Collettore per riscaldamento: principio di funzionamento, regole di installazione e collegamento

Uno dei modi efficaci per modernizzare un impianto di riscaldamento, rendendolo più efficiente e affidabile, è l'installazione di un blocco collettore. Questo dispositivo, che ha sostituito le tradizionali strutture lineari, è progettato per migliorare la facilità d'uso e la manutenibilità dell'impianto.

Come funziona un collettore per riscaldamento e quali particolarità di montaggio considerare? Lo vedremo in dettaglio.

Principio di funzionamento del distributore

Lo scopo principale di un collettore di distribuzione è quello di ripartire uniformemente i flussi termici provenienti dalla condotta principale nei circuiti dell'impianto e, grazie al ricircolo, di restituire il liquido raffreddato alla caldaia.

In questo modo, i singoli rami dell'impianto collegati al collettore diventano indipendenti l'uno dall'altro.

L'apparecchio è un nodo di distribuzione intermedio, i cui elementi chiave sono due parti interconnesse:

• pettine di mandata – responsabile della fornitura del liquido termovettore;
• di ritorno – svolge la funzione di far defluire il liquido raffreddato verso il generatore di calore.

Insieme formano un gruppo collettore. Da ciascun pettine partono diverse uscite per il collegamento dei circuiti che portano ai dispositivi di riscaldamento.

Ogni uscita del dispositivo può essere dotata di valvole di scarico e di un rubinetto di intercettazione o di regolazione.

La loro presenza consente di regolare la pressione all'interno di ogni circuito e, in caso di necessità di scollegare un ramo per riparazioni, ad esempio, di interrompere il flusso del fluido termovettore.

Per aumentare le prestazioni dell'impianto e ottenere la possibilità di controllare tutti i processi di riscaldamento in ogni ambiente della casa riscaldata, il corpo del pettine di distribuzione viene utilizzato anche come piattaforma per l'installazione di:

• valvole di sfiato aria;
• valvole di scarico acqua;
• flussometri;
• contatori di calore.

Il principio di funzionamento del sistema a collettore è piuttosto semplice. Il fluido riscaldato dal generatore di calore entra nel pettino di mandata.

All'interno del gruppo intermedio, la velocità del fluido diminuisce grazie al maggior diametro interno del dispositivo, e viene ridistribuita tra tutte le diramazioni.

Il numero di uscite sul distributore può essere qualsiasi e, se necessario, la struttura può sempre essere ampliata con diramazioni aggiuntive.

Conoscendo la portata del fluido termovettore, pari alla potenza del generatore di calore, e la velocità dell'acqua, è facile trovare l'area della sezione necessaria. Solo che prima bisogna convertire i litri in un'unità comoda per i calcoli, mm³.

Attraverso i raccordi di collegamento, la cui sezione è inferiore al diametro del tubo del collettore, il liquido termovettore entra nei singoli circuiti e si dirige verso i radiatori o verso le reti del pavimento riscaldante.

Grazie a questa distribuzione, ogni elemento riscaldato dal fluido termovettore alla stessa temperatura viene adeguatamente riscaldato.

Il diametro interno del collettore viene determinato mediante calcolo in modo che la velocità del fluido termovettore al suo interno non superi 0,7 m/s

Raggiunto il radiatore e ceduto il calore ricevuto durante il riscaldamento, il fluido viene diretto attraverso un altro tubo in direzione opposta verso il blocco di distribuzione. Qui entra nel pettino di ritorno, da dove viene reindirizzato al generatore di calore.

Per un cottage fuori città, l'impianto che utilizza il collettore è giustamente considerato il più efficiente e affidabile.

L'unica cosa che può fermare un proprietario accorto è il costo. Infatti, l'allestimento di un tale sistema risulta più costoso rispetto alla realizzazione di un normale sistema a T.

Questa soluzione costruttiva, che prevede la disposizione di tubi di alimentazione separati, crea le condizioni per un riscaldamento uniforme dei radiatori.

Tipi di collettori negli impianti di riscaldamento

Le installazioni a collettore utilizzate nella progettazione di sistemi di riscaldamento a circolazione chiusa sono di tre tipi.

A seconda dello scopo della costruzione, sul mercato sono disponibili: sistemi a radiatori e solari, nonché dispositivi dotati di separatore idraulico.

Tipo #1 — riscaldamento a collettori per radiatori

Qualunque sia il tipo di riscaldamento progettato in casa, i radiatori sono sempre presenti. Ecco perché i collettori che distribuiscono i flussi del fluido termovettore direttamente ai termosifoni installati nelle stanze sono il tipo più richiesto.

Il nodo di distribuzione è costituito da due pettini interconnessi: il primo invia il fluido termovettore agli apparecchi installati nelle stanze, il secondo lo riconduce alla caldaia.

I collettori utilizzati nel riscaldamento a radiatori, a seconda delle caratteristiche architettoniche e di arredamento dell'ambiente, possono essere collegati in diversi modi.

A seconda del metodo di collegamento, l'impianto di riscaldamento a radiatori può essere realizzato in una qualsiasi delle seguenti varianti di esecuzione:

• collegamento superiore;
• collegamento inferiore;
• installazione laterale;
• collegamento diagonale.

Il metodo di collegamento inferiore è comunque il più diffuso. Con tale disposizione, i circuiti nascosti sotto la superficie del battiscopa o del pavimento non saltano così all'occhio.

E anche i calcoli confermano che con il collegamento inferiore tutti i vantaggi del riscaldamento privato si manifestano pienamente.

Ogni piano della casa è dotato di un collettore per radiatori. Lo si installa al centro, mascherando il dispositivo in una nicchia o in un armadietto appositamente predisposto sulla parete.

Il luogo di installazione deve essere scelto in modo tale che, per quanto possibile, a tutti gli apparecchi arrivino rami di uguale lunghezza.

Se non è possibile ottenere l'uguaglianza degli anelli collegati al collettore, ogni derivazione viene dotata di una propria pompa di circolazione.

In sostanza, tutti i rami collegati al nodo di distribuzione costituiscono un circuito indipendente con proprie valvole di intercettazione e talvolta anche con dispositivi automatici.

Un chiaro esempio di schema di riscaldamento a collettori sono i pavimenti riscaldanti ad acqua.

Lo schema di distribuzione a collettore garantisce un apporto uniforme di calore a tutti gli anelli del sistema di pavimenti riscaldati ad acqua “Pavimenti caldi”.

I tubi dei pavimenti radianti sono realizzati con tubi di rame o loro equivalenti in plastica; per i collegamenti si utilizzano raccordi non separabili.

Negli anelli di riscaldamento vengono montate valvole, con le quali si regola l'erogazione del fluido termovettore e, se necessario, si disconnettono i pavimenti radianti dalla rete di riscaldamento generale dell'edificio.

Il collettore per pavimento radiante è una struttura che comprende una serie di anelli di tubi, posata sotto il rivestimento del pavimento.

Tali impianti sono sempre dotati di una pompa di circolazione. Essa è posizionata nel gruppo collettore intermedio all'ingresso del tubo di ritorno.

Il numero di bocchettoni sul gruppo di distribuzione dipende dal numero di ambienti collegati su un unico pettine.

Il numero di gruppi collettori viene determinato in base alla lunghezza dei circuiti. Come base di calcolo si adotta un rapporto in cui a un gruppo collettore corrispondono 120 metri di tubazione.

Tipo #2 — freccia idraulica

Nella realizzazione di potenti e complessi sistemi di riscaldamento, progettati in edifici residenziali di grande superficie, si utilizzano collettori di distribuzione dotati di separatore termoidraulico o idraulico.

Durante il montaggio del collegamento, da un lato si collega il circuito della caldaia, dall'altro il riscaldamento a radiatori o i pavimenti radianti.

Il separatore idraulico è costituito da un tubo cavo verticale, dotato alle estremità di tappi ellittici, il cui scopo principale è equalizzare la pressione esercitata sul fluido termovettore.

La presenza di un separatore idraulico di distribuzione consente di risolvere immediatamente diversi problemi:

• evitare brusche variazioni di temperatura nei tubi, che influiscono negativamente sulla durata operativa dell'impianto;
• grazie alla miscelazione e alla ricircolazione di parte del fluido termovettore, mantenere costante il volume dell'acqua della caldaia, oltre a risparmiare combustibile ed energia elettrica;
• in caso di necessità, compensare la carenza di flusso nel circuito secondario.

Il mantenimento dell'equilibrio termico si ottiene grazie al fatto che il dispositivo consente di separare il circuito idraulico della caldaia dal circuito secondario.

Variante di realizzazione di un collettore di distribuzione fai-da-te, dotato di un separatore idraulico, realizzato con un tubo di acciaio quadrato e munito di raccordi.

Il funzionamento ottimale di un impianto dotato di separatore idraulico può essere garantito a condizione che ogni circuito sia dotato di una propria pompa di circolazione.

Tipo #3 — impianti solari a collettori

Dispositivi di questo tipo vengono scelti nella realizzazione di acquedotti autonomi in aree non gasate, dove il livello di irraggiamento solare è sufficientemente elevato.

I collettori ad aria, che funzionano con energia solare, operano grazie all'effetto serra, convertendo la luce solare in energia termica.

La struttura degli impianti solari è leggermente diversa da quella tradizionale. In sostanza, sono una sorta di serre che accumulano energia solare.

La circolazione naturale del fluido termovettore avviene per mezzo di correnti convettive e grazie ai ventilatori collegati alla piastra assorbente.

Il distributore che assorbe i raggi solari è una piccola scatola piatta, coperta da una piastra nera adsorbente. È questa piastra termoassorbente che accumula il calore.

Il calore accumulato viene trasferito al fluido termovettore, che può essere aria o liquido in circolazione nei tubi.

Lo scopo principale del collettore solare è dirigere e ridistribuire l'energia del Sole per le esigenze domestiche.

In commercio si trovano sistemi collettori mobili che funzionano ad energia solare. La loro struttura è progettata in modo che specchi e elementi riscaldanti 'seguano' il movimento del sole, massimizzando così l'assorbimento della sua energia.

Tuttavia, a causa dell'elevato costo delle apparecchiature, l'utilizzo di impianti solari come fonte principale di riscaldamento non è conveniente nemmeno nel clima delle regioni meridionali del nostro Paese.

E pertanto vengono utilizzati principalmente come fonte di calore aggiuntiva nella realizzazione di sistemi di riscaldamento con caldaie a combustibile solido e a gas.

Modifiche dei pettini di distribuzione

Oggi sul mercato delle apparecchiature sono disponibili molte varietà di collettori per impianti di riscaldamento.

I produttori offrono sia collegamenti di esecuzione molto semplice, la cui struttura non prevede la presenza di valvole ausiliarie per la regolazione dell'apparecchiatura, sia blocchi collettori con un set completo di elementi incorporati.

Blocco collettore che include tutti gli elementi funzionali necessari per creare le condizioni di funzionamento ininterrotto e ad alta efficienza del sistema di riscaldamento

I dispositivi semplici nella loro esecuzione sono modelli in ottone con passaggio da un pollice per le diramazioni, dotati di due fori di collegamento laterali.

Sul collettore di ritorno, tali dispositivi hanno dei tappi, al posto dei quali, in caso di ampliamento del sistema, è sempre possibile installare apparecchi aggiuntivi.

I nodi di giunzione intermedi, più complessi nella soluzione costruttiva, sono dotati di rubinetti a sfera. Per ogni derivazione è prevista l'installazione di valvole di intercettazione e regolazione. I modelli sofisticati e costosi possono essere dotati di:

• flussimetri, il cui scopo principale è regolare il flusso del fluido termovettore in ogni circuito;
• termosensori, incaricati di controllare la temperatura di ogni apparecchio di riscaldamento;
• valvole di sfiato di tipo automatico per lo scarico dell'acqua;
• valvole elettroniche e miscelatori, mirati a mantenere la temperatura programmata.

Il numero di circuiti, in base agli utilizzatori collegati, può variare da 2 a 10 pezzi.

Indipendentemente dalla complessità e dalla multifunzionalità dell'apparecchiatura, nella produzione dei pettini dei blocchi collettori vengono utilizzati materiali resistenti ai fattori esterni

Se si prende come base il materiale di fabbricazione, i collettori intermedi di raccolta sono:

1. Ottone – si distinguono per elevati parametri operativi a un prezzo accessibile.
2. Inossidabili – le strutture in acciaio sono estremamente durevoli. Possono sopportare facilmente alte pressioni.
3. Polipropilene – i modelli in materiali polimerici, sebbene abbiano un prezzo basso, in tutte le caratteristiche sono inferiori ai "colleghi" metallici.

I modelli realizzati in metallo, per prolungare la durata e migliorare i parametri operativi, vengono trattati con composizioni anticorrosione e rivestiti con isolamento termico.

Le strutture separative realizzate in polimeri vengono utilizzate nell'allestimento di impianti riscaldati da caldaie con potenza da 13 a 35 kW

I dettagli del dispositivo possono essere di costruzione fusa o dotati di morsetti a pinza che consentono il collegamento con tubi metallo-plastici.

Ma gli specialisti sconsigliano di scegliere pettini con morsetti a pinza, poiché spesso 'soffrono' di perdite del fluido termovettore nei punti di collegamento della valvola. Ciò si verifica a causa del rapido deterioramento della guarnizione. E non è sempre possibile sostituirla.

I collettori vengono utilizzati negli schemi di riscaldamento monotubo e bitubo. Nei sistemi monotubo, un pettine fornisce il fluido termovettore riscaldato e riceve quello raffreddato

Raccomandazioni per una scelta corretta

La difficoltà principale non risiede solo nel montaggio stesso del collettore, ma anche nella corretta scelta dell'apparecchiatura.

Nella scelta del modello di pettine è necessario fare riferimento ai seguenti parametri:

1. La pressione massima ammissibile per questo modello. Determina il tipo di materiale con cui può essere realizzato il distributore idraulico.
2. La portata del nodo.
3. La presenza di dispositivi ausiliari.
4. Numero dei tubi di uscita del collettore. Deve corrispondere al numero dei circuiti di raffreddamento.
5. Possibilità di collegamento aggiuntivo di elementi.

Tutti i parametri operativi sono indicati nel manuale del prodotto.

Per l'allestimento di circuiti di riscaldamento indipendenti per piano, dotati di controllo autonomo, i collettori devono essere montati su ogni piano della casa.

Quando si scelgono e si installano i distributori per piano, ci si basa sui parametri del 'sottosistema' che devono servire.

Grazie alla disposizione per piano dei collettori, in caso di necessità è sempre possibile disattivare il riscaldamento sia di alcuni singoli apparecchi che dell'intero piano.

Ciò semplifica notevolmente la manutenzione del sistema di riscaldamento e la sua riparazione.

Poiché il blocco collettore non è un piacere economico, per proteggersi dalle delusioni in caso di rapido guasto del sistema, nella scelta del modello conviene orientarsi sui prodotti di produttori affidabili.

Ci si può fidare di produttori come «GREENoneTEC», «Rehau», «Soletrol», «Oventrop» e «Meibes». In ogni serie dei principali produttori europei è possibile selezionare un kit completo delle attrezzature aggiuntive necessarie.

Anche gli elementi ausiliari e gli accessori per il blocco collettore devono essere conformi alle norme GOST e alle specifiche tecniche (TU).

Come dispositivi aggiuntivi per il collegamento del collettore possono essere necessari: 1 – uno sfiatatoio automatico, 2 – un adattatore, 3 – un gomito, 4 – un rubinetto, 5 – un giunto a risvolto, 6 – un altro gomito, 7 – uscite per tubi.

Ciascuno degli elementi aggiuntivi della struttura svolge la propria funzione:

• sfiatatoio automatico – viene montato se il blocco e i radiatori sono situati sullo stesso piano;
• adattatore – sarà necessario per il montaggio dello sfiatatoio, il cui diametro è di ½ pollice, a condizione che la filettatura del collettore sia di ¾ pollice.
• gomito – permetterà di collegare i tubi e dirigere lo sfiatatoio verso l'alto.
• rubinetto – è necessario per collegare al dispositivo il tubo proveniente dalla caldaia;
• giunto a risvolto, dotato di dado a risvolto – permetterà, in caso di necessità, di chiudere l'alimentazione del fluido termovettore e, svitando il dado a risvolto, scollegare il dispositivo.

Se si prevede di collegare un pavimento riscaldante ad acqua dal collettore, sarà inoltre necessario installare un rubinetto di carico.

Per fissare il collettore alla parete saranno inoltre necessari dei morsetti montati su tasselli in plastica. Durante il montaggio della struttura è consentito anche utilizzare staffe speciali.

Tali configurazioni sono comode in quanto il collettore superiore è spostato in avanti, così i tubi del gruppo non interferiscono con il collegamento della tubatura al collettore inferiore.

Regole di installazione e collegamento

È meglio scegliere e installare il collettore già in fase di progettazione e montaggio dell'impianto di riscaldamento.

Tali strutture intermedie vengono installate in ambienti protetti dall'umidità eccessiva. Il più delle volte, a questo scopo si riserva uno spazio nel corridoio, nella dispensa o nel guardaroba.

È consigliabile posizionare il blocco collettore in un armadio metallico appositamente progettato, dotato di fori nelle pareti laterali per il passaggio dei tubi.

In vendita si trovano modelli di armadi metallici da parete e da incasso. Ogni modello è dotato di sportello e di aperture stampate sui lati.

In mancanza della possibilità di installare un armadietto metallico, si procede più semplicemente fissando il dispositivo direttamente al muro. La nicchia per l'allestimento del blocco collettore viene posizionata a una piccola altezza dal pavimento.

Non esiste, in sostanza, un'istruzione universalmente accettata per il montaggio degli schemi di distribuzione a collettore. Ma ci sono una serie di punti fondamentali su cui gli esperti sono giunti a un denominatore comune:

1. Presenza del vaso di espansione. Il volume dell'elemento costruttivo deve essere almeno il 10% della quantità totale di acqua nell'impianto.
2. Presenza di una pompa di circolazione per ogni circuito installato. Su questo elemento non tutti gli esperti sono d'accordo. Tuttavia, se si prevede di utilizzare più circuiti indipendenti, per ciascuno di essi è opportuno installare un'apparecchiatura separata.

Prima della pompa di circolazione, sulla tubazione di ritorno viene posizionato un vaso di espansione. Grazie a ciò, essa diventa meno vulnerabile alla turbolenza dei flussi d'acqua che spesso si verifica in questo punto.

Se invece si utilizza un separatore idraulico, il vaso viene montato prima della pompa principale, il cui compito principale è garantire la circolazione nel circuito secondario.

La posizione della pompa di circolazione non è determinante. Tuttavia, come dimostra la pratica, la durata del dispositivo è leggermente maggiore sul ritorno.

L'importante durante l'installazione è posizionare l'albero rigorosamente in orizzontale. Se non si rispetta questa condizione, la prima bolla d'aria accumulata lascerà l'apparecchiatura senza raffreddamento e lubrificazione.

Il processo di assemblaggio e connessione del sistema a collettore è chiaramente illustrato nel blocco video.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Video-guida per l'assemblaggio sequenziale del blocco collettore:

Video-presentazione dell'installazione e del funzionamento di un collettore modulare in plastica:

Gruppo di distribuzione per il pavimento riscaldante:

Una distribuzione a collettore scelta e installata correttamente garantisce efficienza e affidabilità dell'impianto di riscaldamento.

Grazie al ridotto numero di giunti e raccordi a T, la probabilità di perdite in queste strutture è ridotta al minimo. Inoltre, la possibilità di regolare la temperatura di riscaldamento di ogni radiatore rende l'utilizzo del sistema di riscaldamento particolarmente confortevole.

Se possiedi le conoscenze necessarie o hai esperienza nel collegamento di un sistema di riscaldamento a collettori, condividile con i nostri lettori. Puoi farlo lasciando un commento in fondo all'articolo.