Il bilanciamento idraulico degli impianti di riscaldamento e raffrescamento a più colonne è la premessa indispensabile per un funzionamento efficiente degli stessi. Una distribuzione inadeguata delle portate del fluido destinato al condizionamento aumenta in maniera considerevole il consumo energetico e riduce, al tempo stesso, il comfort ambientale.
Importanza del Bilanciamento Idraulico
Uno dei problemi più frequenti in cui si incappa nelle abitazioni riguarda lo squilibrio del calore nelle diverse stanze. Può succedere quindi che in cucina faccia freddo mentre in salotto le temperature siano più alte. Il bilanciamento idronico è un’attività che deve essere eseguita dopo l’installazione di un impianto di riscaldamento, sia nel caso si tratti di una nuova costruzione, sia nel caso si trattasse di un progetto di ammodernamento.
Il bilanciamento idronico assicura che in ogni radiatore sia sempre presente la giusta quantità di acqua di riscaldamento, facendo in modo che il calore venga distribuito in modo molto più uniforme all’interno di tutto l’edificio. Questo processo non soltanto aumenta il livello di comfort, ma garantisce anche che l’energia utilizzata possa essere impiegata in modo efficiente sia per il riscaldamento che per l’acqua calda.
In generale, l'acqua percorre sempre il percorso di minore resistenza. Di conseguenza, i radiatori vicini al generatore di calore vengono alimentati con più acqua di riscaldamento rispetto a quelli più lontani. Pertanto, la quantità d'acqua che li attraversa deve essere limitata.
Il bilanciamento idraulico ha successo quando tutti i radiatori sono serviti con la stessa pressione dell'acqua, indipendentemente dalla loro distanza dal generatore di calore.
Obblighi Legali e Normative Tecniche
Non esiste un vero e proprio obbligo legale per il bilanciamento idronico. Se un impianto di riscaldamento, però, deve essere installato in conformità alla norme del proprio Paese, è obbligatorio che questa attività venga svolta. Il bilanciamento idronico è necessario per fornire a tutti i radiatori di un impianto la quantità esatta di calore necessario per un determinato ambiente.
Per fare questo è necessario che il flusso dell’acqua di riscaldamento attraverso le tubature che vanno ai singoli radiatori, la portata della pompa e le impostazioni del generatore di calore, siano calibrate con la massima precisione.
Attualmente non esistono riferimenti legislativi specifici in merito al bilanciamento idronico, mentre nel D.M. 26 giugno 2015 “Decreto Requisiti Minimi” sono presenti riferimenti alla regolazione.
Per quanto riguarda la normativa tecnica, sebbene anche in questo caso non esistano riferimenti specifici in merito al bilanciamento idronico, nella norma UNI EN 14336:2004 “Impianti di riscaldamento negli edifici - Installazione e messa in servizio dei sistemi di riscaldamento ad acqua calda” è riportata una guida relativa alle buone pratiche in materia di bilanciamento delle portate di acqua all’interno dell’impianto (Allegato G).
Come Viene Eseguito il Bilanciamento Idraulico?
Di norma, un tecnico specializzato si reca al domicilio per effettuare il bilanciamento idraulico. L'esperto stabilisce innanzitutto il fabbisogno termico delle singole stanze. Per farlo, determina la potenza delle superfici riscaldanti installate e l'effettivo fabbisogno di riscaldamento degli occupanti. I singoli componenti del sistema vengono quindi regolati sulla base dei dati raccolti.
Spesso una pompa di riscaldamento sovradimensionata e una temperatura di mandata elevata garantiscono una distribuzione uniforme del calore. Questo però è sinonimo di eccesso di acqua di riscaldamento. Il risultato è un consumo energetico inutilmente elevato e costi di riscaldamento eccessivi. Anche l'equilibratura idraulica rivela tali problemi di dimensionamento.
Soluzioni e Metodi di Bilanciamento
La combinazione corretta di valvole di bilanciamento e di regolatori della pressione differenziale garantisce il bilanciamento in tutte le condizioni d’esercizio (sia a carico parziale che a pieno regime). Gli impianti di riscaldamento e raffrescamento vivono, durante l’anno, condizioni d’esercizio molto differenti: funzionamento a carico parziale, situazione più frequente, e funzionamento a pieno regime.
Una corretta scelta della valvola di bilanciamento e adeguati metodi di misurazione possono ridurre considerevolmente il dispendio di tempo ed energie. Oventrop consiglia un metodo di Regolazione dinamica che, come condizione indispensabile, prevede l’utilizzo di valvole di bilanciamento della portata sulla tubazione di mandata (ad esempio valvole “Hydrocontrol VTR”/“Hydrocontrol MTR”) e di regolatori di pressione differenziale sulla tubazione di ritorno (valvole “Hydromat DTR“).
La regolazione dinamica si basa sulla regolazione della portata nella colonna. A questo scopo si imposta la pressione differenziale sul regolatore della pressione differenziale al minimo valore necessario (eventualmente in combinazione con la preregolazione delle valvole di bilanciamento).
Metodi di Bilanciamento Manuale
Il bilanciamento del flusso dei circuiti idraulici in un sistema di riscaldamento viene eseguito per garantire che il sistema sia in grado di fornire il calore a tutte le utenze dell'edificio. La portata è normalmente indicata nelle specifiche di progettazione, insieme alla pressione differenziale.
- Iterativo: Le operazioni di bilanciamento devono essere ripetute fino a quando tutte le valvole di bilanciamento e dei terminali di emissione non hanno i flussi entro le tolleranze specificate.
- Proporzionale: A prescindere da quanti terminali siano collegati allo stesso circuito, qualsiasi variazione della pressione differenziale all'ingresso dei circuiti modifica i flussi in tutti gli altri circuiti nella stessa proporzione.
Bilanciamento con Misurazione del Flusso e Valvole Autoazionanti
- Regolatore di pressione differenziale: Mantiene la pressione costante su un gruppo o ramo. Il bilanciamento dei terminali dovrebbe avvenire dopo il controllo della pressione differenziale.
- Limitatore di flusso: Mantiene automaticamente il flusso verso i terminali al livello specificato, nel caso di pressione differenziale sufficiente.
Regolazione Mediante Bilancio Termico
Quando un sistema completo o parte di un sistema è costituito da un numero relativamente piccolo di unità terminali, o quando la deviazione del flusso consentita supera il ± 20%, spesso può non essere economicamente conveniente l’installazione di dispositivi di misurazione del flusso.
In questi casi si può ricorrere alla regolazione mediante bilancio termico, ma solo nel caso di sistemi in cui attraverso ciascuna unità terminale sia richiesta la stessa differenza di temperatura. Con questo metodo, la regolazione del sistema dovrebbe essere effettuata con una caduta di temperatura pari ad almeno 0,75 volte la caduta di temperatura di progetto.
Il sistema deve essere bilanciato regolando la portata della pompa al fine di garantire la differenza di temperatura di progetto all’interno del generatore. La qualità del bilanciamento dipende dalla precisione del flusso, ma c’è una grande differenza nella necessità di precisione in vari tipi di sistemi di riscaldamento.
Bilanciamento degli Impianti di Riscaldamento: Passo Dopo Passo
- Spegnimento del sistema: Spegnere il riscaldamento per permettere ai radiatori di raffreddarsi completamente.
- Conoscere le proprie valvole: Identificare il tipo di valvole installate sui radiatori (manuali o termostatiche).
- Apertura delle valvole: Aprire completamente tutte le valvole dei radiatori girando in senso antiorario.
- Riscaldamento e verifica dell’ordine di riscaldamento: Riaccendere il riscaldamento e annotare l’ordine in cui i radiatori raggiungono la temperatura di esercizio.
- Raffreddamento e controllo iniziale: Dopo aver spento il riscaldamento e aver atteso il raffreddamento, riaccendere il sistema e iniziare dal primo radiatore della lista. Regolare il detentore chiudendolo e riaprendolo di un quarto di giro.
- Misurazione della temperatura: Misurare la temperatura su entrambi i lati del radiatore. La differenza ideale tra l’entrata e l’uscita dovrebbe essere di circa 12°C. Regolare gradualmente il detentore fino a raggiungere questa differenza.
- Controllo di tutti i radiatori: Procedere con la stessa metodologia per tutti i radiatori, partendo dal più vicino alla caldaia fino al più distante.
- Ultimi controlli e godimento del sistema bilanciato: Una volta regolati tutti i radiatori, il sistema di riscaldamento dovrebbe essere perfettamente bilanciato.
Ottimizzazione dell’Efficienza di un Impianto di Riscaldamento Monotubo
Un bilanciamento corretto del sistema monotubo è cruciale per assicurare una distribuzione uniforme del calore e per ottimizzare i consumi energetici. È essenziale installare valvole termostatiche di qualità su ogni radiatore per controllare con precisione la quantità di calore emessa. Un altro passaggio fondamentale nel bilanciamento consiste nel calibrare la pompa di circolazione per garantire che la pressione dell’acqua sia adeguata a coprire l’intera rete di radiatori.
Strategie per il Bilanciamento Efficace del Riscaldamento a Pavimento
Il bilanciamento di un impianto di riscaldamento a pavimento consiste nell’assicurare che il flusso dell’acqua calda sia distribuito equamente in tutti i circuiti del pavimento. La prima fase del bilanciamento implica l’installazione di collettori con valvole di regolazione che permettano di modificare la portata d’acqua in base alle specifiche esigenze di ogni stanza. Utilizzare termostati di ambiente per zona aiuta a regolare la temperatura in modo indipendente.
Problematiche e Soluzioni nel Bilanciamento Idraulico
Negli ultimi anni, si è osservato che non sempre il dimensionamento delle nuove reti idriche ha considerato i cambiamenti significativi nelle abitazioni moderne, molte delle quali hanno subito ristrutturazioni che le hanno rese più efficienti. Spesso apre gli occhi vedere impianti installati in edifici che hanno beneficiato del bonus 110%, ma che non sono stati adeguatamente bilanciati, generando inefficienze e malfunzionamenti.
Discomfort termico: In molti edifici ci sono ambienti che faticano a raggiungere le temperature di benessere, mentre altri sono soggetti a surriscaldamento.
Eccessivo spreco energetico: Mantener temperature più alte del necessario può incrementare i costi di gestione da un 7% a un 12% per ogni grado di surriscaldamento.
Strategie di Intervento
- Implementare valvole di bilanciamento: Queste devono essere posizionate e dimensionate correttamente.
- Considerare i vincoli impiantistici: Leggi e normative recenti richiedono l’installazione di valvole termostatiche o elettrotermiche sui corpi scaldanti.
- Valori ottimali di ΔTd: Utilizzare buoni valori di salto termico (ΔTd), preferibilmente non inferiori a 15 K.
- Superficie frontale dei corpi scaldanti: È consigliabile utilizzare corpi scaldanti con la superficie frontale più ampia possibile.
- Regolazione della portata: Non considerare la portata come unico parametro di regolazione, a meno che non ci si trovi di fronte a piccoli sistemi impiantistici.
- Sovradimensionamento dei corpi scaldanti: Nella trasformazione degli impianti da circolazione naturale a forzata o durante modifiche, è comune riscontrare sovradimensionamenti delle superfici radianti.
- Uniformità del ΔTd: Se si decidesse di impiegare sovradimensionamenti per ridurre le portate e aumentare il valore di ΔTd, è fondamentale non superare valori di ΔTd pari a 25-30 K.
- Emissione termica relativa: Quando si calcola l’emissione termica di un radiatore esistente con condizioni di temperatura esterna minima di progetto (Ter = Tec), il valore ottenuto non corrisponde necessariamente alla potenza termica nominale del corpo scaldante installato.
- Omogeneità termica dell’impianto: Per ottenere un impianto con un omogeneità termica soddisfacente, è importante considerare nella valutazione della portata massima ai radiatori tutti i legami di causa-effetto tra i vari parametri.
- Valutare il surriscaldamento localizzato: A volte, può essere più vantaggioso accettare un piccolo surriscaldamento localizzato piuttosto che applicare una curva climatica che non si adatta bene a tutti i corpi scaldanti installati.
- Coefficiente di sovradimensionamento: Qualora tutti i corpi scaldanti avessero un coefficiente di sovradimensionamento sostanzialmente identico, il calcolo delle portate per la correzione di tale sovradimensionamento potrebbe risultare superfluo.
- Intervento su radiatori sovradimensionati: Quando il coefficiente di sovradimensionamento raggiunge valori elevati, comportando forti riduzioni di portata e conseguenti valori di ΔTd superiori a 25-30 K, è consigliabile intervenire sostituendo il radiatore con uno di minore potenza termica.
Schema Impianto di Riscaldamento: Come è Fatto e Come Funziona
Lo schema impianto di riscaldamento rappresenta la mappa dettagliata del sistema che permette di distribuire calore in maniera efficiente all’interno di un edificio. Una progettazione accurata di questo schema è fondamentale per garantire un comfort termico ottimale, minimizzando gli sprechi energetici e contribuendo alla sostenibilità ambientale.
Gli schemi degli impianti di riscaldamento rappresentano graficamente la disposizione dei componenti e le connessioni all’interno dell’impianto. Il concetto di base è il trasferimento di calore: l’acqua calda viene prodotta da una caldaia e circola attraverso il sistema per riscaldare gli ambienti. I collegamenti tra componenti come tubature, valvole e radiatori sono indicati negli schemi, consentendo una visione d’insieme del flusso termico.
Componenti Principali di un Impianto di Riscaldamento
- Caldaia: Riscalda l’acqua utilizzando varie fonti di energia.
- Radiatori o dispositivi di riscaldamento: Distribuiscono il calore all’interno degli ambienti.
- Tubi e circuiti: Trasportano l’acqua calda nell’impianto.
- Valvole di controllo: Regolano il flusso dell’acqua all’interno dell’impianto.
- Termostati e termostatici: Mantengono la temperatura desiderata.
- Pompe di circolazione: Favoriscono il movimento dell’acqua attraverso l’impianto.
- Espansione e serbatoi di accumulo: Gestiscono i cambiamenti di volume dell’acqua causati dalla variazione di temperatura.
Tipi di Impianto di Riscaldamento
- Radiatori: Utilizzano una caldaia per riscaldare l’acqua, distribuita attraverso radiatori.
- Impianto elettrico: Può essere migliorato utilizzando energie rinnovabili come il fotovoltaico.
- Impianto con caldaia: Abbinata ai termosifoni, può essere a gas metano o biomassa.
- Impianto a soffitto: Sistema radiante a soffitto che diffonde il calore in modo uniforme.
- Impianto a parete o battiscopa: Tubi che passano dietro le pareti.
- Impianto di riscaldamento a pompa di calore: Sfrutta le fonti energetiche rinnovabili.
- Impianto centralizzato: Adottato in edifici multi-unità.
- Impianto a pavimento: Fornisce un calore uniforme e confortevole.
- Impianto a muro: Ideale per il riscaldamento localizzato.
Simboli negli Schemi degli Impianti di Riscaldamento
La lettura degli schemi richiede la comprensione dei simboli comuni. Gli schemi di impianti di riscaldamento sono arricchiti da simboli grafici che rappresentano diversi elementi, ad esempio:
- la caldaia (componente centrale) è generalmente rappresentata da un rettangolo con un triangolo al centro, simboleggiante il fuoco;
- i tubi sono spesso mostrati come linee con frecce che indicano la direzione del flusso dell’acqua calda.
Nei diagrammi degli impianti anche le valvole sono indicate con simboli specifici. Le valvole possono essere:
- termostatiche che regolano la temperatura;
- di zona che separano le diverse sezioni dell’impianto;
- di chiusura che permettono di isolare parti dell’impianto per la manutenzione.
Pompa e circolatori sono essenziali per far circolare l’acqua, mentre i radiatori e i termosifoni sono rappresentati per distribuire il calore.
Flusso dell’Acqua, dell’Energia e del Calore
Il flusso dell’acqua, dell’energia e del calore all’interno degli impianti di riscaldamento è un processo complesso che svolge un ruolo fondamentale nell’assicurare un’efficienza termica ottimale.
Ciclo di circolazione dell’acqua: L’acqua fredda viene prelevata dalla fonte e circola attraverso una rete di tubi.
Caldaia e riscaldamento dell’acqua: L’acqua fredda entra nella caldaia, dove viene riscaldata.
Trasferimento di calore: L’energia termica contenuta nell’acqua calda viene trasferita all’ambiente attraverso i radiatori.
Ritorno dell’acqua raffreddata alla caldaia: L’acqua raffreddata ritorna alla caldaia attraverso un circuito chiuso.
Bilanciamento del flusso: Fondamentale per una distribuzione uniforme del calore.
Efficienza energetica: Un flusso dell’acqua ben progettato e bilanciato contribuisce all’efficienza energetica dell’impianto.
Tabella Riepilogativa dei Componenti Principali
| Componente | Funzione |
|---|---|
| Caldaia | Riscalda l'acqua |
| Radiatori | Distribuiscono il calore |
| Valvole termostatiche | Regolano la temperatura dei radiatori |
| Pompa di circolazione | Fa circolare l'acqua nell'impianto |
| Termostato | Controlla l'accensione e lo spegnimento della caldaia |
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