Impianto a due tubi e a quattro tubi per fancoil – differenze e quando utilizzarli

Parametri idraulici e dimensionamento di entrambi i sistemi

Nel dimensionamento del sistema a due tubi si lavora con un solo circuito, dove la temperatura dell’acqua cambia a seconda della stagione. D’estate tipicamente 7/12 °C (acqua fredda – raffreddamento), d’inverno 45/40 °C o 55/50 °C (acqua calda – riscaldamento) con caldaie convenzionali, o 35/30 °C con riscaldamento a basse temperature con pompa di calore. Il fancoil deve essere progettato in modo tale da funzionare correttamente in entrambi gli intervalli di temperatura – a volte è un compromesso, perché lo scambiatore ottimizzato per 7/12 °C non è lo stesso di uno per 45/40 °C.

Nel sistema a quattro tubi possiamo dimensionare ciascun circuito in modo ottimale separatamente. Il circuito di raffreddamento tipicamente 7/12 °C, il circuito di riscaldamento 45/40 °C (o 35/30 °C), dove ogni scambiatore nel fancoil è progettato esattamente per il proprio compito. Il risultato è un rendimento energetico migliore e una capacità termica più precisa in ogni punto di esercizio.

Si deve anche tenere presente che durante il raffreddamento si forma la condensa. Il sistema di scarico (vaschetta di condensa e tubo di scarico) deve essere risolto in entrambi i tipi di impianto, ma nel sistema a quattro tubi il circuito di raffreddamento è sempre attivo, quindi la dimensione dello scarico della condensa è ancora più importante. Molti fancoil IVAR hanno un sifone integrato o una connessione per una pompa di condensa direttamente nel corpo, il che semplifica l’installazione.

Quando scegliere un sistema a due tubi – scenari pratici specifici

Dall'esperienza abbiamo realizzato decine di progetti in cui il sistema a due tubi era chiaramente la scelta giusta. Ecco alcuni scenari tipici:

Palazzo residenziale con locale tecnico comune

Un palazzo residenziale classico con 30–60 appartamenti, in cui la pompa di calore o la caldaia si trovano in un locale tecnico comune e il raffrescamento non è una richiesta primaria (o è risolto con climatizzatori split in alcuni appartamenti). I fancoil servono principalmente per il riscaldamento e, in alcuni casi, per una ventilazione leggera. Qui il sistema a due tubi è ideale – semplice, economico, facilmente bilanciabile e che soddisfa tutte le richieste.

Hotel con climatizzazione semplice

Hotel turistici in montagna, in cui la stagione di riscaldamento va da settembre a maggio e la stagione di raffrescamento da giugno ad agosto con un periodo di transizione minimo. Ai clienti va bene il riscaldamento o il raffrescamento, ma non hanno bisogno di entrambi contemporaneamente. Il sistema a due tubi è qui lo standard – il risparmio sugli investimenti può essere di alcune decine di migliaia di euro in un edificio più grande.

Edificio amministrativo con carico termico omogeneo

Un edificio uffici con vetratura uniforme e carico termico simile in tutti gli ambienti – ad esempio un edificio a cinque piani con facciata nord e sud, in cui il progettista riesce a impostare il cambio stagionale in modo da soddisfare la maggior parte degli ambienti. Con una regolazione appropriata (ad esempio termostati con rilevamento della posizione stagionale) questa soluzione è confortevole ed economica.

Ristrutturazione con spazio limitato nelle gallerie

Nelle ristrutturazioni di edifici più vecchi, in cui le gallerie di installazione non sono dimensionate per quattro tubi, il collegamento a due tubi è spesso l'unica opzione realistica senza demolizioni. In questi progetti abbiamo optato per una soluzione a due tubi con una regolazione moderna e il cliente era soddisfatto pur con una minore flessibilità.

Quando scegliere un sistema a quattro tubi – scenari pratici specifici

Esistono situazioni in cui il sistema a quattro tubi non è un lusso, ma una necessità. L'esperienza dimostra che il rimpianto per un sistema insufficiente arriva sempre troppo tardi – e la ristrutturazione di un'installazione esistente è più cara di un buon progetto fin dall'inizio.

Edifici con vetratura estesa e diverse orientazioni

Edifici amministrativi moderni, coworking o centri commerciali con facciate completamente vetrate. Sul lato sud-ovest il sole in marzo o ottobre può portare la temperatura in stanza a 26–28 °C, mentre sul lato nord è contemporaneamente 18 °C e le persone richiedono riscaldamento. Questa situazione non è risolvibile con un sistema a due tubi. Il sistema a quattro tubi è qui l'unica scelta corretta.

Hotel di alta categoria (4–5 stelle)

Un cliente in una stanza d'hotel 4* o 5* si aspetta di poter impostare la temperatura che desidera e che il sistema la garantisca – indipendentemente da che stagione è fuori o da cosa fanno le stanze vicine. Qui il sistema a quattro tubi è lo standard. L'investimento in più in questo segmento è completamente giustificato.

Sanità e laboratori

Piante ospedaliere, sale operatorie, laboratori – ambienti in cui la regolazione precisa di temperatura e umidità è una richiesta annuale senza compromessi. Qui il sistema a quattro tubi è non solo una comodità, ma una necessità igienica. Per tali applicazioni si consiglia anche l'aggiunta di lampada UVC per fancoil IVAR SL/SLI, che disinfetta l'aria che passa attraverso lo scambiatore e impedisce la diffusione di microrganismi.

Edifici con pompe di calore aerea o recupero di calore

Edifici moderni ad alta efficienza energetica (case passive, edifici con certificazione energetica A), in cui le sorgenti sono progettate per fornire contemporaneamente calore e raffrescamento. Qui il sistema a quattro tubi permette di sfruttare al massimo le potenzialità delle sorgenti e di ridurre i costi operativi.

Dettagli tecnici – cosa deve sapere durante la progettazione

Che si decida per un tipo di collegamento, esistono alcuni aspetti tecnici che devono essere controllati:

Bilanciamento dei circuiti

Il bilanciamento idraulico è critico in entrambi i tipi di sistema, ma in un sistema a quattro tubi si ha in pratica due reti che devono essere bilanciate in modo indipendente. Ogni circuito deve avere una pressione, un flusso e una differenza di pressione correttamente impostati sui valvole di regolazione. Un sistema non bilanciato porta a fancoil più lontani dal locale tecnico che non hanno abbastanza flusso e non riescono a raggiungere la potenza richiesta.

Isolemento dei tubi

Il circuito di raffrescamento deve essere isolato per tutta la sua lunghezza con un isolamento a tenuta di vapore per evitare la condensa dell'umidità sulla superficie del tubo. Tipicamente si utilizza un isolamento in gomma (Armaflex o equivalente) con spessore 9–19 mm in base al diametro del tubo e alle condizioni ambientali. In un sistema a quattro tubi la quantità di isolamento è doppia rispetto alla soluzione a due tubi – questo deve essere incluso nel budget.

Regolazione e automazione

Per un sistema a due tubi basta un semplice termostato con una singola valvola di regolazione. Per un sistema a quattro tubi si ha bisogno di un termostato che controlla due valvole e inoltre ha una logica integrata per evitare l'apertura contemporanea di entrambe le valvole (per evitare il riscaldamento e il raffrescamento contemporanei nello stesso fancoil – che sarebbe uno spreco energetico). La maggior parte dei termostati moderni per fancoil ha questa logica, ma va verificata durante la selezione.

Scelta del fancoil in base alla potenza

Nella scelta del fancoil guardate sempre le tabelle di potenza alle temperature specifiche dell'acqua in ingresso. Il fancoil IVAR SLI può avere una potenza di riscaldamento di 2,8 kW a 45 °C di temperatura dell'acqua in ingresso, ma solo 2,1 kW a 7 °C di temperatura dell'acqua in ingresso e in modalità raffrescamento – e questo alle velocità medie. È importante verificare la potenza alle temperature reali che il vostro sistema raggiunge, non alle massime teoriche. Per ulteriori informazioni sul calcolo della potenza, consultare il tema Quale potenza del fancoil è necessaria per la mia stanza in questo centro informativo.

Oltre al fancoil di base, non dimenticate gli accessori. Ad esempio kit di aspirazione per IVAR.SLI DC 400 o griglia di aspirazione per IVAR.SLI DC 600 sono componenti che influenzano non solo l'estetica, ma anche la potenza dell'intero dispositivo – lo spazio corretto per l'aspirazione e l'espulsione è una condizione per raggiungere le potenze dichiarate.

Combinazione di due circuiti con una sola sorgente – soluzione ibrida

Nella pratica ci si imbatte occasionalmente in una soluzione ibrida, che rappresenta un compromesso tra il sistema tradizionale a due tubi e il sistema a quattro tubi. Si utilizza ad esempio una pompa di calore aria-acqua reversibile, in grado di fornire contemporaneamente su un circuito il calore e sull’altro il freddo (cosiddetto funzionamento simultaneo con recupero di calore). Questa soluzione presenta un bilancio energetico molto interessante – il calore prelevato dagli ambienti raffrescati viene direttamente utilizzato per il riscaldamento di altri ambienti, il che può migliorare in modo significativo il COP del sistema.

Per questa soluzione è indispensabile un sistema a quattro tubi per i fancoil – senza di esso non si potrebbe sfruttare appieno. Nella pratica abbiamo visto progetti in cui l’investimento in un sistema a quattro tubi si è ripagato in 4–6 anni soltanto grazie alle economie derivanti dal funzionamento ibrido della pompa di calore. Naturalmente, questo dipende dal progetto specifico, dai costi locali dell’energia e dal modo di utilizzo.

Regolazione e termostato – differenze tra fancoil a due tubi e a quattro tubi

La regolazione dei fancoil è un argomento che merita un articolo a sé (lo troverà nella sezione Regolazione dei fancoil – dalla semplice interruttore alla regolazione DC INVERTER continua in questo Centro di Conoscenza). Qui esamineremo solo le differenze fondamentali in base al tipo di cablaggio.

Per un fancoil a due tubi basta un termostato con un unico uscita per la valvola di regolazione (0–10 V o ON/OFF) e un’uscita per il controllo delle velocità del ventilatore. Questo tipo di termostato deve generalmente “sapere” in quale regime stagionale funziona il sistema (riscaldamento o raffrescamento), per regolare correttamente la valvola – se il sistema è passato al raffrescamento e la stanza è calda, la valvola si apre, il ventilatore passa a una velocità maggiore. Se la stanza è sufficientemente fresca, la valvola si chiude.

Per un fancoil a quattro tubi si richiede un termostato con due uscite indipendenti – una per la valvola del circuito di riscaldamento, una per la valvola del circuito di raffrescamento. Il termostato deve disporre di una logica interna che impedisca l’apertura simultanea di entrambe le valvole. Alcuni termostati permettono anche un cambio automatico tra riscaldamento e raffrescamento in base alla temperatura attuale della stanza (modalità auto), altri richiedono un impostazione manuale. La scelta del termostato per un sistema a quattro tubi è più complessa e costosa, ma oggi sul mercato esiste una vasta gamma, da semplici termostati digitali fino a dispositivi compatibili con BMS completi, con comunicazione Modbus o KNX.

Suggerimenti pratici per la scelta e l’esecuzione

Per concludere questa parte, diamo alcuni suggerimenti pratici che abbiamo raccolto da molti progetti realizzati:

• Decidere il tipo di cablaggio fin dalla fase iniziale del progetto – Cambiare da 2T a 4T dopo l’ultimazione della costruzione grezza è estremamente costoso. Le gallerie di installazione devono essere progettate fin dall’inizio per il numero corretto di tubazioni.
• Non dimenticare lo spazio per le ispezioni e l’assistenza tecnica – I fancoil richiedono manutenzione regolare. I filtri vanno puliti ogni 2–3 mesi in funzionamento normale, il serbatoio di condensa va controllato, lo scambiatore va pulito una volta all’anno. Ne parleremo più dettagliatamente nella sezione Pulizia e manutenzione dei fancoil – filtri, lampade UVC e manutenzione regolare.
• Non risparmiare sull’equilibratura del sistema – Un sistema non equilibrato è fonte di reclami e di consumo elettrico elevato. L’equilibratura dei circuiti è un lavoro professionale che si ripaga sempre.
• Prestare attenzione alla qualità dell’isolamento del circuito di raffrescamento – Un isolamento di scarsa qualità o danneggiato provoca condensa e danni all’umidità in soffitti e sottotetti.
• Pianificare la capacità della stanza macchine per entrambe le sorgenti – Se si prevede un futuro aggiornamento a 4T, lasciare spazio e collegamenti nella stanza macchine anche per il chiller.
• Documentare l’installazione – Ogni connessione, ogni valvola, ogni elemento di equilibratura dovrebbe essere rappresentato nella documentazione reale (as-built). Questo risparmia ore di ricerca durante gli interventi di assistenza tecnica.

Riepilogo – panoramica rapida per prendere decisioni

Domande frequenti (FAQ)

È possibile in futuro aggiornare un sistema a due tubi a uno a quattro tubi?

In teoria sì, ma nella pratica si tratta di un’operazione estremamente costosa, se i tubi corrono in murature o in sottotetti senza accesso. Oltre ai tubi, dovrete sostituire anche i fancoil stessi (i modelli a due tubi hanno un solo scambiatore e non possono essere convertiti in modelli a quattro tubi), le valvole, i termostati e, eventualmente, anche il collettore di distribuzione nella stanza macchine. Se esiste anche solo una piccola possibilità che in futuro abbiate bisogno di un sistema a quattro tubi, consigliamo di progettare il progetto con gallerie sufficienti e di installare fin dall’inizio quattro tubi, anche se inizialmente utilizzerete solo un cablaggio a due tubi.

Come funziona il cambio stagionale in un sistema a due tubi – chi decide?

Il cambio stagionale può essere manuale (il personale della stanza macchine passa manualmente la valvola o la sorgente) o automatico (il sistema di controllo BMS decide in base alla temperatura esterna o alla data). Nella maggior parte degli edifici si utilizza una combinazione – cambio automatico con possibilità di intervento manuale. Valore tipico impostato: se la temperatura esterna scende sotto i 10 °C per 24 ore, il sistema passa al riscaldamento; se sale sopra i 17 °C per 48 ore, passa al raffrescamento. Questi valori sono naturalmente regolabili in base alle condizioni specifiche dell’edificio.

Deve ogni unità fancoil in un impianto a quattro tubi disporre di due valvole (riscaldamento e raffreddamento)?

Sì, ogni unità fancoil in un impianto a quattro tubi deve disporre di due valvole – una per il circuito di riscaldamento e una per il circuito di raffreddamento. Entrambe le valvole devono essere controllate da un termostato con logica appropriata, che impedisce l'apertura simultanea. L'omissione di una valvola significherebbe che la zona interessata non potrebbe utilizzare una delle funzioni, contraddicendo il senso dell'impianto a quattro tubi. Alcuni fancoil moderni dispongono di questo gruppo valvola integrato direttamente nel corpo dell'apparecchio, il che semplifica notevolmente l'installazione.

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