Solare termico: errori da evitare e manutenzione

Gli errori più importanti da evitare nella fase di progettazione e nell’installazione degli impianti solari termici. alcuni accorgimenti affinché il sistema solare non subisca danni durante il funzionamento e operi con la massima efficienza. Le principali operazioni di manutenzione che devono essere effettuate e con quale cadenza.

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Pubblichiamo insieme due articoli apparsi su Qualenergia.it il 12 marzo e il 9 aprile 2014.

Esaminiamo quali sono gli errori più frequenti e tipici e da evitare nella progettazione e nell’installazione di impianti solari termici, minimizzando così la necessità di operazioni manutentive. Vale la pena sottolineare, infatti, come la maggior parte dei malfunzionamenti degli impianti solari sia legata a disattenzioni nella progettazione o a errori di montaggio piuttosto che a guasti inattesi dei componenti dell’impianto. Per condurre questa analisi, ci si riferirà soprattutto ai risultati del recente studio “SolarCIP” condotto dalla società cooperativa RESEDA.

Il circuito perde!

Le perdite di fluido termovettore, che possono portare allo svuotamento del circuito primario, sono una della cause più diffuse di malfunzionamento di un impianto solare. Tali perdite sono solitamente dovute a una o più delle seguenti cause: errori di saldatura nelle giunzioni, adozioni di valvole, pompe o altri componenti che non assicurano un’adeguata resistenza alle alte temperature e/o a fluidi contenenti glicole. Queste due ultime caratteristiche, infatti, sono una peculiarità dei sistemi solari termici che devono essere sempre tenute a mente quando si scelgono i componenti d’impianto. Spesso le parti danneggiate o rotte non sono quelle propriamente solari, ma semplici dispositivi idraulici di uso quotidiano per un installatore.

I punti più critici del circuito saranno quelli più caldi (all’uscita dei collettori solari) e gli elementi di giunzione. In questo caso, perciò, il pericolo sarà scongiurato progettando le connessioni in modo da limitarne il numero complessivo e scegliendo accuratamente i componenti idraulici in base alla loro resistenza al calore e alla loro compatibilità con fluidi speciali. Come esempio, la foto (clicca per ingrandire) riporta una zona bianca di ossidazione, causata da una o più fuoriuscite di vapore e liquido ad alte temperature (fonte: RESEDA).

Più in generale, è bene ricordare che il circuito primario di un impianto solare termico subisce notevoli escursioni termiche dalla notte, quando non vi è circolazione, al giorno, quando il soleggiamento porta a un incremento della temperatura che, anche in regime di funzionamento ordinario, può raggiungere i 90 °C.

Intercettare gli sfiati

Le valvole di sfiato, localizzate nella parte alta degli impianti solari, hanno il compito di evacuare eventuali bolle di aria nel circuito primario. Esse sono, perciò, un componente essenziale soprattutto nella fase di riempimento dell’impianto quando devono essere lasciate aperte.

In fase di funzionamento ordinario, però, si deve assolutamente evitare che tali valvole possano lasciar scappare fluido termovettore vaporizzatosi a seguito di una stagnazione anche parziale. Ciò significa che si devono adottare valvole di sfiato di tipo manuale oppure di tipo automatico, ma dotate di una valvola di intercettazione a monte della loro posizione. La foto (fonte: RESEDA) mostra appunto un errore tipico, consistente nell’installazione di una valvola di sfiato automatica e senza alcun dispositivo di intercettazione.

Un vaso grande

Il vaso di espansione è il componente in grado di compensare le dilatazioni termiche del fluido termovettore contenuto nel circuito primario e, in caso di stagnazione, di alloggiare il vapore prodotto raffreddando il circuito stesso.

Un sottodimensionamento del volume di tale vaso impedisce che il vapore possa trovarvi alloggio e, quindi, causa un incremento della pressione nel circuito e la possibile apertura della valvola di sicurezza con la conseguente perdita di fluido.

Sempre con riferimento al vaso di espansione, è bene scongiurare che esso sia sottoposto a eccessivi stress termici dovuti a perdite di calore. Ciò significa che, per la sua installazione, devono essere evitati punti caldi come la parte superiore dell’accumulo dell’acqua calda sanitaria.

Tubazioni esterne

Il tratto esterno delle tubazioni di collegamento di un impianto solare deve essere opportunamente protetto con dei rivestimenti di alluminio, solitamente noti come “coppelle”. La mancanza di questo accorgimento, che si verifica troppo spesso negli impianti installati, può portare a notevoli danneggiamenti dello strato isolante da parte di uccelli o roditori (si veda foto) e, nel caso migliore, può compromettere seriamente le prestazioni dell’isolante stesso che, esposto alla pioggia, si bagna perdendo le sue proprietà.

La buona manutenzione

Come in ogni altro impianto tecnologico, anche il solare termico necessita di una adeguata manutenzione per garantirne il corretto funzionamento e l’ottimizzazione delle prestazioni. Non mostrando, nella maggior parte dei casi, una particolare complessità impiantistica, il solare termico non ha comunque bisogno di onerosi programmi di manutenzione, quanto piuttosto di un periodico controllo di alcuni suoi parametri di esercizio.

La necessità di manutenzione non è una specificità dei sistemi solari termici e non è legata a una presunta inaffidabilità di tali sistemi. “Sorvegliare – riconoscere – intervenire” è, infatti, una regola che dovrebbe essere applicata a qualsiasi sistema per la produzione di energia, al fine di assicurare la sua durata nel tempo e ottenere da esso il massimo rendimento. Prestazioni deludenti dei sistemi solari sono, invece, il più delle volte, dovute non a debolezze della tecnologia, quanto a trascuratezza nelle operazioni di manutenzione o a una scelta erronea di alcuni componenti idraulici tradizionali. Ciò, però, non viene percepito correttamente dall’utente e conduce all’errata convinzione che il sistema solare non porti altro che problemi.

Serve anche un po’ di “autocontrollo”. Alcuni parametri che ci parlano dello stato del sistema sono verificabili direttamente dal proprietario. I collettori solari, ad esempio, sono il componente più importante dell’impianto e normalmente una semplice ispezione visiva consente di rilevare eventuali problemi. Una deformazione della piastra assorbente (vedi foto a destra), ad esempio, potrebbe comportare una perdita di efficienza, così come una parziale rottura del sigillante, evidenziabile tramite una massiccia presenza di condensa (vedi foto a sinistra).

D’altro canto, una piccola quantità di condensa, soprattutto nelle prime ore del mattino, deve essere considerata normale poiché i collettori sono equipaggiati con piccoli fori sul telaio per garantire la “respirazione”.

Anche l’integrità del vetro di copertura può essere verificata visivamente dal proprietario stesso, senza bisogno di un intervento esperto. I vetri possono essere puliti come qualsiasi superficie di questo tipo anche se, a meno di condizioni estreme di sporcamento, l’effetto naturale di lavaggio da parte della pioggia è sufficiente ad assicurare che la sporcizia non alteri le prestazioni.

Una delle peculiarità degli impianti solari rispetto ad altre tecnologie è il possibile raggiungimento di temperature elevate (anche superiori ai 100÷150 °C) nel circuito primario. La resistenza delle valvole, delle saldature, del sigillante della pompa e di altri componenti deve essere verificata, in particolare dopo il verificarsi di fenomeni di stagnazione. Il cedimento di uno di questi dispositivi potrebbe essere segnalato da perdite di fluido e si consiglia soprattutto il controllo dei tratti di raccordo delle tubazioni, le zone più deboli dell’impianto.

Controlli più specifici, invece, dovrebbero essere eseguiti da personale specializzato e sarebbe opportuno che una cadenza regolare di verifica ed eventuale manutenzione fosse stabilita e contrattata già al momento della consegna dell’impianto. Una cadenza auspicabile è quella annuale, anche se si potrebbe comunque prevedere una prima verifica dopo i 6 mesi dall’installazione.

I controlli da eseguire sono numerosi e qui si riportano, in aggiunta a quelli sopra descritti, i più rilevanti ai fini di un corretto funzionamento.

La portata del fluido termovettore nel circuito deve essere uguale al suo valore di progetto. Eventuali riduzioni potrebbero indicare la presenza di depositi calcarei o di ostruzioni di altra natura.

Si deve verificare, poi, l’assenza di aria nel circuito, solitamente segnalata da rumori nelle tubazioni. L’apertura delle valvole di sfiato consente l’uscita di bolle d’aria.

Per quanto riguarda l’integrità dei componenti, punti particolarmente sensibili che devono essere controllati sono la membrana del vaso di espansione, le valvole di sfiato e quelle di sicurezza.

Perdite di fluido che indicano danneggiamenti nella tenuta del circuito primario possono essere individuare o visivamente oppure, con maggiore precisione, dalla verifica del valore della pressione, che deve risultare uguale a quello di progetto.

Un aspetto particolarmente rilevante nel caso in cui il circuito primario contenga una miscela di acqua e antigelo (che corrisponde alla quasi totalità degli impianti oggi installati) è la verifica dello stato e della composizione del fluido termovettore, soprattutto in seguito a fasi di stagnazione che hanno comportato una sua parziale o totale evaporazione. Prima di tutto, perciò, deve essere controllata la percentuale di glicole antigelo presente nella miscela. Poi, deve essere verificata la sua acidità: il pH non dovrebbe scendere al di sotto di 6,6 altrimenti il fluido potrebbe diventare pericolosamente corrosivo.

Quali sono i costi di manutenzione? Il costo può essere molto diverso da caso a caso, in quanto dipende dalla complessità impiantistica e dalla qualità e affidabilità dei componenti utilizzati. Solitamente si stima un costo annuale pari all’1÷2% dell’investimento iniziale. Per un piccolo impianto per acqua calda sanitaria con superficie di 5 m2 e costo di 5.000 €, ad esempio, si può ipotizzare un costo annuale tra i 50 e i 100 €.

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