Scelta della pompa di circolazione: dispositivo, tipi e regole per la selezione della pompa per riscaldamento

I sistemi di riscaldamento a circolazione naturale funzionano pienamente solo in case private a un piano con superficie fino a 100 mq. Se invece è necessario riscaldare un edificio plurifamiliare o una villa spaziosa, non si può fare a meno di un sistema a circolazione forzata. La soluzione migliore è la selezione di una pompa di circolazione e l'installazione dell'unità nel circuito di riscaldamento.

Vi proponiamo di capire quali compiti svolge la pompa nel sistema di riscaldamento, come è strutturato e funziona l'apparecchio. Abbiamo descritto le caratteristiche di funzionamento di diversi tipi di pompe e indicato i criteri principali per una scelta corretta. Le informazioni fornite aiuteranno a selezionare un modello adatto di pompa di circolazione e a non rimanere delusi dall'acquisto.

Perché è necessaria una pompa nel sistema di riscaldamento?

Le pompe di circolazione – sono apparecchiature idrauliche che garantiscono il movimento forzato del fluido termovettore riscaldato in un circuito chiuso. Tali dispositivi contribuiscono a un riscaldamento uniforme e rapido dell'intero sistema.

Le pompe di circolazione vengono installate:

• con l'obiettivo di migliorare l'efficienza energetica dell'apparecchiatura della caldaia;
• nei casi in cui non è possibile garantire la circolazione naturale del fluido;
• in assenza di un gruppo pompa integrato nel generatore di calore;
• per sistemi di riscaldamento con schema a due tubi, che consentono di regolare i parametri di ogni singolo radiatore;
• per superare l'inerzia dei sistemi autonomi a circolazione naturale del fluido utilizzato per il trasferimento di energia termica.

Il fluido termovettore deve muoversi nel circuito chiuso della tubazione del sistema di riscaldamento a una velocità specifica per garantire il trasferimento di calore ai radiatori.

Con la circolazione naturale questa condizione non è sempre realizzabile – di conseguenza l'attrezzatura di riscaldamento non si riscalda o si riscalda in modo non uniforme.

Pertanto, nei sistemi di fornitura di calore vengono installate pompe di circolazione. Questi apparecchi garantiscono il trasporto del fluido termovettore nella rete ad alta velocità, riducendo al minimo il carico sulla caldaia. Quando l'acqua ritorna all'elemento riscaldante, rimane calda, quindi per il riscaldamento sarà necessaria meno energia.

Struttura e principio di funzionamento della pompa

Per costruzione, la pompa di circolazione ricorda un'unità di drenaggio. La pompa è composta da un robusto corpo realizzato in acciaio inossidabile/ghisa/alluminio e da una parte elettrica che include l'avvolgimento dello statore con un rotore in ceramica/acciaio integrato.

L'installazione di un'unità di pompaggio per la circolazione forzata aumenta significativamente l'efficienza dei sistemi di acqua calda sanitaria e di riscaldamento autonomo.

Sull'albero della parte rotante del motore elettrico è fissata rigidamente una girante.

La girante è composta da due dischi paralleli collegati da pale radialmente curve. Su uno di essi si trova un foro per il passaggio del fluido termovettore, sull'altro un piccolo foro per fissare la girante sull'albero del motore elettrico.

Le parti del corpo delle pompe di circolazione sono realizzate in acciaio e leghe resistenti. Sotto le pareti del corpo si trova un rotore nascosto con una girante fissata.

Il motore elettrico stesso è dotato di una speciale scheda di controllo e di morsetti per la connessione dei cavi. Nelle pompe di circolazione senza elettronica, al posto della scheda è installato un condensatore, e sulla morsettiera si trova un interruttore di velocità.

Quando viene fornita elettricità, la girante ruota, creando un vuoto nel tubo e pressurizzando il fluido termovettore. Il rotore crea il movimento del fluido di lavoro dalla valvola di ingresso a quella di uscita.

La pompa preleva costantemente l'acqua da un lato e la spinge nell'impianto di riscaldamento dall'altro. La forza centrifuga favorisce il trasporto del liquido lungo tutta la tubazione.

La pressione generata supera la resistenza in diverse parti del circuito e garantisce la circolazione del fluido termovettore.

A giudicare dall'intensità delle vendite, gli apparecchi più popolari sul mercato nazionale sono quelli dei seguenti produttori:

Tipi e vantaggi delle pompe di circolazione

In base alle caratteristiche costruttive, le pompe per la circolazione forzata si dividono in unità di pompaggio a rotore bagnato e dispositivi ad alte prestazioni a rotore asciutto.

Pompe di tipo “a rotore bagnato”. Il rotore e la girante di tali pompe sono a diretto contatto con il fluido di lavoro, che contemporaneamente svolge due funzioni essenziali: il ruolo di lubrificante e il raffreddamento del dispositivo. Nelle pompe di questo tipo, il rotore e lo statore sono separati da un apposito recipiente che garantisce la tenuta stagna degli elementi del motore elettrico sotto tensione.

Le pompe di circolazione di tipo «a rotore bagnato» sono dotate di un regolatore di velocità a gradini. Ciò consente di selezionare la modalità di funzionamento ottimale e quindi di controllare il consumo di energia elettrica.

Il rotore del motore elettrico e la girante delle pompe si trovano nell'acqua pompata, che lubrifica gli elementi di supporto e raffredda costantemente il motore (+)

I gruppi a rotore bagnato hanno una struttura modulare. I singoli moduli vengono selezionati in base alla prevalenza e alla portata richieste. La struttura modulare semplifica notevolmente la riparazione della pompa, poiché un modulo guasto può essere facilmente e rapidamente sostituito con uno nuovo.

Le pompe di circolazione di questo tipo vengono utilizzate in piccoli impianti di riscaldamento. Funzionano quasi senza rumore e quindi sono ideali per l'installazione in ambienti residenziali.

Il motore elettrico delle pompe a rotore bagnato non necessita di raffreddamento aggiuntivo, poiché è costantemente a contatto con l'acqua. All'interno della pompa si trova un numero ridotto di parti in movimento, riducendo al minimo la necessità di una manutenzione frequente.

Principali vantaggi dell'utilizzo di pompe di tipo «a rotore bagnato»:

• basso livello di rumore generato;
• dimensioni compatte e peso ridotto;
• minimo consumo di elettricità;
• semplice regolazione dei parametri, manutenzione e riparazione;
• lunga durata operativa.

I gruppi a rotore bagnato presentano anche degli svantaggi. Sono molto sensibili alla qualità del fluido di lavoro. La presenza di particelle abrasive fini nell'acqua porta a un'usura accelerata della parte idraulica della pompa.

Inoltre, il rendimento di tali pompe di circolazione non supera il 55%. Tuttavia, questo valore è più che sufficiente per tubazioni di breve lunghezza, pertanto le pompe a contatto diretto con l'acqua vengono spesso utilizzate in impianti di riscaldamento individuali.

Per il funzionamento senza problemi delle unità di tipo «umido», è necessario che l'installazione della pompa venga eseguita correttamente. Il requisito principale è un orientamento spaziale rigorosamente orizzontale dell'asse. Solo con tale configurazione si garantisce una lubrificazione completa dei cuscinetti con liquido.

Un montaggio corretto della pompa di circolazione è la garanzia di un funzionamento stabile dell'impianto di riscaldamento per tutta la sua vita utile.

Le pompe a rotore secco vengono utilizzate con successo per il trasporto di grandi volumi di fluido termovettore in grandi impianti. Il gruppo rotore di tali dispositivi non entra in contatto con l'acqua.

La parte del corpo delle pompe di circolazione di tipo «a secco» è realizzata in ghisa resistente o acciaio zincato. La superficie viene rivestita con speciali protezioni per prevenire fenomeni di corrosione.

Le unità a rotore secco sono adatte per l'uso collettivo in edifici residenziali multipiano, centri ricreativi, uffici e siti industriali.

La costruzione delle pompe di tipo «a secco» garantisce una potenza maggiore. Tali modelli di pompe sono in grado di creare una pressione elevata nei circuiti di riscaldamento (+)

Tra il motore elettrico e la parte pompante della pompa è presente una tenuta a strisciamento speciale (2 anelli di protezione), che isola gli elementi funzionali di base dall'ingresso di liquido.

Questi anelli sono ben lucidati e sono in stretto contatto tra loro. Uno di essi (dinamico) è montato sull'albero rotante. L'anello statico è saldamente fissato nel corpo della pompa.

Una sottile pellicola d'acqua sigilla in modo affidabile il giunto degli anelli di protezione grazie alle differenze di pressione tra il circuito e l'ambiente esterno.

Per la fabbricazione degli anelli di tenuta si utilizza carbone ottenuto mediante agglomerazione ad olio. In alcune modifiche di pompe destinate a condizioni estreme, sono installati anelli di protezione in metallo/ceramica.

L'efficienza dei dispositivi a rotore secco raggiunge l'85%. È un ottimo risultato rispetto alle pompe a rotore bagnato. Tuttavia, i gruppi a secco producono molto rumore a causa della ventola di raffreddamento, pertanto vengono installati in locali separati con un buon isolamento acustico.

Le pompe di circolazione a secco sono di 3 tipi:

• monoblocco;
• a sbalzo;
• «In-line».

Pompe monoblocco appartengono alla categoria delle pompe a bassa prevalenza. Il motore elettrico e la pompa in tali dispositivi sono montati in un unico blocco. Si distinguono per semplicità d'uso e manutenzione. Sono adatte per l'uso in edifici pubblici e condomini.

Pompe a sbalzo sono montate su una base comune, con gli assi della pompa e del motore allineati. Il bocchettone di aspirazione si trova sulla parte esterna della voluta, quello di mandata sul lato opposto del corpo.

Se le pompe a sbalzo vengono installate negli stabilimenti industriali e nei sistemi di approvvigionamento idrico cittadini, le pompe in-line vengono montate direttamente sulla tubazione principale

Pompe in-line vengono installate direttamente sulla tubazione principale. I bocchettoni di aspirazione e mandata sono allineati, ed è previsto un meccanismo automatico di compensazione dell'usura degli anelli di tenuta.

Vantaggi dell'uso di pompe di circolazione a rotore secco:

• elevata portata;
• efficienza energetica;
• basse esigenze sulla qualità del fluido termovettore – il liquido pompato può contenere impurità neutre;
• facile manutenzione e sostituzione dei pezzi di ricambio.

Inoltre, oggi i produttori di apparecchiature di riscaldamento offrono ai potenziali acquirenti modelli di pompe gemellari. Tali dispositivi vengono utilizzati per la riserva di potenza e come ulteriore garanzia in situazioni di emergenza.

I motori della pompa gemellare possono funzionare insieme o separatamente. In caso di guasto di una pompa, l'altro dispositivo continua a funzionare normalmente, garantendo il funzionamento ininterrotto della caldaia.

Un funzionamento affidabile e senza interruzioni del sistema di riscaldamento è garantito dalle pompe di circolazione gemellari, con due giranti collegate in parallelo

Con una corretta manutenzione, la durata di una pompa di circolazione è di almeno 10 anni.

Come scegliere correttamente l'apparecchiatura di pompaggio?

L'efficienza della pompa dipende dai parametri di base: portata e prevalenza. La portata indica la quantità di fluido termovettore che la pompa deve spostare nell'unità di tempo. Questo parametro è determinato dalle condizioni di massimo carico.

La prevalenza è una grandezza che esprime l'energia del flusso del fluido utilizzato come vettore termico. Tiene conto della resistenza idraulica dell'intero sistema.

Bisogna inoltre prestare attenzione alla temperatura massima. Poiché la pompa pomperà acqua calda, deve sopportare temperature fino a 110°C.

È molto importante scegliere la potenza adeguata della pompa di circolazione. Un dispositivo di bassa potenza non sarà in grado di pompare il fluido termovettore nel volume necessario. I parametri della pompa vengono scelti sulla base di calcoli effettuati.

Se invece si installa un apparecchio più potente, nella tubazione apparirà un rumore fastidioso. Inoltre, in questo caso, gli elementi funzionali dell'apparecchiatura della caldaia si usurano molto più velocemente di quanto dichiarato dal produttore.

La potenza della pompa di circolazione deve essere sufficiente per superare la resistenza idraulica nel circuito chiuso.

Gli specialisti consigliano di scegliere la pompa di circolazione già in fase di progettazione del sistema di riscaldamento. Se la lunghezza della tubazione non supera 80 m, è sufficiente installare una pompa. Per lunghezze maggiori, è opportuno montare più dispositivi di pompaggio.

Al momento dell'acquisto, bisogna prestare attenzione anche ai materiali con cui sono realizzati gli elementi funzionali della pompa. La maggior parte dei componenti entra in contatto diretto/indiretto con il liquido di lavoro caldo e quindi è soggetta a rapida usura.

Pertanto, è consigliabile preferire pompe di circolazione con cuscinetti in ceramica e gruppo rotore.

Un ruolo non trascurabile è giocato dall'elettronica. Per regolare le temperature all'interno degli ambienti, nei circuiti di riscaldamento vengono installate valvole termostatiche. Quando la temperatura aumenta, queste si chiudono, e la pressione nei tubi aumenta.

Come risultato di questi processi, si verifica un rumore fastidioso. Per eliminarlo, è necessario portare la pompa di circolazione a un regime più basso, ma farlo manualmente è scomodo.

Per risolvere rapidamente ed efficacemente questo problema, le pompe con elettronica integrata sono d'aiuto. Tali unità regolano gradualmente le variazioni di pressione nella tubazione in base ai cambiamenti della quantità di liquido.

I principali vantaggi delle pompe moderne sono l'economicità e la durata, le dimensioni compatte, il basso livello di rumore, la modalità di funzionamento automatica e il pannello di controllo intuitivo.

Vale la pena notare anche le funzionalità aggiuntive delle pompe, ovvero:

• regolazione graduale;
• controllo delle velocità;
• modalità di funzionamento automatica;
• display informativo integrato.

I modelli più semplici di pompe di circolazione – senza possibilità di regolare la velocità di trasporto del liquido. Le pompe moderne multifunzionali sono unità a due/tre velocità con regolazione graduale. Si distinguono per l'elevata precisione delle impostazioni.

Le apparecchiature funzionanti in modalità automatica sono dotate di un pannello di controllo. Le impostazioni di tali dispositivi sono ampie e dipendono solo dalla modifica degli strumenti.

Può trattarsi della regolazione automatica della velocità in base alle variazioni della temperatura dell'aria all'interno dell'ambiente, di un timer elettronico di accensione/spegnimento, dell'avvio automatico della pompa alla velocità minima del flusso.

La presenza di un display digitale consente di ottenere tutte le informazioni necessarie sul funzionamento del dispositivo della pompa: temperatura del fluido termovettore, resistenza nel circuito chiuso, portata, errori, ecc.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Regole per la scelta dell'apparecchiatura di circolazione nel video:

Dettagli sul calcolo della prevalenza e della portata nel video:

Video sulla struttura, principio di funzionamento e installazione della pompa di circolazione:

Un moderno sistema di riscaldamento con pompa integrata per la circolazione forzata consente di riscaldare gli ambienti abitativi in pochi minuti dopo l'avvio del generatore di calore.

Una scelta razionale della pompa di circolazione e un'installazione di qualità aumentano significativamente l'efficienza dell'uso delle apparecchiature della caldaia grazie a un risparmio energetico di circa il 30-35%.

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