Schemi tipici e regole per la redazione del progetto di un sistema di riscaldamento per una casa privata a un piano

Il sistema di riscaldamento in una casa a un piano può essere installato secondo vari schemi. Nella scelta dell'opzione ottimale si considerano il budget del progetto e la disponibilità dei tipi di combustibile.

E inoltre le caratteristiche degli elementi strutturali dell'edificio residenziale privato: la superficie dell'immobile, i materiali utilizzati nella costruzione, la presenza di un magazzino per l'installazione dell'attrezzatura della caldaia.

Cerchiamo di capire quali regole seguire quando si progetta un sistema di riscaldamento e quali azioni è meglio evitare per prevenire problemi di riscaldamento in futuro.

Requisiti per il riscaldamento individuale

Il nodo termico deve essere progettato in modo da corrispondere al progetto architettonico dell'edificio. La disposizione di tutti gli elementi funzionali deve essere il più comoda possibile per l'uso e per l'esecuzione di lavori di manutenzione programmata senza compromettere l'integrità strutturale della casa.

Requisiti di base per i moderni sistemi di riscaldamento:

• efficienza energetica;
• installazione e manutenzione semplici;
• elevati rendimenti termici;
• indipendenza totale/parziale dall'energia elettrica.

Prima di iniziare la progettazione del riscaldamento, è necessario scegliere la fonte di energia termica più adatta ed economica — stufa o camino, riscaldamento ad acqua, a vapore, ad aria o elettrico.

E inoltre bisognerà decidere lo schema di principio della distribuzione dei tubi per il riscaldamento di una casa privata a un piano, calcolare correttamente la potenza e valutare oggettivamente il carico sul sistema, tenendo conto di tutte le caratteristiche.

Il sistema di riscaldamento individuale deve creare un microclima confortevole all'interno della casa durante la stagione invernale, essere economico e affidabile in esercizio

Una linea di distribuzione del riscaldamento correttamente installata consente di organizzare un riscaldamento uniforme dell'aria in tutte le stanze di una casa privata nel minor tempo possibile.

Classificazione dei sistemi di fornitura di calore

Negli edifici a un piano, villette, case, vengono installati sistemi di riscaldamento autonomi o dipendenti da fonti di alimentazione esterne. I primi funzionano a gas liquefatto, gasolio e combustibile solido. I secondi necessitano di collegamento alla rete elettrica o alla rete del gas principale.

Un'altra differenza tra le opzioni di fornitura di calore riguarda la necessità dell'intervento umano nel funzionamento dell'apparecchiatura.

I sistemi con controllo automatizzato non richiedono monitoraggio 24 ore su 24 o regolazione manuale. Il mantenimento di una temperatura confortevole all'interno dell'edificio è garantito da termostati e sensori di temperatura.

Questi dispositivi monitorano regolarmente le variazioni di temperatura, consentendo al sistema di riscaldamento di tenere conto di tutti i fattori che influiscono direttamente sulla temperatura ambiente: calore solare, irraggiamento degli elettrodomestici, calore delle lampade di illuminazione, ecc.

Il sistema di fornitura di calore viene spesso installato insieme all'automazione della centrale termica. Il suo compito principale è raggiungere la massima efficienza possibile senza superare i parametri consentiti.

L'automazione consente di modificare il regime termico in casa in diversi momenti della giornata.

Nella classificazione dei sistemi di riscaldamento si tengono in considerazione caratteristiche quali:

• tipo di vettore termico — ad aria, ad acqua o a vapore, combinati;
• tipo di combustibile utilizzato — a gas, elettrici, a torba, a legna, a pellet, a carbone;
• metodo di trasporto del fluido di lavoro — a circolazione naturale e forzata;
• direzione del movimento del vettore termico — a flusso parallelo e a flusso in contrapposto;
• metodo di collegamento dell'apparecchiatura della caldaia — configurazione monotubo e bitubo;
• schema di distribuzione — con disposizione verticale o orizzontale della linea di distribuzione, superiore o inferiore, combinata.

Negli edifici plurifamiliari predomina lo schema di distribuzione verticale, mentre in quelli a un piano si trova quello orizzontale. I metodi combinati di fornitura di calore prevalgono nei nuovi edifici alti.

Caratteristiche della circolazione del fluido termovettore

Nelle case private di pochi piani è efficace installare sistemi di riscaldamento con fluido termovettore liquido. A tale scopo, i tubi vengono riempiti con antigelo non congelabile o acqua.

Il movimento del fluido di lavoro nel circuito di riscaldamento può avvenire in modalità naturale o forzata. L'acqua riscaldata dal generatore di calore entra nella tubazione di distribuzione e poi ai radiatori. Questa parte del circuito è chiamata flusso diretto.

Dopo essere entrata nei radiatori, il fluido termovettore si raffredda e viene rapidamente indirizzato alla caldaia per il riscaldamento. Questo tratto è chiamato flusso di ritorno. Per accelerare il trasporto del vettore termico all'interno del sistema, viene installata una pompa di circolazione.

Movimento naturale del liquido

Nel circuito di riscaldamento si inclinano le tubazioni orizzontali, creando così le condizioni per il movimento del fluido di lavoro sotto l'azione della gravità.

Inoltre, si installa un serbatoio di espansione aperto — un serbatoio speciale per ricevere l'acqua in eccesso, al fine di garantire il funzionamento corretto e sicuro di tutti i componenti della rete di ingegneria.

Gli impianti ad acqua funzionano perfettamente con caldaie a combustibile liquido, solido, a gas ed elettriche.

Gli impianti di riscaldamento a circolazione naturale funzionano grazie alla diversa densità del fluido termovettore caldo e freddo. Secondo le leggi della fisica, l'acqua calda tende a salire.

In un circuito chiuso, i flussi freddi spostano inevitabilmente quelli caldi, costringendoli a muoversi in direzione opposta rispetto alla fonte di calore. Il fluido in movimento, con potenziale di energia cinetica, passa attraverso tutti i radiatori, cedendo calore. Dopo essere tornato all'apparecchiatura della caldaia, il ciclo si ripete.

Oggi l'impianto di riscaldamento monotubo con radiatori ad acqua gode di enorme popolarità tra i consumatori. Il fluido termovettore è l'acqua, ma è consentito anche l'uso di un fluido di lavoro antigelo, che previene la rottura delle tubazioni in inverno.

Affinché la struttura a gravità funzioni correttamente, la caldaia viene installata al di sotto dell'asse centrale del circuito principale. Di solito il generatore di calore viene montato in un incavo del pavimento, ma a volte in cantine, ad eccezione delle unità a gas.

La tubazione di mandata dalla caldaia viene sollevata verticalmente fino al punto più alto possibile. Questo crea spazio aggiuntivo nel circuito chiuso per l'accelerazione del fluido di lavoro.

La quantità di valvole di intercettazione necessarie negli impianti di riscaldamento a gravità è ridotta al minimo. Vengono imposti requisiti rigorosi al diametro dei tubi installati — deve essere almeno 32 mm. Poiché la velocità dell'acqua nel circuito è bassa, per aumentare l'efficienza del riscaldamento vengono montati solo tubi di grande diametro.

Nel punto più alto dei sistemi di riscaldamento aperti si installa un serbatoio di espansione. In quelli chiusi, di solito, si monta uno sfiatatoio automatico.

L'impianto di riscaldamento autonomo, il cui principio di funzionamento si basa sulla circolazione naturale del fluido termovettore, è il più semplice. Questo progetto di riscaldamento domestico è facile da realizzare in pratica. Tuttavia, questa opzione è adatta solo per edifici privati di piccole dimensioni, poiché la lunghezza del circuito di riscaldamento è limitata a 30 metri.

Il principale vantaggio dei sistemi a gravità è la completa indipendenza dall'elettricità. Per maggiori dettagli sui sistemi di riscaldamento a circolazione naturale del fluido termovettore, leggere più avanti.

Circolazione forzata nel sistema

Per edifici privati con superficie totale superiore a 60 mq, si progetta un riscaldamento con trasporto forzato del fluido di lavoro. Nel circuito chiuso viene installata una pompa di circolazione per garantire un movimento accelerato del fluido caldo verso i radiatori e di quello raffreddato verso il generatore di calore.

La posa dei tubi nell'impianto può essere eseguita senza pendenza nel piano orizzontale. L'acqua si muove a causa della differenza di pressione che si genera nel tratto di condotta tra il flusso diretto e quello di ritorno del fluido.

La presenza della pompa aumenta significativamente l'efficienza del sistema di riscaldamento e riduce al minimo il consumo di carburante necessario per mantenere una temperatura ambiente confortevole in una casa privata.

Uno svantaggio significativo del sistema a circolazione forzata è la dipendenza dall'energia elettrica. Per la circolazione continua dell'acqua nel circuito è necessario il funzionamento ininterrotto della pompa, e la sua operatività dipende direttamente dall'alimentazione elettrica.

In caso di improvvisa interruzione di corrente, l'apparecchiatura non potrà semplicemente pompare il fluido. Pertanto, gli esperti raccomandano di installare ulteriori generatori di riserva, in grado di garantire una fornitura di calore stabile e ininterrotta anche in situazioni impreviste.

Tali schemi possono essere utilizzati per l'installazione del riscaldamento in edifici di qualsiasi superficie. È sufficiente scegliere una pompa di circolazione con caratteristiche di potenza adeguate e garantire l'alimentazione elettrica.

Sistema di riscaldamento monotubo

In casa viene installata una sola linea di condotta sotto il pavimento o sopra di esso, con collegamento in serie dei radiatori. In tale circuito di riscaldamento non c'è distribuzione tra tubo di mandata e tubo di ritorno.

Lungo il perimetro di un edificio a un piano viene installato un solo tubo di sezione circolare con diametro non inferiore a 32 mm, che viene convenzionalmente diviso a metà. La metà che si allontana dal generatore di calore viene chiamata mandata, e la seconda parte della condotta viene chiamata ritorno. Utilizzando un tubo saldato o senza saldatura di piccolo diametro, i radiatori/convettori vengono montati nell'anello.

L'organizzazione di un sistema di riscaldamento a circolazione naturale prevede l'installazione del tubo di mandata con una pendenza di 4-5 mm ogni 2 m

Lo schema monotubo include i seguenti elementi funzionali:

• sorgente di calore (caldaia);
• radiatori di riscaldamento;
• vaso di espansione;
• elementi di distribuzione dei tubi.

Il liquido riscaldato entra alternativamente nei radiatori del riscaldamento, cedendo ogni volta una parte del proprio calore. Successivamente, già raffreddato, ritorna alla caldaia per il successivo ciclo di riscaldamento. In ogni radiatore si perde calore e l'ultimo elemento della catena rimane il più freddo rispetto agli altri.

Esistono diversi modi per ottimizzare il funzionamento di un sistema monotubo. È possibile installare ulteriori valvole termostatiche per gli scambiatori di calore, valvole di bilanciamento con resistenza idraulica regolabile o rubinetti a sfera compatti. Tali apparecchiature aiutano a normalizzare l'erogazione di calore ai radiatori.

Le valvole installate permettono di regolare la quantità di calore che entra in ogni singolo radiatore

Un altro metodo è aumentare il numero di sezioni di ogni radiatore successivo nel circuito di riscaldamento. Inoltre, è possibile installare una pompa di circolazione. Il dispositivo di pompaggio viene collegato alla fine del ritorno, nel punto in cui il fluido di lavoro ha la temperatura più bassa.

Il sistema di riscaldamento monotubo si distingue per la semplicità di installazione e messa in servizio. Le perdite di calore sono ridotte al minimo, poiché tutte le tubazioni sono situate all'interno delle stanze di una casa privata.

Questo schema può essere realizzato come un sistema con distribuzione orizzontale e movimento forzato del fluido termovettore, oppure come una rete di riscaldamento verticale con movimento naturale, forzato o combinato del fluido di lavoro.

Si consiglia inoltre di leggere un altro nostro articolo, in cui abbiamo analizzato in dettaglio il sistema di riscaldamento monotubo per una casa privata.

Metodo di distribuzione orizzontale

Il montaggio del tubo di alimentazione in piano orizzontale viene eseguito con la pendenza necessaria nella direzione del movimento dell'acqua riscaldata. Tutti i radiatori lungo il perimetro della casa devono essere installati allo stesso livello. Per lo sfiato dell'aria dai radiatori si utilizzano valvole di Maevskij o dispositivi di sfiato automatici.

La valvola di Maevskij è un dispositivo speciale per rimuovere l'aria accumulata dai radiatori. Si ruota la valvola di intercettazione finché non si sente chiaramente un sibilo. Quando la miscela di gas viene rimossa, dall'rubinetto uscirà acqua.

La tubazione orizzontale può essere installata all'interno della struttura del pavimento o montata sopra di esso. Per evitare perdite di calore, nel primo caso è necessario isolare i tubi.

Variante di distribuzione verticale

In un tale sistema, il trasporto del liquido termovettore è garantito dalla circolazione naturale, pertanto non è necessario installare una pompa aggiuntiva. L'indipendenza energetica è il principale vantaggio del sistema di riscaldamento verticale monotubo.

Con questo tipo di distribuzione, il liquido di lavoro riscaldato alla temperatura impostata sale lungo la colonna montante, quindi attraverso i tubi di distribuzione entra nei radiatori. L'efficienza del funzionamento del sistema monotubo verticale si ottiene installando la tubazione principale in pendenza e montando tubi di grande diametro.

Certo, una tubatura massiccia non abbellirà l'interno delle stanze. Ma questo evidente inconveniente può essere evitato installando nel sistema un'apparecchiatura di circolazione.

Sistema di riscaldamento bitubo

La principale differenza dello schema di riscaldamento a due tubi è la presenza di un tubo per l'alimentazione dell'acqua e un altro per il suo ritorno. Inoltre, nel primo entra il liquido caldo, mentre nel secondo viene inviato il termovettore già raffreddato verso la caldaia.

Ogni radiatore è servito sia dalla colonna montante di mandata che da quella di ritorno. Ciò consente di regolare la quantità di calore ricevuta dai singoli radiatori. Se non si considera il raffreddamento del termovettore nei tubi, risulta che in tutti gli elementi riscaldanti entra liquido con la stessa temperatura.

Ecco come appare un sistema di riscaldamento a due tubi standard, in cui il riscaldamento del termovettore liquido è garantito da una caldaia a gas a doppio circuito

Lo schema di riscaldamento a due tubi include:

• generatore di calore;
• radiatori;
• vaso d'espansione;
• tubi;
• valvole di intercettazione e dispositivi speciali per lo sfiato dell'aria.

Dalla caldaia al vaso di espansione va un tubo con acqua calda. Poi, nel circuito di riscaldamento, si collega alla linea di distribuzione. Inoltre, nel serbatoio viene inserito un tubo di troppopieno per lo scarico tempestivo del termovettore in eccesso nel sistema fognario.

Dalla parte inferiore degli scambiatori di calore escono tubi che si uniscono in una tubatura di ritorno comune. Attraverso di essa, il termovettore raffreddato ritorna alla caldaia. La tubatura di ritorno viene posata rigorosamente parallela ai tubi superiori. Deve passare attraverso tutte le stanze in cui è posata la linea di alimentazione dell'acqua calda.

I sistemi a due tubi con circolazione forzata sono considerati i più efficienti per case a un piano e villette, ma possono anche riscaldare edifici a due piani di grande superficie.

E questi permettono di riscaldare la stanza in modo uniforme e molto rapido e di mantenere diverse temperature nelle stanze. Inoltre, la configurazione a doppio circuito consente di organizzare non solo il riscaldamento della casa, ma anche la fornitura di acqua calda.

La pressione di circolazione in un sistema a due tubi dipende direttamente dall'altezza di installazione degli elementi riscaldanti.

I sistemi di riscaldamento chiusi con circolazione forzata vengono montati in due varianti: con distribuzione orizzontale e verticale.

Il primo metodo viene realizzato in case a un piano con tubazioni lunghe. In tali situazioni, il collegamento dei radiatori ad acqua al circuito di riscaldamento con distribuzione orizzontale è la soluzione ottimale.

Nella seconda variante di distribuzione, la colonna montante è posizionata verticalmente, consentendo di utilizzare lo schema anche negli edifici a più piani. In tali sistemi non si accumula aria, poiché le bolle formate salgono istantaneamente in direzione verticale, direttamente nel serbatoio di espansione.

Schema di distribuzione inferiore e superiore

Con la distribuzione inferiore, la conduttura principale viene posata nel seminterrato o nello scantinato. È anche consentito installare i tubi sotto il pavimento. Il liquido di trasferimento termico entra nell'apparecchiatura di riscaldamento dal basso verso l'alto.

La rimozione della miscela di gas avviene attraverso una linea d'aria speciale collegata alle colonne montanti. In caso di situazioni di emergenza impreviste, le colonne montanti di ritorno e di alimentazione sono dotate di rubinetti speciali per lo spegnimento.

Per realizzare uno schema con linea di distribuzione superiore, il serbatoio di espansione viene montato nel punto più alto della tubazione. Nello stesso punto viene eseguita anche la diramazione della rete.

Progettare una distribuzione superiore non è possibile nelle case private dove non c'è un sottotetto

Tipi di sistema bitubo con disposizione orizzontale

L'opzione più comune per il riscaldamento di una casa unifamiliare a un piano è il sistema di riscaldamento a due tubi con distribuzione orizzontale.

Per organizzare tale circuito di riscaldamento vengono utilizzati i seguenti schemi:

• a T, o altrimenti perimetrale;
• a collettore, altrimenti radiale.

Secondo lo schema a T, i tubi vengono collegati con raccordi a T, le tubazioni vengono posate lungo il perimetro dell'ambiente, collegando successivamente gli apparecchi. Il liquido di trasferimento termico nel sistema perimetrale fluisce da un radiatore all'altro, raffreddandosi leggermente lungo il percorso.

In base al movimento del liquido di trasferimento termico riscaldato e raffreddato, le varianti a T si suddividono in parallele e contromovimento. Nello schema a fondo cieco, l'acqua calda e quella raffreddata si muovono in direzioni diverse. In quella parallela, il fluido riscaldato e quello esausto fluiscono nella stessa direzione.

Nello schema a collettore, dal punto centrale del sistema, il collettore, i tubi vengono condotti a ciascun radiatore, in modo che il fluido termovettore arrivi contemporaneamente a tutti i dispositivi.

Il principio di funzionamento ricorda i raggi solari che emanano dal distributore di flusso termico, solitamente situato al centro. Nelle varianti radiali della distribuzione, il liquido di trasferimento termico si muove solo in direzioni diverse.

Regole per la redazione del progetto del sistema di riscaldamento

Un progetto ben redatto consente di avviare un sistema di riscaldamento estremamente efficiente e multifunzionale.

Deve funzionare senza interruzioni nelle condizioni climatiche tipiche dell'area in cui si trova la casa a un piano, e deve essere semplice da utilizzare.

Sulla base dei risultati dell'audit energetico, del calcolo del risparmio e delle spese annuali di riscaldamento, viene selezionata l'opzione ottimale per il sistema di riscaldamento della casa

La redazione di un progetto di qualità per il riscaldamento di una casa a un piano e il calcolo preciso dei parametri del sistema vengono eseguiti secondo un piano specifico:

1. Nella prima fase è necessario formulare un compito tecnico tenendo conto di tutti i requisiti e dettagli del sistema di riscaldamento.
2. Il secondo passo è la raccolta di informazioni sull'edificio privato. I specialisti devono rilevare tutti i parametri per redigere lo schema del circuito di riscaldamento.
3. La fase successiva è il calcolo della trasmissione termica. Per questo è necessario eseguire calcoli e selezionare lo schema di riscaldamento ottimale che soddisfi gli standard edilizi di base e i requisiti individuali del cliente.
4. Una volta completati tutti i calcoli, vengono eseguiti i disegni.
5. L'ultima fase è la preparazione e la consegna del progetto finito del sistema di riscaldamento al cliente.

Il compito principale della progettazione è calcolare la corretta superficie delle apparecchiature di riscaldamento, selezionare i diametri appropriati delle tubazioni. Inoltre, determinare la portata delle pompe, calcolare i punti di inserimento delle valvole e dei nodi del sistema. Pertanto, è opportuno affidare il processo a professionisti.

Se si desidera eseguire i calcoli autonomamente, si consiglia di leggere il materiale in cui abbiamo effettuato, a titolo di esempio, il calcolo del sistema di riscaldamento per una casa privata.

Quali informazioni servono ai tecnici?

Prima che inizino i lavori di installazione, è necessario discutere con gli specialisti tutti i dettagli e mostrare la propria visione del sistema di riscaldamento.

Ai tecnici è necessario fornire:

• informazioni complete sui materiali con cui sono realizzati il tetto dell'edificio, i solai delle pareti e le finestre;
• la pianta della casa a un piano;
• i disegni in cui sono indicati i punti degli impianti idraulici.

La durata del sistema di riscaldamento è influenzata non solo dalla qualità della progettazione tecnica e dall'abile installazione, ma anche dai materiali scelti, dalle apparecchiature della caldaia installate e dall'uso razionale degli elementi di riscaldamento.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Nel video: schema 3D, disposizione e installazione del sistema di riscaldamento a tubo singolo in una casa privata a un piano:

La rappresentazione schematica di un sistema di riscaldamento a due tubi in polipropilene, il corretto collegamento delle apparecchiature della caldaia e l'installazione dei radiatori sono mostrati nel video:

Nel video viene analizzato in dettaglio un progetto tipo di riscaldamento e il calcolo delle perdite di calore:

I moderni sistemi di riscaldamento sono attributi indispensabili del funzionamento di case private, villette e altri edifici. Una progettazione realizzata professionalmente è la garanzia di un funzionamento efficiente, affidabile e a lungo termine senza guasti della rete di riscaldamento individuale.

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