Pannello solare: vaso espansione e collaudo

Vaso di espansione

E’ giunto il paragrafo più complicato. Prima o poi doveva giungere…

La prima cosa da fare è calcolarsi la quantità di acqua contenuta nell’impianto.

Ti faccio un elenco:

-contenuto del serpentino, se non lo sai metti un litro. Due, se il boyler è da 100 litri;
-contenuto del circolatore (circa 0,2 litri);
-contenuto dei serpentini dei pannelli (il tubo è di diametro interno 12 mm, quindi ogni metro contiene 0,113 litri);
-contenuto delle tubazioni. Sai le lunghezze; sai i diametri interni. Se fai tutti i calcoli in decimetri, ti risulteranno subito i decimetri cubi, quindi i litri. Se un tubo è di diametro interno 18 mm, sono 0,18 dm. Se è lungo 12 m (andata) e 12 m (ritorno) sono 240 dm. 0,18 x 0,18 x 3,14 x 0,25 = 0,0254 dm² x 240 = 6,1 dm³ cioè litri.

Ho usato la formula di “quadrato del diametro per pigreco quarti” quell’altra sarà: 0,09 x 0,09 x 3,14 (quadrato del raggio per pigreco) che dà sempre 0,0254 dm³.

OK. Adesso sai quanti litri di liquido contiene il tuo impianto (ci serviranno anche per calcolare la quantità di anticongelante), ed hai già misurato qual è l’altezza fra il serpentino e la parte più alta dell’impianto. Con un po’ di precisione.

Il contenuto in litri dell’impianto lo chiamiamo “C” mentre la sua altezza il solito “H”.

Per stabilire la pressione iniziale (che chiameremo “Pi”) dobbiamo trasformare l’altezza H in bar (basta dividere per 10) ed aggiungere, come già detto, 0,5 bar.

Così se l’altezza è 13 m, Pi sarà di (13 x 0,1) + 0,5 = 1,8 bar. Dovrai procurarti una pompa pneumatica a mano con l’attacco adatto per le valvole da auto. Non ti sarà difficile fartela prestare da qualcuno. Più avanti, quando saremo finalmente al collaudo, ti servirà.

NOTA doverosa: se i pannelli sono più bassi del boyler, la pressione di precarica Pi rimane 0,5 bar.

La pressione finale “Pf” la stabiliamo noi. E’ la pressione della valvola di sicurezza.

Nei grossi impianti conviene stare alti con tale pressione, perché più alti si sta, più piccolo diventa il volume di espansione, quindi anche il vaso.

Nel nostro caso dobbiamo fare i conti col fatto che i vasi di espansione più piccoli in commercio siano quasi troppo grandi. Quindi conviene scegliere una pressione della valvola di sicurezza vicina a Pi. Nell’esempio considerato, una Pf di 2,5 bar va più che bene.

Devo comunque indicare, in via di principio, che la Pf non può essere superiore alla pressione massima del componente più fragile. Nel nostro caso, tutti i componenti degli impianti di riscaldamento hanno una pressione massima almeno di 6 bar.

Quindi possiamo andare tranquilli.

La formula del volume di espansione è:

Ve = (0,058 x C) / (1- (Pi / Pf))

Se vuoi sapere cos’è quello 0,058 è presto detto. E’ la differenza fra il volume specifico dell’acqua fra 120 e 20°C. Perché 120°C? Perché non è detto che l’impianto non ci possa arrivare, e se ci arriva siamo a posto.

Adesso facciamo il calcolo per un impianto che contenga 28 litri di liquido.

Andiamo per gradi:

0,058 x 28 (C) = 1,62

Pi / Pf = 1,8 / 2,5 = 0,72

1 – 0,72 = 0,28

1,62 / 0,28 = 5,78

Andrai quindi dal rottamaio a vedere se c’è una caldaietta che ha un vaso di espansione da 6 litri.

Per confermarti che la Pf alta riduce il volume di espansione, ti rifaccio il calcolo per 5 bar:

Pi / Pf diventa 1,8 / 5 = 0,36

quindi: 1 – 0,36 = 0,64
perciò 1,62 / 0,64 = 2,53 litri invece di 5,78

OK? OK!

Collaudo

E siamo arrivati alla prova del 9! Se tutto è andato come ti ho descritto certamente il risultato del collaudo sarà positivo. Ma questo passo è essenziale per dormire sonni tranquilli. Il collaudo del pannello solare lo effettueremo solo con acqua. L’antigelo costa ed è inquinante, e se ci sarà da vuotare l’impianto è meglio buttar via solo acqua.

Per fare il collaudo ci deve essere una giornata di sole. Obbligatorio.

La prima cosa da fare è controllare che tutto sia a posto: raccordi stretti bene e tutte le valvole aperte. Hai sgonfiato completamente il vaso di espansione? Bravo, vedo che sei attento.

Smonta lo scaricatore automatico d’aria e comincia ad immettere l’acqua dal sottostante barilotto finché non ce ne sta più. A questo punto accendi il circolatore alla massima velocità e continua ad immettere acqua finché tutto non si è stabilizzato e non esce più aria.

Chiudi il rubinetto sul barilotto: è il momento di gonfiare la membrana del vaso di espansione alla pressione del tuo Pi. Tale pressione deve rimanere costante.

Siccome è una giornata di sole è sono circa le 11 solari del mattino, la temperatura dell’acqua dell’impianto sta salendo, e così la pressione. Benissimo.

Visto anche che non è inverno e che quindi non corri il rischio di gelare tutto, puoi continuare ad usare l’impianto così com’è. Il riempimento con antigelo lo potrai fare in autunno.

Come sta andando? Bene, eh? Sono contento.

Ora metti il termostato del boyler (quello del bruciatore a gas o della resistenza elettrica) al massimo, e non aprire nessun rubinetto dell’acqua calda. Dobbiamo far andare su di pressione l’amico…

Sale? Benissimo. Lo deve fare. Se il sole ne ha voglia, non è difficile che i termometri dell’acqua dei pannelli segnino già 80°C, vero?

Basta ora. Rimetti il termostato del boyler al valore normale. E’ tutto a posto.

Da ora in poi devi essere tu a fare quei piccoli aggiustamenti (un po’ più o un po’ meno di pressione al vaso di espansione, piccoli cambiamenti alle temperature dei termostati della pompa), che ti permetteranno di arrivare ad una gestione soddisfacente dell’impianto.

Adesso tocca a te. Solo a te. Tieni una traccia scritta di quanto fai e quando lo fai, ma soprattutto fai un solo cambiamento per volta ed aspetta di vedere i risultati, tentando di capire perché è successo quel ch’è successo (o non è successo) Se cambi 3 parametri per volta, quale dei tre avrà fatto cosa?

Anticongelante

Adesso che sappiamo con sufficiente approssimazione quanto liquido conterrà l’impianto, possiamo vedere quanto anticongelante mettere. Ti consiglio di comprarlo puro, e ti sconsiglio di comprare un prodotto legato all’automobile perché te lo faranno pagare troppo. Chi te lo fornisce, ti indicherà che percentuale metterne per ottenere quella temperatura minima che richiede la tua zona. Costa parecchio, lo so, ma è indispensabile…

Coibentazione

Quando sei sicuro che l’impianto non perde acqua e che tutto è a posto, è il momento di coibentare. Comprerai quei tubi di poliuretano espanso tagliati lungo l’asse longitudinale, nelle lunghezze e nei diametri del tuo impianto. Se abiti sulle Alpi, lo spessore della coibentazione dovrà essere di 40 mm (il tubo diametro 14 diventerà diametro 94); se invece sei di Lampedusa, 20 mm basteranno. Naturalmente tutto ciò è riferito ai tubi che corrono all’esterno o dentro locali non riscaldati. Incolla tutto bene col prodotto che ti darà il negoziante, ritocca le fessure con sigillante siliconico poi copri tutti i giunti con nastro adesivo forte per esterni (quello grigio corrugato).

Non schiacciare il poliuretano… il nastro adesivo serve solo ad evitare che entri acqua e a dar ulteriore resistenza meccanica al sistema.

E’ la colla che sopporterà la maggior parte degli stress meccanici di vento, neve e ghiaccio (sempre che tu non sia di Lampedusa).

Per le tubazioni che corrono in ambienti riscaldati sono sufficienti 20 mm di spessore, così come le tubazioni che decidessi di incassare nei muri.

Non mi rimane altro che raccomandarti di fare le cose con calma e pensare sempre a quando verrà il vento ed il gelo…

Complimenti! Il tuo pannello è ora pronto a darti grandi soddisfazioni regalandoti docce calde gratis senza immettere CO₂ e inquinamento nell’aria!

Di seguito trovi dei miglioramenti opzionali da fare al tuo impianto… se vuoi ottenere di più e meglio, continua a leggere!

Aumentiamo l’efficienza del pannello e miglioriamo l’impianto!

TERMOREGOLAZIONE (optional)

Come detto poc’anzi, il circolatore ha tre velocità.

Ti intendi un poco di elettromeccanica? Hai un amico che ti può dare una mano?

Tieni conto, comunque, che c’è già timer, un interruttore crepuscolare o un termostato sul pannello che accendono e spengono la pompa. Questa funzione deve rimanere inalterata.

Se installi sull’impianto un termostato a 3 gradini (o 3 termostati) puoi rendere automatico il rendimento dell’impianto. Il termostato a 3 gradini non è altro che tre termostati nello stesso apparecchio, quindi la logica di funzionamento non cambia.

Il primo termostato lo allacci alla velocità più bassa e lo tari a 50°C; il secondo alla velocità media e 60°C mentre il terzo lo allacci alla massima velocità e lo tari a 70°C.

Quando c’è poco calore da recuperare, è inutile sprecare energia per far circolare il liquido.

Anche se alla minima velocità del circolatore il rendimento termodinamico dei serpentini dei pannelli e di quello del boyler è basso, non fa nulla. Ma quando il sole picchia, è meglio picchiare anche con l’impianto, no?

Dove trovi il termostato a 3 gradini? Non lo so.

Quello che so è che dal rottamaio ci sono molte caldaiette, ed ogni caldaietta ha almeno un termostato… vado avanti?

Naturalmente ogni bulbo di ogni termostato ha bisogno di un Ti e di una guaina. Ti è rimasta un po’ di pasta conduttiva? Spalmala sul bulbo prima di introdurlo nella guaina, cosicchè il termostato senta la temperatura effettiva dell’acqua e non quella dell’aria fra bulbo e guaina…

Naturalmente le tre temperature che ti ho indicato sono quelle di partenza. Sta a te modificarle per ottimizzarle in funzione del tuo impianto e del tuo consumo d’acqua calda.

RIFLETTORI (Optional per aumentare efficienza)

Se vuoi aumentare il rendimento del tuo pannello puoi installare due riflettori che possano riflettere una maggiore quantità di luce sulla lamiera del serpentino. Li puoi installare solo sulle parti superiore ed inferiore del pannello, perché se le mettessi anche ai lati, copriresti i raggi del sole al mattino ed alla sera.

Il massimo del rendimento sarebbe l’installazione di specchi, ma è pur vero che saresti costretto a costruire una robusta intelaiatura che li protegga dal vento, dal possibile accumulo di neve e, soprattutto, dalla grandine. Per questi motivi te li sconsiglio. Il cristallo è temperato o stratificato, quindi ci vorrebbe un bel chicco di grandine per distruggerlo. Lo specchio è, di norma, un vetro comune, quindi estremamente fragile. Lo si potrebbe incollare su di una tavola di compensato di almeno 10 mm di spessore. Conviene?

Se riuscissi a recuperare della lamiera di acciaio inossidabile di 1 – 2 mm di spessore sarebbe il massimo. Prima di installarli ne lucidi la parte verso il pannello con pasta lucidante da carrozzeria da auto, una lavata con acqua e sei a posto.

Può andare bene anche usare lamiera zincata, sempre di 1 – 2 mm di spessore, ma dovrebbe essere nuova (e non ingrigita dal tempo) ed andrebbe pulita e sgrassata bene prima di verniciarla con un prodotto trasparente. Oppure potresti verniciare una lamiera qualsiasi, partendo da un buon antiruggine di fondo, poi una vernice argentata ed infine il trasparente.
O ancora potresti usare una lamiera di alluminio, anch’essa, comunque, da verniciare col trasparente. In questo caso lo spessore non dovrebbe essere inferiore a 3 mm.
Mi sa però che alla fin fine la lamiera inox sia la scelta migliore. Possibile che dal tuo rottamaio non sia riuscito a trovarla?
Hai provato da un altro rottamaio?

Una volta trovata la lamiera devi tagliarla a misura. Come potrai notare dal disegno, la parte riflettente deve essere alta almeno quanto è largo il pannello, quindi quanto Hc, mentre dovrà essere piegata di 22,5 gradi per fare sì che ogni riflettore si occupi di metà del pannello. Tale angolo è un compromesso fra la dimensione della lamiera, l’apertura del sistema e l’angolo della luce che si riflette sul cristallo del pannello, che così risulta di 45°. Come ho già avuto modo di dire, ogni vetro riflette comunque una parte della luce che lo colpisce. Se i raggi sono normali alla sua superficie la riflessione è minima, ma più l’angolo di incidenza aumenta, più si manifesta l’effetto di questa riflessione.

Posso comunque dire che la lunghezza massima del riflettore, come si può facilmente intuire, è di 2 Hc. Vedi tu.

Senza aspettarti miracoli da questo optional, esso può aumentare artificialmente le dimensioni del pannello, inviando sulla sua superficie una maggior quantità di energia. Per quanto poca, sarà sempre maggiore che senza i riflettori.

Come dici? Il vento?

Giusto. Vedo che le mie ripetute raccomandazioni cominciano a dare risultati. Com’è più che evidente, queste superfici laminari si comportano esattamente come i flaps di un aereo. Quindi un vento sostenuto e rafficato potrebbe distruggere tutto in poco tempo.

Conviene perciò fare dei fori (minimo 3) sui bordi lunghi ed esterni dei riflettori (due a 20 cm dagli angoli ed uno in centro), facci passare e ripassare dentro del fil di ferro zincato di almeno 2,5 mm di diametro e tira il tutto secondo la sequenza: parte del tetto anteriore al pannello, primo riflettore, secondo riflettore, parte del tetto posteriore al pannello. Non preoccuparti della tensione del fil di ferro, mentre lo fai passare e ripassare nei fori del riflettore (in modo che l’anello in fil di ferro lo serri senza poter scorrere), anzi ti conviene lasciarlo un po’ lento. Potrai occuparti di tendere il filo successivamente, quando tutto sarà a posto, attorcigliandone l’eccedenza con una leva od una pinza. Chissà quante volte hai visto queste attorcigliature lungo i fili che sostengono le vigne… Le più moderne hanno degli appositi tenditori, ma questi sono troppo poco naif…

Per finire, la parte esterna dei riflettori (tranne che per l’acciaio inox), andrebbe verniciata.

IMPIANTI ELETTRICI

Un solo consiglio: realizza o fai realizzare tutto a norma. Un cavo elettrico volante, magari in bagno è la cosa meno ecointrosofica che esista. Un cavo volante non è naif, è stupido!

Finalmente posso redigere una distinta materiali:

a- n° X pannelli Panda
b- n° 2X valvole a sfera diametro 3/8″ per escludere (eventualmente) un pannello
c- n° 1 circolatore con le caratteristiche prima descritte
d- n° 2 valvole a sfera per l’esclusione e lo smontaggio del circolatore
e- n° 1 valvola a sfera sul serpentino per lo smontaggio del boyler
f- n° 1 manometro, come già descritto
g- n° 1 valvola di sicurezza come già descritta
h- n° 1 vaso di espansione come già descritto
i- n° 2 termometri (minimo) con scala 0-120°C
j- n° X scaricatori automatici d’aria + rubinetto di esclusione
k- n° X tubazioni di allacciamento, nei diametri indicati in precedenza
l- n° X raccordi filettati e non (a seconda del tipo di tubazioni impiegate)
m- n° X supporti per le tubazioni
n- n° X coibentazione come precedentemente descritto
o- n° X anticongelante


Cosa resta?

Non mi resta che chiederti l’ultimo piacere. Questo testo è giovane, e sicuramente manca di descrizioni importanti mentre, magari, è ridondante in altre parti. Se fossi così gentile da suggerirci le modifiche da apportare…
Avrai notato che ad inizio testo c’è il numero della release e la data di emissione: servono proprio a questo.
Grazie fin da ora!

Pannello Solare – Impiantistica – Vaso di espansione e collaudo