Il vaso di espansione del circuito solare ha la funzione di garantire il funzionamento in modo sicuro anche nel caso in cui l’impianto stesso si trovi in fase di inutilizzo (si vedano DIN 4757 e EN 12977).
Nei collettori solari Nucleosolare, caratterizzasti da elevate prestazioni, le temperature in fase di inattività raggiungono picchi di 234°C. Il fluido termovettore evapora e all’interno del circuito solare si raggiungono temperature assai elevate che possono, nel tempo, danneggiare tutte le parti dell’impianto.
Per poter sopportare queste elevate temperature di inattività, Nucleosolare siè affidata ad un vaso di espansione caratterizzato da una membrana speciale resistente a temperature fino a 100°C.
La sicurezza garantita dalle normative vigenti può essere raggiunta solamente con un vaso d’espansione adeguatamente dimensionato.
Nel caso esista il pericolo che possano essere raggiunte temperature più elevate di quelle per le quali la membrana è predisposta, occorre che il vaso d’espansione venga protetto da un vaso ausiliario speciale (direttiva VDI 6002).
Tutti i vasi di espansione proposti da Nucleosolare sono adatti all’utilizzo in installazioni solari secondo la DIN 4757 e EN 12977, funzionanti con una miscela di acqua e glicole propilenico o etilenico.
I vasi sono testati ai sensi della direttiva in materia di impianti a pressione. Il vaso di espansione a membrana assicura che la pressione dell’impianto rimanga costante.
All’interno del vaso d’espansione la membrana separa il lato occupato dall’aria e il lato contenente il liquido solare.
Prima della messa in esercizio la pressione iniziale deve essere settata in base alle caratteristiche dell’impianto.
Quando, in conseguenza del calore, il volume del liquido solare aumenta, la membrana si dilata verso il lato aria. Lo spazio a disposizione del liquido solare aumenta di conseguenza e la pressione all’interno dell’impianto resta costante al valore massimo consentito.
Quando, invece, il volume del liquido solare diminuisce a causa del raffreddamento, la membrana ritorna alla posizione iniziale. Lo spazio a disposizione del liquido solare diminuisce di conseguenza e la pressione all’interno dell’impianto resta costante al valore minimo consentito.
All'interno del circuito solare, la temperatura particolarmente elevata necessità di un'adeguata predisposizione per lo sfogo del calore.
Il flusso solare che raggiunge temperature superiori ai 200°C, evapora e può raggiungere la stazione solare stessa danneggiandone le parti dell'impianto quali le pompe, i raccordi, le guarnizioni e sopratutto la membrana del vaso di espansione.
Per poter sopportare le più elevate temperature Nucleosolare consiglia di utilizzare una membrana appositamente studiata per le applicazioni solari.
La membrana é realizzata in gomma sintetica resistente fino a 100 °C, frutto dell'esperienza maturata nel settore degli impianti solari termici.
Pressione massima di esercizio: 10 bar
Temperatura massima di esercizio memebrana: + 100°C
Temperatura massima di esercizio del sistema: + 120°C
Fattore di precarica: +2,5 bar
Colore: Bianco - Rosso
Cenni sulla procedura di calcolo dei vasi di espansione solari
A differenza dei vasi di espansione tradizionali impianti di riscaldamento, il dimensionamento dei vasi d’espansione per impianti solari termici rende necessario considerare:
a) il contributo dato dall’espansione del fluido termovettore ,
b) il contributo dato dall’evaporazione dello stesso
c) una adeguata riserva di fluido per compensare la riduzione di volume causato da basse temperature d’esercizio durante il periodo invernale.
E'dunque consigliato utilizzare la seguente formula per il dimensionamento di vasi d’espansione per impianti solari termici:
VN= [((N x Va) + (0.02 x Va) + 1.1 x (Vc + Vt) x (Pmax +1))]/ (Pmax - Pprec)
Dove:
Vc: volume del collettore solare.
Vt: volume dei tubi di connessione al collettore solare [litri]
Va: volume totale dell’impianto solare termico [litri]. Il volume totale dell’impianto solare termico è pari alla somma del volume del collettore solare, dello scambiatore di calore, del volume di tutte le tubazioni all’interno dell’edificio e delle tubazioni di connessione al collettore solare.
Tmax: temperatura massima di funzionamento dell’impianto solare [°C]
n: coefficiente di espansione del fluido solare. Il coefficiente d’espansione del fluido solare dipende dalla temperatura massima d’esercizio e dalla percentuale di glicole presente nel fluido solare stesso. Una volta note quindi la temperatura massima d’esercizio dell’impianto e la percentuale di glicole nel fluido solare, è possibile determinare il coefficiente d’espansione, mediante l’uso di opportune tabelle, o convenzionalmente assunto n=0,05
Pmax: pressione massima di esercizio dell’impianto solare [bar] calcolata con la seguente formula Pmax= 0,9 x Pvs [bar]
Pprec: pressione di precarica del vaso d’espansione [bar]
Pvs: pressione di apertura della valvola di sicurezza [bar]
Pmin: pressione minima agente sul vaso d’espansione [bar]
La pressione minima agente sul vaso d’espansione è la somma della pressione dovuta alla colonna di fluido che agisce sul vaso d’espansione e della pressione minima di funzionamento dell’impianto solare. Per tanto, al momento della messa in servizio, è importante verificare che la pressione idrostatica nell'impianto sia uguale alla pressione di precarica del vaso. Quindi o sarà necessario incrementare la pressione dell'impianto o sarà necessario modificare i valori di precarica del vaso mediante l'apposita valvola ubicata sulla sommità del vaso.