Collegamento della caldaia elettrica Thermona THERM EL al sistema di riscaldamento – schemi di collegamento e requisiti idraulici

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Collegamento della caldaia Thermona THERM EL al sistema di riscaldamento – schemi di collegamento e requisiti idraulici

La caldaia elettrica Thermona THERM EL è un dispositivo compatto con pompa circolatrice integrata, vaso di espansione e valvola di sicurezza – nonostante ciò, il suo corretto inserimento nel sistema di riscaldamento non è un'operazione banale. Dall'esperienza so che la maggior parte dei problemi che si presentano nella prima stagione di riscaldamento non ha origine nella caldaia stessa, ma nell'idraulica: sistema non sufficientemente areato, volume d'acqua troppo ridotto, vaso di espansione posizionato in modo errato o pompa circolatrice mancante o sovradimensionata. In questo articolo tratterò tutte le aree chiave – dalla scelta dello schema di collegamento alle dimensioni specifiche dei tubi fino al posizionamento della valvola di sicurezza e al riempimento del sistema con l'acqua.

Se sta cercando informazioni sulla scelta della potenza della caldaia o sui confronti tra modelli, Le consigliamo di consultare gli articoli Come scegliere la caldaia elettrica Thermona THERM EL e Quale potenza della caldaia elettrica Thermona THERM EL è necessaria per la Sua casa? nel Centro di conoscenza. Qui ci concentreremo esclusivamente sull'idraulica e sui collegamenti.

Che cosa è integrato nella caldaia e che cosa va aggiunto esternamente

Prima di passare agli schemi, è necessario sapere che cosa è incluso standard nella Thermona THERM EL, poiché ciò influisce direttamente su ciò che Lei deve risolvere durante l'installazione.

Tutti i modelli della serie THERM EL (ossia THERM EL 8, THERM EL 15, THERM EL 23, THERM EL 30 e THERM EL 38) includono standard:

Circolatore (velocità preimpostate dal produttore, di solito a 3 velocità)
Vaso di espansione interno da 8 litri con pressione preimpostata a 1,0 bar
Valvola di sicurezza regolata a 3,0 bar (pressione di apertura)
Scarico automatico (a galleggiante) sul lato di uscita
Manometro (misuratore di pressione) visibile dal lato frontale
Sonda di temperatura del ritorno e dell'uscita
Sonda di portata (interruttore di portata) – protezione contro l'operazione senza acqua

Che cosa la caldaia non include e deve essere aggiunto durante l'installazione:

Valvola di riempimento e svuotamento (rubinetto con valvola di non ritorno)
Filtro di impurità (separatore magnetico o filtro a rete) sul lato di ritorno
Valvola termostatica o gruppo di mescolamento (se si tratta di un riscaldamento a pavimento)
Un ulteriore vaso di espansione in caso di grandi impianti (volume d'acqua superiore a circa 80 litri)
Valvole di bilanciamento sui rami, se l'impianto ha più circuiti

Schemi di base a un circuito – collegamento diretto del sistema radiatore

Questa è la configurazione più comune e semplice: la caldaia è collegata direttamente al sistema radiatore senza valvola di mescolamento. Adatta per la maggior parte delle case unifamiliari con radiatori a pannello o a sezione e con un differenziale termico di 70/50 °C o 60/40 °C.

Per questa configurazione valgono le seguenti norme idrauliche: la boccola di uscita della caldaia (DN 25, filettatura G 1" interna) viene collegata direttamente alla tubazione principale. La tubazione di ritorno torna indietto prima della pompa della caldaia. Il filtro di impurità è obbligatorio e va posizionato il più vicino possibile alla caldaia sul ritorno – protegge la pompa e il sensore di portata da magnetite e fango. La valvola di riempimento (combinazione di rubinetto di riempimento e valvola di non ritorno, eventualmente un gruppo di riempimento automatico) va installata anch'essa sul ritorno.

Dimensionamento dei tubi e della portata – valori specifici

Uno degli errori più frequenti durante l'installazione delle caldaie elettriche è l'underdimensionamento o l'overdimensionamento del tubo di alimentazione in base alla potenza ridotta. La caldaia ha una pompa interna, ma la sua pressione di pompaggio massima è limitata – in genere 150–200 Pa di pressione disponibile dopo la sottrazione delle proprie perdite idrauliche della caldaia.

I diametri minimi raccomandati dei tubi in base alla potenza della caldaia e al differenziale termico di 20 K (che corrisponde a una differenza di 70/50 °C):

Modello	Potenza massima (kW)	Portata minima (l/min)	Dimensione tubo corrispondente	Bocche della caldaia
THERM EL 8	8 kW	≥ 5,7 l/min	DN 20 (3/4")	G 1" (DN 25)
THERM EL 15	15 kW	≥ 10,7 l/min	DN 20–25	G 1" (DN 25)
THERM EL 23	23 kW	≥ 16,4 l/min	DN 25	G 1" (DN 25)
THERM EL 30	30 kW	≥ 21,5 l/min	DN 25–32	G 1" (DN 25)
THERM EL 38	38 kW	≥ 27,2 l/min	DN 32	G 1" (DN 25)

Attenzione: i collettori del caldaio sono G 1" anche per i modelli più grandi. Se progetta un tubo DN 32, deve effettuare una riduzione dietro il collettore del caldaio e fare attenzione affinché la zona di espansione dietro la riduzione non sia troppo corta – altrimenti possono verificarsi problemi con il flusso e l'aria.

Il flusso minimo indicato nella tabella è calcolato con la formula: Q (l/min) = P (kW) × 860 / (ΔT × 60), dove ΔT è il salto termico in °C. Con un salto di 20 K e una potenza di 8 kW otteniamo circa 5,7 l/min. Il caldaio ha un interruttore di flusso integrato che spegne il caldaio in caso di calo sotto il flusso minimo – quindi, se il sistema è male bilanciato idraulicamente, il caldaio può spegnersi e accendersi ciclicamente.

Schemi a due circuiti – radiatori e riscaldamento a pavimento (assemblaggio di mescolamento)

Nelle costruzioni nuove e nelle ristrutturazioni si combina sempre più spesso un circuito a radiatori ad alta temperatura con un circuito a pavimento a bassa temperatura. Per il caldaio THERM EL non è un problema, ma è necessario includere nella schematizzazione una valvola termostatica a tre vie con pompa circolatrice propria per il circuito a pavimento.

Con questa schematizzazione è necessario risolvere la dispersione idraulica: la pompa del caldaio (C1, integrata nel caldaio) alimenta il circuito dei radiatori e il lato primario della valvola di mescolamento. La pompa secondaria del circuito a pavimento (C2) è separata e controllata dal termostato del riscaldamento a pavimento. La valvola di mescolamento regola la temperatura dell'acqua per il pavimento tipicamente da 30 a 45 °C in base alla compensazione esterna o al termostato ambiente.

Osservazione pratica: Con il THERM EL 23 installato in una casa più vecchia con riscaldamento a pavimento installato in seguito al piano terra, mi sono ripetutamente scontrato con il problema del flusso insufficiente nei circuiti dei radiatori dopo l'attivazione della pompa C2. Causa: entrambe le pompe agivano in contrasto e la pompa interna del caldaio non riusciva a gestire la situazione. La soluzione è stata l'installazione di un separatore idraulico (hydraulic separator) tra il caldaio e entrambi i circuiti – di questa variante parlerò nella prossima parte.

Separatore idraulico – quando e perché utilizzarlo

Il separatore idraulico (chiamato anche separatore idraulico o low-loss header) è un breve collettore che collega il circuito primario (caldaio) e i circuiti secondari (prelievo) in modo che i loro flussi non si influenzino reciprocamente. Per il THERM EL l'uso del separatore è obbligatorio sempre che:

Nel sistema ci siano più di un circuito secondario con propria pompa
Il flusso totale dei circuiti secondari possa essere maggiore del flusso della pompa interna del caldaio
Il sistema contenga un riscaldamento a pavimento con una superficie maggiore (superficie > 80 m² di pavimento)
Sia collegato un bollitore per acqua calda sanitaria (ACS) con pompa di caricamento
Si combinino THERM EL con un accumulatore

La deviazione idraulica deve essere dimensionata in modo che la velocità del flusso all'interno non superi 0,1–0,15 m/s. Questo garantisce che le strati termici nella deviazione non si disperdano e che i circuiti secondari ricevano l'acqua a temperature corrispondenti alle loro esigenze. Per THERM EL 38 consiglio una deviazione con diametro almeno DN 50 e lunghezza minima 400 mm.

Vaso di espansione – quando non basta il interno e si deve aggiungere esterno

Il vaso di espansione integrato della caldaia ha un volume di 8 litri e è preimpostato a una pressione di 1,0 bar. Questa capacità è sufficiente per un sistema con un volume totale d'acqua fino a circa 70–80 litri. Se il sistema è più grande, Lei deve aggiungere un vaso di espansione membranico esterno.

La procedura di calcolo del volume necessario del vaso di espansione è la seguente: il volume d'acqua nel sistema (V_s) moltiplicato per il coefficiente di dilatazione dell'acqua (per un intervallo di temperatura 10–80 °C è circa 0,0287), il risultato diviso per l'efficienza del vaso (dipende dalla pressione preimpostata e dalla pressione massima di esercizio). Una formula semplice per una stima grossolana: V_EN (l) = V_s × 0,05 – quindi per ogni 100 litri d'acqua nel sistema Lei necessita almeno 5 litri di capacità di espansione. Il vaso interno da 8 l copre quindi un sistema con un volume di circa 160 litri (con un rapporto 0,05), che in pratica corrisponde a un sistema di riscaldamento a radiatori tipico di una casa con una superficie di piano di circa 100–150 m².

Per case più grandi o sistemi con riscaldamento a pavimento (dove ci sono grandi quantità d'acqua nei circuiti) la necessità di un vaso esterno è molto frequente. Il vaso esterno va installato sulla tubazione di ritorno, il più vicino possibile alla caldaia, prima della pompa. La sua pressione preimpostata deve corrispondere all'altezza statica del sistema di riscaldamento: per ogni metro di altezza 0,1 bar, più una riserva di sicurezza di 0,2 bar. In una casa a due piani con un'altezza del sistema di 5 m Lei imposterà la pressione preimpostata a 0,5 + 0,2 = 0,7 bar.

Valvola di sicurezza – installazione corretta e scarico

La valvola di sicurezza integrata da 3,0 bar è posizionata nella caldaia sul tubo di uscita. La tubazione di scarico deve essere condotta in uno spazio sicuro – meglio sopra uno scarico o in un canale fognario. Questo è un punto che a volte viene dimenticato durante le installazioni e l'idraulico lascia semplicemente la tubazione di scarico penzolare nell'aria sopra la caldaia. In caso di apertura della valvola (pressione > 3 bar) esce acqua calda – senza scarico può causare danni o infortuni.

La valvola di sicurezza non deve avere davanti a sé alcun elemento di chiusura. Non deve essere collegata direttamente al fognario senza una interruzione d'aria – l'acqua di scarico potrebbe, in caso di depressione, risucchiarsi nuovamente nel sistema.

Collegamento al serbatoio di accumulo – schema con puffer

La caldaia elettrica in combinazione con pannelli fotovoltaici o con una tariffa HDO (High Demand Operation) utilizza efficacemente un serbatoio termico di accumulo (puffer). Durante la tariffa economica o in caso di surplus di energia solare il puffer si carica al massimo, la caldaia può quindi rimanere spenta più a lungo e il calore viene prelevato dal serbatoio. Questa configurazione è sempre più comune nelle installazioni THERM EL 30 e con potenze superiori.

L'schema è analogo a una deviazione idraulica: la caldaia è collegata al circuito primario, il serbatoio di accumulo (300–1 000 litri) funge da separatore idraulico, i circuiti secondari (radiatori, pavimento, TUV) sono collegati dopo il serbatoio. La temperatura dell'acqua nel serbatoio viene monitorata da due sensori (superiore e inferiore), la regolazione della caldaia reagisce allo stato di carica del serbatoio.

Importante avvertenza pratica: Se il serbatoio di accumulo è più grande (≥ 500 l), il volume d'acqua nel sistema aumenta notevolmente – il vaso di espansione interno da 8 litri è decisamente insufficiente. Con un serbatoio da 500 litri e un impianto tipico si calcola un volume totale d'acqua di 600–800 litri, che richiede un vaso di espansione esterno da 30–50 litri.

Scarico dell'aria dal sistema – procedura e errori comuni

Le caldaie elettriche come Thermona THERM EL sono più sensibili all'aria rispetto alle caldaie a gas con un maggiore scambiatore termico. L'aria nel sistema causa:

Rumore nel flusso (bollitura, gorgogliamento nei tubi)
Malfunzionamento del sensore di portata – la caldaia pensa che l'acqua non scorra e si spegne con un errore di protezione
Riscaldamento locale del modulo resistivo, che riduce la sua durata
Processi di corrosione in presenza di ossigeno disciolto nell'acqua

Procedura corretta per lo scarico dell'aria dopo il primo riempimento:

Riempire il sistema con acqua fredda tramite la valvola di riempimento a una pressione di 1,5 bar
Aprire le valvole di scarico dell'aria su tutti i radiatori – iniziare da quello più basso, finire con quello più alto
Accendere la caldaia in una potenza bassa (livello minimo) e far girare la pompa per 10–15 minuti
Scaricare nuovamente tutti i radiatori – l'aria si libera durante il riscaldamento
Controllare la pressione nel sistema e, in caso di calo, aggiungere acqua
Ripetere i punti 3–5 una volta, quindi chiudere la valvola di riempimento
Accendere la caldaia in potenza operativa e controllare il manometro per 30 minuti

Gli scaricatori automatici d'aria sulla caldaia e, eventualmente, sul collettore del riscaldamento a pavimento devono essere sempre aperti nei primi giorni di funzionamento, dopo si può sigillare (se i tipi di scaricatori lo permettono).

Qualità dell'acqua e protezione contro la corrosione

Thermona nella sua documentazione raccomanda che l'acqua di riempimento rispetti i parametri per gli impianti di riscaldamento secondo la norma STN EN 14868. In pratica ciò significa:

Durezza totale dell'acqua: max. 2,0 mmol/l (circa 20 °dH) – acqua più dura deve essere addolcita
pH: 7,5 – 9,0 a una temperatura di 25 °C
Contenuto di cloruri: max. 50 mg/l
Contenuto di ossigeno: max. 0,1 mg/l (raggiungibile con degasificazione o con un corretto sigillamento del sistema)

Nelle aree con acqua dura (Bratislava, parte del centro della Slovacchia) la durezza dell'acqua corrisponde a 3–5 mmol/l e questa è una situazione comune. I depositi di calcare sui moduli resistivi (tubi) riducono drasticamente la loro durata – uno strato sottile di calcare di 1 mm aumenta la temperatura superficiale del modulo di decine di gradi e il modulo si rompe o si brucia. La soluzione è una stazione di mescolamento con addolcitore, oppure un riempimento iniziale con acqua distillata o DI seguito da un'aggiunta di inibitore di corrosione.

Prima pressione operativa e impostazione del sistema

La pressione operativa del sistema freddo (20 °C) dovrebbe essere 1,0–1,5 bar. Riscaldando a 70–80 °C la pressione nel sistema chiuso aumenta di circa 0,4–0,8 bar (dipende dal volume dell'acqua e dal vaso di espansione). La pressione operativa del sistema caldo dovrebbe essere 1,5–2,5 bar. Se la pressione del sistema freddo è impostata a 2,0 bar, durante il riscaldamento può superare i 3,0 bar e la valvola di sicurezza si aprirà – è un carico inutile per la valvola e si perde acqua.

Regola pratica: riempire il sistema a una pressione uguale alla pressione predefinita del vaso di espansione + 0,2 bar. Per un vaso con pressione predefinita 1,0 bar, riempire a 1,2 bar. Una caduta di pressione al di sotto di 0,8 bar nel sistema freddo indica una perdita d'acqua o aria nel vaso di espansione.

Errori tipici nell'installazione idraulica – esperienze pratiche

Negli anni di lavoro con i clienti e gli installatori ho incontrato diversi problemi ricorrenti:

Valvole di chiusura sulla valvola di sicurezza: L'installatore ha montato una valvola a sfera davanti alla valvola di sicurezza per poterla smontare facilmente. Dimenticando di aprirla, la valvola di sicurezza era bloccata – quando la pressione è salita, la caldaia si è rotta con la rottura del collettore del cambio calore.
Absence di filtro impurità: Un vecchio impianto in acciaio senza separatore magnetico forniva alla caldaia una grande quantità di magnetite (fanghi neri). Il sensore di flusso si intasava ogni paio di settimane, la caldaia segnalava un errore P5. Il filtro magnetico ha risolto definitivamente il problema.
Tubo troppo sottile in uscita: Durante la ristrutturazione della casa, l'installatore ha mantenuto i vecchi tubi da 1/2" e ha collegato solo la nuova caldaia elettrica. THERM EL 23 non riusciva a raggiungere il flusso minimo, l'elemento riscaldante si surriscaldava ciclicamente, la caldaia si fermava ripetutamente per una temperatura in uscita > 85 °C.
Posizione errata del sensore di ritorno: Se il sensore di temperatura del ritorno è troppo lontano dalla caldaia e nella tratta c'è un lungo tratto di tubo non isolato, la caldaia si spegne prematuramente (la temperatura del ritorno è inferiore a quella reale, la misurazione è distorta).
Assenza di isolamento dei tubi: La caldaia elettrica è più costosa da operare rispetto a una a gas – ogni watt perso in un tubo non isolato lo paga con energia elettrica. L'isolamento dei tubi è particolarmente importante per una caldaia elettrica.

Richieste speciali per il riscaldamento a pavimento

Il riscaldamento a pavimento richiede una temperatura massima dell'acqua di 55 °C (richiesto da quasi tutti i produttori di masselli e strati di finitura), mentre la temperatura operativa tipica è 30–45 °C. La caldaia THERM EL senza miscelatore non permette di impostare la temperatura in uscita a 35 °C – la temperatura minima regolabile dipende dal modello e va da 30 a 45 °C, con regolazione a gradini.

Se la caldaia THERM EL è destinata esclusivamente a un circuito a pavimento senza radiatori, si può impostare direttamente nella caldaia la temperatura massima in uscita a 50 °C e regolare l'accensione/spegnimento della caldaia con un termostato. Questa è una soluzione funzionale per piccole aree di riscaldamento a pavimento (fino a 80–100 m²). Per aree più grandi o per combinazioni con radiatori è obbligatorio un miscelatore a tre vie con pompa secondaria.

I circuiti a pavimento devono essere bilanciati idraulicamente con valvole di regolazione sul collettore. La lunghezza massima di un circuito è 100–120 m (dipende dal diametro del tubo), per circuiti più lunghi la perdita di pressione è troppo alta e il flusso non è uniforme. Si utilizzano comunemente tubi PE-RT o PEX da 16×2 o 20×2 mm con passo 10–20 cm.

Collegamento di un termostato esterno e unità di controllo

La caldaia Thermona THERM EL ha morsetti per il collegamento di un termostato ambiente (morsetti contrassegnati TA nel quadro elettrico della caldaia, contatto senza tensione) e morsetti per il controllo esterno (OpenTherm o regolatore climatico). L'uso della regolazione climatica (la temperatura in uscita dipende dalla temperatura esterna) è vantaggioso idraulicamente: in condizioni miti fuori la caldaia riscalda l'acqua solo a 45–50 °C, riducendo le perdite e prolungando la durata dell'intero sistema.

Dal punto di vista idraulico è importante che il termostato del circuito a pavimento sia elettricamente connesso con la pompa secondaria in modo che la pompa continui a funzionare almeno 5 minuti dopo la chiusura del termostato – cosiddetto "run-down" della pompa. Questo previene le punte termiche nel collettore del pavimento in caso di arresto improvviso del flusso.

Riepilogo dei requisiti idraulici – check-list

✓ Tubi dimensionati per il flusso minimo in base alla potenza (vedi tabella sopra)
✓ Filtro magnetico o filtro a rete davanti al collettore di ritorno
✓ Valvola di riempimento e svuotamento sul ritorno
✓ Valvola di sfiato su ogni radiatore e nel punto più alto dell'impianto
✓ Vaso di espansione – esterno, se il volume d'acqua > 80 l o sistema con accumulo
✓ Valvola di sicurezza con tubo di scarico libero verso lo scarico
✓ By-pass idraulico per più circuiti secondari
✓ Miscelatore termostatico per il circuito a pavimento (max. 55 °C)
✓ Qualità dell'acqua di riempimento (durezza, pH, cloruri) entro i limiti normativi
✓ Isolamento di tutti i tubi fuori dagli ambienti riscaldati
✓ Valvole di bilanciamento sulle ramificazioni con differenza di perdita di carico > 20 %

Domande frequenti (FAQ)

Può collegare direttamente THERM EL al circuito a pavimento senza valvola di miscelazione?

Solo se si tratta di una piccola area (fino a circa 60–80 m²) e si imposta la temperatura massima della caldaia a 50 °C. Per aree più grandi o per strati di finitura sensibili (legno, vinile) è obbligatorio un miscelatore termostatico. Senza valvola di miscelazione c'è il rischio di surriscaldamento del massello e crepe nella finitura.

Qual è la pressione da impostare durante il riempimento del sistema?

Riempire il sistema con acqua fredda a una pressione uguale alla pressione predefinita del vaso di espansione + 0,2 bar. Il vaso integrato ha una pressione predefinita di 1,0 bar, quindi la pressione corretta di riempimento è 1,2 bar. La pressione misurata in condizioni operative a 70 °C dovrebbe essere compresa tra 1,6 e 2,4 bar. Se la pressione del sistema freddo è inferiore a 0,8 bar o superiore a 2,0 bar, è necessaria una correzione.

Ha bisogno di un by-pass idraulico se ha solo radiatori e caldaia THERM EL?

No, con un solo circuito di radiatori senza pompa propria non è necessario un by-pass idraulico. La pompa integrata della caldaia è sufficiente per un sistema di riscaldamento a radiatori semplice in una casa familiare. Installare un by-pass solo quando si aggiunge un altro circuito (pavimento, TUV, accumulo) con propria pompa.

Ha dimenticato il filtro impurità – cosa può succedere?

Nel sistema con tubazioni in acciaio vecchie si accumula in pochi mesi abbastanza magnetite e fango da ostruire il sensore di flusso o la cartuccia della pompa. La caldaia segnalerà un errore (tipicamente E5, P5 o codice simile), oppure il flusso si riduce tanto che la caldaia si surriscalda e si spegne sul termostato di sicurezza. Il filtro va aggiunto al più presto – idealmente subito.

Può collegare la caldaia a un accumulatore TUV?

Sì, ma è necessario un by-pass idraulico o una valvola a tre vie con timer. L'accumulatore TUV ha una pompa di carica che deve essere idraulicamente separata dal circuito di riscaldamento, altrimenti durante la carica dell'accumulatore il flusso verso i radiatori cala. Alternativamente si può utilizzare un sistema più semplice con una valvola a tre vie che, in priorità TUV, devia tutto il flusso verso l'accumulatore e ferma temporaneamente il riscaldamento.

Qual è la distanza massima tra la caldaia e il collettore del riscaldamento a pavimento?

Non c'è un limite fisso, ma ogni metro di tubo non compensato rappresenta una perdita termica. Consiglio una distanza massima di 5–8 metri con tubi ben isolati. Se la caldaia è in una stanza tecnica lontana e il collettore è all'estremità opposta della casa, considerare un by-pass idraulico direttamente sulla caldaia e un tubo di pressione con classe di isolamento T2 (perdita < 10 W/m).

Conclusione

Il collegamento idraulico della caldaia Thermona THERM EL non è complicato, se si rispettano alcuni principi fondamentali: dimensionamento corretto dei tubi, filtro obbligatorio davanti al collettore di ritorno, capacità di espansione sufficiente e – in caso di più circuiti – by-pass idraulico. La maggior parte degli errori che ho visto negli anni di installazione non nasceva nella caldaia stessa, ma intorno ad essa. La caldaia è in fondo solo un riscaldatore intelligente con elettronica; tutto il resto dipende dalla qualità del progetto idraulico.

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