Sistema di riscaldamento monotubo per una casa privata: schemi + panoramica dei vantaggi e svantaggi

State pensando di installare un impianto di riscaldamento ad acqua in casa? Non c'è da stupirsi, perché l'impianto di riscaldamento monotubo per una casa privata può essere tradizionale e completamente indipendente dall'energia elettrica o, al contrario, molto moderno e completamente automatico.

Ma avete ancora dubbi sull'affidabilità di questa opzione? Non sapete quale schema scegliere e quali «insidie» vi attendono? Vi aiuteremo a chiarire questi punti: nell'articolo vengono esaminati gli schemi di realizzazione di un sistema monotubo, i pro e i contro che attendono il proprietario di una casa con un tale impianto di riscaldamento.

Il materiale dell'articolo è corredato da schemi dettagliati e foto illustrative con immagini dei singoli elementi utilizzati nel montaggio dell'impianto di riscaldamento. Inoltre, è stato selezionato un video che analizza le sfumature dell'installazione di un sistema monotubo con pavimenti radianti.

Principio di funzionamento del riscaldamento ad acqua

Nell'edilizia a bassa altezza, la struttura più diffusa è quella semplice, affidabile ed economica con una singola tubazione. Il sistema monotubo rimane il metodo più popolare per organizzare il riscaldamento individuale. Funziona grazie alla circolazione continua del liquido termovettore.

Spostandosi attraverso i tubi dalla fonte di energia termica (caldaia) agli elementi di riscaldamento e viceversa, cede la sua energia termica e riscalda l'edificio.

Il fluido termovettore può essere aria, vapore, acqua o antigelo, utilizzato nelle case per residenza periodica. I più diffusi sono gli schemi di riscaldamento ad acqua.

Il riscaldamento tradizionale si basa su fenomeni e leggi della fisica – dilatazione termica dell'acqua, convezione e gravità. Riscaldandosi dalla caldaia, il refrigerante si espande e crea pressione nella tubazione.

Inoltre, diventa meno denso e, di conseguenza, più leggero. Spinto dal basso dall'acqua fredda più pesante e densa, si precipita verso l'alto, pertanto la tubazione in uscita dalla caldaia è sempre diretta il più in alto possibile.

Sotto l'azione della pressione creata, delle forze di convezione e della gravità, l'acqua va ai radiatori, li riscalda, raffreddandosi a sua volta.

Così il refrigerante cede energia termica, riscaldando l'ambiente. L'acqua ritorna alla caldaia già fredda e il ciclo ricomincia.

Le moderne apparecchiature che forniscono il riscaldamento domestico possono essere molto compatte. Per la loro installazione non è nemmeno necessario dedicare un locale apposito.

Il sistema di riscaldamento a circolazione naturale è chiamato anche a termosifone e gravitazionale. Per garantire il movimento del fluido è necessario rispettare l'angolo di inclinazione dei rami orizzontali della tubazione, che deve essere pari a 2 – 3 mm per metro lineare.

Il volume del refrigerante aumenta durante il riscaldamento, creando pressione idraulica nella tubazione principale. Tuttavia, poiché l'acqua non è comprimibile, anche un piccolo eccesso porterà alla distruzione delle strutture di riscaldamento.

Pertanto, in qualsiasi sistema di riscaldamento viene installato un dispositivo di compensazione – un vaso di espansione.

In un sistema di riscaldamento a gravità, la caldaia viene installata nel punto più basso della linea principale, mentre il vaso di espansione nel punto più alto. Tutte le tubazioni vengono posate con pendenza, in modo che il liquido termovettore possa muoversi per gravità da un elemento all'altro del sistema.

Differenza tra sistemi monotubo e bitubo

I sistemi di riscaldamento ad acqua si dividono in due tipi principali: monotubo e bitubo. Le differenze tra questi schemi risiedono nel modo in cui i radiatori vengono collegati alla linea principale.

La linea principale del riscaldamento monotubo – è un circuito ad anello chiuso. La tubazione viene posata dall'unità di riscaldamento, i radiatori vengono collegati in serie ad essa e poi si ritorna alla caldaia.

Il riscaldamento con una sola linea principale è semplice da montare e non richiede molti componenti, consentendo quindi un notevole risparmio sull'installazione.

I circuiti monotubo con movimento naturale del fluido termovettore sono realizzati solo con distribuzione superiore. Una caratteristica distintiva – è che negli schemi sono presenti colonne montanti per la linea di alimentazione, ma non per il ritorno.

Il movimento del fluido termovettore del riscaldamento a due tubi avviene su due condotte principali. La prima serve a trasportare il fluido caldo dal dispositivo di riscaldamento ai circuiti di cessione del calore, la seconda per il ritorno dell'acqua raffreddata alla caldaia.

I radiatori vengono collegati in parallelo: il liquido riscaldato arriva a ciascuno di essi direttamente dal circuito di alimentazione, quindi ha praticamente la stessa temperatura.

Nel radiatore, il fluido termovettore cede energia e, raffreddato, va nel circuito di ritorno – il 'ritorno'. Questo schema richiede il doppio di raccordi, tubi e valvole, ma consente di realizzare strutture ramificate complesse e ridurre i costi di riscaldamento grazie alla regolazione individuale dei radiatori.

Il sistema bitubo riscalda efficacemente grandi superfici ed edifici a più piani. Nelle case basse (1-2 piani) con una superficie inferiore a 150 m², è più opportuno realizzare un sistema di riscaldamento monotubo, sia dal punto di vista estetico che economico.

Lo schema bitubo per il collegamento dei radiatori non si è diffuso ampiamente nei sistemi di riscaldamento individuale delle case private, perché è più complesso da montare e manutenere. Inoltre, il doppio numero di tubi risulta antiestetico.

Opzioni di configurazione del riscaldamento monotubo

Elementi di qualsiasi sistema di riscaldamento:

• fonte di calore – caldaia (a combustibile solido, elettrica, a gas;)
• corpi scaldanti – radiatori, circuiti di pavimenti riscaldanti;
• dispositivo che garantisce la circolazione del fluido termovettore – un tratto speciale di accelerazione della condotta, pompa dell'acqua;
• dispositivo che compensa la pressione eccessiva del fluido termovettore nella condotta – vaso di espansione di tipo aperto o di tipo chiuso;
• tubi, raccordi e corrispondente rubinetteria idraulica.

Lo schema di riscaldamento dipenderà anche dal tipo di dispositivi utilizzati.

Sistemi a circolazione naturale e forzata

La circolazione del fluido termovettore nell'impianto di riscaldamento può avvenire in modo naturale – sotto l'azione di fenomeni fisici, oppure in modo forzato – mediante una pompa di circolazione.

Nel primo caso, il movimento del riscaldamento lungo l'impianto è spontaneo e viene chiamato naturale, nel secondo – forzato o artificiale.

In base alle caratteristiche costruttive, gli schemi di riscaldamento monotubo si dividono in due tipi. Il primo – uno schema a flusso diretto, antiquato ma semplice; il secondo – uno schema migliorato con bypass.

Per garantire il movimento del fluido in un sistema a gravità, è necessario un tratto di accelerazione. Si tratta di un tubo verticale che si estende dalla caldaia, attraverso il quale sale il fluido termovettore riscaldato.

Nel punto più alto, la tubatura viene curvata dolcemente verso il basso, così l'acqua scorre con accelerazione lungo la conduttura.

Per uno schema di riscaldamento con distribuzione dall'alto, nonché per case a due piani, tale tratto è il tubo di mandata, poiché sale a un livello sufficiente.

Per il riscaldamento di un edificio a un piano con distribuzione orizzontale dal basso, si installa un collettore di accelerazione, la cui altezza non deve essere inferiore a 1,5 m dal livello del primo radiatore.

Il tratto di accelerazione è un dispositivo che garantisce la circolazione del fluido termovettore in un sistema di riscaldamento a gravità. Il diametro interno dei tubi di questo segmento della condotta deve essere maggiore di quello della parte principale.

Ad esempio, con un diametro del tubo della condotta di 25-32 mm, per il collettore di accelerazione si sceglie un tubo di diametro 40 mm.

Il punto più alto del collettore di accelerazione viene posizionato in un punto comodo vicino alla caldaia. Il tubo del collettore viene abbassato in modo da garantire un sufficiente dislivello tra il ramo inferiore del collettore di accelerazione e il punto più basso della condotta per mantenere una pendenza costante della tubazione.

I principali vantaggi del sistema a gravità sono la completa autonomia energetica (in combinazione con una caldaia a combustibile solido), la semplicità e l'assenza di dispositivi complessi.

Gli svantaggi sono invece piuttosto numerosi:

• Per minimizzare la resistenza idraulica, i diametri dei tubi devono essere sufficientemente grandi.
• Ogni apparecchio e dispositivo integrato crea ostacoli al movimento del liquido, pertanto nel sistema si utilizza il minimo numero di valvole di intercettazione. Questo crea difficoltà durante la riparazione, poiché richiede lo spegnimento completo dell'impianto e lo scarico del fluido termovettore dalla conduttura.
• Per un funzionamento affidabile, il sistema a gravità deve essere accuratamente calcolato e bilanciato, scegliendo i diametri ottimali dei tubi e il numero di sezioni dei radiatori. I radiatori alle estremità dell'impianto devono essere più grandi di quelli in cui il fluido termovettore entra dopo l'uscita dalla caldaia.

L'installazione di una pompa di circolazione nel sistema neutralizza praticamente tutti i suoi svantaggi. Il dispositivo fornisce al fluido termovettore un impulso aggiuntivo, permettendogli di superare la resistenza idraulica degli elementi della tubazione.

Gli schemi di riscaldamento monotubo forzato vengono realizzati più spesso nelle case private.

Grazie alla modernizzazione del sistema a flusso continuo mediante l'installazione di bypass, il fluido termovettore alla temperatura di lavoro entra praticamente contemporaneamente in tutti i dispositivi.

La pompa può essere installata in qualsiasi punto della condotta. Ma bisogna considerare che l'acqua calda ne riduce la durata operativa, agendo sulle parti in gomma (guarnizioni e tenute).

Pertanto è più opportuno installare il gruppo sul tubo di ritorno, dove circola il fluido termovettore raffreddato. Davanti ad esso viene obbligatoriamente inserito un filtro di pulizia grossolana per proteggere da eventuali impurità.

Tutti gli apparecchi e i dispositivi dei sistemi di riscaldamento è opportuno collegarli tramite valvole di intercettazione e bypass.

Questo tipo di installazione permetterà di effettuare la riparazione e la manutenzione di singoli elementi senza la necessità di fermare tutto l'impianto e scaricare completamente l'acqua.

Il bypass può essere non regolabile o regolabile. Nel primo caso si tratta di un semplice tubo che collega la mandata e il ritorno. Nel secondo è dotato di una valvola di intercettazione a tre vie.

Vantaggi del sistema di riscaldamento a circolazione forzata:

• È possibile realizzare schemi più complessi e ramificati, aumentare la lunghezza dei circuiti;
• Non è necessario utilizzare diametri di tubi maggiori – la pompa crea nella rete una pressione sufficiente per il movimento e la distribuzione uniforme del fluido;
• La circolazione avviene a una velocità prestabilita e non dipende dal grado di riscaldamento del fluido termovettore né dalla presenza di un tratto di accelerazione;
• Non è necessario rispettare gli angoli di inclinazione durante la posa della tubazione, poiché il movimento del fluido termovettore è stimolato dalla pompa.

Inoltre, è possibile installare dispositivi di regolazione su ciascun radiatore e mantenere un regime di riscaldamento ottimale, riducendo il consumo energetico e le spese di riscaldamento.

Gli svantaggi del riscaldamento forzato monotubo sono solo tre:

• dipendenza dall'alimentazione elettrica;
• rumore – un certo ronzio prodotto dalla pompa in funzione;
• costo – costo di installazione più elevato rispetto allo schema a circolazione gravitazionale.

Neutralizzarli è abbastanza semplice. La dipendenza dall'energia elettrica si risolve installando un generatore elettrico autonomo o consentendo al sistema di passare alla modalità di circolazione naturale.

Per rendere il funzionamento della pompa praticamente impercettibile, è sufficiente installarla in un locale non abitato – bagno, toilette, locale caldaia.

Nei punti più alti della rete, specialmente nel riscaldamento forzato con vaso di espansione chiuso, è necessario prevedere la possibilità di sfogare l'aria che si libera dall'acqua. Per i radiatori si utilizzano sfiatatoi automatici o valvole di Maevskij, per la tubazione – un separatore d'aria.

Impianto di riscaldamento aperto o chiuso?

Per evitare un eccessivo aumento della pressione idraulica nel sistema e i suoi sbalzi, viene installato un vaso di espansione. Esso assorbe l'acqua in eccesso durante l'espansione e poi la restituisce alla rete quando si raffredda, ripristinando l'equilibrio del sistema.

Esistono due costruzioni sostanzialmente diverse che determinano il tipo dell'intero sistema.

Il vaso di espansione di tipo aperto è un contenitore parzialmente o completamente aperto che viene collegato alla rete nel suo punto più alto, subito dopo la caldaia.

Per evitare traboccamenti del liquido dai bordi, a un certo livello viene previsto uno scarico attraverso il quale l'acqua in eccesso viene convogliata nella fognatura o all'esterno.

Nelle case a un piano, il serbatoio di compensazione viene spesso collocato in soffitta – in questo caso è necessario isolarlo termicamente.

Per non dover monitorare costantemente il livello del fluido termovettore, si collega l'acqua al vaso di espansione e si installa una semplice valvola a galleggiante

L'impianto di riscaldamento con tale dispositivo di compensazione è detto aperto. Viene utilizzato per la realizzazione di un sistema di riscaldamento indipendente dall'energia elettrica o combinato.

Esso implica il contatto diretto del fluido termovettore caldo con l'aria, causandone l'evaporazione naturale e la saturazione di ossigeno.

Pertanto, lo schema aperto di riscaldamento presenta i seguenti svantaggi:

1. Durante l'installazione della tubazione dei sistemi a gravità è obbligatorio rispettare le pendenze – in questo caso l'aria che si libera nell'impianto verrà espulsa nel vaso e nell'atmosfera.
2. È necessario controllare regolarmente e reintegrare tempestivamente il volume d'acqua nel recipiente, evitandone l'eccessiva evaporazione.
3. Non è possibile utilizzare antigelo come fluido termovettore, poiché durante l'evaporazione rilasciano sostanze tossiche.

L'ossigeno presente nel fluido circolante provoca danni corrosivi alle parti in acciaio dei dispositivi di riscaldamento, riducendone la durata.

Tuttavia, presenta anche dei vantaggi:

• Non è necessario un controllo costante della pressione nella linea;
• Anche in caso di piccole perdite, l'impianto continuerà a riscaldare la casa fintanto che nella linea c'è una quantità sufficiente di fluido;
• È possibile reintegrare il fluido termovettore nell'impianto anche con un secchio – basta versare acqua nel vaso di espansione fino al livello necessario.

Il vaso di espansione di tipo chiuso è costituito da un robusto involucro ermetico, il cui volume interno è diviso da una membrana in due parti. Una cavità è riempita d'aria, l'altra è collegata alla linea.

Durante il riscaldamento, il fluido termovettore, aumentando di volume, spinge la membrana verso la camera d'aria, che funge da smorzatore. Raffreddandosi l'acqua, la pressione idraulica diminuisce e l'aria compressa riporta il sistema in equilibrio, spingendo l'acqua in eccesso di nuovo nella tubazione.

Tutti i vasi di tipo chiuso sono dotati di una valvola d'aria. In modalità di emergenza, quando la pressione nella camera d'aria supera il limite consentito, essa scarica il gas e protegge il dispositivo dalla rottura

L'impianto con vaso di espansione a membrana è detto chiuso. Si tratta di una linea idraulica chiusa completamente priva di accesso d'aria.

Il recipiente di compensazione può essere installato in qualsiasi punto dell'impianto, ma di solito viene posto sulla tubazione di ritorno vicino alla caldaia – per facilitare la manutenzione.

Un sistema di riscaldamento chiuso è caratterizzato dalla presenza di una leggera sovrappressione. Pertanto, un elemento obbligatorio della condotta diventa il gruppo di sicurezza.

Il gruppo è composto da uno sfiatatoio, un manometro e una valvola di sicurezza per lo scarico del fluido termovettore in caso di emergenza. Viene montato con valvole di intercettazione sul tubo di mandata per poter essere disattivato in caso di manutenzione.

Se si ha una risalita del tubo, viene posizionato nel suo punto più alto.

Schema efficace di un sistema monotubo

Nel progettare il riscaldamento si considerano molti fattori: la presenza di una fornitura elettrica stabile e di un locale separato per le attrezzature (centrale termica, locale caldaia), il numero di piani e la disposizione, l'estetica della futura struttura, ecc.

In ogni singolo caso, la disposizione delle attrezzature e le modalità di collegamento saranno diverse.

Per un ambiente molto piccolo – una casetta da giardino – lo schema più efficace sarà un semplice sistema a gravità con collegamento in serie dei radiatori direttamente al tubo principale.

Con l'installazione di due o tre radiatori non è necessario installare molte valvole di intercettazione – in questo caso è più semplice scaricare l'acqua dall'impianto se necessario.

Negli edifici con una superficie maggiore, il sistema di riscaldamento è una struttura complessa, talvolta ramificata. In questo caso, l'opzione ottimale diventa il riscaldamento forzato secondo lo schema «Leningradka» con collegamento diagonale dei radiatori di cessione del calore e bypass regolabili.

Tale schema garantisce il massimo riscaldamento della superficie dei radiatori e la possibilità di regolare e impostare la modalità di funzionamento. Per scollegare qualsiasi elemento del sistema, non è necessario scaricare l'acqua da tutta la linea principale.

Metodi di collegamento del radiatore alla tubazione

La resa termica dei radiatori dipende dalla modalità di collegamento alla linea principale.

Esistono tre tipi principali di collegamento:

• Diagonale;
• Laterale;
• Inferiore;

Esaminiamo più in dettaglio le caratteristiche di ciascuno di questi metodi.

Connessione diagonale o incrociata

Il collegamento diagonale, o incrociato, è il più efficace. Si ottiene il massimo riscaldamento della batteria in superficie e praticamente non ci sono perdite di calore.

Secondo questo schema, la tubazione di mandata viene collegata al raccordo superiore del radiatore, mentre quella di ritorno viene collegata al raccordo inferiore situato sul lato opposto dell'apparecchio. Per apparecchi con un gran numero di elementi, si utilizza esclusivamente il collegamento diagonale.

Collegamento laterale o unilaterale

Il collegamento laterale, o unilaterale, consente di ottenere un riscaldamento uniforme di tutte le sezioni dell'apparecchio.

Per il collegamento, le tubazioni di mandata e di ritorno vengono portate da un lato. Molto spesso questo tipo di connessione viene utilizzato per impianti di riscaldamento con distribuzione superiore.

La resa termica del riscaldamento con collegamento laterale dei radiatori, con mandata dall'alto verso il basso, è del 97%. Con flusso inverso del liquido di raffreddamento – dal basso verso l'alto – questo valore è del 78%.

Collegamento inferiore del radiatore alla tubazione

Il collegamento inferiore non è lo schema di riscaldamento più efficiente. Tuttavia, viene realizzato abbastanza spesso, specialmente quando la tubazione principale viene nascosta sotto il pavimento.

I tubi di mandata e di ritorno sono collegati ai raccordi inferiori situati su lati diversi del radiatore.

Il valore della resa termica con collegamento inferiore dei radiatori è dell'88%.

Vantaggi e svantaggi del sistema monotubo

Il riscaldamento monotubo ha guadagnato ampia popolarità nel settore dell'edilizia privata.

Le ragioni principali sono il costo relativamente basso della struttura e la possibilità di montarla da soli, senza l'aiuto di specialisti.

Ma il sistema di riscaldamento monotubo ha anche altri vantaggi:

• Stabilità idraulica – la resa termica degli altri elementi del sistema non cambia quando si scollegano singoli circuiti, si sostituiscono i radiatori o si aggiungono elementi;
• La realizzazione della tubazione principale richiede un numero minimo di tubi;
• Si caratterizza per una bassa inerzia e un tempo di riscaldamento ridotto grazie alla minore quantità di liquido di raffreddamento nella tubazione principale rispetto al sistema bitubo;
• Ha un aspetto estetico e non rovina l'arredamento dell'ambiente, specialmente se il tubo principale viene nascosto;
• L'installazione di valvole di intercettazione di ultima generazione – ad esempio termostati automatici e manuali – consente di regolare con precisione il funzionamento dell'intera struttura e dei suoi singoli elementi;
• Struttura semplice e affidabile;
• Installazione, manutenzione e funzionamento semplici.

Collegando dispositivi di controllo e regolazione al sistema di riscaldamento, è possibile passare a una modalità di funzionamento completamente automatica.

È possibile l'integrazione con il sistema «Casa Intelligente» – in questo caso è possibile impostare programmi di modalità di riscaldamento ottimali in base all'ora del giorno, alla stagione e ad altri fattori determinanti.

La tubazione del riscaldamento monotubo può essere completamente nascosta dalla finitura. Tale apparecchio non solo non rovina l'aspetto della stanza, ma diventa anche un suo dettaglio – un elemento d'arredo.

Il principale svantaggio del riscaldamento monotubo è lo squilibrio di riscaldamento dei radiatori lungo la lunghezza della tubazione.

Il fluido termovettore si raffredda mentre si muove lungo il circuito. Per questo motivo, i radiatori installati lontano dalla caldaia si scaldano meno di quelli vicini. Perciò si consiglia di installare apparecchi in ghisa che si raffreddano lentamente.

L'installazione di una pompa di circolazione permette al fluido termovettore di riscaldare i circuiti in modo più uniforme, tuttavia, con una lunghezza sufficiente della tubazione, si osserva un suo raffreddamento significativo.

Si riduce l'effetto negativo di questo fenomeno in due modi:

1. Nei radiatori lontani dalla caldaia si aumenta il numero di elementi. Questo aumenta la loro superficie termoconducente e la quantità di calore emesso, permettendo di riscaldare gli ambienti in modo più uniforme.
2. Si redige un progetto con una disposizione razionale dei radiatori nelle stanze: i più potenti vengono installati nelle camere dei bambini, nelle camere da letto e nelle stanze «fredde» (a nord, d'angolo). Man mano che il fluido si raffredda, seguono il soggiorno e la cucina, e si termina con locali non abitativi e di servizio.

Tali misure minimizzano gli svantaggi del sistema monotubo, specialmente per edifici a uno o due piani con superficie fino a 150 m². Per queste case, il riscaldamento monotubo è il più vantaggioso.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Alla tubazione del riscaldamento monotubo si collegano non solo i radiatori, ma anche i circuiti del pavimento radiante. Nel video viene mostrato come eseguire tale installazione.

Il riscaldamento monotubo è un sistema semplice e affidabile. Tuttavia, per un riscaldamento efficace è necessario selezionare attentamente i suoi singoli elementi. Per questo, è consigliabile consultare un esperto, che vi aiuterà a effettuare un calcolo estimativo.

Non siete d'accordo con gli schemi presentati nel nostro articolo? O avete esperienza pratica nella realizzazione del riscaldamento monotubo in una casa privata? La vostra esperienza sarà utile ai nostri lettori. Non esitate, condividete le vostre conoscenze nei commenti qui sotto.