Riscaldatore ad acqua per ventilazione forzata: tipi, struttura, panoramica dei modelli

Per risolvere i problemi di ricambio d'aria nelle case private e negli edifici industriali, insieme ai ventilatori, vengono utilizzati dispositivi che riscaldano o raffreddano l'aria proveniente dall'esterno. Ciò aiuta a migliorare le caratteristiche del microclima interno e ad aumentare il livello di comfort.

Uno dei dispositivi più economici e accessibili è il riscaldatore ad acqua per la ventilazione forzata, più familiare agli abitanti delle regioni settentrionali. Dal nostro materiale apprenderete i principi di funzionamento e le caratteristiche costruttive di questo tipo di apparecchiatura. Inoltre, vi illustreremo in dettaglio alcuni modelli popolari di riscaldatori per ventilazione.

Tipi di riscaldatori ad acqua per ventilazione

Notiamo subito che i dispositivi utilizzati per riscaldare l'aria nei sistemi di ventilazione e di riscaldamento ad aria possono funzionare non solo con acqua.

Si distinguono quattro tipi di riscaldatori, che differiscono per il metodo di riscaldamento del fluido termovettore:

• a fiamma;
• ad acqua;
• a vapore;
• elettriche.

Quelli ad acqua sono i più popolari grazie al costo contenuto e ai minimi costi di manutenzione. L'unica difficoltà riguarda l'installazione, che richiede il collegamento delle tubature dell'acqua.

Per questo motivo non è possibile installare il dispositivo in appartamenti urbani, ma in grandi edifici (ad esempio, magazzini, garage, ristoranti) un sistema con un corretto collegamento dell'aerotermo è sufficientemente efficiente.

Impianto per il riscaldamento dell'aria in ambienti di grandi dimensioni, composto da un aerotermo ad acqua e un ventilatore di tipo radiale. Serve per creare barriere termiche e ventilare l'aria in uffici, negozi, officine.

La caratteristica distintiva dei dispositivi a vapore è l'elevata velocità di raggiungimento della temperatura desiderata. Sono adatti per stabilimenti industriali, dove è facile installare e mantenere le tubazioni del vapore; per le abitazioni private il loro utilizzo non è consigliabile.

Se è necessaria un'installazione rapida, senza complessità di allacciamento delle utenze, si utilizzano modelli di aerotermi elettrici per ventilazione forzata. Per il loro funzionamento è sufficiente un punto di alimentazione elettrica protetto. Non esiste un vero e proprio fluido termovettore, le resistenze elettriche fungono da elementi riscaldanti. Come tutti gli apparecchi elettrici, non sono convenienti dal punto di vista economico.

L'attrezzatura di riscaldamento ad acqua utilizzata nei sistemi di ventilazione – è l'opzione più economica e produttiva, in grado di riscaldare rapidamente un grande spazio con costi minimi.

Principio di funzionamento e caratteristiche costruttive

I dispositivi universali funzionanti ad acqua vengono installati in luoghi con un sistema di fornitura di calore ben organizzato. Una soluzione progettuale semplice ma abbastanza efficace consente di riscaldare l'aria in un intervallo da +70 °C a +100 °C ed è adatta per hangar, palestre, supermercati, serre, magazzini, grandi padiglioni – cioè ambienti voluminosi che richiedono un riscaldamento supplementare.

Esempio di utilizzo del riscaldatore d'aria VOLCANO in una serra. Il riscaldamento viene ottenuto distribuendo aria calda (temperatura dell'acqua – +90 °C) tramite un ventilatore e persiane regolabili.

Se ha mai utilizzato un calorifero termico domestico, capirà facilmente il principio di funzionamento di un dispositivo ad acqua. Anch'esso riscalda l'aria, ma il ruolo della spirale elettrica, contenuta in un piccolo involucro, è svolto da un insieme di tubi metallici attraverso i quali circola il fluido termovettore riscaldato.

Il processo di riscaldamento si presenta nel modo seguente:

• l'acqua calda, riscaldata alla temperatura desiderata (in media da +80 °C a +180 °C), dai tubi di riscaldamento entra nello scambiatore di calore, composto da piccoli tubi di alluminio, acciaio, bimetallici o di rame;
• i tubi riscaldano l'aria che passa attraverso l'apparecchio;
• il ventilatore integrato diffonde l'aria riscaldata nell'ambiente e ne stimola il movimento in direzione opposta – verso l'apparecchio.

Non è necessario riscaldare appositamente l'acqua, poiché essa fa parte del sistema di riscaldamento, quindi si ha un notevole risparmio economico.

Struttura del riscaldatore a canale ad acqua di tipo 60-35-2 in acciaio zincato, progettato per sistemi di ventilazione e condizionamento. Dimensioni tipiche del condotto dell'aria – 60 cm x 35 cm, numero di file – 2, pressione massima di esercizio – 1,5 MPa, temperatura massima del fluido termovettore – +170 °C

Lo schema di un calorifero ad acqua standard è un ibrido tra scambiatore di calore, ventilatore e convettore. È efficace per il riscaldamento di grandi ambienti industriali e, scegliendo il giusto collegamento, anche per ville con un sistema di ventilazione ben progettato.

Pro e contro dell'utilizzo

Se l'azienda dispone di un proprio sistema di termoalimentazione, l'uso di aerotermi per la ventilazione dei locali produttivi è estremamente redditizio.

Set di termoventilatori ad acqua per la manutenzione di un locale magazzino. I caloriferi con portata d'aria di 5200 m³/h e temperatura del fluido termovettore di +130 °C riscaldano l'aria e mantengono la temperatura impostata.

Vantaggi dei dispositivi collegati a un sistema centralizzato:

• installazione semplice, non diversa per complessità dal montaggio dei tubi di riscaldamento;
• riscaldamento rapido di ambienti ampi;
• sicurezza di funzionamento di tutti i componenti;
• possibilità di regolare il flusso dell'aria riscaldata;
• design industriale rigoroso.

Ma il principale vantaggio è l'assenza di investimenti finanziari regolari – il pagamento avviene solo all'acquisto di nuove apparecchiature.

Prezzi aggiornati per i caloriferi bimetallici ad acqua KSK prodotti dall'azienda di Novosibirsk «T.S.T», che produce apparecchiature termiche. Il prezzo finale dipende dalla configurazione di base e dalle caratteristiche tecniche.

Il principale svantaggio è considerata l'impossibilità di utilizzare modelli ad acqua in ambito domestico, specialmente in contesti di abitazioni urbane. L'alternativa è l'uso di apparecchi elettrici.

Un'altra sfumatura riguarda le temperature negative: l'apparecchiatura deve essere installata in ambienti in cui la soglia minima non scenda al di sotto di 0 °C.

Nella struttura del calorifero ad acqua non ci sono praticamente parti soggette a usura rapida. Raramente si guastano e richiedono riparazioni importanti, il che va anch'esso ad aggiungersi al “bagaglio” di vantaggi dell'apparecchiatura.

Applicazione dell'apparecchiatura ad acqua

Il calorifero è un componente funzionale della ventilazione di mandata e ha le sue specificità di installazione, funzionamento e manutenzione. Per comprendere il collegamento e il funzionamento dell'apparecchio, sono utili gli schemi di collegamento e il manuale di installazione.

Schemi dei gruppi di collegamento

La disposizione dei componenti dipende dal luogo di installazione, dallo schema di ricambio d'aria e dalle caratteristiche tecniche dell'apparecchiatura. Sono possibili diverse opzioni di montaggio, tra cui la più comune è la miscelazione dell'aria di ricircolo con quella di mandata.

Un sistema chiuso, che prevede solo il ricircolo delle masse d'aria all'interno dell'ambiente, viene utilizzato meno frequentemente.

Maggiori possibilità di installazione del dispositivo si hanno se la ventilazione naturale è ben organizzata. Il calorifero può essere collegato all'impianto di riscaldamento direttamente nel punto di presa d'aria, che di solito si trova in cantina.

In presenza di ventilazione forzata, l'installazione dell'apparecchio di riscaldamento può essere effettuata in qualsiasi posizione comoda.

Schema di collegamento dei componenti del calorifero per la ventilazione di mandata. I rubinetti a sfera installati all'ingresso e all'uscita consentono di intercettare l'acqua, mentre il termomanometro permette di controllare temperatura e pressione.

La richiesta di sistemi di ricambio d'aria ha portato alcune aziende a produrre modelli già pronti di componenti di collegamento in varie versioni.

Si tratta di kit progettati per il montaggio e comprendenti i seguenti componenti:

• valvole di bilanciamento e di non ritorno;
• pompe;
• bypass, rubinetti a sfera;
• valvole a due/tre vie;
• manometri;
• filtri di depurazione.

Un esempio di produzione completa dei componenti è offerto dai prodotti dell'azienda «Integrazione» (San Pietroburgo).

Schema di principio del collegamento di un'unità di ventilazione tipo «SOLID», che consente di controllare il funzionamento del dispositivo di riscaldamento e mantenere una temperatura specifica nell'ambiente.

Sulla base delle condizioni tecniche di installazione e delle esigenze dell'utente, esistono diverse combinazioni comuni di disposizione dei componenti nei nodi.

Nei seguenti schemi sono mostrate quattro versioni popolari:

Le legende per i quattro schemi di collegamento presentati sono comuni: 1 – valvola a sfera; 2 – filtro; 3 – valvola a tre vie; 4 – pompa di circolazione; 5 – valvola di non ritorno; 6 – termomanometro

Nelle versioni 1 e 3 i nodi sono collegati in modo rigido, nella 2 e nella 4 mediante tubi flessibili metallici.

Regolazione del processo di riscaldamento

Per regolare la potenza termica dei dispositivi di riscaldamento dell'aria si utilizzano gruppi di miscelazione con valvola a tre vie. Grazie al principio di miscelazione è possibile ridurre notevolmente i costi di riscaldamento dell'ambiente.

La valvola a tre vie consente di ridurre la temperatura del fluido termovettore miscelando una certa quantità di liquido raffreddato, rilasciato dallo scambiatore di calore, nell'acqua calda che entra nel termoventilatore.

L'installazione di una pompa di circolazione aumenta l'efficienza del sistema. È preferibile montarla all'uscita, poiché l'acqua raffreddata (o la soluzione di glicole come alternativa) prolunga la durata dell'apparecchio.

Esistono diverse condizioni importanti per il funzionamento del gruppo di miscelazione:

• massima vicinanza al termoventilatore;
• accessibilità per la manutenzione;
• fluido termovettore filtrato, privo di inclusioni chimiche;
• temperatura dell'aria ambiente superiore a 0 °C.

Le caratteristiche tecniche degli apparecchi possono variare, ma in media la temperatura del fluido termovettore consigliata è da +2 °C a +150 °C. Per un controllo regolare dei valori, si consiglia di montare due termomanometri vicino allo scambiatore di calore.

Esempio di gruppo di miscelazione per termoventilatore ad acqua. In sostanza, è una delle varianti di collegamento con possibilità di regolazione della temperatura e controllo delle sue variazioni.

La regolazione della valvola a tre vie viene effettuata tramite un attuatore e un controllore. Gli strumenti di misura consentono di impostare la temperatura richiesta e di variare la pressione con la massima precisione.

Caratteristiche di installazione e collegamento

Per l'installazione di termoventilatori in officine di produzione o altri siti industriali, si ricorre a un team di specialisti. I dispositivi domestici possono essere collegati autonomamente, seguendo scrupolosamente le istruzioni e avendo esperienza con apparecchi elettrici e di riscaldamento.

Per chi ha predisposto da sé l'impianto di riscaldamento in casa, l'installazione di un'unità di riscaldamento dell'aria sembrerà un gioco da ragazzi.

I modelli domestici si caratterizzano per volumi ridotti e peso relativamente leggero, ma prima di appenderli a una parete (o al soffitto) è necessario verificare la resistenza della base. Le pareti in cemento e in mattoni sono considerate le più resistenti, moderatamente adatte quelle in legno, le più deboli quelle in cartongesso.

In primo luogo si fissa il telaio metallico – una staffa con fori per il fissaggio del corpo. Presso alcuni produttori, il telaio è chiamato console di montaggio.

Posizione di installazione del termoventilatore canalizzato per la ventilazione di immissione nel sistema di ricambio d'aria. Se esiste la possibilità di una diminuzione della temperatura al di sotto della norma, è obbligatoria l'installazione di un termostato di protezione antigelo.

Si sospende il corpo del termoventilatore e si collegano uno dopo l'altro i tubi con un set di valvole di intercettazione oppure il gruppo di miscelazione, che può essere installato in parte anche prima del montaggio dell'apparecchio.

L'allacciamento al sistema di riscaldamento viene effettuato in due modi: mediante l'uso di raccordi (giunti con guarnizioni) o mediante saldatura di tubi metallici. Il secondo metodo è considerato il più affidabile, ma non è possibile con un collegamento flessibile.

Una delle zone più deboli sono i raccordi dello scambiatore di calore, ai quali bisogna garantire stabilità. Se esiste il rischio di cambiamento di posizione dell'apparecchio, è meglio sostituire i tubi rigidi con elementi flessibili. In ogni caso, è necessario evitare sollecitazioni sui raccordi. Per garantire l'isolamento del sistema e prevenire perdite, i giunti vengono trattati con sigillante.

Se il calorifero ad acqua viene installato in modo permanente, lo si collega con tubi rigidi. Se è previsto uno spostamento o un trasloco, è meglio utilizzare un collegamento flessibile.

Prima del processo di test, è necessario rimuovere l'aria dai condotti, verificare il funzionamento delle valvole e delle louvre orientabili.

Regole di funzionamento e possibilità di riparazione

Affinché l'apparecchiatura funzioni in modo impeccabile e svolga pienamente le sue funzioni, è necessario tenere conto delle seguenti regole:

• controllare la composizione dell'aria nell'ambiente (i requisiti di conformità sono consultabili nel GOST 12.1.005-88);
• eseguire il montaggio rigorosamente secondo le istruzioni e le raccomandazioni del produttore;
• non aumentare la temperatura del fluido termovettore oltre i 190 °C;
• rispettare i valori di pressione – circa 1,2 MPa;
• dopo il raffreddamento dell'ambiente, effettuare il riscaldamento gradualmente, a circa 30 °C all'ora;
• assicurarsi che la temperatura dell'aria non scenda al di sotto di 0 °C, altrimenti i tubi dello scambiatore di calore si danneggeranno.

Se il termoventilatore viene installato in un ambiente con elevata umidità, il grado di protezione contro polvere e umidità deve essere IP66 o superiore.

Sconsigliamo di effettuare le riparazioni da soli, poiché un guasto spesso ne causa un altro, e alla fine ci si limiterà a sostituire alcuni pezzi. Meglio rivolgersi a un centro di assistenza e affidare il lavoro a professionisti. Inoltre, prima dell'acquisto non bisogna ignorare il calcolo della potenza dell'aerotermo, altrimenti si rischia di spendere soldi inutilmente.

Breve panoramica dei modelli moderni

Per avere un'idea delle marche e dei modelli di caloriferi ad acqua, esaminiamo alcuni apparecchi di diversi produttori.

N.1 – riscaldatori KSK

Caloriferi KSK-3, prodotti dall'azienda ZAO T.S.T.

La gamma di modelli di caloriferi ad acqua KSK di produzione nazionale comprende dispositivi a 2/3/4 file, che differiscono per prestazioni e dimensioni.

Specifiche tecniche:

• temperatura del fluido all'ingresso (uscita) – +150 °C (+70 °C);
• temperatura dell'aria all'ingresso – da -20 °C;
• pressione di esercizio – 1,2 MPa;
• temperatura massima – +190 °C;
• durata di servizio – 11 anni;
• vita utile – 13 200 ore.

Le parti esterne sono realizzate in acciaio al carbonio, gli elementi riscaldanti sono in alluminio.

N.2 – termoventilatori Volcano

Il termoventilatore ad acqua Volcano mini è un apparecchio compatto del marchio polacco Volcano, che si distingue per praticità e design ergonomico. La regolazione della direzione del flusso d'aria viene effettuata tramite persiane regolabili.

Un termoventilatore Volcano mini è in grado di produrre tanto calore quanto dieci radiatori bimetallici standard composti da dieci elementi.

Specifiche tecniche:

• potenza compresa tra 3 e 20 kW;
• portata massima – 2000 m³/h;
• tipo di scambiatore di calore – a due ranghi;
• classe di protezione – IP 44;
• temperatura massima del fluido – 120 °C;
• pressione massima di esercizio – 1,6 MPa;
• volume interno dello scambiatore di calore – 1,12 L;
• persiane orientabili.

I termoventilatori ad acqua Volcano sono progettati per il riscaldamento dell'aria in ambienti domestici e industriali mediante un fluido termovettore ad acqua.

N.3 – riscaldatori Galletti AREO

Calorifero Galletti AREO di produzione italiana.

I caloriferi ad acqua del marchio Galletti AREO possono funzionare sia per il riscaldamento degli ambienti trattati, sia per il raffreddamento dello spazio in caso di caldo.

I modelli sono dotati di ventilatore, scambiatore di calore in rame-alluminio e vassoio di drenaggio.

Specifiche tecniche:

• potenza in modalità riscaldamento – da 8 kW a 130 kW;
• potenza in modalità raffreddamento – da 3 kW a 40 kW;
• temperatura dell'acqua – da +7 °C a +95 °C;
• temperatura dell'aria – da 10 °C a +40 °C;
• pressione di esercizio – 10 bar;
• numero di velocità del ventilatore – 2/3;
• classe di sicurezza elettrica – IP 55;
• protezione del motore elettrico.

Oltre agli apparecchi dei marchi elencati, sul mercato dei caloriferi e degli aerotermi ad acqua si possono trovare modelli dei seguenti marchi: Teplomash, 2VV, Fraccaro, Yahtec, Tecnoclima, Kroll, Pakole, Innovent, Remko, Zilon.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Panoramica dell'aerotermo ad acqua del marchio Volcano:

Dettagli sulle caratteristiche tecniche del modello Ballu BHP-W-60:

La costruzione semplice e l'installazione accessibile da eseguire autonomamente sono i motivi per cui si scelgono i caloriferi ad acqua. La corretta scelta dell'apparecchio e un'adeguata installazione dei raccordi aumenteranno l'efficienza della ventilazione e miglioreranno il sistema di riscaldamento degli ambienti industriali e residenziali.

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