Pompa ad acqua per riscaldamento: tipi, caratteristiche tecniche e regole di scelta

I fenomeni naturali gravitazionali non sempre sono in grado di garantire un livello sufficiente di circolazione del fluido termico, specialmente in sistemi complessi con più anelli. Stimolare il movimento del fluido termico aiuterà una pompa per riscaldamento degli ambienti. Cos'è questa apparecchiatura? Questo argomento verrà trattato nel nostro articolo.

Oltre alla struttura e alle specifiche tecniche della pompa per riscaldamento, analizzeremo i tipi e le caratteristiche della marcatura. Esamineremo inoltre in dettaglio i vantaggi delle apparecchiature di circolazione e i parametri importanti da considerare nella scelta.

Struttura generale della pompa per riscaldamento

La pompa dell'acqua viene integrata nel circuito di riscaldamento per garantire il movimento del fluido termovettore. Per questo tali sistemi sono chiamati riscaldamento a circolazione forzata.

È composto dai seguenti elementi di base:

• corpo con camera di lavoro;
• motore;
• girante;
• vite per lo sfogo dell'aria;
• morsettiera.

La morsettiera può essere dotata di ulteriori dispositivi meccanici ed elettronici destinati a regolare la modalità di funzionamento del motore.

La semplicità del dispositivo garantisce un'elevata affidabilità delle pompe, grazie alla quale possono funzionare efficacemente per circa 5-10 anni.

Durante il primo avvio della pompa di circolazione per riscaldamento, è necessario svitare la vite di sfiato dell'aria e rilasciare l'aria dalla zona di lavoro.

Tipi di pompe per sistemi di riscaldamento

Le moderne pompe di circolazione si dividono in due tipi principali: «a secco» e «bagnate». Differiscono leggermente per struttura interna e schema di funzionamento, ma il movimento del liquido in esse è comunque garantito dai processi di circolazione nel sistema. Alcuni modelli sono dotati di dispositivi per la regolazione automatica del loro funzionamento.

Opzione #1 — dispositivi di tipo «a secco»

La costruzione della pompa di circolazione a secco non prevede il contatto del fluido termico con il rotore. La sua area di lavoro è separata dalle parti del motore elettrico da appositi anelli.

Vengono prodotti nei seguenti tipi di materiale:

• grafite;
• ceramica;
• carburo di tungsteno;
• acciaio inossidabile;
• ossido di alluminio.

Il principio di funzionamento della pompa «a secco» consiste nella rotazione di una girante in un ambiente di fluido termovettore. Il foro di alimentazione dell'acqua si trova al centro della camera principale, mentre il sistema di canali di scarico si trova alla periferia.

La zona di lavoro delle pompe di circolazione «a secco» è collegata al motore solo tramite un albero, pertanto, se necessario, è possibile sostituire il motore elettrico.

La rotazione della girante della ruota funzionale genera forze centrifughe che spostano il fluido termovettore dal centro del corpo verso i bordi. Questo principio di funzionamento di una pompa di circolazione assicura un movimento costante dell'acqua attraverso la sua camera interna.

Le caratteristiche positive dell'impianto di riscaldamento a secco sono:

• elevato livello di rendimento – 70-80%;
• minimo colpo d'ariete all'avvio;
• possibilità di posizionamento orizzontale e verticale del motore;
• pompaggio di grandi volumi di fluido termovettore grazie all'elevata potenza.

A causa della combinazione di economicità e rumorosità, le pompe «a secco» vengono utilizzate principalmente negli impianti di riscaldamento di edifici industriali, amministrativi e grandi complessi residenziali.

Pertanto, per gli apparecchi di questo tipo si possono evidenziare i seguenti aspetti negativi:

1. Elevato livello di rumore, che non ne consente l'uso in appartamenti.
2. Necessità di sostituire i dischi di tenuta ogni 2-3 anni.
3. Alta probabilità di perdita del fluido termovettore all'esterno in caso di violazione della tenuta della camera di lavoro.
4. Necessità di raffreddamento esterno del motore.

A causa del peso elevato, tali apparecchiature vengono installate a terra o appese a staffe.

Gli elementi della pompa a sbalzo sono fissati su un unico telaio, mentre il motore elettrico e la girante nel corpo sono collegati tramite un riduttore.

Esistono due varianti costruttive delle pompe «a secco»:

1. Monoblocco. Il motore e il corpo metallico dell'apparecchio sono uniti in un'unica struttura con fissaggi specifici.
2. A sbalzo. Al corpo dell'apparecchiatura, mediante fissaggi universali, può essere collegato un motore di qualsiasi potenza.

I dispositivi di circolazione «a secco» per impianti di riscaldamento, con una corretta manutenzione, sono più durevoli, quindi stanno gradualmente sostituendo sul mercato i modelli a rotore bagnato.

Opzione #2 — pompe con rotore di tipo bagnato

Il principio di funzionamento di un dispositivo di circolazione con rotore di tipo bagnato è simile a quello della sua controparte a secco: durante la rotazione della girante, il fluido termovettore immesso al centro si sposta verso la periferia della camera di lavoro, da dove viene convogliato nei canali di scarico.

Tutte le tenute interne nella pompa «a bagnato» sono statiche e non soggette a usura dinamica, pertanto tali modelli sono più affidabili e durevoli

Il rotore della pompa 'bagnata' è a contatto con il fluido termovettore, che provvede anche al raffreddamento del motore. Questi dispositivi non devono funzionare a secco, perché si surriscaldano e bruciano rapidamente.

I componenti dell'apparecchiatura sono di solito alloggiati in un unico corpo e formano una costruzione integrata, pertanto in caso di guasto di singoli elementi non vengono sostituiti, ma si acquista una nuova pompa.

Il fluido termovettore all'interno della camera di lavoro percorre un tragitto piuttosto tortuoso, pertanto la rumorosità della pompa dipende dalla levigatezza del materiale della superficie interna del corpo.

Vantaggi del gruppo con rotore di tipo “bagnato”:

• silenziosità di funzionamento;
• dimensioni compatte;
• consumo energetico ridotto (30-50 W);
• lunga durata di funzionamento senza manutenzione;
• costo relativamente contenuto;
• semplicità di installazione.

I dispositivi vengono spesso integrati direttamente nella struttura delle caldaie domestiche, semplificando la scelta dell'apparecchiatura per l'utente durante l'installazione dell'impianto di riscaldamento.

Gli apparecchi di riscaldamento di questo tipo presentano anche degli svantaggi:

• limitazioni costruttive in termini di potenza massima;
• bassa riparabilità;
• basso rendimento (40-60%);
• necessità di un posizionamento rigorosamente orizzontale dell'asse del motore.

A causa della bassa potenza, la variante “bagnata” delle macchine pompanti viene utilizzata prevalentemente negli impianti di riscaldamento di appartamenti e case a un piano.

Vantaggi delle apparecchiature di circolazione

Fino al 1990, gli impianti di riscaldamento nelle abitazioni private venivano progettati e costruiti principalmente senza pompe. Il fluido termovettore si muoveva per i tubi per gravità, e la sua circolazione era garantita dai flussi convettivi del liquido durante il suo riscaldamento nella caldaia. Oggigiorno si utilizzano ancora sistemi a circolazione naturale, anche se non così spesso.

Le caldaie a combustibile solido economiche vengono prodotte senza pompe integrate, perché il produttore non conosce i parametri del circuito di riscaldamento. Per tali sistemi, l'acquisto di una pompa ad acqua è obbligatorio.

Attualmente il movimento del fluido termovettore è forzato mediante pompe ad acqua, che presentano una serie di vantaggi:

1. Riduzione del carico sulla caldaia grazie alla diminuzione della differenza di temperatura tra il tubo di ingresso e quello di uscita.
2. Distribuzione uniforme del calore nelle stanze grazie alla temperatura costante del fluido termovettore lungo tutti gli anelli di riscaldamento.
3. Possibilità di regolazione rapida della temperatura del fluido termovettore.
4. Riscaldamento rapido dell'impianto di riscaldamento all'avvio della caldaia fredda.
5. Assenza della necessità di predisporre tubazioni con pendenza verso la caldaia per garantire il movimento spontaneo del fluido termovettore.
6. Possibilità di utilizzare tubi sottili, che occupano poco spazio interno dell'appartamento.
7. La potenza della pompa consente di generare nel circuito di riscaldamento una pressione sufficiente per sollevare il fluido termovettore di diversi piani.
8. Uso di valvole di intercettazione su singoli anelli delle reti di riscaldamento.
9. Possibilità di integrare la pompa nel sistema di regolazione automatica del funzionamento della caldaia.

Nonostante i numerosi vantaggi, i dispositivi di circolazione presentano due svantaggi: la dipendenza dall'alimentazione elettrica e i costi aggiuntivi per l'energia elettrica.

Tuttavia, gli svantaggi sono facilmente compensati: l'installazione di una pompa ad acqua consente di risparmiare il 10-20% di combustibile, mentre la quota del costo dell'energia elettrica nelle spese totali di riscaldamento è solo del 3-5%. Inoltre, in caso di frequenti interruzioni di corrente, è possibile installare un UPS che garantisca per un certo periodo il funzionamento autonomo della caldaia e della pompa.

Caratteristiche della marcatura delle apparecchiature

Purtroppo non esistono requisiti unificati per la marcatura delle pompe di circolazione. I produttori scelgono autonomamente l'elenco delle caratteristiche tecniche da indicare sul corpo del dispositivo.

Non bisogna basarsi solo sulla marcatura quando si acquista una pompa. È meglio aprire il manuale di istruzioni e leggere le caratteristiche tecniche lì.

Sul pannello frontale vengono solitamente visualizzate le seguenti informazioni:

• direzione del flusso del fluido termovettore;
• diametro dei tubi di collegamento;
• pressione massima ammissibile;
• produttore e modello;
• temperatura massima di esercizio;
• grado di protezione;
• parametri di funzionamento della rete elettrica;
• segni di conformità ai regolamenti tecnici nazionali.

I produttori possono indicare altre informazioni a loro discrezione. Le caratteristiche tecniche dettagliate dei dispositivi sono indicate nel manuale di istruzioni.

Le unità di misura variano da paese a paese, quindi le indicazioni numeriche sul corpo possono essere fuorvianti. È meglio aprire il manuale, dove insieme alle caratteristiche sono indicate anche le unità di misura.

A cosa prestare attenzione nella scelta della pompa?

La scelta di una pompa separata per il circuito di riscaldamento deve essere effettuata tenendo conto di molti parametri.

Parametri tecnici dell'apparecchiatura

Le apparecchiature di circolazione presentano una serie di caratteristiche che è particolarmente importante considerare al momento dell'acquisto.

Tra questi vi sono:

1. Rendimento – rapporto tra il volume di energia elettrica consumata e il lavoro utile svolto per il pompaggio del fluido termovettore.
2. Prevalenza – differenza di pressione tra le bocche di uscita e di ingresso della pompa.
3. Portata d'acqua – volume massimo di fluido termovettore pompato attraverso la camera di lavoro con la minima resistenza del circuito di riscaldamento.
4. Potenza assorbita.
5. Diametro dei tubi – valore nominale dell'apparecchiatura da collegare.
6. Pressione nominale massima (indicata come PN) nel circuito di lavoro a 20 °C, alla quale è ancora garantito il funzionamento prolungato del dispositivo entro il periodo di garanzia.

Questi dati sono solitamente sufficienti per confermare l'adeguatezza delle caratteristiche tecniche della pompa ai parametri dell'impianto di riscaldamento.

Abbiamo esaminato i criteri di selezione più in dettaglio in questo articolo.

Potenza sufficiente del dispositivo

La scelta del modello specifico di apparecchiatura di circolazione dipende dalle caratteristiche tecniche, nonché dalle possibilità finanziarie dell'acquirente e dalle proprietà dell'impianto di riscaldamento. Se si desidera risparmiare, è importante che la potenza della pompa sia sufficiente per il normale funzionamento della caldaia. Infatti, il livello di portata d'acqua indicato nel manuale è sempre nettamente superiore a quello reale.

Per determinare autonomamente la sufficienza di potenza dell'apparecchio, è necessario eseguire tre fasi di calcolo.

Fase #1: determiniamo la portata della pompa

Determinazione della portata necessaria della pompa tramite formula.

La potenza termica richiesta dipende fortemente dal materiale delle pareti, dalla presenza di fessure nel pavimento e dalla tenuta dei telai delle finestre.

Per gli appartamenti in edifici a più piani, la potenza termica di riscaldamento è considerata pari a 75-80 W/m², per le case 100-120 W/m². La differenza di temperatura tra l'ingresso e l'uscita della caldaia è solitamente di 10 °C.

Ne consegue che per un appartamento di 60 m² sarà sufficiente una portata reale della pompa di (80*60)/(1,16*10)=414 (l/h).

Fase #2: determiniamo la prevalenza

Determinazione della prevalenza necessaria per superare la resistenza idraulica totale dell'impianto tramite formula.

Ogni valvola di intercettazione ha il proprio valore di resistenza idraulica, determinato tramite tabelle speciali. Nel calcolo si devono considerare i valori di resistenza di tutti gli elementi della tubazione.

La formula indicata richiede calcoli complessi con l'uso di dati di riferimento, pertanto per gli impianti di riscaldamento domestici e di appartamento è possibile utilizzare un grafico semplificato.

La perdita di prevalenza dipende fortemente dal diametro dei tubi, pertanto, nella scelta tra due possibili dimensioni, è meglio optare per il diametro maggiore.

Secondo il grafico, la perdita di pressione in un appartamento con tubi di diametro 20 mm sarà di 70 mm/m e, considerando una lunghezza della tubazione di 50 m, di 3,5 metri. Questo valore va moltiplicato per un coefficiente di 1,3-2,2, che tiene conto della resistenza delle valvole di intercettazione.

Fase #3: determiniamo la potenza della pompa

Determinazione della sufficienza di potenza della pompa tramite il grafico delle caratteristiche di prevalenza e portata.

L'insufficienza di potenza della pompa idraulica porta a un consumo eccessivo di gas nella caldaia e può persino causare guasti fatali.

Tale grafico è indicato nel manuale di istruzioni ed è unico per ogni modello di pompa. Se il punto di intersezione dei parametri calcolati sopra si trova al di sotto della curva B, l'apparecchio è adatto per l'impianto di riscaldamento, mentre se è al di sopra, non lo è.

Abbiamo fornito raccomandazioni dettagliate per il calcolo della pompa di circolazione con esempi concreti nel prossimo articolo.

Funzioni aggiuntive del dispositivo

Se per l'impianto di riscaldamento è fondamentale un movimento costante del fluido, è possibile installare una coppia di pompe disposte in serie nel circuito. Il secondo motore in tale sistema può attivarsi in caso di potenza insufficiente o guasto del primo motore.

Per automatizzare il funzionamento del boiler riscaldato dal circuito di riscaldamento, è possibile utilizzare pompe con termostato e timer. Il meccanismo integrato garantisce l'accensione e lo spegnimento del motore in base alla temperatura del fluido termovettore e all'ora del giorno.

La morsettiera può essere dotata di manopole di regolazione e pannello indicatore. I display LCD sulle pompe di riscaldamento sono usati raramente a causa della scarsa tolleranza alle alte temperature.

In reti di riscaldamento ramificate è possibile utilizzare pompe di circolazione con termostato e regolazione graduale della velocità della girante. Con il loro aiuto, in diverse anse avviene una regolazione autonoma della velocità del fluido termovettore, in base alla sua temperatura. Le pompe con automazione costano molte volte di più e sono usate raramente in appartamenti e piccole case residenziali.

Sul mercato sono presenti sia modelli con struttura standard che non standard, che conferiscono funzionalità aggiuntive. La classifica delle migliori pompe per riscaldamento, compilata tenendo conto delle recensioni degli utenti reali, l'abbiamo riportata qui.

Altri dettagli nella scelta della pompa

È importante che l'apparecchiatura non solo svolga la sua funzione, ma funzioni anche a lungo, senza causare disagi agli abitanti della casa o dell'appartamento.

Pertanto, nella scelta dell'apparecchio, è necessario seguire le seguenti regole:

1. Scegliere produttori di pompe noti: Calpeda, Grundfos, WILO. Il prezzo delle loro apparecchiature è superiore del 20-40%, ma la probabilità di guasto è significativamente inferiore.
2. Prendere un apparecchio con caratteristiche superiori del 20-30% rispetto a quelle calcolate. Questo margine ridurrà il carico operativo e aumenterà la durata dell'apparecchiatura.
3. Prestare attenzione alle dimensioni in modo che la pompa si inserisca nello spazio previsto.
4. Il funzionamento dell'apparecchio deve essere il più silenzioso possibile per non disturbare gli abitanti durante la notte.
5. Non è necessario cercare di acquistare un modello con potenza notevolmente superiore ai parametri calcolati. Ciò comporterà non solo un consumo eccessivo di elettricità, ma anche un rumore aggiuntivo.
6. Scegliere una pompa specifica per impianti di riscaldamento, perché sono progettate per temperature di esercizio fino a 130-150 °C.
7. È auspicabile che l'apparecchio sia dotato di una rete incorporata per la filtrazione delle particelle solide sospese nel fluido termovettore.

Le caratteristiche operative dell'apparecchiatura devono assolutamente corrispondere ai parametri dell'impianto di riscaldamento, su questo non è possibile risparmiare. Inoltre, si dovrà pagare solo per un produttore affidabile, una maggiore protezione del corpo e un sistema di regolazione automatica del funzionamento.

La maggior parte dei dispositivi di circolazione domestici per riscaldamento non necessitano di regolazione. Per avviarli è sufficiente collegare i raccordi alla tubatura e accendere l'apparecchio alla rete elettrica. Abbiamo esaminato come eseguire correttamente l'installazione della pompa nella guida passo-passo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Come scegliere una buona pompa di circolazione per il riscaldamento:

Apparecchiature di circolazione DAB:

Confronto di due dispositivi Grundfos: modelli UPS e Alpha2:

La scelta della pompa di circolazione è meglio concordarla con specialisti. Se per un appartamento standard la potenza dell'apparecchiatura può essere suggerita anche dai venditori in negozio, prima dell'acquisto di un apparecchio di riscaldamento per una casa di campagna sarà necessario rivolgersi a professionisti per calcoli complessi.

Ricordare che non è possibile cambiarlo in negozio dopo l'inizio dell'utilizzo, quindi è meglio acquistare subito il modello adatto.

Desiderate integrare il nostro articolo con utili consigli sulla scelta della pompa per il riscaldamento? O avete notato una discrepanza nei dati esposti? Scrivete le vostre osservazioni nella sezione commenti – terremo conto della vostra opinione.

O forse avete domande dopo aver letto l'articolo? Ponetele ai nostri esperti, chiedete consiglio – cercheremo di aiutarvi.