Pompa manuale per il riempimento dei sistemi solari – come riempire e sfiatare correttamente il circuito
Pompa manuale per il riempimento di sistemi solari – guida completa su come riempire e areare correttamente il circuito
Il riempimento del circuito solare con un liquido non congelante è uno di quei passaggi che all’apparenza sembrano semplici – ma proprio qui si nascondono gli errori che causano problemi per anni. Le bolle d’aria nel collettore, la pressione insufficiente, il liquido mal mescolato, l’areazione errata – sono tutte situazioni che in pratica vediamo regolarmente. E la maggior parte di esse si potrebbe evitare, se il procedimento di riempimento fosse corretto fin dall’inizio.
Questo articolo si concentra proprio sulla pompa manuale per il riempimento di sistemi solari – che cos’è, come funziona, perché è migliore rispetto alle soluzioni improvvisate, e soprattutto: qual è la corretta procedura per il riempimento e l’areazione del circuito primario solare passo dopo passo. Se non l’ha mai fatto prima, o se ha l’impressione che il Suo sistema non sia stato riempito correttamente, continui a leggere.
Perché è così importante il corretto riempimento del circuito solare
Il circuito primario solare – cioè la rete tubolare tra il collettore e il serbatoio (o lo scambiatore di calore) – è un sistema chiuso riempito con un liquido non congelante a base di propilene glicole o etilene glicole. A differenza del sistema di riscaldamento con l’acqua, qui si utilizza un liquido più costoso, con proprietà specifiche e che deve essere presente nel circuito senza bolle d’aria.
L’aria nel circuito solare è un problema reale. Le sacche d’aria si accumulano nei punti più alti del percorso – tipicamente direttamente nei collettori. Un collettore senza liquido, in una giornata soleggiata, può riscaldarsi fino a 180–200 °C o anche di più, causando la stagnazione. In caso di stagnazione, il liquido nel collettore evapora, il vapore esercita pressione sui tubi, e quando il collettore si raffredda, può verificarsi l’aspirazione inversa d’aria o la degradazione del liquido a causa delle temperature estreme. La stagnazione ripetuta riduce la durata del liquido e delle guarnizioni.
Oltre alle bolle d’aria, è importante anche la corretta pressione operativa. La maggior parte dei sistemi solari richiede una pressione di 1,5–3 bar, in base all’altezza dell’installazione e all’espansore utilizzato. Una pressione troppo bassa significa che la pompa “spinge aria”, non liquido – il sistema circola in modo inefficiente. Una pressione troppo alta stressa la valvola di sicurezza e le guarnizioni.
E infine – la concentrazione del miscuglio non congelante. Il liquido deve essere mescolato nella proporzione corretta (tipicamente 40–50 % di glicole), per resistere al gelo, ma al contempo mantenere buone proprietà di trasferimento termico. Ne parleremo più diffusamente nell’articolo Riempimento del sistema solare con miscela non congelante – cosa Lei deve sapere.
Come funziona la pompa manuale per il riempimento di sistemi solari
La pompa manuale per il riempimento di sistemi solari è uno strumento semplice, ma ben progettato. Non è una pompa da giardino né una pompa per le gomme – si tratta di un dispositivo specifico progettato per lavorare con liquidi a base di glicole sotto pressione.
Il principio è il seguente: la pompa ha un serbatoio (una cisterna) per il liquido – di solito con una capacità di 10–20 litri – e un meccanismo a pistone o a membrana, che con un movimento manuale (azione a leva o rotativa) pompa il liquido dal serbatoio al sistema attraverso un tubo con un connettore rapido. Sul tubo (o sul corpo della pompa) è montato un manometro, in modo da poter controllare la pressione che la pompa genera.
Caratteristica fondamentale: la pompa è in grado di creare e mantenere una pressione nell’intervallo 0–6 bar (dipende dal modello), che è più che sufficiente per i sistemi solari. A differenza del riempimento per gravità (da un contenitore aperto), qui Lei ha il pieno controllo sulla pressione e può regolarla.
Una parte importante della pompa sono le valvole di non ritorno (check valves), che impediscono il reflusso del liquido dal sistema verso il serbatoio. Senza queste, ad ogni movimento del pistone il liquido uscirebbe indietro, non nel circuito.
Sull’uscita della pompa c’è un tubo terminante con un connettore rapido o un attacco filettato, che si collega alla valvola di riempimento del sistema. Dall’altra parte del sistema (o da un’altra valvola) si espelle l’aria o l’eccesso di liquido. In questo modo si spinge il liquido in una direzione e si espelle l’aria in direzione opposta.
Se sta cercando un prodotto specifico, veda Pompa manuale per il riempimento di sistemi solari disponibile nella categoria espansori e pompe – si tratta di una soluzione robusta per l’installazione professionale e domestica.
Cosa Lei avrà bisogno prima del riempimento – elenco degli strumenti e materiali
Prima del riempimento, prepari tutto il necessario. Niente è più fastidioso che interrompere il riempimento a metà, perché le manca una chiave o un secchio per raccogliere il liquido.
- Pompa manuale per il riempimento di sistemi solari – strumento principale
- Liquido non congelante nella concentrazione corretta (miscela pronta o concentrato da diluire con acqua distillata) – la quantità dipende dal volume del sistema; un sistema con due collettori ha in media un volume di 8–15 litri
- Strumento per misurare la concentrazione del glicole – refrattometro o termometro; con esso controlla la concentrazione effettiva della miscela prima del riempimento
- Termometro – per controllare la temperatura del liquido (si riempie a freddo, sotto i 30 °C)
- Tubi e riduzioni – per collegare la pompa alla valvola di riempimento del sistema
- Chiavi e cacciaviti – per aprire le valvole di areazione, regolare il flusso sui rubinetti di bilanciamento
- Secchio o contenitore per raccogliere l’aria/liquido in eccesso – durante l’areazione fuoriesce liquido insieme all’aria
- Panni o tovaglioli di carta – i liquidi a base di glicole sono difficili da pulire quando si asciugano
- Blocco appunti o cellulare per fotografare – annoti la pressione dopo il riempimento, la concentrazione, la data; ne avrà bisogno per il controllo dell’assistenza tecnica
Riguardo al volume del liquido, Lei deve conoscere il volume del circuito primario. Come fa a scoprirlo? Il volume del serbatoio scambiatore e del collettore si trova nella documentazione tecnica. Il volume delle tubazioni si calcola facilmente: per Cu18 (tubo in rame da 18 mm) sono circa 0,2 litri al metro di lunghezza, per Cu22 sono circa 0,3 l/m. Si sommano e si aggiunge il volume dello scambiatore e del collettore (tipicamente 1–3 litri). Per un procedimento più dettagliato del calcolo, si veda l'articolo Quale volume di espansione necessita per il Suo circuito solare.
Schema di collegamento della pompa al circuito solare
Nella schema si vede il collegamento di base: la pompa è connessa tramite tubo alla valvola di riempimento (così detta valvola di riempimento e svuotamento), che si trova sulla stazione di pompaggio – di norma sul tubo di ritorno freddo. Lo sfiato avviene nel punto più alto del circuito, cioè sul collettore o poco sotto.
Procedura di riempimento del circuito solare passo dopo passo
1. Preparazione del sistema prima del riempimento
Prima del riempimento controlli che tutti i giunti e le valvole siano serrati e che le guarnizioni siano al loro posto. Niente è peggiore del riempire un sistema con una perdita – il liquido cola via, Lei pompa continuamente, la pressione non cala. Controlli anche che la pompa solare nella stazione di pompaggio sia spenta (non deve funzionare durante il riempimento – inizia a funzionare solo dopo il riempimento).
Controlli la pressione predefinita dell'espansore. Prima del riempimento del sistema l'espansore deve avere la pressione predefinita corretta – tipicamente 0,5–1 bar superiore alla pressione statica della colonna di liquido dall'espansore al punto più alto (collettore). Per come impostarla correttamente, si veda l'articolo Impostazione della pressione predefinita nell'espansore del sistema solare. Se non si imposta la pressione predefinita prima del riempimento, la membrana dell'espansore potrebbe non funzionare correttamente e il sistema non avrà una riserva per l'espansione termica del liquido.
Tutte le valvole di chiusura sul circuito primario devono essere aperte. Le valvole di sfiato (automatiche o manuali) lasci le aperte – l'aria deve poter uscire. Se ha sfiatori automatici sul collettore, controlli che funzionino e siano aperti.
2. Preparazione della pompa e del liquido
Riempia il serbatoio della pompa con il liquido antifrizo preparato. Prima del riempimento nel serbatoio controlli la concentrazione con un rifrattometro – per le nostre condizioni consigliamo una protezione fino a –28 a –35 °C, che corrisponde a circa 40–50 % di propilenglicole. Il liquido deve essere pulito, senza impurità e senza glicole vecchio (non mescoli glicoli vecchi e nuovi senza test preventivi).
Colleghi il tubo di uscita della pompa alla valvola di riempimento del sistema. Aperta la valvola di riempimento. Dall'altra parte del circuito (o nel punto di sfiato) prepari un secchio per raccogliere il liquido che cola – cola insieme all'aria.
3. Primo riempimento di lavaggio (espulsione dell'aria)
Inizi a pompare lentamente e in modo uniforme. L'obiettivo della prima fase non è raggiungere la pressione operativa, ma espellere la maggior parte dell'aria dal circuito. Il liquido entra da basso (dalla stazione di pompaggio) e spinge l'aria verso l'alto verso il collettore.
Nel primo riempimento lasci aperta la valvola di sfiato sul collettore (o sfiati manualmente il collettore con una valvola manuale). Dalla valvola di sfiato esce inizialmente solo aria, poi aria con liquido, infine solo liquido. In quel momento chiuda la valvola.
Questo "riempimento di lavaggio" lo ripeta per ogni ramo del circuito, se ha più collettori o più file. Aperta un ramo, lo riempia, lo chiuda. Poi il successivo. Non riempia mai tutti i rami insieme, perché l'aria si troverà sempre il percorso con meno resistenza e alcune aree resteranno senza sfiato.
4. Riempiendo fino alla pressione di esercizio
Quando il sistema è stato riempito inizialmente e l'aria è stata espulsa, procedete al settaggio della pressione di esercizio. Continuate a pompare finché il manometro sulla pompa (o il manometro del gruppo di sicurezza) non indica il valore desiderato.
Quale pressione di esercizio è corretta? Dipende dall'altezza dell'installazione e dalla pressione iniziale dell'espansore. In generale si applica:
- Collettori fino a 5 m sopra il gruppo di sicurezza → pressione di esercizio 1,5–2 bar
- Collettori tra 5–10 m → pressione di esercizio 2–2,5 bar
- Collettori sopra i 10 m → pressione di esercizio 2,5–3 bar
La pressione di esercizio deve essere almeno 0,3–0,5 bar superiore alla pressione iniziale dell'espansore. Ad esempio: pressione iniziale dell'espansore 1,5 bar → pressione minima di riempimento del sistema freddo 1,8–2 bar. La valvola di sicurezza del sistema (tipicamente 6 bar) deve essere nettamente superiore a questa pressione.
Il calcolo dettagliato lo troverete nell'articolo Come scegliere l'espansore per il sistema solare – criteri fondamentali, in cui si analizza anche il rapporto tra pressione iniziale, pressione di riempimento e volume dell'espansore.
5. Sfiato con la pompa in funzione
Questo è un passo che molti installatori dilettanti saltano – e proprio qui si verificano la maggior parte dei problemi. Dopo il riempimento e il raggiungimento della pressione di esercizio, avviate la pompa solare. La pompa inizierà a circolare il liquido e a spostare meccanicamente le bolle d'aria rimaste intrappolate in punti morti del circuito (gomiti, tubazioni verticali, collettori).
Lasciate funzionare la pompa per 10–15 minuti, quindi sfiatate nuovamente – in corrispondenza di ogni sfiatatore automatico e manuale. La pressione nel sistema durante lo sfiato calerà (l'aria è uscita, il liquido è diminuito) – rimpinguere con la pompa. Questo ciclo potrebbe doversi ripetere 2–4 volte, finché il sistema non sia veramente privo d'aria.
L'installatore esperto sa che il collettore non rilascerà mai tutta l'aria in un unico riempimento. L'aria si "nasconde" tra le lamine dell'assorbitore e si libera gradualmente con il flusso. Per questo motivo, nelle prime ore di funzionamento, il sistema "sputa" un po' e gli sfiatatori automatici lavorano attivamente.
6. Controllo finale e registrazione dei parametri
Dopo la fine dello sfiato controllate:
- Pressione del sistema in condizione fredda (senza sole, pompa spenta) – registratela
- Temperatura del liquido al momento della misurazione della pressione (la pressione varia con la temperatura)
- Concentrazione del glicole con il rifrattometro (prelevate un campione dal rubinetto di sfiato)
- Controllo visivo di tutti i collegamenti per perdite
Registrare questi dati nel foglio di manutenzione o applicare un'etichetta direttamente sulla stazione di pompaggio. Tra un anno o due, durante il controllo di assistenza tecnica, saprete esattamente in che stato era il sistema al momento del riempimento e se la pressione è cambiata.
Errori tipici durante il riempimento – cosa succede nella pratica
Negli anni di esperienza abbiamo visto davvero situazioni di ogni tipo. Ecco gli errori più frequenti che le persone commettono durante il riempimento dei sistemi solari:
Riempimento senza aprire gli sfiatatori. L'aria non ha dove andare, il liquido la comprime in un "sacco" nel punto più alto. Il sistema sembra pieno, la pressione raggiunge il valore desiderato – ma il collettore è comunque pieno d'aria. Al sole il collettore si scalda, la bolla d'aria viene spinta verso il basso, la pompa smette di fluire (l'aria blocca il flusso) e il regolatore segnala un errore. Il cliente chiama l'assistenza tecnica, pensando che ci sia un guasto alla pompa.
Mescolare glicole vecchio e nuovo. La soluzione di glicole vecchia (dopo anni di utilizzo) è acida e degradata. Quando la mescoli con un liquido fresco, rallenti la degradazione, ma non la fermi. La procedura corretta è: svuotare il vecchio liquido, lavare il circuito con acqua distillata pulita, quindi riempire con una miscela fresca.
Concentrazione errata della miscela. Abbiamo visto sistemi riempiti con glicole al 100% (senza diluizione), perché l'installatore "preferiva metterne di più, così regge il freddo". Una soluzione al 100% di glicole ha però proprietà termiche molto peggiori e una viscosità più alta – la pompa ha problemi di flusso e lo scambiatore funziona in modo inefficiente.
Riempimento a caldo. Non riempire mai il circuito solare se i collettori sono caldi (ad esempio in estate a mezzogiorno). La soluzione di glicole entrando in un sistema tubolare caldo potrebbe iniziare immediatamente a bollire e produrre vapore, compromettendo completamente il riempimento. Riempite al mattino, alla sera o in condizioni nuvolose.
Pressione iniziale errata dell'espansore. Se l'espansore non ha la pressione iniziale corretta prima del riempimento, dopo il riempimento del sistema la membrana potrebbe non funzionare correttamente. Risultato: con il riscaldamento del liquido la pressione aumenta bruscamente (l'espansore non svolge la sua funzione) e si apre la valvola di sicurezza. Su questo problema troverete maggiori informazioni nell'articolo Guasti frequenti negli espansori e nelle pompe solari – cause e soluzioni.
Vantaggi della pompa manuale rispetto ad altre metodiche di riempimento
Il riempimento gravitazionale, in cui il liquido viene versato nel sistema da un recipiente posizionato più in alto e l'aria esce attraverso una valvola aperta, sembra semplice – ma nella pratica funziona solo per le tubazioni più semplici. Per qualsiasi installazione più grande, dove il collettore si trova a una altezza di 3 m o più rispetto al serbatoio, il riempimento gravitazionale è poco affidabile e spesso incompleto. L'aria rimane intrappolata e il sistema funziona in modo inefficiente.
Una pompa elettrica a pressione è un'alternativa alla pompa manuale – più veloce, ma costosa e richiede alimentazione elettrica. Per l'installatore domestico medio o per una piccola azienda, una pompa manuale per il riempimento di impianti solari è la soluzione ideale tra prezzo, semplicità e rendimento.
Mantenimento e riempimento – quando ripetere l'operazione
Il fluido solare antigelo non è eterno. Il propilene glicole si degrada nel tempo – si ossida, il pH scende, gli inibitori di corrosione si esauriscono. L'intervallo consigliato per il cambio del fluido è di 5–8 anni, ma dipende da quanto spesso il sistema è rimasto in stallo (lo stallo accelera la degradazione del fluido).
Come si capisce che il fluido va sostituito? Prelevare un campione (dalla valvola di sfiato) in un contenitore di vetro e osservarlo: un fluido fresco è limpido, giallo-verde. Un fluido degradato è scuro, marrone, può presentare sedimenti o un odore di bruciato. Per una misurazione precisa del pH utilizzare i test di carta – il valore corretto del pH è 7–9. Al di sotto di pH 7, il fluido corrode le parti metalliche del sistema.
La procedura per il riempimento in caso di sostituzione del fluido è quasi identica a quella del primo riempimento, con un passo aggiuntivo – lo svuotamento del vecchio fluido. Svuotare attraverso la valvola di scarico in un contenitore adatto (la soluzione a glicole deve essere smaltita in modo ecologico, non versata nell'immondizia), quindi pulire il sistema con acqua distillata e riempirlo nuovamente con una miscela fresca.
Anche durante il controllo annuale standard è bene verificare la pressione. Se la pressione del sistema a freddo è scesa rispetto all'ultima misurazione di più di 0,3 bar, il sistema perde fluido da qualche parte o ha un problema con il vaso di espansione. Il controllo regolare della pressione e del vaso di espansione è descritto nell'articolo Come controllare e mantenere il vaso di espansione in un sistema solare.
Norme di sicurezza durante l'uso del fluido antigelo
Il propilene glicole è una sostanza relativamente sicura (considerata alimentare), ma il glicole etilenico è tossico e pericoloso in caso di contatto con la pelle o la bocca. Prima di iniziare, leggere sempre il foglio di sicurezza (SDS) del fluido utilizzato.
Utilizzare guanti di gomma e occhiali durante la manipolazione del concentrato. In caso di spruzzi di fluido a pressione (quando si apre la valvola di sfiato), tenerlo lontano dal viso. Raccogliere il fluido in un secchio, non lasciarlo colare sul pavimento – è scivoloso.
Durante il lavoro sul tetto (dove si trovano in genere i collettori), rispettare le norme di sicurezza per il lavoro in altezza. La pompa di riempimento e il fluido sono generalmente a terra vicino alla stazione – ma lo sfiato al collettore richiede l'accesso al tetto, sempre con l'equipaggiamento di sicurezza appropriato.
Non aprire mai una valvola, di sicurezza o di sfiato, quando il sistema è caldo e sotto pressione. Potrebbe uscire fuori fluido bollente. Tutti i lavori vanno fatti su un sistema freddo.
Domande frequenti (FAQ)
Quale pompa manuale è necessaria per un sistema domestico standard con due collettori?
Per un sistema con due collettori e un volume del circuito di circa 10–15 litri, è sufficiente una pompa manuale standard con serbatoio da 15–20 litri e una pressione di pompaggio fino a 6 bar. La pompa manuale per il riempimento di impianti solari disponibile su atria.sk è progettata appositamente per queste applicazioni – gestisce senza problemi sia gli impianti domestici che quelli più grandi.
Può riempire il circuito solare con acqua normale invece che con una miscela a base di glicole?
In teoria sì, ma in pratica è un errore. L'acqua gela e le tubazioni potrebbero rompersi durante il freddo. Inoltre, l'acqua normale non contiene inibitori di corrosione che proteggono il rame, l'alluminio e l'acciaio nel circuito. L'acqua distillata senza additivi è leggermente migliore, ma comunque non offre protezione dal gelo. L'unico fluido corretto per il circuito primario solare è una soluzione certificata a base di glicole nella concentrazione giusta.
Qual è la pressione da impostare durante il riempimento e come influenza il vaso di espansione?
La pressione di funzionamento del sistema a freddo deve essere almeno 0,3–0,5 bar superiore alla pressione predefinita del vaso di espansione, e al contempo deve garantire una pressione sufficiente nel punto più alto del sistema (collettore), per evitare la cavitazione del fluido. Per un'installazione tipica con collettore fino a 6 m di altezza e una pressione predefinita del vaso di espansione di 1,5 bar, impostare la pressione di riempimento a 2–2,5 bar. I calcoli dettagliati si trovano nell'articolo Installazione del vaso di espansione in un sistema solare – procedura passo passo.
Cosa fare se dopo il riempimento la pressione del sistema cala rapidamente?
Una rapida diminuzione della pressione dopo il riempimento indica una perdita – controllare tutti i giunti, le valvole, i collettori (i collettori solari possono presentare microfessure causate dal freddo) e la valvola di sicurezza (a volte perde durante lo shock di pressione durante il riempimento). Se la pressione cala lentamente (entro settimane), il problema potrebbe essere nel vaso di espansione – membrana rotta o perdita di pressione predefinita. Ne parleremo più dettagliatamente nell'articolo Problemi comuni dei vasi di espansione e delle pompe solari – cause e soluzioni.
Quanta quantità di fluido mi serve per riempire un sistema solare domestico standard?
Per un sistema standard con due collettori piani (ciascuno di circa 2 m²), una tubazione di 8–12 m in rame Cu18 e un serbatoio da 200–300 l con una spirale tubolare singola, si prevede un volume del circuito primario di 10–15 litri. Preparare sempre il 20–30 % in più rispetto al volume calcolato – durante lo sfiato parte del fluido esce e va integrato.
È necessario sfiatare il circuito solare anche in funzione, non solo durante il riempimento?
Sì, soprattutto nei primi mesi dopo l'avvio. L'aria si libera gradualmente dal fluido, e gli sfiatori automatici riescono a rimuoverla da soli. Se non si hanno sfiatori automatici (o sono intasati), sfiatare manualmente il sistema dopo il primo e il secondo mese di funzionamento. Dopo basta una volta all'anno durante l'ispezione di manutenzione. L'ispezione annuale completa è descritta nell'articolo Come controllare e mantenere il vaso di espansione in un sistema solare.
Conclusione – il corretto riempimento come base per la lunga durata del sistema
La pompa manuale per il riempimento di impianti solari è uno strumento semplice, ma irrinunciabile. Non è un costo inutile – è la garanzia che il circuito solare funzionerà fin dal primo giorno come deve. Senza bolle d'aria, con la pressione corretta, con un fluido nella concentrazione giusta.
Un sistema solare correttamente riempito, sfiato e regolarmente controllato può funzionare in modo affidabile per 20 anni o più senza problemi significativi. Un sistema riempito in fretta, non sfiato e dimenticato si presenterà dopo un anno o due – con guasti alla pompa, fluido degradato o collettore rotto a causa dello stallo invernale. L'investimento in strumenti e procedure corrette si ripaga molte volte.
Se hai pianificato l'installazione iniziale o il servizio di un sistema esistente, tutti gli strumenti necessari, incluso