Un impianto termoidraulico è un sistema tecnologico complesso destinato a fornire servizi essenziali all'interno di edifici, sia residenziali che commerciali. Esso comprende le reti di distribuzione di acque, gas o fluidi vettori per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti.

Definizione e Funzioni

Un impianto idraulico è l’insieme delle reti preposte alla distribuzione di acque, gas o fluidi vettori di un edificio. Possiamo vedere fin da subito quindi che all’interno della definizione di impianto idraulico è compreso un insieme molto ampio di elementi.

Il fine ultimo di un impianto idraulico è quello di garantire una corretta e sufficiente erogazione delle acque e un loro successivo smaltimento.

L'impianto termico, invece, è definito dal DLgs 192/2005 (come modificato dal D.Lgs. 48/2020) come:

“Impianto tecnologico fisso destinato ai servizi di climatizzazione invernale o estiva degli ambienti, con o senza produzione di acqua calda sanitaria, o destinato alla sola produzione di acqua calda sanitaria, indipendentemente dal vettore energetico utilizzato, comprendente eventuali sistemi di produzione, distribuzione, accumulo e utilizzazione del calore nonché gli organi di regolazione e controllo, eventualmente combinato con impianti di ventilazione. Non sono considerati impianti termici i sistemi dedicati esclusivamente alla produzione di acqua calda sanitaria al servizio di singole unità immobiliari ad uso residenziale ed assimilate…”

L'impianto è considerato termico sopra i 5kW di potenza e se la sua destinazione d'uso è di climatizzazione degli ambienti durante tutte le stagioni.

Componenti di un Impianto Idraulico Sanitario Standard

Andiamo ad analizzare brevemente le componenti di un impianto idraulico sanitario standard. Un impianto idraulico vede il proprio punto di partenza coincidere con il punto di riconsegna del contatore. L’impianto idraulico sanitario viene intercettato all’ingresso dell’abitazione da una chiave d’arresto principale (detta anche saracinesca). Le chiavi d’arresto secondarie dell’impianto sono i rubinetti.

Il collettore è la componente dedicata alla distribuzione dell’acqua in pressione nel circuito idrico in modo ordinato a tutte le utenze. Lungo il percorso tra questi due sono presenti delle “sotto-uscite”, chiamate derivazioni.

Di base, l’acqua fredda in entrata alimenta direttamente i vari erogatori (i rubinetti) e sanitari. Inoltre viene riscaldata da una caldaia, così da poter essere distribuita anche calda in base all’attivazione del miscelatore. Questo significa che ogni sanitario è collegato a un tubo per l’acqua calda e uno per l’acqua fredda.

Quello che emerge è che le soluzioni per portare l’acqua nei vari punti dell’abitazione sono numerose e molte di esse sono ugualmente valide. Come sempre, in questi casi, è importante rivolgersi all’esperienza e alla consulenza di un tecnico specializzato. Un tecnico è infatti la figura più idonea a consigliare la tipologia d’impianto più adatta.

In un impianto idraulico correttamente progettato è importante rispettare giusto diametro delle tubazioni e loro pendenze per assicurare un efficace smaltimento. Le prime corrispondono, sinteticamente, all’acqua in entrata.

Evoluzione dei Materiali

Fino agli inizi degli anni ’90 gli impianti idraulici venivano realizzati con tubi in ferro. L’idraulico li tagliava, dopo aver studiato le misure, e filettava, uno per uno, prima di metterli in opera, con logiche conseguenze in termini di tempo e di energia.

L’evoluzione tecnologica ha introdotto nuove leghe termoplastiche, che vanno ad affiancare il rame nella cerchia dei materiali a disposizione. Queste componenti permettono di migliorare l’impianto idraulico.

Nei primi anni del 1980 gli idraulici conoscevano esclusivamente tubazioni in ferro per la distribuzione sanitaria. Inoltre era poco chiaro anche il concetto di dimensionamento, ovvero la misura del diametro di partenza rispetto alla portata ed alla lunghezza prevista fino ai rubinetti, il concetto che si parte sempre da un diametro più grande per finire ad uno inferiore, specie quando si va verso l'alto o a un piano superiore.

Il motivo è che sono presenti tutt'ora negli edifici civili sebbene stiano creando problemi (ormai suoerati dai nuovi materiali) a causa del loro decadimento, per questo è molto importante che l'idraulico di oggi ne abbia conscenza, coosì come l'utente.

Dispositivi Aggiuntivi

Troviamo dispositivi per il trattamento dell’acqua, quindi per il filtraggio o la depurazione, o sistemi che possono compensare un afflusso insufficiente d’acqua.

Nel caso dell'impianto di riscaldamento, ad esempio, è OBBLIGATORIO installare il cosiddetto filtro "defangatore magnetico" che preserva da sporco attraendo taluni residui ferrosi e con la possibilità di spurgo dello stesso.

Impianto Termico: Componenti Principali

L’impianto termico si compone di 4 sistemi principali:

  • sistema di generazione
  • sistema di distribuzione
  • sistema di emissione
  • sistema di regolazione

Il sistema di alimentazione del vettore termico di un edificio è costituito da un fluido termovettore, che può essere acqua o aria; si parlerà quindi di impianto idraulico o impianto aeraulico.

La rete di distribuzione dell’acqua è costituita da tubazioni che partono dal generatore e giungono ai terminali di emissione, quali radiatori, fan-coil, pannelli radianti, piastre radianti, ecc.

Nel caso di impianto aeraulico, invece, l’aria si propaga per mezzo di canali installati a soffitto e giunge negli ambienti attraverso bocchette e/o diffusori.

In questo articolo esaminiamo varie configurazioni di distribuzione dell’acqua, dal generatore ai corpi scaldanti, in regime di circolazione forzata, ossia il fluido viene movimentato all’interno delle tubazioni da una pompa azionata elettricamente (pompa di circolazione).

Configurazioni di Distribuzione dell'Acqua

A seconda della configurazione delle tubazioni, esistono diverse soluzioni:

  • distribuzione mediante circuito monotubo;
  • distribuzione mediante circuito bitubo a ritorno diretto (può essere con o senza collettori complanari);
  • distribuzione dell’acqua ai corpi scaldanti mediante circuito bitubo a ritorno inverso.

Circuito Monotubo

Lo schema di distribuzione dell’acqua con circuito monotubo prevede un’unica tubazione che attraversa i corpi scaldanti presenti e ritorna infine al generatore.

I corpi scaldanti sono disposti e alimentati in serie: l’acqua di uscita dal primo corpo scaldante diventa di mandata per il secondo, l’acqua di ritorno dal secondo corpo scaldante diventa di mandata per il terzo e così via.

In tal modo, tuttavia, la temperatura dell’acqua che va ad alimentare i vari corpi scaldanti diminuisce progressivamente. L’acqua calda, in corrispondenza del singolo corpo scaldante, cede calore al locale e si raffredda; la temperatura pertanto sarà elevata per i primi terminali, troppo bassa per gli ultimi, al punto tale da non riuscire più a compensare il carico termico del locale e garantire il benessere termico degli occupanti.

Inoltre, funzionando il circuito in serie, un eventuale guasto in qualsiasi punto della rete rende inutilizzabile tutto il sistema.

Per ovvie ragioni, questa configurazione non è più utilizzata.

Circuito Bitubo a Ritorno Diretto

Lo schema di distribuzione dell’acqua con circuito bitubo a ritorno diretto prevede terminali disposti in parallelo e due tubazioni, una per la mandata ed una per il ritorno.

La tubazione di mandata, partendo dal generatore, presenta tante diramazioni quante sono le montanti verso i corpi scaldanti e l’acqua di ritorno dal singolo corpo scaldante confluisce direttamente nella tubazione principale di ritorno al generatore.

Si sottolinea che in questo caso la connessione è prevalentemente in parallelo e, a differenza della situazione precedente, il ritorno di un corpo scaldante non diventa mandata per quello successivo.

Questa soluzione è impiegata particolarmente per impianti centralizzati, in cui il generatore è posto al piano terra o seminterrato, così come l’annessa rete principale di tubazioni di mandata e di ritorno. Da questa si diramano le montanti verticali che attraversano verticalmente l’edificio ed alimentano i corpi scaldanti dei vari piani (appartamenti).

In questa configurazione, l’impianto risulta poco sezionabile: non è semplice disattivare il riscaldamento per il singolo appartamento, o meglio per la singola sezione di appartamento, perché in tal caso la fornitura viene interrotta a tutti gli appartamenti serviti dalla stessa montante.

Circuito Bitubo a Ritorno Diretto con Collettori Complanari

Lo schema di distribuzione dell’acqua con circuito bitubo a ritorno diretto con collettori complanari prevede terminali disposti in parallelo come nel caso precedente, con la peculiarità di centraline di distribuzione delle tubazioni che prendono il nome di collettori complanari.

Le tubazioni di mandata e di ritorno principali giungono dal generatore fino al ai collettori complanari.

Da ogni collettore poi si diramano tante tubazioni di mandata e di ritorno quanti sono i singoli corpi scaldanti da servire. Qualora si preveda di installare più collettori complanari, è buona norma disporli in posizione pressoché baricentrica rispetto ai terminali da servire, così da eguagliare le distanze dei vari circuiti, dal generatore al singolo corpo scaldante, e di conseguenza le perdite di carico.

Questa tipologia di circuito, usata comunemente, può essere adottata sia per impianti autonomi che centralizzati.

Al riguardo, nel caso di impianto autonomo, abitazione singola, il numero di collettori da predisporre sarà funzione della superficie calpestabile: al di sopra dei 100 m² è preferibile installare almeno due collettori (per esempio uno al servizio della zona giorno, l’altro della zona notte).

Per impianti centralizzati, invece, è previsto un collettore al servizio di ciascun appartamento; in tal caso, il sistema risulta più sezionabile rispetto alla situazione senza collettori complanari ed è possibile interrompere il riscaldamento alla singola unità abitativa chiudendo le valvole di intercettazione del rispettivo collettore.

Le tubazioni vanno solitamente posizionate sotto pavimento e devono pertanto essere coibentate al fine di mantenere stabile la temperatura del fluido all’interno.

Circuito Bitubo a Ritorno Inverso

Il circuito bitubo a ritorno inverso è molto simile a quello a ritorno diretto senza collettori complanari, con la differenza che in questa configurazione sono presenti due tubazioni di ritorno.

Le tubazioni di ritorno dei singoli corpi scaldanti non si innestano direttamente in quella principale, bensì in una tubazione di ritorno secondaria che infine confluisce all’interno della principale.

La dicitura “a ritorno inverso” deriva proprio dal principio di funzionamento del sistema, l’acqua di ritorno dai singoli corpi scaldanti non viene inviata direttamente al generatore, ma è prima convogliata nella tubazione di ritorno intermedia.

Il vantaggio della soluzione consiste nel fatto che tutti i circuiti sono pressappoco bilanciati, le perdite di carico dei vari tratti che vanno dal generatore al singolo corpo scaldante si eguagliano, in quanto, considerando le lunghezze dei singoli rami di mandata e ritorno, tutti i terminali presentano all’incirca la stessa distanza dal generatore.

Nonostante il circuito non presenti particolari problemi di bilanciamento idrico, questa soluzione è usata raramente, soltanto per grandi impianti, in quanto costosa ed ingombrante.

Bilanciamento Idrico dei Circuiti

Un circuito idrico risulta bilanciato quando a tutti i corpi scaldanti giunge la stessa portata di acqua, quindi le perdite di carico del tratto “più favorito”, ossia il tratto che va dal generatore al terminale più vicino, eguagliano quelle del tratto “più sfavorito”, dal generatore al terminale più lontano.

Le perdite di carico dipendono da molteplici fattori, quali:

  • la lunghezza del tratto di tubazione;
  • il materiale, quindi la rugosità;
  • la scabrezza;
  • la presenza di raccordi, gomiti, pezzi speciali, ecc.

In generale, eguagliando le lunghezze dei rami di tubazione che vanno dal generatore ai singoli corpi scaldanti, il circuito risulta più o meno bilanciato.

Riguardo le soluzioni esaminate, nonostante ormai in disuso, la configurazione con circuito monotubo è bilanciata poiché ai singoli corpi scaldanti arriva sempre la stessa portata di acqua, indipendentemente dalla distanza rispetto al generatore.

Il sistema di distribuzione con circuito bitubo a ritorno diretto presenta, invece, problemi di bilanciamento: infatti, nel caso in cui siano previsti molti corpi scaldanti, le perdite di carico del circuito sfavorito supereranno di gran lunga quelle del circuito favorito e la portata di acqua che andrà ad alimentare i terminali più lontani diminuirà progressivamente.

Per quanto riguarda il circuito con collettori complanari, potrebbe risultare bilanciato, in linea di massima, purché i collettori siano collocati in posizione baricentrica rispetto al generatore e ai singoli corpi scaldanti.

Infine, il sistema a ritorno inverso è piuttosto bilanciato, in quanto i singoli terminali detengono la stessa distanza rispetto al generatore, considerando complessivamente le lunghezze dei tratti di mandata e ritorno.

Tipologie di Impianti di Riscaldamento

Esistono diversi tipi di impianti di riscaldamento, ognuno con le proprie caratteristiche. Quando si tratta di scegliere il tipo di impianto di riscaldamento più adatto alle proprie esigenze, è fondamentale considerare le caratteristiche di ciascuna opzione. La scelta del tipo di impianto di riscaldamento dipende dalle preferenze personali, dalle caratteristiche dell’edificio e dalle esigenze di riscaldamento. Ogni tipo di impianto ha vantaggi e caratteristiche uniche che possono influenzare il tuo comfort e i tuoi costi energetici.

  • Radiatori: Un classico tra gli impianti di riscaldamento è quello a radiatori. Questo sistema utilizza una caldaia per riscaldare l’acqua, che poi viene distribuita attraverso una rete di radiatori posizionati nelle stanze.
  • Impianto elettrico: L’impianto di riscaldamento elettrico, sebbene non sia una novità, può essere migliorato utilizzando energie rinnovabili come il fotovoltaico.
  • Impianto con caldaia: L’impianto di riscaldamento con caldaia, abbinata ai termosifoni, è uno dei più diffusi.
  • Impianto a soffitto: Questo sistema si basa su un impianto radiante a soffitto che copre una grande parte dello spazio dell’abitazione, diffondendo il calore in modo uniforme.
  • Impianto a parete o battiscopa: Questi sistemi funzionali includono l’impianto di riscaldamento a parete o nel battiscopa.
  • Impianto di riscaldamento a pompa di calore: Questo sistema sfrutta le fonti energetiche rinnovabili, come il fotovoltaico, e rappresenta un’opzione ad alta efficienza energetica.
  • Impianto centralizzato: L’impianto di riscaldamento centralizzato è spesso adottato in edifici multi-unità, come condomini o uffici.
  • Impianto a pavimento: L’impianto di riscaldamento a pavimento è sempre più popolare grazie alla sua capacità di fornire un calore uniforme e confortevole in tutta la casa.
  • Impianto a muro: L’impianto di riscaldamento a muro è una scelta ideale per coloro che desiderano un riscaldamento localizzato in specifiche aree della casa.

Schema Impianto di Riscaldamento: Simboli e Flussi

Gli schemi degli impianti di riscaldamento rappresentano graficamente la disposizione dei componenti e le connessioni all’interno dell’impianto.

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.

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.

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.

Normative

Le Norme che regolano il dimensionamento di un impianto sanitario di adduzione acqua fredda e calda sono la UNI 9182 e la UNI 9183.

Per legge inoltre, devono essere controllati a cadenza biennale per qualsiasi tipologia di impianto da un tecnico abilitato al controllo e pulizia con il rilascio di relativa documentazione che ne confermi o neghi l'utilizzo corretto da corrispondere al Comune di competenza, il quale ne prenderà atto e deciderà se effettuare ulteriori accertamenti nei casi di mancanza dei requisiti minimi consentiti.

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