Installazione della regolazione del sistema solare: collegamento della pompa, dei sensori e del vaso di espansione

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Installazione della regolazione del sistema solare: collegamento della pompa, dei sensori e del vaso di espansione

L'installazione di un sistema solare non dipende soltanto dai collettori e dal serbatoio. Proprio la regolazione, la pompa e il vaso di espansione costituiscono il "sistema nervoso" dell'intero impianto – e il loro corretto collegamento determina se il sistema funzionerà in modo affidabile per dieci anni, oppure vi darà problemi fin dalla prima stagione. Nella pratica, osserviamo che la maggior parte degli inconvenienti nell'attivazione dei sistemi solari deriva proprio da errori nell'installazione dell'equipaggiamento elettrico della regolazione, da un posizionamento errato dei sensori o da un vaso di espansione sottodimensionato. Questo articolo passa in rassegna l'intero procedimento passo dopo passo – dalla collocazione dei sensori di temperatura, al collegamento del circolatore alla regolazione, fino al calcolo e all'installazione del vaso di espansione.

Se Lei sta ancora valutando la scelta della regolazione, Le consigliamo di leggere prima l'articolo "Come scegliere la regolazione per un sistema solare: su cosa prestare attenzione" e "Euroster 813 Solar vs. stazioni di controllo ZPS: confronto delle funzioni e dell'uso" – lì troverà un'ampia panoramica su quale tipo di regolatore si adatta a quale sistema. Qui ci concentreremo esclusivamente sull'installazione e sul collegamento.

Topologia di base del circuito solare: cosa deve "vedere" la regolazione

Prima di prendere la chiave a stella e la morsettiera, è bene comprendere il fondamento logico della regolazione di un sistema solare. Il regolatore funziona come un termostato differenziale: confronta la temperatura del collettore (sensore S1) con quella del serbatoio (sensore S2) e, in base alla differenza impostata, accende o spegne il circolatore. Quando il collettore è sufficientemente più caldo del serbatoio, la pompa funziona – l'energia viene trasferita. Quando la differenza è piccola o negativa, la pompa si ferma.

La regolazione può inoltre monitorare ulteriori valori: la temperatura massima del serbatoio (protezione contro il surriscaldamento), la temperatura del ritorno, eventualmente gestendo diversi circuiti contemporaneamente. Proprio per questo esistono prodotti di diversa complessità – dai semplici Euroster 813 Solar fino alle compatte Stazioni di controllo ZPS 28, che hanno integrati la pompa, la valvola di sicurezza e la valvola di scarico direttamente in un unico corpo.

Lo schema sopra rappresenta la logica di base: la regolazione legge due temperature, controlla una pompa e l'intero circuito è protetto da un vaso di espansione. Nei sistemi più complessi (due circuiti, serbatoio con due scambiatori) la topologia si estende, ma il principio rimane lo stesso.

Sensori di temperatura: dove posizionarli esattamente e come collegarli

Sensore sul collettore (S1)

Questo è il termometro che la regolazione utilizza come valore di riferimento "abbiamo qualcosa da trasferire?". La posizione corretta è in una custodia speciale (fornace) direttamente sul tubo di uscita del collettore – idealmente il più vicino possibile all'uscita dell'assorbitore, massimo a 10–15 cm dal collettore. Più lontano è il sensore dall'assorbitore, maggiore è il ritardo – la regolazione reagisce più tardi e, in caso di breve irraggiamento solare, potrebbe perdere parte del rendimento.

Un aspetto importante, spesso sottovalutato: il sensore sul collettore deve essere a contatto con il tubo, non solo avvicinato. La prassi consolidata prevede l'uso di una pasta termica per CPU (stesso principio) e il sensore deve essere premuto con forza con una morsa o una morsetto a molla. Sul tubo del tetto, esposto al gelo, al vento e alle radiazioni UV, inoltre, il sensore deve essere isolato con lana minerale o con isolamento in PE – altrimenti misurerà la temperatura dell'aria circostante, non del tubo.

Il cavo del sensore verso la regolazione deve essere condotto separatamente dai cavi di alimentazione della pompa. Il segnale del termistore NTC è nell'ordine dei millivolt e il rumore da un cavo 230V può causare salti nella misurazione. Nella pratica, basta rispettare un minimo distacco di 5 cm o condurre il cavo in una tubazione elettrica separata.

Sensore nel serbatoio (S2)

Il sensore del serbatoio determina quando il serbatoio è sufficientemente carico e quando il sistema deve fermarsi. Il posizionamento dipende dalla costruzione del serbatoio:

Serbatoio con fornice (custodia) immersa: il sensore si infila nella fornice, che è solitamente situata alla altezza del terzo inferiore del serbatoio – cioè dove l'acqua è più fredda e dove si può ancora immagazzinare energia. Se il sensore fosse in alto, la regolazione spegnerebbe prematuramente la pompa, perché la parte superiore è sempre più calda.
Serbatoio senza fornice: il sensore si incolla o si fissa al mantello esterno del serbatoio e si isola con un isolamento termicamente stabile. La precisione della misurazione è peggiore di 2–4 °C, ma è sufficiente per una regolazione di base. L'isolamento aggiuntivo intorno al sensore è obbligatorio – altrimenti si misura la temperatura dell'aria nella caldaia.
Serbatoio con due scambiatori (bivalente): il sensore si posiziona nello scambiatore inferiore, cioè nella zona dello scambiatore solare, non nella zona dello scambiatore della caldaia. L'altezza dipende dal modello – in genere la fornice è contrassegnata da "solar sensor" o simili.

Tipi di sensori e compatibilità

La stragrande maggioranza delle regolazioni solari sul mercato utilizza termistori NTC con un valore di resistenza di 10 kΩ a 25 °C (cosiddetti NTC 10k). Questo è lo standard de facto. Prima dell'acquisto di un sensore di ricambio o supplementare, controlli sempre la caratteristica della resistenza – alcuni produttori utilizzano NTC 6k8 o Pt1000. Lo scambio di tipi provoca un errore sistematico di misurazione di 5–20 °C, che rende completamente inutilizzabile la regolazione.

Euroster 813 Solar utilizza due sensori NTC 10k, che sono di norma inclusi nel confezionamento. Per la Stazione di controllo ZPS 6 e altri modelli della serie ZPS i sensori fanno parte della fornitura – controlli prima dell'ordine, per non sorprendere il cliente senza sensori in cantiere.

Collegamento del circolatore alla regolazione

Collegamento elettrico: morsetti, protezione e messa a terra

Il circolatore del circuito solare è un normale apparecchio monofase alimentato in rete 230 V / 50 Hz. La regolazione lo accende e lo spegne tramite un contatto relé. La procedura di collegamento è nella maggior parte dei casi la seguente:

Fase (L): arriva dalla rete alla regolazione sul morsetto d'ingresso „L" o „LINE"
Conduttore neutro (N): arriva dalla rete e va in parallelo alla regolazione e direttamente al circolatore
Fase di comando: dalla uscita della regolazione „PUMP" o „OUT" va la fase commutata al circolatore
Terra (PE): obbligatorio su ogni metallo – regolazione, circolatore, telaio della stazione di controllo

La potenza massima del circolatore che Lei può collegare direttamente al relé della regolazione è di norma 300–600 W (dipende dal modello – controlli sempre il foglio tecnico). I moderni circolatori per sistemi solari hanno un consumo di 20–100 W, quindi non è un problema. Se volesse però collegare un apparecchio più grande (ad esempio un ventilatore con motore che assorbe una corrente maggiore), è necessario installare un relé ausiliario.

Una cosa che in pratica capita spesso: per le stazioni di controllo della serie ZPS il circolatore è integrato direttamente nella stazione. ZPS 6, ZPS 16 e ZPS 28 hanno circolatore, termometro, valvola di sicurezza e rubinetto di scarico in un unico compatto complesso. Questo semplifica notevolmente l'installazione ed elimina gli errori frequenti nel cablaggio autonomo del circolatore. Sul cantiere basta collegare tubazioni, sensori e 230 V – e il circolatore è già cablato dal produttore.

Velocità del circolatore e regolazione idraulica

La maggior parte dei circolatori solari ha tre velocità (I, II, III). La scelta corretta influenza l'efficacia dell'intero sistema. A una velocità troppo bassa il flusso è troppo piccolo, il mezzo termovettore si surriscalda nel collettore e il collettore perde rendimento. A una velocità troppo alta le perdite idrauliche sono eccessive e il circolatore consuma inutilmente energia elettrica.

Raccomandazione orientativa: per la maggior parte delle installazioni domestiche con 2–4 collettori e una lunghezza di tubazione fino a 20 m basta la velocità II. Il regolamento preciso richiede il calcolo del flusso in base alla superficie dei collettori (tipicamente 40–50 l/h per 1 m² di superficie assorbitrice). Per un sistema con due collettori da 2 m² (superficie totale 4 m²) il flusso obiettivo è quindi 160–200 l/h.

Collegamento in caso di utilizzo della stazione di controllo ZPS

Quando installa la stazione di controllo al posto di un regolatore e di un circolatore autonomi, il lavoro è notevolmente più semplice. La stazione di controllo ha un connettore elettrico sul lato anteriore o laterale – di norma un coperchio con morsettiera. Collega solo: il cavo di alimentazione 230 V (L, N, PE) e i cavi di segnale dai sensori S1 e S2. Il circolatore è interno e collegato al regolatore dal produttore. Risparmi tempo per l'installazione ed elimini il rischio di confondere i morsetti.

Differenze tra i modelli: ZPS 6 è adatta per sistemi più piccoli (1–2 collettori, serbatoio fino a 200 l), ZPS 16 gestisce sistemi medi e ZPS 28 è destinata ad installazioni più grandi. Per un confronto più dettagliato si veda l'articolo „Quanti collettori gestisce la stazione di controllo ZPS 6, ZPS 16 e ZPS 28".

Vaso di espansione nel circuito solare: calcolo e installazione

Perché il vaso di espansione nel sistema solare è critico

Il sistema solare opera in condizioni molto più impegnative rispetto ai normali impianti di riscaldamento. Il fluido termovettore (miscela glicole-acqua) può riscaldarsi fino a 120–180 °C in estate, e addirittura fino a 200 °C e oltre in caso di stagnazione (pompa non funzionante, sole presente). Questo provoca un'enorme espansione termica del liquido. Se non c'è uno spazio dove il liquido espanso possa "nascondersi", la pressione nel sistema cresce catastroficamente e la valvola di sicurezza espelle il fluido – ciò non solo inquina l'ambiente, ma soprattutto svuota il sistema e asciuga il circolatore.

Il vaso di espansione svolge quindi una doppia funzione: assorbe l'espansione termica del fluido e stabilizza la pressione operativa nel sistema. Per i sistemi solari si utilizzano membrane speciali in gomma EPDM, resistenti alle miscele glicole-acqua e alle alte temperature – non è assolutamente consigliabile utilizzare un vaso di espansione per riscaldamento con membrana rossa nel circuito solare (la membrana si degrada in 1–3 anni).

Calcolo del volume del vaso di espansione

Formula semplificata per la dimensionatura del vaso di espansione del circuito solare:

V_EN = (V_sys × n + V_kolekt) × SF

dove:

V_sys – volume totale del fluido nel circuito (tubazioni + scambiatore del serbatoio, in litri)
n – coefficiente di espansione del fluido (per glicole al 40% a ΔT = 140 °C ≈ 0,12, cioè 12%)
V_kolekt – volume del fluido nei collettori (volume in condizione di stagnazione – in caso di evaporazione questo fluido deve andare da qualche parte)
SF – fattore di sicurezza 1,2–1,3

Esempio pratico: sistema con due collettori piani (volume nei collettori 2 × 1,5 l = 3 l), tubazioni 10 m (DN 18, circa 2,5 l) e scambiatore del serbatoio (circa 1,5 l). Volume totale V_sys = 7 l. Espansione 12% = 0,84 l, volume in condizione di stagnazione dei collettori 3 l. Risultato ≈ (0,84 + 3) × 1,25 = circa 4,8 l → si sceglie un vaso di espansione standard da 8 litri. È meglio dimensionare un vaso leggermente più grande che non troppo piccolo – un sovradimensionamento del 20–40% è perfettamente accettabile e prolungherà la durata della membrana.

Pressione predefinita del vaso di espansione

Il vaso di espansione ha un'aria compressa (o azoto nei modelli di alta qualità) con una pressione predefinita. Questa pressione deve corrispondere all'altezza dell'installazione del sistema – in particolare all'altezza dal vaso di espansione al punto più alto del circuito (collettori sul tetto).

Formula: p_pred = h / 10 + 0,3 bar

Dove h è l'altezza in metri. Ad esempio, per un'altezza di 6 m: 6/10 + 0,3 = 0,9 bar. Nella pratica la pressione predefinita si imposta a 0,8–1,2 bar per la maggior parte delle case unifamiliari. La pressione operativa (sistema freddo) dovrebbe essere 0,2–0,3 bar superiore alla pressione predefinita del vaso. La valvola di sicurezza si regola sul valore che il sistema non deve superare – normalmente 6 bar per i sistemi solari.

Dove installare il vaso di espansione

Il vaso di espansione si collega al circuito freddo (ritorno) – mai sul lato caldo dell'uscita dal collettore. I motivi sono due: il fluido caldo degrada più velocemente la membrana e, in caso di stagnazione, il fluido caldo viene spinto nel vaso, il che non è desiderabile. La posizione corretta è quindi sul tubo di ritorno, vicino al circolatore (prima del circolatore, se si osserva nella direzione del flusso).

Il vaso deve essere accessibile per il controllo della pressione predefinita (manometro, valvola di gonfiaggio Schrader) e non deve essere esposto a irraggiamento solare diretto né al gelo. L'installazione verticale (aria compressa in alto) è preferibile, ma la maggior parte dei vasi funziona anche in posizione orizzontale. Verifica la posizione di installazione nel manuale specifico del vaso.

Primo riempimento e areazione del circuito solare

Dopo l'installazione completa del circuito e l'installazione elettrica del regolatore arriva la fase critica – il riempimento del sistema con una miscela glicole-acqua e l'areazione. L'aria nel circuito è il nemico numero 1: provoca cavitazione della pompa, processi di corrosione e misurazioni errate del flusso.

Procedura di riempimento:

Controlla la pressione predefinita del vaso di espansione (valore consigliato in base all'altezza del sistema, di norma 0,8–1,2 bar) – fai questo a secco, prima del riempimento
Riempi dal basso verso l'alto – in questo modo sposti l'aria verso l'alto verso i rubinetti di areazione
Utilizza una pompa di riempimento (manuale o elettrica) con manometro – riempi fino alla pressione operativa 1,5–2 bar
Gira manualmente la manovella della pompa (se ha questa funzione) oppure lascia che la pompa giri brevemente (5–10 secondi in cicli) e osserva se l'aria esce attraverso l'areatore
Dopo l'areazione, aggiungi il fluido fino alla pressione richiesta e chiudi il rubinetto di riempimento
Controlla tutti i collegamenti per l'assenza di perdite – a 2 bar lascia il sistema sotto pressione per 15–30 minuti e osserva la caduta di pressione sul manometro

Per il fluido glicole-acqua: la concentrazione standard per la SK è 30–40% di glicole, che garantisce la protezione fino a -15 fino a -20 °C. Una concentrazione maggiore protegge meglio dal gelo, ma riduce la capacità termica e aumenta la viscosità – carica inutilmente la pompa.

Configurazione del regolatore dopo l'installazione

Dopo il riempimento e l'areazione, configurerai il regolatore. I parametri di base che devi configurare:

ΔT-ON (differenza di temperatura di accensione): standard 6–10 °C – quindi la pompa si accende quando il collettore è 6–10 °C più caldo del serbatoio. Un valore minore = maggiore rendimento, ma anche più avvii della pompa. Un valore maggiore = la pompa gira meno, ma meno efficiente.
ΔT-OFF (differenza di temperatura di spegnimento): standard 3–4 °C – la pompa si spegne quando la differenza scende sotto questo valore. Deve essere minore di ΔT-ON, altrimenti la pompa ciclerà continuamente.
T-MAX del serbatoio: temperatura massima del serbatoio, alla quale la regolazione ferma la pompa indipendentemente da ΔT. Standard 60–65 °C per il serbatoio TÚV.
T-MAX del collettore (raffreddamento): in alcuni regolatori – quando il serbatoio è al massimo e i collettori sono troppo caldi, la regolazione può accendere la pompa di notte per raffreddare i collettori.

Per ulteriori informazioni sulla configurazione della differenza di temperatura, consulta l'articolo „Configurazione della differenza di temperatura nella regolazione solare: come configurare correttamente l'accensione". Se devi collegare la regolazione con il boiler o il serbatoio TÚV, ti aiuterà l'articolo „Come collegare la regolazione del sistema solare con il boiler o il serbatoio TÚV".

Errori comuni durante l'installazione e come evitarli

Dall'esperienza con gli ordini sappiamo che la maggior parte dei problemi nei sistemi solari non è causata da un difetto del prodotto, ma da errori di installazione. Ecco i più comuni:

Sensori S1 e S2 invertiti: la regolazione funziona al contrario – la pompa gira di notte e circola il fluido freddo. Sintomo: il serbatoio non si scalda in estate, ma si raffredda di notte. Soluzione: controllare le temperature visualizzate sul regolatore e confrontarle con la situazione reale.
Sensore S1 lontano dal collettore: ritardo di reazione di 5–15 minuti. Il rendimento solare cala del 5–15%. Soluzione: sensore il più vicino possibile all'uscita dell'assorbitore, max 10 cm dal collettore.
Vaso di espansione standard per riscaldamento (membrana rossa): entro 2–3 anni la membrana si degrada, il vaso smette di svolgere la sua funzione e il sistema butta regolarmente il fluido attraverso la valvola di sicurezza. Soluzione: sempre vaso di espansione solare con membrana EPDM.
Vaso di espansione sottodimensionato: in caso di stagnazione il fluido non ha dove espandersi, la valvola di sicurezza si apre. Soluzione: calcolo con formula, dimensionamento con riserva.
Aria nel circuito: la pompa „gorgoglia", il flusso è instabile, le temperature oscillano. Soluzione: areazione completa durante il riempimento, installazione di un areatore automatico nel punto più alto del circuito.
Interferenze nei segnali dei sensori: cavi dei sensori posati accanto ai cavi di alimentazione – la temperatura „salta" di 5–20 °C. Soluzione: tracciato separato dei cavi, distanza minima 5 cm.

Controllo dopo l'avvio e consegna al cliente

Dopo il corretto riempimento e la configurazione del regolatore, esegui una prova funzionale del sistema. Meglio in un giorno soleggiato – controlla che la temperatura del collettore (S1) aumenti, che con una differenza sufficiente si avvii la pompa, che la temperatura del serbatoio aumenti gradualmente e che, una volta raggiunta la T-MAX del serbatoio, la pompa si fermi. Documenta l'intero ciclo (foto dal display del regolatore, pressione nel sistema, parametri configurati).

Consegna al cliente un protocollo scritto contenente: parametri configurati del regolatore, tipo e volume del fluido, pressione operativa, pressione predefinita del vaso di espansione, volume del vaso di espansione, posizione e tipi di sensori. Queste persone telefoneranno tra 3 anni, quando si presenterà un problema, e Lei sarà contento di disporre dei registri.

Per la manutenzione regolare e i punti di controllo durante la stagione, consulti l'articolo „Manutenzione e controllo della regolazione solare: cosa controllare prima e dopo la stagione di riscaldamento".

Domande frequenti (FAQ)

Posso utilizzare un vaso di espansione standard per riscaldamento (rosso) per il circuito solare?

No. I vasi di espansione standard per riscaldamento hanno una membrana in butile o gomma SBR, che non è resistente alle miscele glicole-acqua né alle temperature superiori a 80–90 °C. Nel circuito solare durerebbero 1–3 anni, dopodiché la membrana si degrada, il vaso perde funzione e il sistema butta regolarmente il fluido attraverso la valvola di sicurezza. Utilizzi sempre un vaso di espansione solare con membrana EPDM, contrassegnato come „solar" o con il simbolo del sole.

Qual è il valore corretto della pressione predefinita del vaso di espansione per una casa unifamiliare?

Dipende dall'altezza del sistema – in particolare dalla differenza di altezza tra il vaso di espansione e il punto più alto del circuito (collettori sul tetto). Formula: pressione predefinita [bar] = altezza [m] / 10 + 0,3. Per una casa unifamiliare tipica con altezza 6–8 m si ottiene una pressione predefinita di 0,9–1,1 bar. La pressione operativa (sistema freddo) dovrebbe essere 0,2–0,3 bar più alta. Controlli sempre la pressione predefinita prima del riempimento, quando il vaso è vuoto (asciutto).

Il sensore S1 sul collettore mostra valori strani – in estate 15 °C anche se splende il sole. Cosa è successo?

La causa più comune: il sensore non è a contatto con il tubo o è isolato dal tubo e misura la temperatura dell'aria circostante. Controlli il fissaggio meccanico del sensore, applichi pasta termica e avvolgi bene il punto del sensore con isolamento. Altra possibilità: cavo del sensore rotto o in corto (un NTC termistor in corto mostra una temperatura molto bassa). Misuri la resistenza del sensore a temperatura ambiente – dovrebbe essere circa 10 kΩ.

La pompa gira ininterrottamente anche di notte. È un errore?

No sempre – alcuni regolatori hanno la funzione di raffreddamento notturno (protezione dei collettori dal surriscaldamento) o la funzione di protezione dal congelamento (circolazione a bassa temperatura esterna). Se queste funzioni non sono attive, il problema è nell'installazione o nella configurazione: i sensori S1 e S2 sono invertiti (la regolazione pensa che il collettore sia sempre più caldo del serbatoio), oppure ΔT-OFF è impostato troppo basso (vicino a 0 °C). Controlli le temperature S1 e S2 visualizzate sul display del regolatore e confronti con la realtà fisica.

Quanti metri può essere il cavo del sensore fino al regolatore?

Per i termistori NTC vale che un cavo lungo aumenta la resistenza del cavo e introduce un errore di misurazione. Con un cavo doppio standard 0,5 mm² una lunghezza fino a 30 m è praticamente senza problemi (errore inferiore a 0,5 °C). Per lunghezze 30–50 m utilizza un cavo con sezione maggiore (0,75 mm²). Oltre i 50 m conviene utilizzare un cavo schermato o verificare se il regolatore supporta i sensori Pt1000, che sono più adatti per lunghe distanze. Il cavo del sensore lo devi sempre posare separatamente dai cavi di alimentazione della pompa.

Devo acquistare una pompa speciale per il sistema solare, oppure basta una pompa circolatrice standard per il riscaldamento?

Dipende dal sistema. Per i collettori a pannello piano con glicole propilenico fino a 120 °C basta una pompa circolatrice di buona qualità con corpo in ghisa e gruppo di tenuta resistente. Per i collettori a tubi sottovuoto, dove il fluido può raggiungere 150 °C e più, si consiglia di utilizzare una pompa certificata per applicazioni solari – con corpo in bronzo o in acciaio inox e tenute termoresistenti. Se installa una stazione di controllo della serie ZPS, la pompa fa parte della stazione e è correttamente dimensionata per le operazioni solari.

Conclusione: l'installazione che vale la pena eseguire correttamente

Un sistema solare funziona per anni senza richiedere molta attenzione – a patto che fin dall'inizio venga installato correttamente. La chiave è il posizionamento preciso dei sensori (il più vicino possibile all'assorbitore e nella parte inferiore del terzo del serbatoio), l'adeguata alimentazione elettrica della pompa tramite il regolatore (con particolare attenzione alla separazione dei cavi di potenza e di segnale), una vasca di espansione solare correttamente dimensionata e pre-surriscaldata, e un'accurata sfiato del circuito durante il riempimento.

Nella scelta del regolatore vale la pena ricordare che le stazioni di controllo compatte come ZPS 6, ZPS 16 e ZPS 28 semplificano notevolmente l'installazione integrando pompa, valvola di sicurezza e regolatore in un unico componente. Per sistemi più semplici o ottimizzati dal punto di vista economico, dove il cliente sceglie singolarmente i componenti, una scelta solida è rappresentata da Euroster 813 Solar con pompa esterna. Nei due casi vale lo stesso principio: il tempo investito in un'installazione corretta si ripaga ampiamente con un funzionamento privo di problemi per anni.

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