Come sono strutturati gli impianti di riscaldamento con circolazione forzata: schemi di organizzazione

Non sempre gli artigiani esperti riescono a garantire il movimento naturale del fluido termovettore nel circuito di riscaldamento. Può accadere che l'acqua circoli nell'impianto, ma senza portare sufficiente calore in casa.

Sempre più spesso i proprietari di case private preferiscono installare impianti di riscaldamento a circolazione forzata, che sono abbastanza vari e convenienti. In questo articolo abbiamo esaminato gli schemi principali di organizzazione del riscaldamento forzato, completando il materiale con illustrazioni e foto esplicative.

Abbiamo inoltre selezionato utili video con raccomandazioni di specialisti sull'installazione delle apparecchiature per pompe nell'impianto di riscaldamento. Ciò consentirà di comprendere a fondo la questione dell'installazione della pompa.

Principio di funzionamento del sistema forzato

La pompa di circolazione – è un piccolo apparecchio elettrico, di costruzione estremamente semplice. All'interno dell'involucro si trova una girante che ruota e imprime al fluido termovettore che circola nell'impianto l'accelerazione necessaria. Il motore elettrico che garantisce la rotazione consuma pochissima energia elettrica, solo 60-100 W.

La presenza di un tale dispositivo nell'impianto ne semplifica notevolmente la progettazione e l'installazione. La circolazione forzata del fluido termovettore consente di utilizzare tubi di riscaldamento di piccolo diametro e amplia le possibilità nella scelta della caldaia e dei radiatori.

Molto spesso un sistema, inizialmente progettato per la circolazione naturale, funziona in modo insoddisfacente a causa della bassa velocità del fluido termovettore nei tubi, ovvero una bassa pressione di circolazione. In questo caso, l'installazione di una pompa aiuterà a risolvere il problema.

Tuttavia, non bisogna esagerare con la velocità dell'acqua nei tubi, poiché non dovrebbe essere eccessivamente alta. Altrimenti, col tempo la struttura potrebbe semplicemente non sopportare la pressione aggiuntiva per la quale non è stata progettata.

Se nei sistemi a circolazione naturale del liquido termovettore è possibile utilizzare un vaso d'espansione aperto, negli schemi forzati si dovrebbe preferire un recipiente chiuso e sigillato.

Per gli ambienti residenziali sono raccomandati i seguenti limiti di velocità del liquido termovettore:

• per diametro nominale del tubo di 10 mm – fino a 1,5 m/s;
• per diametro nominale del tubo di 15 mm – fino a 1,2 m/s;
• per diametro nominale del tubo di 20 mm o maggiore – fino a 1,0 m/s;
• per locali di servizio delle abitazioni – fino a 1,5 m/s;
• per edifici ausiliari – fino a 2,0 m/s.

Nei sistemi a circolazione naturale, il vaso di espansione viene solitamente installato sulla mandata. Ma se il sistema viene integrato con una pompa di circolazione, di solito si consiglia di spostare il vaso sul ritorno.

Il dispositivo della pompa di circolazione è molto semplice; il compito di questo apparecchio – è di imprimere al liquido termovettore un'accelerazione sufficiente a superare la resistenza idrostatica dell'impianto.

Inoltre, al posto del serbatoio aperto è necessario installare uno chiuso. Solo in un piccolo appartamento, dove l'impianto di riscaldamento ha una lunghezza ridotta e una struttura semplice, si può fare a meno di questa modifica e utilizzare il vecchio vaso d'espansione.

Calcoli per impianti di riscaldamento forzato

Un sistema organizzato correttamente con circolazione forzata richiede calcoli ingegneristici complessi. Tuttavia, alcune formule consentono di valutare lo stato del sistema e di farsi un'idea più precisa delle modifiche necessarie, specialmente se si tratta di una piccola casa o di un appartamento. La potenza dell'apparecchiatura di riscaldamento viene solitamente scelta in base alle dimensioni degli ambienti che si intendono riscaldare.

Di solito i produttori raccomandano che la portata del fluido termovettore, misurata in litri al minuto, corrisponda alla potenza del boiler in kilowatt. Ciò significa che per una caldaia da 40 W, la portata più adatta del fluido è di 40 l/min.

In modo analogo si calcola la portata d'acqua per una singola stanza o per un gruppo di ambienti. In questo caso ci si basa sulla potenza totale dei radiatori installati nella zona.

La velocità di spostamento del fluido termovettore lungo il circuito dell'impianto di riscaldamento dipende in gran parte dalla corretta scelta del diametro dei tubi.

Il diametro dei tubi di riscaldamento viene determinato in base alla portata stabilita del fluido termovettore:

• con una portata di 5,7 l/min sono necessari tubi da mezzo pollice;
• con una portata di 15 l/min sono necessari tubi da tre quarti di pollice;
• con una portata di 30 l/min sono necessari tubi da un pollice;
• con una portata di 53 l/min sono necessari tubi da un pollice e un quarto;
• con una portata di 83 l/min sono necessari tubi da un pollice e mezzo;
• con una portata di 170 l/min sono necessari tubi da due pollici;
• con una portata di 320 l/min sono necessari tubi da due pollici e mezzo e così via.

Per determinare i parametri della pompa di circolazione adatta, è necessario misurare la lunghezza dell'intero circuito di riscaldamento a cui verrà collegata. Per dieci metri di sistema, è necessaria una prevalenza della pompa di 0,6 m. Con semplici calcoli, otteniamo che per un sistema lungo 60 metri sarà necessaria una pompa da 3,6 m.

Tuttavia, questi parametri sono validi solo per un sistema in cui il diametro dei tubi è stato scelto correttamente, come indicato sopra. Se sono state utilizzate tubazioni troppo strette, sarà necessario prendere una pompa più potente per superare la pressione idraulica eccessiva che si genera nel sistema a causa della scelta errata dei tubi.

Abbiamo fornito raccomandazioni dettagliate sulla scelta della pompa di circolazione in questo articolo.

L'aria può essere rimossa da un sistema chiuso tramite uno sfiato automatico o un dispositivo meccanico come il rubinetto di Maevskij. Questi dispositivi sono necessari nei circuiti di riscaldamento per prevenire il problema della presenza di aria. Tali dispositivi vengono installati sui radiatori, sulle colonne montanti di mandata e nei punti critici di schemi di riscaldamento complessi.

Questa regola vale anche in senso inverso: se i tubi sono più larghi del necessario secondo la norma, è necessario ridurre la potenza calcolata della pompa di circolazione.

Un componente importante degli impianti di riscaldamento forzato è il gruppo di sicurezza:

Gli specialisti consigliano di acquistare non uno, ma due dispositivi di questo tipo. Uno – principale, e il secondo – di riserva. Può essere installato sul bypass o conservato in ripostiglio.

La pompa di circolazione è solitamente resistente ai guasti, ma sensibile alla qualità dell'acqua nel circuito di riscaldamento. Per prolungare la vita dell'impianto di riscaldamento, è opportuno prevedere la filtrazione del fluido termovettore e interventi tempestivi di lavaggio dell'impianto.

Schemi di impianti a circolazione forzata

Gli impianti di riscaldamento a circolazione forzata si differenziano come segue:

• come monotubolari o bitubolari (modalità di collegamento dei tubi ai radiatori);
• con colonne verticali o condutture orizzontali;
• con percorsi morti o con movimento parallelo del fluido termovettore
• con distribuzione superiore o inferiore.

Gli impianti monotubolari sono sempre meno comuni, poiché i loro svantaggi superano notevolmente i vantaggi. È una soluzione molto semplice, in cui i radiatori sono collegati in serie. Il fluido termovettore attraversa uno per uno ogni corpo riscaldante, raffreddandosi gradualmente.

È evidente che con questo schema i primi radiatori riscalderanno la stanza meglio di quelli posti alla fine dell'impianto. È necessario installare più radiatori nel tratto finale della conduttura rispetto all'inizio per attenuare la differenza di temperatura.

Gli impianti di riscaldamento monotubolari sono semplici da realizzare e poco costosi, ma il problema del riscaldamento non uniforme e della dipendenza dal guasto di un singolo radiatore li ha resi praticamente non richiesti nelle condizioni moderne.

Tale configurazione è estremamente scomoda, poiché non è possibile scollegare un solo radiatore in caso di guasto; si dovrà scaricare il fluido termovettore dall'intero circuito. Lo schema bitubolare prevede il collegamento di ogni radiatore in parallelo mediante due tubi alla conduttura principale.

Naturalmente, per questo sarà necessario utilizzare più materiali, il costo totale e il tempo di installazione saranno maggiori rispetto all'uso della variante monotubolare.

Gli impianti di riscaldamento bitubolari consentono di riscaldare uniformemente ogni ambiente, mentre il guasto di un radiatore non costituirà motivo per disattivare l'intero circuito.

Su ogni radiatore in un collegamento bitubolare vengono installate valvole di intercettazione. Ciò consente, se necessario, di rimuovere o scollegare un solo radiatore, mentre gli altri elementi dell'impianto continuano a funzionare normalmente.

Il riscaldamento con questo schema viene eseguito uniformemente, poiché il fluido termovettore entra in ogni radiatore attraverso una linea separata, quindi ritorna alla caldaia per il riscaldamento, anziché spostarsi attraverso gli altri radiatori.

I montanti verticali vengono utilizzati negli edifici a più piani; è comodo collegare ad essi i radiatori situati su piani diversi. La struttura verticale favorisce la rapida espulsione dell'aria penetrata nell'impianto, riducendo significativamente la probabilità di formazione di sacche d'aria.

La realizzazione di un sistema di riscaldamento verticale non sarà economica, tuttavia si tratta di uno schema efficace, resistente all'aria, adatto perfettamente per l'installazione in edifici a più piani.

Negli schemi orizzontali, la conduttura principale, a cui vengono collegati i radiatori in parallelo, si trova, come si intuisce dal nome, sul piano orizzontale. Questo tipo di impianto è adatto per il riscaldamento di edifici a un piano di grande superficie.

Un'opzione relativamente economica non è esente dalla formazione di sacche d'aria. Per prevenire questo tipo di problema, si utilizzano sfoghi d'aria automatici. Le regole per rimuovere una sacca d'aria dall'impianto di riscaldamento sono state trattate in dettaglio qui.

I sistemi di riscaldamento orizzontali sono relativamente economici; di solito vengono utilizzati nella progettazione di edifici di grande superficie a uno o due piani.

Il riscaldamento non uniforme è caratteristico non solo dei sistemi monotubo, ma anche della variante di riscaldamento a fondo cieco, che è piuttosto diffusa.

In questo schema, l'afflusso del fluido termovettore avviene in direzione opposta al movimento del ritorno. Di conseguenza, nell'impianto compaiono radiatori che ricevono un fluido già leggermente raffreddato, il quale dopo di essi entra nel tubo di ritorno.

Nei sistemi a fondo cieco, i radiatori più lontani dal montante di alimentazione ricevono meno calore rispetto a quelli vicini. Negli schemi a flusso parallelo, tutti gli elementi dell'impianto funzionano in modo equivalente.

Di conseguenza, ai primi radiatori dal montante arriva più calore, mentre a quelli più lontani – meno. In aree piccole questo aspetto potrebbe non essere così evidente, ma in case spaziose sarà percepibile. In questa situazione, si consiglia di realizzare diverse condutture di piccola lunghezza anziché una lunga, in modo che tutto il fluido termovettore circoli nei rami con temperatura approssimativamente uguale.

Lo schema parallelo si basa proprio sulla stessa lunghezza degli anelli di circolazione in tutta la casa, consentendo di ottenere un riscaldamento uniforme estremamente preciso. Tuttavia, realizzare questa variante di distribuzione non è semplice, poiché sarà necessario posare un gran numero di tubi.

La distribuzione superiore negli impianti di riscaldamento viene utilizzata quando è presente un sottotetto su cui installare un vaso di espansione. Se non è possibile, si può realizzare con successo la distribuzione inferiore del riscaldamento.

La distribuzione superiore e inferiore prendono il nome dalla posizione del tubo di mandata. Nel primo caso il fluido termovettore entra nel sistema dall'alto, nel secondo – dal basso.

Con la distribuzione superiore, il vaso di espansione viene installato nel punto più alto del sistema; il fluido termovettore si diffonde nel sistema per gravità. Il tubo di ritorno si trova al di sotto dei radiatori. Per realizzare questo progetto in una casa privata è necessario un sottotetto su cui installare il vaso.

Se le condizioni per la distribuzione superiore non sono presenti, si utilizza la seconda variante, in cui la mandata del fluido termovettore avviene dal basso e il ritorno è installato sopra i radiatori. Il compito di spostare il fluido termovettore a velocità sufficientemente elevata è affidato principalmente alla pompa di circolazione.

Questo schema viene montato gradualmente, dal piano inferiore a quello superiore, realizzando la tubazione di mandata con una leggera pendenza per prevenire la formazione di sacche d'aria.

Per rimuovere le sacche d'aria, gli impianti di riscaldamento sono dotati di sfiati d'aria automatici:

Dove installare la pompa di circolazione?

Molto spesso la pompa di circolazione viene installata sul tubo di ritorno, non su quello di mandata. Si ritiene che qui il rischio di usura rapida e guasto del dispositivo sia inferiore, poiché il fluido termovettore si è già raffreddato. Ma per le pompe moderne ciò non è necessario, poiché sono dotate di cuscinetti con cosiddetta lubrificazione ad acqua. Sono già progettati proprio per tali condizioni operative.

Ciò significa che è possibile installare la pompa di circolazione anche sulla mandata, tanto più che qui la pressione idrostatica del sistema è inferiore. La posizione di installazione del dispositivo divide convenzionalmente il sistema in due parti: la zona di mandata e la zona di aspirazione. La pompa installata sulla mandata, subito dopo il vaso di espansione, aspirerà l'acqua dal serbatoio e la immetterà nel sistema.

La pompa di circolazione nell'impianto di riscaldamento divide il circuito in due parti: la zona di mandata, in cui entra il fluido termovettore, e la zona di depressione, da cui viene aspirato.

Se invece la pompa viene installata sul ritorno prima del vaso di espansione, spingerà l'acqua all'interno del vaso, aspirandola dall'impianto. Comprendere questo aspetto aiuterà a tenere conto delle peculiarità della pressione idraulica nei vari punti dell'impianto. Quando la pompa è in funzione, la pressione dinamica nell'impianto con una quantità costante di fluido termovettore rimane invariata.

È importante non solo scegliere il luogo ottimale per il montaggio dell'apparecchiatura della pompa, ma anche installarla correttamente. Le consigliamo di conoscere le sfumature dell'installazione della pompa di circolazione.

Il vaso di espansione crea la cosiddetta pressione statica. Rispetto a questo valore, nella zona di mandata dell'impianto di riscaldamento si genera una pressione idraulica maggiore, mentre nella zona di depressione una pressione minore.

La depressione può essere così forte da raggiungere il livello della pressione atmosferica o addirittura essere inferiore, e ciò crea le condizioni per l'ingresso di aria nell'impianto dall'ambiente circostante.

Nella zona di aumento della pressione, l'aria può invece essere espulsa dall'impianto, a volte si osserva l'ebollizione del fluido termovettore. Tutto ciò può portare a un funzionamento scorretto dell'apparecchiatura di riscaldamento. Per evitare tali problemi, è necessario garantire una pressione superiore nella zona di aspirazione.

A tale scopo è possibile utilizzare una delle seguenti soluzioni:

• sollevare il vaso di espansione ad un'altezza di almeno 80 cm dal livello dei tubi di riscaldamento;
• posizionare l'accumulatore nel punto più alto dell'impianto;
• scollegare il tubo di collegamento dell'accumulatore dalla mandata e portarlo al ritorno dopo la pompa;
• installare la pompa non sul ritorno, ma sulla mandata.

Sollevare il vaso di espansione ad un'altezza sufficiente non è sempre possibile. Di solito viene installato in soffitta, se lo spazio lo consente. È importante rispettare le regole di montaggio dell'accumulatore per garantirne il funzionamento senza problemi.

Abbiamo fornito raccomandazioni dettagliate per l'installazione e il collegamento del vaso di espansione in un altro nostro articolo.

Se la soffitta non è riscaldata, l'accumulatore dovrà essere necessariamente isolato. È piuttosto complicato spostare il serbatoio nel punto più alto di un impianto a circolazione forzata, se in precedenza era stato progettato come a circolazione naturale.

Sarà necessario modificare parte della tubatura in modo che la pendenza dei tubi sia diretta verso la caldaia. Negli impianti naturali la pendenza è solitamente diretta verso la caldaia.

Il vaso di espansione installato in un ambiente interno non necessita di protezione aggiuntiva, ma se viene installato in una soffitta non riscaldata, è necessario provvedere all'isolamento termico di questo dispositivo

Il cambio di posizione del tubo di collegamento del serbatoio dalla mandata al ritorno di solito non è difficile da eseguire. Così come è altrettanto semplice realizzare l'ultima opzione: inserire nell'impianto una pompa di circolazione sulla tubatura di mandata dopo il vaso di espansione.

In questa situazione si consiglia di scegliere un modello di pompa estremamente affidabile, in grado di sopportare a lungo il contatto con il liquido termovettore caldo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Informazioni interessanti sui sistemi di riscaldamento a circolazione forzata sono disponibili in questo video:

Informazioni più dettagliate sui calcoli necessari per la scelta di una pompa di circolazione sono contenute qui:

In questo video vengono descritti in dettaglio la struttura e la procedura di installazione di una pompa di circolazione:

I sistemi di riscaldamento a circolazione forzata non sono così complessi come potrebbero sembrare a prima vista. Ma per realizzare un tale progetto, è necessario eseguire correttamente i calcoli e redigere un progetto accurato. Rispettando queste condizioni, è possibile garantire alla propria casa un riscaldamento affidabile ed efficiente.

State scegliendo lo schema ottimale per allestire un sistema di riscaldamento a circolazione forzata nella vostra casa? Forse avete domande che non abbiamo trattato in questo articolo? Ponetele al nostro esperto nella sezione commenti.

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