Regolazione del flusso sui singoli circuiti
Impostazione del flusso sui singoli circuiti del collettore in ottone
Il collettore in ottone è il cuore di ogni impianto di riscaldamento ramificato - riscaldamento a pavimento, distribuzione radiatori e sistema combinato. Anche la caldaia a condensazione più qualitativa e la distribuzione tubolare meglio progettata non riescono a garantire un riscaldamento uniforme ed efficiente, se i singoli circuiti non sono bilanciati idraulicamente. In pratica, ciò significa che ogni circuito deve ricevere esattamente la quantità di acqua di riscaldamento necessaria per coprire la perdita termica della stanza o della superficie interessata - né di più né di meno. In questo articolo spiegheremo in dettaglio perché l'adattamento del flusso è importante, come si calcola, come si regola realmente sui misuratori di flusso del collettore e quali sono gli errori più frequenti in questo processo.
Perché l'adattamento del flusso è importante
Il collettore (ramo di alimentazione) distribuisce l'acqua calda di riscaldamento dalla caldaia ai singoli circuiti, mentre il collettore di ritorno (ramo di ritorno) raccoglie l'acqua dai circuiti e la restituisce alla caldaia. Se tutti i circuiti avessero esattamente la stessa lunghezza, lo stesso diametro del tubo e la stessa potenza termica, l'acqua si distribuirebbe da sola in modo pressoché uniforme. In una casa reale, però, quasi mai è così - il bagno ha una potenza termica diversa rispetto al soggiorno, il circuito che conduce alla lontana camera da letto ha una tratta più lunga e quindi una resistenza idraulica maggiore rispetto al circuito della stanza adiacente, il riscaldamento a pavimento in cucina ha una distanza diversa rispetto al corridoio. Senza regolazione del flusso, l'acqua sceglierà sempre la "strada del minore resistenza" - passerà in eccesso per i circuiti brevi e idraulicamente più scorrevoli, mentre i circuiti più lontani e lunghi riceveranno meno acqua di quanta necessitino.
Gli effetti di un sistema non bilanciato sono molto concreti nella pratica: alcune stanze sono surriscaldate e altre non raggiungono la temperatura desiderata, la pompa circolatrice funziona inutilmente in una fascia di potenza elevata (maggiore consumo elettrico e rumorosità), la temperatura di ritorno è più alta di quanto dovrebbe essere, il che riduce in modo significativo l'efficienza della caldaia a condensazione (la caldaia condensa meno e sfrutta peggio il calore latente dei fumi), e le teste termostatiche o i termostati ambiente "lottano" con un flusso mal distribuito invece di regolare semplicemente la temperatura. Un sistema correttamente bilanciato idraulicamente, invece, permette una temperatura operativa più bassa dell'acqua di riscaldamento, un comfort uniforme in tutte le stanze e un risparmio reale di gas o elettricità nell'ordine delle unità o decine di percentuali, a seconda dello stato iniziale.
Come si calcola il flusso necessario per un circuito
Prima di regolare qualsiasi cosa direttamente sul collettore, è necessario calcolare per ogni circuito quale flusso d'acqua effettivamente necessita. Si parte dalla potenza termica che il circuito deve fornire (perdita termica della stanza o potenza della superficie del pavimento) e dalla differenza di temperatura (differenza tra la temperatura dell'acqua in alimentazione e in ritorno del circuito). Si utilizza una formula standard basata sulla capacità termica specifica dell'acqua:
Q [l/h] = 860 × P [kW] / ΔT [°C]
dove P è la potenza termica richiesta del circuito in kilowatt, ΔT è la differenza di temperatura (differenza tra la temperatura in alimentazione e in ritorno del circuito) in gradi Celsius e il numero 860 è un coefficiente di conversione derivato dalla capacità termica specifica dell'acqua (1 kWh riscalda/raffredda 860 litri d'acqua di 1 °C). Il risultato in litri all'ora si converte generalmente in litri al minuto per una lettura pratica sui misuratori di flusso del collettore, dividendo per 60.
Nel caso del riscaldamento a pavimento si calcola comunemente con una differenza di temperatura più bassa, tipicamente 5-10 °C (ad esempio 40/35 °C o 45/35 °C), perché una grande superficie del pavimento richiede una temperatura dell'acqua più uniforme e moderata. Nei circuiti radiatori connessi al collettore si calcola comunemente con una differenza più alta, tipicamente 10-20 °C (ad esempio 55/45 °C o 70/50 °C per impianti più vecchi). Minore è la differenza di temperatura scelta, maggiore è il flusso necessario per ottenere la stessa potenza - è importante saperlo soprattutto quando si combinano riscaldamento a pavimento e radiatori su uno stesso collettore, dove i circuiti hanno naturalmente esigenze diverse di flusso anche con potenze paragonabili.
Esempio pratico: un circuito del bagno con una perdita termica di 0,9 kW e una differenza di temperatura di 10 °C necessita di un flusso Q = 860 × 0,9 / 10 = 77,4 l/h, che arrotondato è 1,3 l/min. Un circuito del soggiorno con una perdita termica di 2,2 kW e la stessa differenza di temperatura di 10 °C necessita di Q = 860 × 2,2 / 10 = 189,2 l/h, quindi circa 3,2 l/min. Sono esattamente questi valori calcolati che si regolano direttamente sui misuratori di flusso dei singoli circuiti del collettore.
Procedura di impostazione del flusso passo dopo passo
I misuratori di flusso su un buon collettore in ottone sono in genere cilindri trasparenti (in vetro o plastica trasparente) con un galleggiante o una sfera mobile all'interno e una scala che indica il flusso in litri al minuto. Sotto il misuratore di flusso si trova un anello di regolazione o una valvola di regolazione, con cui si modifica la sezione del flusso e quindi il valore in cui si stabilizza il galleggiante. La procedura di impostazione è la seguente:
1. Svuotamento completo dell'intero sistema. Prima di qualsiasi regolazione del flusso, il sistema deve essere completamente svuotato - le bolle d'aria nei circuiti falsano il valore letto sul misuratore di flusso e causano valori instabili, "saltellanti" del galleggiante. Lo svuotamento si effettua tramite le valvole di scarico sul collettore e sul distributore, idealmente con la circolatore in funzione e tutti i circuiti aperti.
2. Avvio del sistema con la circolatore al massimo o alla potenza operativa. La regolazione del flusso si effettua sempre in condizioni operative reali, quindi con caldaia/pompa accese come il sistema funzionerà normalmente, non in "secco".
3. Apertura completa di tutti i circuiti. Gli anelli di regolazione su tutti i misuratori di flusso si aprono inizialmente al massimo, per verificare se il sistema come un tutto raggiunge un flusso totale sufficiente (somma di tutti i circuiti) corrispondente alla potenza della pompa e della caldaia.
4. Riduzione graduale dei circuiti al valore calcolato. Girando l'anello di regolazione (di norma in senso orario si riduce il flusso, in senso antiorario si aumenta - la direzione esatta è sempre indicata sul corpo del misuratore di flusso o nel manuale del produttore) si riduce gradualmente il flusso finché il galleggiante si stabilizza esattamente sul valore calcolato in l/min sulla scala. Si legge in genere il centro del galleggiante o il bordo superiore della sfera, a seconda del tipo di misuratore di flusso - questa informazione è spesso riportata sull'etichetta o nella scheda tecnica del collettore specifico.
5. Controllo dopo la stabilizzazione delle temperature. Dopo l'impostazione di tutti i circuiti è utile lasciare funzionare il sistema almeno alcune ore o un giorno e successivamente controllare le temperature nelle singole stanze con un termometro o termostato ambiente. Se una stanza non si scalda comunque o è invece surriscaldata, si regola delicatamente il flusso - si aggiunge o si toglie leggermente rispetto al valore inizialmente calcolato.
6. Registrazione dei valori impostati. Si consiglia di annotare l'impostazione finale di ogni circuito (ad esempio con un pennarello sul coperchio del collettore o in un registro separato), in modo da poterla ripristinare in futuro - ad esempio dopo un intervento di assistenza tecnica, un cambio pompa o un parziale svuotamento del sistema - senza dover regolare nuovamente in modo lungo e laborioso.
Metodo di bilanciamento proporzionale di più circuiti
Se i singoli circuiti vengono regolati completamente indipendentemente solo in base al valore obiettivo calcolato, può capitare che la somma dei flussi impostati superi la potenza reale della circolatore - in questo caso tutti i circuiti si influenzano reciprocamente e dopo aver regolato uno cambiano leggermente anche i valori sugli altri. Per questo motivo, con un numero maggiore di circuiti (tipicamente da 4 in su) si consiglia il cosiddetto metodo proporzionale di bilanciamento:
Invece di regolare i circuiti in ordine casuale, si inizia sempre dal **circuito critico** - quello che ha il peggior rapporto tra potenza richiesta e pressione disponibile (di norma il circuito più lungo o idraulicamente più impegnativo, ad esempio il circuito che va nella stanza più lontana dal collettore). Questo circuito si lascia aperto al massimo o quasi al massimo, perché proprio lui definisce quanto pressione la circolatore ha a disposizione per gli altri circuiti, idraulicamente più favorevoli. Gli altri circuiti si regolano quindi gradualmente, partendo da quello più vicino al collettore verso il più lontano (escludendo il circuito critico già impostato), riducendoli esattamente in proporzione al flusso calcolato rispetto al circuito critico.
L vantaggio di questo metodo è che non si deve regolare più volte in giro - il sistema si regola una volta sola, in ordine logico, e la distribuzione del flusso rimane stabile anche in caso di variazioni della temperatura esterna o del carico del sistema. In pratica, questo metodo si combina con il calcolo tramite una formula tabellare o con il software di progettazione del progettista di riscaldamento, ma anche senza di esso, il semplice procedimento descritto sopra (calcolare i valori obiettivo in l/min per ogni circuito e regolarli sui misuratori di flusso) dà in quasi tutti i case familiari un risultato sufficiente.
Misurazione e controllo dell'impostazione
La lettura del valore sul misuratore di flusso è solo il primo passo - importante è anche verificare che il flusso impostato porti effettivamente alla temperatura desiderata nella stanza. A questo scopo si presta molto bene un termostato ambiente o un termometro/termostato da incollare installato direttamente sul tubo del circuito (ad esempio sulla tubazione di ritorno vicino al collettore o direttamente sul radiatore) - un tale dispositivo permette di monitorare la temperatura superficiale del tubo e di dedurre da essa se il circuito fornisce abbastanza calore o è invece sovrapprezzato inutilmente.
Per interventi di assistenza tecnica e per il controllo annuale di routine del sistema di riscaldamento, è utile disporre direttamente sul collettore di distribuzione di un termostato ad incollaggio con sensore autonomo, in grado di monitorare a lungo termine la temperatura su un circuito specifico e di segnalare eventuali deviazioni (ad esempio dopo un parziale ariamento del sistema o dopo il cambio della testa termostatica) prima che si manifestino come stanze spiacevolmente fredde. La combinazione di un buon collettore in ottone con misuratori di portata precisi e accessori di misurazione aggiuntivi riduce in modo significativo il tempo necessario per l'equilibratura del sistema e permette inoltre di diagnosticare rapidamente eventuali future anomalie senza dover smontare la copertura del collettore.
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I collettori con più circuiti (tipicamente da 2 a 12) vengono scelti in base al numero di stanze/diramazioni previste nel progetto e in base al fatto che si tratti di un impianto esclusivamente a radiatori, esclusivamente a pavimento o misto. Di seguito presentiamo due configurazioni specifiche disponibili nel nostro assortimento, comunemente utilizzate in pratica come soluzione completa collettore + collettore di ritorno con misuratori di portata.
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Errori frequenti durante l'impostazione del flusso
Anche i tecnici esperti di tanto in tanto commettono uno degli errori seguenti durante l'impostazione del flusso, per cui conviene dedicare loro particolare attenzione:
Impostazione a freddo, senza attivare il circolatore. Il misuratore di portata mostra il valore reale solo quando l'acqua scorre realmente nel sistema spinta dal circolatore a pressione operativa. L'impostazione "a occhio" senza attivare il circolatore è imprecisa e, dopo l'avvio del sistema, spesso è necessario rifare l'intera procedura.
Ignorare l'aria presente nel sistema. Anche una piccola bolla d'aria intrappolata nella parte superiore del circuito fa sì che il galleggiatore del misuratore di portata "saltelli" o non si fermi affatto su un valore stabile. Prima dell'impostazione è sempre necessario effettuare un'accurata sfiato, idealmente ripetendolo dopo alcuni giorni di funzionamento, poiché l'aria può liberarsi gradualmente anche in seguito.
Impostare tutti i circuiti allo stesso valore. È una pratica comune, ma errata, impostare "a occhio" tutti i circuiti allo stesso flusso, indipendentemente dalla potenza e dalla lunghezza - il risultato è esattamente lo stato squilibrato che l'impostazione corretta dovrebbe prevenire. Ogni circuito deve disporre del proprio valore calcolato individualmente.
Dimenticare il controllo retroattivo dopo il riaggiustamento stagionale. Se il sistema viene parzialmente svuotato tra la stagione invernale e quella estiva, o se si modifica l'impostazione della caldaia (ad esempio passando a una curva climatica più bassa), conviene controllare nuovamente dopo ogni modifica significativa se i flussi nei singoli circuiti siano rimasti ai valori originali - un piccolo scostamento è normale e si regola velocemente.
Regolare la testa termostatica in un punto errato. L'anello di regolazione del misuratore di portata serve per l'equilibratura idraulica di base (impostato una volta durante l'attivazione), mentre la testa termostatica o l'attuatore sul collettore servono per la regolazione continua in base alla temperatura ambiente attuale. Confondere queste due funzioni (ad esempio cercare di regolare la temperatura giornaliera solo regolando il misuratore di portata) conduce a una regolazione inefficiente e lenta.
Domande frequenti sull'impostazione del flusso
Qual è il flusso da impostare, se non conosco la perdita termica esatta della stanza?
Se non si dispone della documentazione progettuale con un calcolo preciso delle perdite termiche, si può procedere in modo orientativo in base alla superficie e al tipo di stanza (la stanza da bagno e quelle angolari hanno una perdita per metro quadrato maggiore rispetto a una stanza interna) e ai valori tabellari comuni di potenza termica specifica (circa 60-100 W/m² per una costruzione recente isolata, valori più elevati per edifici vecchi non isolati). È sempre più preciso farsi effettuare almeno un calcolo orientativo da parte del progettista - un flusso errato può essere corretto in seguito, ma ritarda inutilmente il tempo necessario per l'equilibratura del sistema.
È possibile impostare il flusso senza staccare il circolatore o svuotare il sistema?
Sì, anzi, l'impostazione deve essere effettuata in condizioni normali di funzionamento, con il circolatore acceso e con l'acqua in movimento nel sistema. Gli anelli di regolazione dei misuratori di portata sono progettati per essere ruotati direttamente durante il funzionamento, senza la necessità di svuotare o fermare il sistema.
Perché il galleggiatore del misuratore di portata non si stabilizza su un valore e continua a oscillare?
La causa più comune è l'aria intrappolata nel circuito - è necessario effettuare nuovamente un'accurata sfiato, idealmente ripetendolo dopo alcuni giorni. Un'altra possibile causa è la variabilità della potenza del circolatore (ad esempio con modelli economici o sottodimensionati) o un posizionamento errato del misuratore di portata troppo vicino a un gomito o ad un'altra zona con flusso turbolento.
C'è una differenza nell'impostare il flusso per un riscaldamento a pavimento rispetto a un circuito a radiatori collegato al collettore?
Il principio e la procedura di impostazione sono gli stessi, cambia solo la differenza di temperatura utilizzata nel calcolo (per il riscaldamento a pavimento è solitamente da 5 a 10 °C, per i radiatori da 10 a 20 °C) e quindi anche i valori del flusso in l/min saranno diversi per la stessa potenza termica. Se su un unico collettore sono combinati entrambi i tipi di circuiti, è importante calcolare ciascun tipo con la propria differenza di temperatura corretta, non con un unico valore per l'intero sistema.
Con quale frequenza è necessario controllare o ripetere l'impostazione del flusso?
Per un sistema stabile e invariato, è sufficiente effettuare un controllo base una volta all'anno, idealmente all'inizio della stagione invernale. Dopo ogni intervento significativo sul sistema - sostituzione del circolatore, parziale svuotamento, cambio della testa termostatica, o modifiche edilizie che cambiano le perdite termiche della stanza (ad esempio un isolamento aggiuntivo) - conviene controllare nuovamente l'impostazione e, se necessario, regolarla.
È possibile regolare il flusso anche senza i misuratori di flusso, solo in base alla temperatura della stanza?
Sì, in casi estremi è possibile bilanciare anche in modo empirico – regolando gradualmente i cerchietti di regolazione e osservando la temperatura effettiva negli ambienti per diversi giorni. Questo metodo è però molto più lento e meno preciso rispetto al calcolo e alla misurazione diretta sui misuratori di flusso, motivo per cui si consiglia soprattutto come regolazione fine supplementare dopo l’impostazione iniziale basata sui valori calcolati.
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