Come è strutturato il sistema di riscaldamento radiante: schemi e varianti di distribuzione

Decidendo come riscaldare la propria casa, il proprietario può scegliere tra molteplici tecnologie di riscaldamento. Comune a tutte è una simile serie di elementi costruttivi, che include la caldaia, il sistema di tubi e i dispositivi di riscaldamento che riscaldano direttamente l'ambiente.

Ci sono differenze negli schemi di collegamento delle tubazioni, una delle varianti è il sistema di riscaldamento a raggi, di cui parleremo nell'articolo riguardo alle caratteristiche e alle regole di costruzione. Abbiamo descritto in dettaglio le specificità della distribuzione a collettori, fornito varianti del suo allestimento. Abbiamo indicato i criteri di scelta dell'attrezzatura per la realizzazione dei circuiti.

Per una migliore comprensione delle informazioni presentate, il testo è corredato da selezioni di foto, schemi utili e video.

Vantaggi consistenti della distribuzione a raggi

Il compito principale dell'impianto di riscaldamento è compensare il calore che l'edificio perde a causa della differenza tra la temperatura interna ed esterna dell'aria, nonché in relazione ai diversi gradi di conducibilità termica delle pareti esterne. La sua risoluzione dipende in gran parte dalla scelta corretta dello schema di distribuzione dei tubi che trasportano il fluido termovettore ai dispositivi.

In pratica, è possibile collegare tutti i dispositivi di riscaldamento in un unico insieme con i seguenti metodi:

• collegamento a T;
• collegamento a raggi (a collettore), quando a ciascun dispositivo di riscaldamento viene portata una coppia separata di tubi per la mandata e il ritorno del fluido termovettore tramite un collettore.

Il tipo di collegamento a T o perimetrale è più economico. Ma poiché i dispositivi sono collegati tra loro e collegati tramite tubazioni a un'unica colonna montante, per riparare un singolo radiatore o un tratto sarà necessario spegnere completamente e scaricare il sistema dal fluido termovettore. Oppure dotarlo di by-pass e valvole di intercettazione, il che aumenterà notevolmente il costo dell'organizzazione del riscaldamento.

Con la tradizionale distribuzione perimetrale, l'intera tubazione viene spesso installata a vista, più raramente in modo nascosto. I sistemi di riscaldamento a raggi vengono prevalentemente posati all'interno di pareti o pavimenti, poiché un gran numero di tubi disposti sopra le strutture ha un effetto negativo sull'arredamento.

L'installazione nascosta riguarda il sistema di tubi del pavimento radiante, che secondo le specifiche tecniche viene realizzato secondo uno schema a raggi. Anche la tubazione a raggi per gli apparecchi di riscaldamento viene posata nascosta nel massetto del pavimento, perché è preferibile per ragioni tecniche e architettoniche.

L'assemblaggio della tubazione secondo lo schema a raggi costerà significativamente più caro rispetto alla realizzazione del sistema con il metodo perimetrale. Tuttavia, grazie alla peculiarità di tale distribuzione, il fluido termovettore riscaldato viene fornito a tutti i punti contemporaneamente.

L'elevato numero di tubi utilizzando il metodo di assemblaggio a raggi può rovinare l'arredamento. Pertanto, tutte le comunicazioni di riscaldamento vengono posate nel pavimento o nelle pareti.

Tutte le giunzioni rimangono in superficie, quindi il rischio di perdite sotto il massetto è praticamente nullo. Con il sistema a T non è possibile farlo, poiché in caso di usura delle giunzioni si dovrebbero rompere pareti e pavimento.

Per ridurre il consumo di tubi, le tubazioni assemblate secondo lo schema a raggi vengono posate non lungo il perimetro, ma lungo i percorsi più brevi – dal collettore all'apparecchio.

Il principale svantaggio della distribuzione a collettori è l'elevato consumo di materiali, dovuto alla grande lunghezza. Per il corretto funzionamento sono necessari dispositivi tecnici, poiché si tratta esclusivamente di schemi a circolazione forzata. Il principale vantaggio, invece, è che in ogni stanza è possibile impostare una temperatura diversa, creando un microclima confortevole in qualsiasi ambiente.

Ogni radiatore o convettore viene collegato in modo indipendente, il che è comodo anche per eseguire lavori di manutenzione e sostituire elementi usurati del sistema senza dover spegnere il riscaldamento in tutta la casa o nell'appartamento.

L'installazione nascosta consente di migliorare notevolmente l'aspetto visivo di qualsiasi ambiente, lasciando visibili solo i radiatori di riscaldamento.

Principio di organizzazione dello schema a raggi

Uno degli elementi centrali del sistema a raggi è il nodo collettore. Se si intende realizzare un impianto di riscaldamento in una casa a più piani, il collettore deve essere posizionato a ogni livello.

I collettori durante l'installazione vengono collocati in un armadio per collettori, dove è previsto un comodo sistema di posizionamento di questo elemento per la successiva manutenzione o regolazione.

Lo schema a raggi viene utilizzato per sistemi a uno e due tubi. La prima opzione prevede che la fornitura e la raccolta del fluido termovettore siano effettuate da un unico collettore. La seconda opzione prevede l'utilizzo di due collettori per la mandata e il ritorno.

Un indubbio vantaggio del sistema a raggi è il numero minimo di connessioni, che ha un effetto positivo sulla stabilità idraulica dell'intero sistema di riscaldamento. L'organo di lavoro centrale è la caldaia.

Per garantire un'elevata efficienza e sicurezza, il proprietario deve tenere conto della potenza dell'unità, del consumo di energia termica dei dispositivi di riscaldamento e delle perdite di calore del sistema. Ciò è necessario indipendentemente dal tipo di combustibile su cui funziona la caldaia.

L'aumento della lunghezza della tubazione durante la creazione della distribuzione a raggi comporta un leggero aumento delle perdite di calore, che deve essere considerato per il bilanciamento delle potenze.

Nella distribuzione a raggi a un tubo dei circuiti di riscaldamento, la fornitura del fluido termovettore preparato per il riscaldamento dei dispositivi viene effettuata dallo stesso collettore che raccoglie il ritorno e lo invia alla caldaia (+)

Scelta della pompa di circolazione

La distribuzione a raggi della tubazione viene utilizzata principalmente in schemi orizzontali con alimentazione inferiore del fluido termovettore. Richiede la presenza di una pompa di circolazione che stimola il movimento dell'acqua riscaldata attraverso i numerosi rami.

La circolazione controllata del fluido termovettore permette di ridurre la differenza di temperatura tra ingresso e uscita del circuito di riscaldamento. Di conseguenza, è possibile aumentare l'efficienza del riscaldamento, rendendo il sistema più compatto e meno dispendioso in termini di materiali.

Nella scelta e nell'installazione di una pompa di circolazione è necessario considerare una serie di caratteristiche, sfruttando le quali si può ottenere un'elevata efficienza dell'intero sistema.

Questa apparecchiatura viene selezionata in base a diversi parametri importanti, tra cui:

• portata, m³/h;
• altezza di prevalenza, m.

Per selezionare correttamente la pompa di circolazione in base a questi parametri, è necessario considerare il diametro dei tubi, la loro lunghezza e l'altezza di posizionamento rispetto al livello dell'unità della pompa. Durante la stesura del progetto di installazione dell'impianto di riscaldamento, questi parametri vengono calcolati in anticipo.

Regole per l'installazione della pompa di circolazione

Seguendo le raccomandazioni elencate di seguito, è possibile ottenere un'elevata efficienza e sicurezza del riscaldamento:

• le pompe di circolazione a rotore bagnato devono essere installate in modo che l'albero sia in posizione orizzontale;
• l'apparecchio con termostato non deve essere posizionato vicino a superfici calde (radiatori o caldaia) per evitare che le letture vengano alterate;
• di solito, viene installata sul tratto di ritorno della tubatura a causa delle temperature più basse. I modelli moderni possono essere montati anche sulla mandata, sopportando temperature elevate;
• il circuito di riscaldamento deve essere dotato di un meccanismo di sfiato dell'aria. Se non è presente, la pompa deve avere uno sfiato aria;
• deve essere posizionata il più vicino possibile al vaso di espansione;
• prima di installare la pompa, si consiglia di lavare l'impianto per rimuovere le particelle solide;
• prima di avviare la pompa, riempire l'impianto con acqua;

Per evitare un rumore eccessivo, scegliere la pompa in base alla potenza dell'impianto di riscaldamento.

È possibile senza pompa?

Certo, si può risparmiare e non acquistare la pompa, gli sfiati per lo sfiato dell'aria, i sensori, ecc. Tuttavia, il sistema a raggi con circolazione naturale richiede il rispetto di alcune condizioni non molto comode.

Gli esperti consigliano questa soluzione solo in casi molto rari. In primo luogo, sarà necessario installare tubi di diametro maggiore. In secondo luogo, il vaso di espansione deve essere posizionato nel punto più alto dell'edificio.

Per risparmiare sui componenti, si può fare a meno della pompa, ma ciò è possibile solo a determinate condizioni e solo per edifici di piccole dimensioni.

Questa soluzione è adatta per una casa di campagna o un altro edificio di superficie modesta, garantendo un calore sufficiente. La scelta tra circolazione naturale e forzata deve essere fatta già in fase di progettazione.

Scelta del collettore di distribuzione

Questo dispositivo viene anche chiamato pettine di distribuzione. Serve per fornire il fluido termovettore a ciascun dispositivo di riscaldamento (pavimento radiante, radiatore, convettore, ecc.). Tramite il collettore avviene anche il deflusso del ritorno, che poi entra nella caldaia o viene nuovamente miscelato nel circuito per la regolazione della temperatura.

Un collettore può supportare da 2 a 12 circuiti. Alcuni produttori offrono anche più rami per realizzare progetti complessi.

Un collettore di distribuzione è il terminale di trasporto principale che serve a distribuire il fluido termovettore nella quantità necessaria per ogni ambiente o apparecchio di riscaldamento.

I pettini sono spesso dotati di elementi aggiuntivi di intercettazione, regolazione e termoregolazione. Permettono di impostare la portata ottimale del fluido termovettore per ogni ramo di riscaldamento. La presenza di dispositivi di sfiato aria garantisce un funzionamento più efficiente e sicuro del sistema.

Schema di collegamento della distribuzione a raggi

Scegliendo uno schema di riscaldamento, nella maggior parte dei casi si opta per la distribuzione radiale dei tubi per piano. Tutti i tubi sono nascosti alla vista nello spessore del pavimento. Il collettore – l'organo di distribuzione principale – viene installato in una nicchia della parete, spesso in un armadietto speciale situato al centro della casa/appartamento.

Nella stragrande maggioranza dei casi di realizzazione della distribuzione radiale è necessaria la presenza di una pompa di circolazione, e talvolta di più pompe, installate su ogni anello o ramo. La sua necessità è descritta sopra. La distribuzione radiale dell'impianto di riscaldamento viene spesso realizzata su base di montaggio a uno o due tubi, sostituendo quasi completamente il tipo di collegamento a T.

Questo è uno schema semplificato della distribuzione radiale, in cui ogni radiatore è collegato al connettore del collettore per la mandata e il ritorno del fluido termovettore.

Su ogni piano, vicino alla colonna montante del sistema a due tubi, vengono montati i collettori di mandata e di ritorno. Sotto il pavimento, i tubi provenienti da entrambi i collettori passano nella parete o sotto il pavimento e vengono collegati a ogni radiatore del piano.

Ciascun circuito deve avere approssimativamente la stessa lunghezza. Se non è possibile ottenere ciò, ogni anello deve essere dotato di una propria pompa di circolazione e di un sistema automatico per la regolazione della temperatura.

Inoltre, la variazione del regime termico sarà completamente indipendente su ogni circuito e non si influenzeranno a vicenda. Poiché la tubazione sarà sotto il massetto, ogni radiatore deve essere dotato di uno sfiato aria. Lo sfiato può essere posizionato anche sul collettore.

Cosa è necessario fare prima del montaggio?

Prima di iniziare i lavori, il compito del proprietario consiste nel selezionare correttamente tutti i componenti e i luoghi di posizionamento delle apparecchiature, ovvero:

• stabilire le posizioni dei radiatori;
• scegliere il tipo di radiatori, in base ai valori di pressione e al tipo di fluido termovettore, e determinare il numero di sezioni o la superficie dei pannelli (effettuare il calcolo delle perdite di calore e calcolare la potenza termica necessaria per riscaldare adeguatamente ogni stanza);
• rappresentare schematicamente la disposizione dei radiatori e i percorsi delle tubazioni, senza dimenticare gli altri elementi dell'impianto di riscaldamento (caldaia, collettori, pompa, ecc.);
• redigere un elenco cartaceo di tutti gli elementi e procedere agli acquisti. Per non commettere errori nei calcoli, è possibile invitare un esperto.

Quindi, per procedere alla fase successiva, è necessario tenere conto delle regole di installazione del sistema a raggi.

Regole per l'installazione della distribuzione a raggi

Se ha scelto di posare i tubi sotto il pavimento, segua alcune regole che aiutano a evitare perdite di calore e congelamento del fluido termovettore. Tra il pavimento grezzo e quello finito deve esserci spazio sufficiente (ne parleremo più avanti nella descrizione).

Nell'installazione dei tubi nel pavimento è importante considerare diversi requisiti, uno dei quali è la presenza di spazio sufficiente tra il pavimento finito e quello grezzo.

Come pavimento grezzo può essere utilizzata una soletta di fondazione in cemento. Su di essa viene prima steso uno strato di isolante, quindi si realizza la tubazione. Se i tubi vengono posati senza un sottofondo termoisolante, l'acqua in queste zone potrebbe congelare, perdendo molto calore.

Per quanto riguarda i tubi, è meglio scegliere modelli in polietilene o metallo-plastica, che hanno un'elevata flessibilità. Le tubazioni in polipropilene si piegano male, quindi non sono adatte per la distribuzione a raggi.

Nella maggior parte dei casi si utilizza un tubo di diametro 16–20 mm (se la potenza del radiatore supera 1,5 kW, allora 20 mm), su cui viene applicato un corrugato termoisolante per ridurre le perdite di calore e compensare la dilatazione termica.

La tubazione deve essere fissata alla base per evitare che galleggi durante la colata dello strato finale di massetto. Si può fissare con nastro di montaggio, fascette di plastica o altri metodi disponibili.

Il tubo sotto il massetto deve essere isolato per ridurre al minimo le perdite di calore, e al piano terra è necessario stendere uno strato di isolamento termico.

Successivamente, attorno alla tubazione si stende uno strato isolante di 50 mm in penoplex o polistirolo. L'isolamento viene inoltre fissato alla base del pavimento con tasselli a chiodo. La fase finale è la colata di uno strato di malta di 5-7 cm, che servirà da base per il pavimento finito. Su questa superficie si può poi posare qualsiasi rivestimento per pavimenti.

Se la posa dei tubi avviene al secondo piano o superiore, l'installazione dello strato di isolamento termico è opzionale. Ricordi una regola importante: sui tratti di tubazione situati sotto il pavimento non devono esserci giunzioni.

In presenza di una pompa di circolazione di potenza e portata sufficienti, il collettore viene talvolta posizionato un piano sotto rispetto al livello di installazione dei radiatori.

Se il collettore è posizionato al livello inferiore (seminterrato), è necessario tenere conto di alcune regole per il corretto collegamento dei tubi dal collettore ai radiatori situati al piano successivo.

Dal collettore i tubi salgono verticalmente fino al soffitto. Quindi si effettua una curva e la tubatura lungo il soffitto viene portata a ciascun radiatore con un'ulteriore curva a 90 gradi. I tubi devono essere fissati al soffitto. In questo modo, il tubo verticale attraverso il solaio si collega a ciascun apparecchio di riscaldamento.

Distribuzione a raggi e pavimento riscaldato

Lo schema a raggi può essere applicato anche per la realizzazione del sistema di pavimento riscaldato. Con un progetto ben studiato che tenga conto di tutti i fattori, si può rinunciare ai radiatori, rendendo il pavimento riscaldato la fonte principale di riscaldamento.

I flussi termici si distribuiranno uniformemente in tutto l'ambiente, senza creare l'effetto di convezione a differenza dei radiatori. Di conseguenza, non c'è circolazione di polvere nell'aria.

Prima di realizzare l'idea di installare un pavimento riscaldato ad acqua, è importante tenere conto delle seguenti caratteristiche:

• sulla base in cemento o legno viene posato uno schermo riflettente con uno strato di isolamento termico;
• sopra vengono posati i tubi secondo uno schema a serpentina;
• prima della gettata di cemento, viene effettuata una prova idraulica del sistema in pressione per un giorno;
• lo strato finale è costituito da un massetto o da un rivestimento.

Il collettore di ogni circuito deve essere dotato di misuratori di portata e valvole termostatiche, che consentono un controllo preciso della portata del fluido termovettore e la regolazione della sua temperatura.

Per la distribuzione dei tubi si possono utilizzare teste termostatiche e servocomandi. Questi dispositivi consentono di automatizzare il funzionamento del pavimento riscaldato. Il sistema reagirà ai cambiamenti di temperatura ambiente, impostando una modalità confortevole per ogni stanza.

La distribuzione a raggi per il pavimento riscaldato richiede che il collettore sia dotato di diversi componenti che consentono di controllare, automatizzare e gestire il riscaldamento a pavimento per ottenere il massimo comfort ed efficienza energetica.

Durante l'installazione è estremamente importante fissare correttamente i tubi prima di gettare il massetto. A tal fine è possibile utilizzare isolante con scanalature, rete di armatura o staffe.

Prima di posare la tubazione, è necessario definire chiaramente il percorso che il fluido termovettore dovrà seguire per riscaldare il pavimento (evitare incroci di tubi). È meglio tagliare il tubo solo dopo la completa posa e il collegamento ai collettori di ritorno e di mandata.

È importante che durante la gettata la tubazione sia in pressione. Fino a quando la miscela di calcestruzzo non si sarà completamente indurita e non saranno trascorse tre settimane, non è possibile immettere il fluido termovettore alla temperatura di esercizio. Solo dopo si inizia con 25 ºC e dopo 4 giorni si termina con la temperatura di progetto.

Varianti per case in legno

Per posare la tubazione in una base in legno, è necessario praticare dei fori nelle travi di legno del solaio. I fori devono essere leggermente più grandi del diametro dei tubi, in modo che la trave e l'intera struttura non esercitino pressione sulla tubazione.

Durante l'installazione della distribuzione a collettori in solai in legno, è importante che la struttura del pavimento non eserciti pressione sui tubi e che questi siano saldamente fissati.

Nel nostro esempio, il pavimento grezzo è in legno, su cui è posizionato il sistema di tubi. Anche in questo caso, nello spessore del pavimento non devono esserci giunzioni, poiché devono essere posizionate esclusivamente al di sopra del livello del rivestimento del pavimento.

Analisi degli argomenti pro e contro

Iniziamo con gli svantaggi. Oltre all'elevato consumo di materiale, che incide sul costo del progetto, vi è la necessità di installare un armadio di collettori, per il quale sarà necessario uno spazio aggiuntivo.

Qui terminano gli svantaggi del sistema a collettori, e inizia una serie di vantaggi:

• progettazione e installazione semplici, nel sistema vengono utilizzati tubi dello stesso diametro;
• in caso di installazione a scomparsa in pareti e pavimento non sono presenti giunzioni;
• elevata velocità di installazione grazie al numero minimo di giunzioni;
• espansione della funzionalità mediante l'installazione di valvole di intercettazione, sensori, sfiati d'aria e testine termostatiche per automatizzare il funzionamento dell'impianto di riscaldamento;
• regolazione della temperatura in ogni singolo ambiente, utilizzando elementi meccanici o automazione;
• possibilità di escludere qualsiasi radiatore senza interrompere il processo di riscaldamento;
• riscaldamento uniforme di tutti gli ambienti.

Il pannello di controllo esterno consente di programmare il funzionamento del riscaldamento, inclusa la regolazione automatica in base alle condizioni meteorologiche esterne. Grazie ai sensori installati, tutti gli occupanti possono impostare qualsiasi parametro confortevole per loro, trovandosi in una stanza specifica.

Il sistema a collettori è costoso in termini di realizzazione, ma supera tutte le altre opzioni in flessibilità di regolazione e nell'assicurare l'efficienza dell'intero riscaldamento.

Pertanto, lo schema di distribuzione a collettori consente di ottenere un'elevata controllabilità del sistema di riscaldamento e di raggiungere un flusso ottimale del fluido termovettore.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il video aiuterà a comprendere visivamente le peculiarità del montaggio e a capire come funziona un impianto di riscaldamento con sistema a collettori:

Un sistema di riscaldamento ad alta efficienza energetica – è la combinazione equilibrata di tutti i suoi componenti. La distribuzione dei tubi funge da una sorta di sistema circolatorio per il riscaldamento. Il metodo di installazione a collettori consente di fornire esattamente la quantità di fluido termovettore necessaria a ciascun dispositivo per il suo funzionamento ottimale.

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