Il bilanciamento idraulico riveste un ruolo fondamentale nel miglioramento dell'efficienza energetica degli impianti di riscaldamento e HVAC, garantendo una distribuzione uniforme del calore e assicurando il livello di comfort desiderato in ogni ambiente di un'abitazione. 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. La combinazione corretta di valvole di bilanciamento e di regolatori della pressione differenziale garantisce, invece, 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. Oltre l'80% di tutti i sistemi di riscaldamento esistenti ha un enorme potenziale di ottimizzazione. Una distribuzione ottimale delle portate non dipende solo dall'installazione dei corretti componenti ma richiede anche una buona conoscenza dei sistemi di riscaldamento. E' dunque necessario analizzare il sistema, effettuare dei calcoli, regolarlo e ottimizzarlo. Il bilanciamento idronico è uno degli interventi più importanti per ottimizzare gli impianti di riscaldamento. Sebbene tutti gli esperti ne siano a conoscenza, c'è ancora poca chiarezza tra le sue varianti: bilanciamento statico, dinamico e automatico. Questo perché non è stata ancora stabilita una terminologia chiara e le singole denominazioni vengono quindi utilizzate in modo incoerente. E' quindi giunta l'ora di fare chiarezza.

Vediamo di seguito il ruolo di un adeguato bilanciamento nel corretto funzionamento di una pompa di calore idronica. Con bilanciamento si intendono infatti tutte quelle operazioni finalizzate a fornire a ciascun terminale la corretta portata di progetto, dimensionata in maniera opportuna in modo da assicurare le condizioni di comfort termico all’interno dell’ambiente, definite dall’utenza finale. Il bilanciamento è fondamentale per qualsiasi tipologia di impianto (ad acqua - idronico o ad aria - aerotermo), ma in questa sede ci soffermeremo sulla prima tipologia, in quanto la più diffusa a livello residenziale.

Negli edifici dotati di impianti idronici (ovvero con fluido termovettore acqua), il corretto bilanciamento è un elemento fondamentale per garantire comfort e risparmio energetico, riducendo i consumi energetici per il riscaldamento anche fino al 20%. È pertanto molto importante individuare la corretta tipologia di bilanciamento idronico a seconda del tipo di impianto di climatizzazione.

Riferimenti Legislativi e Normativi sul Bilanciamento Idronico

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.

Nel caso di edifici di nuova costruzione o soggetti a ristrutturazione importante di primo livello, gli impianti di climatizzazione invernale devono essere dotati di sistemi per la regolazione automatica della temperatura ambiente nei singoli locali o nelle singole zone termiche al fine di non determinare sovra riscaldamento per effetto degli apporti solari e degli apporti gratuiti interni. Tali sistemi devono essere assistiti da compensazione climatica che però può essere omessa, con motivazione nella relazione tecnica, qualora non sia tecnicamente realizzabile.

Nel caso invece di ristrutturazioni importanti di secondo livello o riqualificazione energetica, negli edifici dotati di impianto termico non a servizio di una singola unità immobiliare residenziale o assimilata, devono essere installate valvole termostatiche o altro sistema di termoregolazione per singolo ambiente o singola unità immobiliare, assistita da compensazione climatica (evitabile se presenti sistemi migliorativi o evidenti impedimenti tecnici.

Infine, nel caso di ristrutturazione o di nuova installazione di impianti di climatizzazione, o di sostituzione di generatori di calore, compresi gli impianti a sistemi ibridi, devono essere installati sistemi di regolazione per singolo ambiente o per singola unità immobiliare, assistita da compensazione climatica, e, qualora l’impianto sia asservito a più unità immobiliari, un sistema di contabilizzazione diretta o indiretta del calore.

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” (contenente i requisiti per l'installazione e la messa in servizio dei sistemi di riscaldamento ad acqua calda negli edifici, con una temperatura massima di esercizio di 110 °C e una pressione massima di esercizio di 6 bar), è riportata una guida relativa alle buone pratiche in materia di bilanciamento delle portate di acqua all’interno dell’impianto (Allegato G). 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.

Metodi di Bilanciamento

Esistono diversi metodi di bilanciamento, tra cui:

  • Bilanciamento manuale:
    • Iterativo, in cui 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, si basa sul principio che 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 di bilanciamento autoazionanti:
    • Regolatore di pressione differenziale, il quale mantiene la pressione costante su un gruppo o ramo.
    • Limitatore di flusso, che mantiene automaticamente il flusso verso i terminali al livello specificato, nel caso di pressione differenziale sufficiente.
  • Regolazione mediante bilancio termico: 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.

La regolazione idraulica delle valvole di bilanciamento può essere molto laboriosa e i metodi tradizionali richiedono spesso molti passaggi per la taratura della valvola: la regolazione di ogni singola valvola modifica lo stato del sistema, con conseguente variazione della portata nelle altre colonne. 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).

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. L’installazione delle valvole di bilanciamento non è però sufficiente per garantire un controllo stabile e preciso del sistema, è necessario che l’intero sistema si progettato a regola d’arte, per garantire la portata di progetto in tutti i terminali, evitare sovra-portate (economicamente ed energeticamente non convenienti) e limitare le pressioni differenziali delle valvole entro certi limiti. I dispositivi di bilanciamento, infatti, possono gestire le portate, ma non possono creare la portata o la pressione differenziale, le quali sono funzioni a carico del sistema di pompaggio dell’impianto.

Tipologie di Valvole

Le valvole sono dei dispositivi meccanici progettati per controllare il flusso di un fluido sia in fase liquida che gassosa: esistono diverse tipologie di valvole.

  • Valvole di intercettazione: consentono solo il completo passaggio del fluido oppure il suo arresto, senza possibilità di regolazioni intermedie.
  • Valvole di regolazione: consentono, invece, la regolazione della portata o della pressione del fluido grazie ad otturatori che possono assumere qualsiasi posizione intermedia.
  • Valvole speciali: tra cui le valvole di non ritorno o unidirezionali e le valvole di sicurezza.

Stelo Valvola: trasmette il moto tra attuatore e otturatore. Il primo parametro da considerare nella scelta di una valvola è la tipologia di otturatore perché questo determina la curva caratteristica della valvola, ovvero la variazione di portata in funzione della corsa dell’otturatore.

Tipologie di otturatore:

  • Otturatore a piattello: l’incremento della portata avviene quasi esclusivamente nella prima porzione di apertura dell’otturatore.
  • Otturatore a caratteristica lineare: si ottiene la linearità tra la corsa dell’otturatore e la portata.
  • Otturatore a caratteristica equi-percentuale: ad uguali incrementi della corsa di apertura corrisponde una percentuale costante di aumento della portata a parità di pressione differenziale.

Ultimo parametro da considerare per la scelta di tipologia di valvola è il materiale, che dovrà essere adatto all’ambiente di esercizio. Una delle valvole più usate in ambito industriale è la valvola a sfera. Questa valvola è caratterizzata da un otturatore a forma sferica dotato di un’apertura, generalmente circolare, che ha sezione costante lungo tutta la direzione di passaggio del flusso. Infine il problema del ristagno del fluido nell’otturatore è stato risolto grazie alla realizzazione di una valvola con un foro praticato nella sfera interna che evita depositi di liquidi quando la valvola viene chiusa.

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