pressione predefinita errata può causare diversi problemi – dal fastidioso aumento della pressione in estate, passando per il gocciolamento della valvola di sicurezza, fino al danneggiamento permanente della membrana o del collettore in caso di funzionamento senza liquido.

In questo articolo ci concentreremo esclusivamente sull'aspetto pratico: come si misura la pressione predefinita, come si calcola il valore corretto, quando e perché essa cambia, e cosa fare in caso di deviazione dal valore ideale. Se invece si desidera prima rispondere alla domanda su quale serbatoio di espansione scegliere, consigliamo di iniziare con l'articolo Come scegliere il serbatoio di espansione per il sistema solare – criteri principali. Per il calcolo del volume della membrana, si prega di leggere Quale volume del serbatoio di espansione è necessario per il mio circuito solare.

Che cos'è la pressione predefinita e cosa influenza

Il serbatoio di espansione (un recipiente a pressione con membrana) è composto da due camere separate da una membrana elastica. Una camera è riempita con gas – di norma azoto o aria – e l'altra camera è connessa al lato liquido del circuito solare. Quando il liquido si espande per il riscaldamento, esercita pressione sulla membrana e comprime il volume gassoso. Quando il sistema si raffredda, il gas spinge la membrana indietro e il liquido ritorna nel circuito.

La pressione predefinita è quindi la pressione nella camera gassosa del serbatoio di espansione quando il sistema è freddo e senza pressione operativa – in altre parole, la pressione che è stata impostata nella camera gassosa prima che il serbatoio di espansione fosse riempito e il sistema messo in funzione.

Una pressione predefinita correttamente impostata garantisce che:

la membrana non sia sottoposta a stress eccessivo durante l'intera operatività,
il serbatoio di espansione possa contenere efficacemente l'intero volume del liquido espanso,
il sistema mantenga la pressione operativa entro un intervallo sicuro anche alle massime temperature del collettore,
la valvola di sicurezza non si apra inutilmente durante la normale operatività estiva,
non si formino bolle d'aria nel sistema causate da depressione temporanea.

Come si calcola il valore corretto della pressione predefinita

Questo è il punto in cui la maggior parte delle persone commette errori – impostando la pressione predefinita a occhio o copiando un numero da una tabella senza considerare l'installazione specifica. Il valore corretto della pressione predefinita dipende dall'altezza in cui è installato il serbatoio di espansione e dall'altezza del punto più alto del sistema (di norma il collettore sul tetto).

La formula di base è semplice:

p₀ = (H / 10) + 0,2 bar

dove H è l'altezza in metri dal serbatoio di espansione al punto più alto del sistema, e 0,2 bar è una riserva di sicurezza che impedisce che il liquido passi attraverso la membrana quando il sistema è freddo.

Esempio pratico n. 1: Il serbatoio di espansione è installato in una stanza tecnica a 1 m dal suolo, i collettori sono sul tetto a 7 m dal suolo. La differenza di altezza H = 6 m. Pressione predefinita: p₀ = 0,6 + 0,2 = 0,8 bar.

Esempio pratico n. 2: Il serbatoio di espansione è installato in una cantina (0 m), i collettori sono su un tetto spiovente a 10 m dal suolo. H = 10 m. Pressione predefinita: p₀ = 1,0 + 0,2 = 1,2 bar.

Esempio pratico n. 3: Il serbatoio di espansione è installato immediatamente sotto il collettore su un terrazzo (3 m), i collettori sono a 4 m. H = 1 m. Pressione predefinita: p₀ = 0,1 + 0,2 = 0,3 bar – tuttavia, in pratica, si consiglia un minimo di 0,5 bar per evitare che la membrana si trovi in una posizione estrema.

Attenzione: se il serbatoio di espansione è installato sopra la tubazione di alimentazione del liquido, è necessario modificare il calcolo – tuttavia, questa soluzione è estremamente poco adatta per i circuiti solari e in molti casi va evitata.

Pressione operativa minima e massima – come la pressione predefinita influenza l'intero intervallo di pressione

La pressione predefinita non è un valore isolato. Fa parte di una triade di valori che definiscono l'operatività sicura del circuito solare:

p₀ – pressione predefinita (impostata nella camera gassosa fredda, sistema freddo)
p_min – pressione operativa minima (sistema in funzione a bassa temperatura, di norma p₀ + 0,2 bar)
p_max – pressione operativa massima (limite superiore, deve essere inferiore alla pressione di apertura della valvola di sicurezza)

La valvola di sicurezza viene installata standardmente a 6 bar nei circuiti solari. La pressione massima di esercizio dovrebbe essere almeno 0,5–1 bar inferiore, quindi fino a 5–5,5 bar. L'espansore deve essere dimensionato in modo che, quando la membrana è completamente compressa, la pressione rimanga comunque all'interno di questo intervallo sicuro. Per questo motivo il calcolo del volume dell'espansore è critico – per saperne di più, si veda l'articolo Quale volume di espansore è necessario per il Suo circuito solare.

Se la pressione predefinita è troppo bassa, la membrana in esercizio a freddo "cade" sul fondo e il fluido entra nella camera d'aria – danneggia gravemente la membrana, un problema che si scopre di solito solo quando la valvola di sicurezza inizia a gocciolare ogni estate e non si riesce a trovare un'altra causa.

Se la pressione predefinita è troppo alta, la membrana in esercizio a freddo è compressa verso il fluido e l'espansore non ha una capacità sufficiente – la pressione del sistema aumenta troppo rapidamente durante il riscaldamento e si avvicina nuovamente alla pressione di apertura della valvola di sicurezza.

Quando e come si misura la pressione predefinita – procedura corretta

La misurazione della pressione predefinita nell'espansore ha le sue regole. Se le si viola, si ottiene un valore errato e si potrebbe impostare una pressione predefinita errata, il che è peggio che non averne modificata alcuna.

Condizioni per una misurazione corretta della pressione predefinita

Il sistema deve essere freddo – ideale è la mattina prima del primo sole, oppure almeno 8 ore dopo l'arresto.
Il lato fluido dell'espansore deve essere scaricato – significa che prima della misurazione si stacca (o si chiude con una valvola a sfera) l'espansore dal circuito e si apre il rubinetto di scarico, in modo che la pressione del fluido non comprima la membrana dall'interno.
La misurazione si effettua tramite il rubinetto Schrader (stesso tipo delle gomme automobilistiche) posizionato sulla camera d'aria dell'espansore – di norma in alto o sul lato.
Utilizzare un manometro preciso con una risoluzione di almeno 0,1 bar – i manometri automobilistici comuni hanno una precisione di ±0,2 bar, che è troppo grossolana. I manometri professionali per il riempimento dei circuiti hanno una precisione migliore.

Se non si scarica il circuito fluido prima della misurazione, si misura la somma della pressione predefinita e della pressione operativa del fluido – un valore fuorviante. Molti utenti si perdono in questo errore.

Procedura passo passo per la misurazione

Chiudere la valvola a sfera tra l'espansore e il sistema.
Sul rubinetto di scarico del sistema (non dell'espansore) ridurre con attenzione la pressione del circuito fluido a 0 bar – oppure basta isolare l'espansore con la valvola e scaricare la camera fluida tramite un piccolo rubinetto sul corpo dell'espansore, se presente.
Svitare il cappuccio del rubinetto Schrader sulla camera d'aria.
Appoggiare il manometro e leggere la pressione.
Confrontare con il valore calcolato p₀.
Se il valore è basso, aggiungere pressione con una pompa. Se è alto, liberare un po' di aria premendo il tasto del rubinetto Schrader.
Rivitare il cappuccio del rubinetto, aprire la valvola e controllare la pressione del sistema in stato freddo.

Con cosa e come si regola la pressione predefinita – strumenti e procedura

Per regolare la pressione predefinita nella camera d'aria si necessita di una fonte di aria compressa o azoto e di uno strumento adatto per la misurazione. In pratica si utilizzano queste opzioni:

Pompa d'aria con manometro

La variante più semplice per la manutenzione domestica. Una pompa per biciclette standard con rubinetto Schrader e manometro integrato è sufficiente per regolare la pressione predefinita fino a 2–3 bar. Per pressioni più elevate (se l'espansore è posizionato in basso e i collettori sono molto in alto) si dovrà utilizzare una pompa con una pressione di pompaggio maggiore – ad esempio una pompa a pedale o un compressore con regolatore.

Se si deve anche riempire l'intero circuito, si apprezzerà disporre di una Pompa manuale per il riempimento di sistemi solari – che serve principalmente per pompare il fluido nel circuito, ma durante il lavoro sull'espansore e lo svuotamento dell'aria forma parte di un completo set di strumenti per l'assistenza tecnica del circuito solare.

Recipienti di azoto con valvola riduttrice

Opzione professionale. L'azoto è un gas inerte – non reagisce con la membrana, non corrode le parti metalliche e non genera umidità nella camera. Per l'assistenza degli espansori nelle grandi installazioni commerciali (collettori piani per hotel, pensioni, palazzine) questa è la procedura standard. Per un'abitazione comune con 2–4 collettori basta l'aria, purché la membrana non sia danneggiata e il riempimento si effettui con aria asciutta.

Come prestare attenzione durante la regolazione della pressione predefinita

Mai superare la pressione massima della membrana indicata dal produttore (di norma 6–10 bar per gli espansori solari).
Dopo la regolazione controllare sempre nuovamente l'ermeticità del rubinetto Schrader – passarci una goccia d'acqua e verificare che non formino bolle.
Controllare sempre la pressione predefinita a freddo – se si effettua una correzione a caldo, il valore non corrisponderà allo stato reale a freddo.
Dopo la regolazione della pressione predefinita e il ricollegamento dell'espansore, controllare la pressione del sistema sul manometro del circuito – dovrebbe essere p₀ + 0,2 a 0,5 bar in esercizio a freddo.

Valori tipici della pressione predefinita in base all'altezza dell'installazione – tabella riassuntiva

Dislivello H (espansore → collettore)	Pressione predefinita calcolata p₀	Pressione del sistema raccomandata (freddo)
1–3 m	0,3–0,5 bar (min. 0,5)	0,7–0,8 bar
4–6 m	0,6–0,8 bar	0,9–1,1 bar
7–9 m	0,9–1,1 bar	1,2–1,4 bar
10–12 m	1,2–1,4 bar	1,5–1,8 bar
oltre 12 m	oltre 1,4 bar (individuale)	oltre 1,8 bar

Nota: i valori nella tabella si riferiscono a sistemi solari termici standard con valvola di sicurezza a 6 bar e miscela non congelante solare comune (propilenglicole 30–40 %). Se Lei utilizza un altro mezzo o ha una configurazione speciale del circuito, La preghiamo sempre di consultare il progettista del sistema.

Come riconoscere che la pressione predefinita è impostata male – sintomi pratici

Negli anni di esperienza nella pratica professionale abbiamo incontrato diversi scenari ricorrenti, in cui la pressione predefinita errata era la causa principale di un problema che si manifestava in modo diverso:

Scorrimento della valvola di sicurezza in estate

Questo è il sintomo più comune. Il cliente chiama dicendo che dal collettore solare termico, in luglio-agosto, gocciola liquido. L'istinto iniziale è che l'espansore sia troppo piccolo. Ma in sei casi su dieci il problema è più semplice: la membrana è collassata (danneggiata o la pressione predefinita è zero) e l'espansore non svolge più la sua funzione. La compressione della camera d'aria attraverso il tappo Schrader è il primo passo diagnostico.

Il sistema perde pressione dopo il raffreddamento

Quando il sistema si raffredda, la pressione dovrebbe essere a p₀ + 0,2 bar (pressione del sistema freddo). Se la pressione scende significativamente al di sotto di questo valore – ad esempio a zero o addirittura sotto zero – potrebbe significare che la pressione predefinita è troppo alta. L'espansore, durante il raffreddamento, spinge troppo aggressivamente la membrana e il sistema perde liquido attraverso la valvola di sicurezza, oppure si verifica sottovuoto e l'aria viene risucchiata attraverso i punti deboli.

Rumore nel circuito – "martellamento" o "bollitura"

Se la pressione predefinita è troppo bassa, può verificarsi cavitazione della pompa in aree del circuito con basse pressioni. Il sistema sembra "funzionare", ma nel lungo termine logora la pompa e le tubazioni in caso di brusche variazioni di pressione.

Controllo visivo della membrana – test senza strumenti

Anche senza manometro, Lei può verificare rapidamente se nella camera d'aria c'è pressione: prema il tappo del rubinetto Schrader con un oggetto appuntito (matita, chiave). Se non esce aria, la membrana è collassata e il liquido è entrato nella camera d'aria – l'espansore deve essere sostituito. Se esce aria, la pressione è presente, ma deve essere misurata con precisione.

Pressione predefinita e riempimento del circuito – una relazione spesso trascurata

La pressione predefinita dell'espansore e il riempimento del circuito solare sono passaggi interconnessi. La procedura corretta al primo avvio del sistema è la seguente: prima si imposta la pressione predefinita nell'espansore, e solo dopo si inizia a riempire il circuito con il liquido. Se fa il contrario – cioè prima riempie il circuito e poi controlla l'espansore – Lei è in svantaggio, perché per misurare la pressione predefinita deve svuotare nuovamente il circuito.

Per il riempimento si consiglia di seguire le indicazioni dell'articolo Pompa manuale per il riempimento di sistemi solari termici – come riempire correttamente e svuotare l'aria dal circuito. Il riempimento è sempre accompagnato da un'aspirazione dell'aria – che ha un impatto sulla pressione finale del sistema, che dopo il riempimento deve essere controllata nuovamente e, se necessario, regolata. A tale scopo, la pompa manuale con manometro è lo strumento ideale: può controllare la pressione anche durante il pompaggio del liquido e fermarsi esattamente quando la pressione del sistema raggiunge il valore desiderato.

I clienti che montano per la prima volta un circuito solare autonomamente, a volte confondono la pressione predefinita dell'espansore con la pressione del sistema. Si tratta di due valori diversi: la pressione predefinita (nella camera d'aria, misurabile solo dopo lo svuotamento del circuito) e la pressione del sistema (sul manometro del circuito, misurata in condizioni normali di funzionamento a freddo). La prima è sempre inferiore alla seconda di 0,2–0,5 bar.

Con quale frequenza controllare la pressione predefinita e quando cambiarla

La pressione predefinita nell'espansore si riduce naturalmente nel tempo – il gas della camera d'aria si diffonde lentamente attraverso la membrana. Si tratta di un fenomeno fisico inevitabile, non di un difetto del prodotto. La velocità media di calo è di circa 0,1–0,3 bar all'anno, ma dipende dalla qualità della membrana, dalla temperatura ambiente e dal carico di pressione.

Siamo a consigliarLe di controllare la pressione predefinita una volta all'anno – idealmente a primavera, prima dell'inizio della stagione solare principale. La procedura è semplice e l'intera operazione dura 15–30 minuti, se ha gli strumenti a portata di mano.

La pressione predefinita deve essere cambiata (non solo integrata) quando:

ha spostato l'espansore in un'altra posizione del sistema,
ha modificato in modo significativo la configurazione del circuito (aggiunti collettori in altezze maggiori),
ha sostituito la valvola di sicurezza con un'altra pressione di apertura,
ha sostituito l'espansore con un modello nuovo con una membrana diversa (un espansore nuovo di fabbrica ha una pressione predefinita di 1,5 bar, che potrebbe non corrispondere alla Sua installazione).

Una procedura più dettagliata per il controllo completo e la manutenzione dell'espansore è disponibile anche nell'articolo Come controllare e mantenere l'espansore in un sistema solare termico, dove sono descritti anche altri aspetti dell'assistenza tecnica.

Nuovo espansore di fabbrica – attenzione all'impostazione iniziale della pressione predefinita

Questa è una trappola comune, anche per installatori esperti. Un nuovo espansore arriva da fabbrica con una pressione predefinita impostata a 1,5 bar. I produttori hanno scelto questo valore come compromesso per installazioni "medie", ma non è il valore corretto per ogni installazione.

Se installa un espansore con una pressione predefinita di 1,5 bar in un sistema dove la differenza di altezza H = 5 m e la pressione predefinita calcolata dovrebbe essere 0,7 bar, non danneggerà immediatamente il sistema – ma l'espansore lavorerà in una fascia di pressione non ottimale. In condizioni di funzionamento a freddo, la pressione del sistema sarà troppo alta (1,7+ bar) e la capacità dell'espansore per il liquido dilatato sarà inferiore a quanto previsto.

Per questo motivo, l'adattamento della pressione predefinita è un passo obbligatorio in ogni nuova installazione, non un'opzione facoltativa. Prima di collegare l'espansore al circuito, controlli sempre la pressione predefinita e adattatela al valore calcolato.

Pressione predefinita e miscela antigelo solare – relazione con la densità del liquido

La maggior parte dei sistemi solari funziona con una miscela di acqua + glicole propilenico in una proporzione che garantisce la protezione fino a -25 °C fino a -30 °C (tipicamente 35–40 % di glicole). Questa miscela ha una densità maggiore rispetto all'acqua pura e presenta leggermente diversi coefficienti di dilatazione termica. Dal punto di vista della pressione predefinita, ciò significa praticamente che:

Il volume del liquido dilatato è leggermente maggiore rispetto all'acqua pura – questo è un argomento a favore della scelta di un espansore più grande, non per una diversa pressione predefinita.
Il liquido più denso genera una maggiore pressione idrostatica in fondo al circuito – questo non ha un impatto diretto sul calcolo della pressione predefinita, ma va considerato nella progettazione dei tubi e della pompa.
La pressione predefinita stessa si calcola nello stesso modo indipendentemente dal tipo di liquido – la formula p₀ = H/10 + 0,2 bar è valida per entrambi i mezzi.

Se prevede di sostituire il liquido (ad esempio durante la ristrutturazione di un sistema più vecchio), legga anche Riempimento del sistema solare con miscela antigelo – cosa deve sapere – lì sono descritti gli aspetti specifici della manipolazione della miscela a base di glicole e la corretta procedura di sostituzione. Anche in questo caso, il controllo della pressione predefinita dell'espansore è parte del processo.

Errori comuni durante l'impostazione della pressione predefinita – sintesi pratica

Se dovesse ricordare solo pochi punti da questo articolo, siano questi:

Misurazione a caldo o senza scarico del circuito liquido – il risultato non è preciso e l'impostazione potrebbe essere completamente errata.
Utilizzo della pressione predefinita di fabbrica senza adattamento – un nuovo espansore ha 1,5 bar, mentre la sua installazione potrebbe necessitare di 0,7 bar.
Pressione predefinita zero dopo anni di funzionamento senza controllo – la membrana si è sgonfiata, l'espansore ha perso la sua funzione, la valvola di sicurezza gocciola.
Pressione predefinita troppo alta "per sicurezza" – il sistema funziona a una pressione eccessivamente alta in condizioni di basse temperature, con il rischio di apertura della valvola di sicurezza anche in assenza di guasti.
Confusione tra pressione predefinita e pressione del sistema – si tratta di due valori diversi, misurati in condizioni diverse.

Domande frequenti (FAQ)

Che pressione predefinita impostare, se non conosco esattamente l'altezza dall'espansore al collettore?

Se non conosce l'altezza esatta, il rilevamento non è complicato – basta stimare il numero di piani e l'altezza della stanza tecnica. Un piano abitativo comune = 2,8–3,0 m. Se si trova in un seminterrato e i collettori sono sul tetto di una casa unifamiliare, consideri H = 5–6 m e una pressione predefinita intorno a 0,7–0,8 bar. Per una casa unifamiliare con seminterrato e tetto piano (2 piani + stanza tecnica): H ≈ 8–9 m, pressione predefinita 1,0–1,1 bar. È meglio sovrastimare di 0,1–0,2 bar, piuttosto che avere una pressione predefinita troppo bassa.

Può utilizzare l'aria normale da un compressore invece dell'azoto?

Sì, per i sistemi solari domestici l'aria normale è pienamente accettabile. L'azoto è vantaggioso nelle installazioni commerciali, dove è importante la stabilità chimica a lungo termine della membrana e la minimizzazione dell'ossidazione. Per una casa unifamiliare con membrane in EPDM o butilgommapiù, l'aria da un compressore asciutto o una pompa a pedale è una soluzione standard, con cui gli installatori in tutta Europa hanno lavorato per decenni.

L'espansore ha 0 bar – va sostituito o basta aggiustare la pressione predefinita?

Dipende da ciò che ha causato la caduta a zero. Se la caduta è graduale (più anni) e la valvola Schrader era fuoriuscita o semplicemente c'è stata una diffusione attraverso la membrana – basta aggiustare la pressione predefinita con l'aria. Se la caduta è improvvisa o non esce aria dalla valvola, ma liquido – la membrana è perforata e l'espansore deve essere sostituito. Test diagnostico: prema il tappo della valvola Schrader. Aria = OK, basta aggiustare. Liquido o niente = sostituzione.

Mentre imposto la pressione predefinita, la pressione del sistema cambia molto – è normale?

Sì, è normale e corretto. Se aumenta la pressione predefinita nella camera d'aria (ad esempio da 0,3 a 0,8 bar), la membrana si sposta verso il liquido e ne espelle una parte indietro nel circuito – la pressione del sistema aumenta. Per questo è importante controllare sempre la pressione del sistema sul manometro del circuito dopo aver impostato la pressione predefinita e, se necessario, aggiungere o scaricare parzialmente il liquido. La pressione ideale del sistema a freddo = p₀ + 0,2 a 0,5 bar.

Come posso capire che la pressione predefinita è troppo bassa senza usare un manometro?

I segnali indiretti sono: la valvola di sicurezza gocciola nei giorni più caldi dell'estate (luglio–agosto), la pressione del sistema varia in un ampio intervallo tra la notte e il mezzogiorno (differenza di 2+ bar), oppure il sistema dopo anni di funzionamento inizia a "comportarsi diversamente" senza un'altra causa evidente. Una diagnosi definitiva senza manometro non è possibile – ma questi segnali sono forti indicazioni per un controllo.

L'espansore ha 10 anni – conviene ancora regolare la pressione predefinita o è meglio sostituirlo?

Dipende dallo stato della membrana. Se l'espansore mantiene la pressione predefinita (esce aria dalla valvola Schrader, le misurazioni mostrano valori stabili anno dopo anno) e non è danneggiato visivamente, può funzionare per molti anni. Le membrane in EPDM e butilgommapiù, con una corretta funzionamento, durano 15–20 anni. Se invece la pressione predefinita scende ripetutamente velocemente (in 3–6 mesi a zero) o la membrana gocciola liquido, la sostituzione è giustificata sia tecnicamente che economicamente.

Conclusione – la pressione predefinita come base per una funzionamento affidabile del sistema solare

L'impostazione della pressione predefinita nell'espansore è un'operazione tecnica poco impegnativa, ma le sue conseguenze per l'intero sistema solare sono fondamentali. Una pressione predefinita correttamente impostata prolunga la durata della membrana, elimina l'apertura inutile della valvola di sicurezza, protegge la pompa da cavitazione e mantiene il sistema in una fascia di pressione stabile durante tutta la stagione – anche con il massimo carico estivo sui collettori.

L'investimento in un controllo annuale della pressione predefinita – incluso l'acquisto di un semplice manometro e una pompa – si ripaga molteplicemente in una funzionamento soddisfacente e senza guasti del sistema solare senza sorprese. Se si trova in fase di installazione o revisione del circuito, ricordi: pompa manuale per il riempimento dei sistemi solari è uno strumento affidabile non solo per il riempimento, ma anche per il lavoro con la pressione durante gli interventi di assistenza tecnica.

Per un'immagine completa del circuito solare, consigliamo altri articoli in questo Centro informativo: Installazione dell'espansore in un sistema solare – procedura passo passo, Problemi comuni negli espansori e nelle pompe solari – cause e soluzioni, e Domande frequenti sugli espansori e pompe per sistemi solari.

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