Impianti di climatizzazione
ad acqua
Prof.Gianfranco Cellai
Corso di Impianti Tecnici
Scienze dell’Architettura
Componenti Impianti ad acqua
Tali impianti usano come fluido vettore termico l’acqua
riscaldata o raffrescata.
Sono essenzialmente costituiti da:
1. Un sistema di alimentazione e distribuzione del combustibile
2. Un generatore di calore (caldaia) e/o da un gruppo frigorigeno
(chiller);
3. Scambiatori di calore;
4. Tubazioni e collettori per collegare il generatore ai terminali;
5. Elettropompe per la movimentazione del fluido;
6. Sistema di regolazione e controllo;
7. Terminali d’impianto che erogano il caldo/freddo
all’ambiente da climatizzare.
Impianti autonomi
Gli impianti autonomi devono sottostare alle stesse norme
degli impianti centralizzati per quanto attiene al periodo di
inizio e fine dell’accensione, stabilito per legge in funzione
della zona climatica, ed all’orario di accensione nell’ambito
delle 24 ore.
Devono inoltre sottostare all’ispezione della funzionalità
(controllo della combustione e dei rendimenti) e della
sicurezza con frequenza biennale, mentre la manutenzione è
richiesta ogni anno.
Il loro successo è dovuto da un lato alla metanizzazione
sempre più capillare del territorio e dall’altro all’assoluta
indipendenza nell’uso rispetto agli impianti centralizzati
condominiali. E’ altresì evidente che sfuggono ad ogni reale
controllo per quanto attiene il rispetto delle norme succitate.
Schema funzionale impianto
generazione
regolazione
Scarico prodotti della
combustione in canna
fumaria
TERMOARREDO AD ELEMENTI
TUBOLARI IN ACCIAIO
VERNICIATO IRSAP mod. "TESI"
h 2000 [mm]
Valvola termostatica
Caldaia murale a camera
stagna per riscaldamento ad
uso sanitario
Potenza utile 24 [kW]
Condotto
di aspirazione
aria comburente
Cronotermostato
ambiente
sistema rilevazione fughe
Collettore complanare di
distribuzione Modul
linea Radiatori
cu ø22
Acqua calda sanitaria Ø3/4"
Ai servizi Ø3/4"
Alimentazione
gas gpl
TERMOARREDO AD ELEMENTI
TUBOLARI IN ACCIAIO
VERNICIATO IRSAP mod. "TESI"
h 600 [mm]
Valvola termostatica (in nicchia sottofinestra)
Dall' acquedotto
riduttore di prex.
Contatore
A/R Acqua calda c.to riscaldamento
in rame precoibentato a norma di
legge 10/91 Ø 20/22
Alimentazione
combustibile
distribuzione
Tubo rame precoibentato
a norma legge 10/91
emissione
SCALDASALVIETTE
IN ACCIAIO VERNICIATO
IRSAP mod. "NOVO"
(bagni)
1 - Alimentazione rete gas
Colonne montanti ai
singoli appartamenti
Contatori gas
Condotta gas
derivazione
Esempi di collocazione contatori gas
Ingombri del contatore
Rete gas
Occorre fare molta
attenzione ai passaggi
nei muri e sotto traccia
2- Generatore
di calore
NB. Consultare le
norme UNI CIG
3 – Scambiatori di calore
stagna
Non stagna
Scambiatore
di calore
4 - Tubazioni
Le tubazioni degli impianti autonomi sono essenzialmente
dei seguenti tipi:
- in rame;
- in polipropilene (per acqua acqua calda sanitaria);
- in polipropilene reticolato (anche per riscaldamento);
- in polipropilene del tipo sfilabile.
Diametro Tubi in rame
6x1
Press.
esercizio
MPa
13,3
8x1
Dimensioni
(*) mm
Press. scoppio Peso
MPa
g/m
Prezzo
Euro/m
69,7
140
1,02
10,0
52,3
196
1,34
10 x 1
8,0
41,8
252
1,61
12 x 1
6,6
34,8
308
1,87
14 x 1
5,7
29,8
363
2,21
16 x 1
5,0
26,1
419
2,57
18 x 1
4,4
23,2
475
2,93
22 x 1
4,0
19,1
587
3,96
(*) Diametro interno x Spessore
Diametro Tubi acciaio zincato
NB 1 pollice = 25 mm
Tipologie produttive
Tubo rivestito in PVC
Tubo preisolato acqua calda
Tubo preisolato per
acqua refrigerata
Dimensioni tubi preisolati acqua calda
Dimensioni tubi preisolati acqua fredda
Giunzioni a caldo: saldatura
Giunzioni a freddo
Perdite di carico
continue tubi in
rame
(acqua a 70 °C)
NB. 1 mmH2O = 10 Pa
Velocità consigliate:
Fino a 14 mm 0,50 m/s
da 14 a 20 mm 0,65 m/s
da 20 a 22 mm 0,80 m/s
Per circuiti in pressione
Non superare 60 mmH2O/m
Esempio di dimensionamento di tubazione
A partire dalla relazione :
Q = m cp ΔT
(kcal/h)
con :
m = portata acqua espressa in lt/h
cp = 1 kcal/kg °C (calore specifico dell’acqua)
ΔT = salto termico andata/ritorno (valore tipico = 10 °C con
un massimo fino a 15 °C)
Si ricava che :
m = Q /cp ΔT (lt/h)
Esempio
Posto Q = 1000 kcal/h
calcolare la portata d’acqua
m ed il corrispondente
diametro della tubazione :
m = 1000/10 = 100 lt/h
usando l’apposita tabella si
sceglie un tubo 12/10 con :
- velocità di circa 0,3 m/s
- una perdita di carico
continua di 15 mmH2O/m
Velocità consigliate:
Fino a 14 mm 0,50 m/s
da 14 a 20 mm 0,65 m/s
da 20 a 22 mm 0,80 m/s
100
Per circuiti in pressione
Non superare 60 mmH2O/m
Circuiti impianti termici
Per gli impianti autonomi e a zone, il sistema correntemente usato per
l’alimentazione dei terminali a livello di singolo appartamento è di tipo
orizzontale con :
A.
distribuzione a collettori complanari;
B.
distribuzione monotubo.
Nel caso A, il dimensionamento dei circuiti per i comuni appartamenti è
sostanzialmente legato alla individuazione dei diametri dei singoli tratti di
tubazione dal collettore al terminale, in quanto dalla caldaia ai collettori i
diametri corrispondono a quelli degli attacchi andata/ritorno della caldaia
(Tipicamente diametro 20/22 mm o ¾”).
Il principale vantaggio consiste nel fatto che l’alimentazione avviene in
parallelo con acqua a temperatura costante per i vari terminali.
Nel caso B, il dimensionamento deve partire dalla determinazione accurata
delle resistenze al moto, continue e accidentali a partire dal circuito più
Sfavorito, mentre la temperatura dell’acqua subisce variazioni nel percorso.
Impianti a due tubi con collettori
Tale tipologia distributiva raccoglie il maggior successo per i
seguenti motivi:
•per la semplicità di realizzazione;
•per la possibilità di tarare facilmente le portate grazie
all’allacciamento diretto andata/ritorno per ciascun terminale;
• per le dimensioni ridotte delle tubazioni;
•Per la possibilità di intercettare l’impianto in caso di
sostituzione o riparazione di un terminale;
• per la possibilità di realizzare impianti con tubazioni di
estensione ridotta e pertanto sfilabili dal massetto dove sono
alloggiate.
Schema funzionale
Impianto monotubo: schema distributivo
Uno dei vantaggi principali consiste
nella riduzione delle tubazioni: in
molti casi di ristrutturazione dove non
si prevede il rifacimento dei pavimenti
è spesso l’unica soluzione possibile.
In figura con tratto rosso è
rappresentato il percorso alternativo
andata+ritorno con tracce lungo le
pareti.
Potenza massima per anelli monotubo in
rame con salto termico A/R = 12 °C
Diametro esterno
(mm)
Potenza massima
(Watt)
12
3800
14
5000
16
6900
18
9700
Impianti monotubo
Traccia nella muratura
a) Alimentazione in serie
b) Alimentazione in derivazione
c) Alimentazione mista
Impianti centralizzati
Costituiscono l’alternativa agli impianti autonomi.
Per tali impianti la normativa vigente prescrive l’obbligo di
contabilizzazione indipendente dei consumi per ciascuna unità
immobiliare.
Ciò comporta la necessità di ricorrere a sistemi con distribuzione a zone
ovvero con:
-produzione centralizzata del calore;
-gestione autonoma dell’impianto nell’ambito delle modalità stabilite dal
condominio.
Dal punto di vista economico rappresentano sicuramente un vantaggio
rispetto agli impianti autonomi, ed anche una limitazione ai consumi e
all’inquinamento ambientale, essendo soggetti a controlli più rigorosi.
Impianti centralizzati di vecchio tipo
La loro sostituzione con impianti autonomi è stata incoraggiata
dalla normativa in materia di risparmio energetico, che ha
consentito la trasformazione degli impianti con la semplice
maggioranza dei condomini anziché con l’unanimità.
La distribuzione avviene normalmente con colonne montanti
che alimentano in colonna i vari terminali, non consentendo
così di suddividere le spese del riscaldamento in base agli
effettivi consumi ma semplicemente in base alle tabelle
millesimali di proprietà, o al numero di elementi scaldanti
installati, o alla superficie dell’alloggio.
Schema circuito
distributivo-funzionale
vecchio impianto
centralizzato
Impianto
centralizzato a zone
cronotermostato
contacalorie
6 - Regolazione e controllo
La regolazione ed il controllo della temperatura degli impianti avviene con
modalità sostanzialmente simili sia per gli impianti autonomi che
centralizzati :
- la regolazione si attua mediante un dispositivo di azionamento costituito da
una elettrovalvola a due o tre vie comandata da termostato;
- negli impianti autonomi il controllo si attua mediante un cronotermostato
ambiente dove si definiscono le modalità di gestione e attivazione
dell’impianto che comanda l’apertura/chiusura delle elettrovalvole suddette;
-Negli impianti centralizzati oltre al termostato ambiente vi è un
cronotermostato centralizzato che regola le modalità di gestione e
attivazione del generatore di calore condominiale;
- nel caso di contabilizzazione dei consumi (impianti centralizzati)
l’attivazione dell’impianto è rilevata anche mediante un dispositivo
denominato contaore o contacalorie.
Impianto centralizzato:
schema funzionale della regolazione
tre vie
70
Valvola
100
Portata costante
70
30
100
due vie
70
Portata variabile
70
Valvola a tre vie deviatrice
100
70
Portata variabile
100
30
Valvola deviatrice
Contabilizzazione dei consumi
Schema funzionale impianto a zone
Schema funzionale impianto a zone
Impianto a zone:
piccoli condomini
Collettore di
centrale
Generatore di
calore
7 – Terminali d’impianto
I terminali più diffusi sono:
- radiatori (alluminio, ghisa, acciaio);
- ventilconvettori (esterni e da incasso);
- pannelli radianti (a pavimento o soffitto).
Radiatori
Gli impianti a radiatori sono tra i più diffusi:
• per la loro semplicità d’installazione;
• per l’assenza di manutenzione;
• per i costi limitati.
Presentano tuttavia una regolazione limitata, l’ingombro in
ambiente e talvolta, esteticamente, difficoltà d’inserimento.
Dal punto di vista energetico devono essere alimentati con
acqua a temperatura piuttosto elevata (70-80 °C) e pertanto
non si accoppiano felicemente con caldaie a condensazione,
con pompe di calore, con l’uso dell’energia solare .
Radiatori in alluminio
Rese termiche per ΔT diversi da 50°C
Dimensionamento
Il dimensionamento dei radiatori in allumino avviene
esclusivamente in funzione dell’altezza e del numero degli
elementi: ad esempio si debbano fornire 1600 W
Usando il tipo Klass 800, altezza 882 mm, resa 162 W/elemento
si ha : 1600/162 = n° 10 elementi (arrotondamento superiore)
elemento
Radiatori in ghisa
M OD ELLO
PROFOND.
ALTEZZA
IN TE R A S S E
M O ZZO
D IA M E TR O
CO N TE N .
ATTA C.
ACQ U A
MASSA
ESPON EN T.
N°
mm
mm
mm
m m / e le m
p o llic i
lit ri/ e le m k g / e le m
TEMA
2-558
60
558
500
60
1"
0 ,5 2
3 ,4 0
1 ,2 8 8
TEMA
2-681
60
681
623
60
1"
0 ,5 8
3 ,9 0
1 ,2 8 7
TEMA
2-871
60
871
813
60
1"
0 ,7 1
5 ,0 0
1 ,3 0 0
TEMA
3-400
94
400
342
60
1"
0 ,5 2
3 ,7 8
1 ,2 9 5
TEMA
3-558
94
558
500
60
1"
0 ,7 3
4 ,8 0
1 ,3 0 2
TEMA
3-640
94
640
581
60
1"
0 ,7 5
5 ,3 0
1 ,3 0 6
TEMA
3-681
94
681
623
60
1"
0 ,8 0
5 ,7 0
1 ,3 1 2
TEMA
3-790
94
790
731
60
1"
0 ,9 0
6 ,5 0
1 ,3 1 5
TEMA
3-871
94
871
813
60
1"
1 ,0 0
6 ,8 0
1 ,3 1 5
TEMA
4-558
128
558
500
60
1"
0 ,8 2
5 ,8 0
1 ,2 9 9
TEMA
4-681
128
681
623
60
1"
0 ,9 7
7 ,0 0
1 ,3 3 7
TEMA
4-871
128
871
813
60
1"
1 ,2 1
8 ,6 2
1 ,3 3 1
Modello
TEMA 2-558
TEMA 2-681
TEMA 2-871
TEMA 3-400
TEMA 3-558
TEMA 3-640
TEMA 3-681
TEMA 3-790
TEMA 3-871
TEMA 4-558
TEMA 4-681
TEMA 4-871
TEMA 5-558
TEMA 5-681
TEMA 5-871
TEMA 8-300
Esp.
1,288
1,287
1,3
1,295
1,302
1,306
1,312
1,315
1,315
1,299
1,337
1,331
1,312
1,322
1,324
1,326
Q50°
55
64
81
55
76
84
89
100
100
93
110
130
110
130
160
100
Rese Q
(W)
Radiatori classici in ghisa
Radiatori in acciaio
Dimensionamento
Il dimensionamento dei radiatori in ghisa e acciaio avviene oltre
che in funzione dell’altezza e del numero degli elementi anche in
funzione del numero di colonne: ad esempio si debbano fornire
1600 W
Usando il tipo Tema 871, altezza 871 mm, 3 colonne resa 100 W/elemento
si ha : 1600/100 = n° 16 elementi
Elemento
3 colonne
Modalità di scambio termico
I radiatori scambiano calore con l’aria ambiente prevalentemente per convezione
naturale e pertanto per un buon funzionamento è necessario non ostacolare il moto
naturale ascendente dell’aria. In particolare se viene ostacolato il moto convettivo
naturale si hanno penalizzazioni nella resa termica, con la necessità di dover
aumentare il numero degli elementi per compensare tale riduzione.
Per agevolare la cessione del calore è inoltre necessario aumentare la superficie di
scambio termico, e ciò si ottiene mediante opportune alettature degli elementi,
analoghe a quelle delle batterie.
Alettatura per
agevolare lo
scambio termico
Acqua
calda
Aria
Installazione ottimale
Per evitare eccessive
penalizzazioni nella resa termica è
necessario rispettare le seguenti
modalità di installazione:
Accettabile
Ottimale
Dimensioni d’ingombro reali
10 cm
10 cm
10 cm
10 cm
Riduzione rese termiche
mensola
- 4%
nicchia
- 7%
copertura in lamiera
- 2 ÷ 5%
- 2 ÷ 5%
copriradiatore
-20 ÷ 30%
Riduzione in funzione degli attacchi
ottimale
- 10 ÷ 12 %
-3÷5%
-7÷9%
Errori di posizione
sottofinestra
Parete interna
Dietro una porta
Esempio di impianto
Ventilconvettori
Gli impianti a ventilconvettori si stanno sempre più affermando nelle
residenze per le seguenti ragioni:
• possibilità di utilizzo anche per il raffrescamento;
• maggiori possibilità di regolazione anche con telecomando;
• possibilità di alimentazione con acqua a bassa temperatura.
Rispetto ai radiatori gli aspetti più interessanti sono dovuti al raffrescamento
estivo e alla doppia possibilità di regolazione della temperatura ambiente sia
agendo sull’acqua che sulla velocità dell’aria.
Essi possono inoltre essere posti in controsoffitto o in alto a parete, ed essere
canalizzati per realizzare un impianto di termoventilazione.
Dal punto di vista energetico sono alimentati con acqua a temperatura
piuttosto bassa (40 - 50 °C) e pertanto si accoppiano felicemente con caldaie a
condensazione, con pompe di calore, con l’uso dell’energia solare.
Gli svantaggi di tali apparecchi consistono nel maggior costo, nella necessità
di pulire periodicamente i filtri dell’aria e nella rumorosità prodotta.
Schema funzionale del circuito
Il circuito di alimentazione
dei terminali può essere
alimentato in regime
invernale dalla caldaia e in
estate dal gruppo frigorigeno;
in alternativa si può utilizzare
una pompa di calore.
A due tubi
Impianto a 3 e 4 tubi
Il termostato ambiente agirà contemporaneamente sulle due valvole consentendo di
alimentare le singole utenze o con acqua calda o con acqua refrigerata.
Con questo tipo di impianti è possibile ottenere contemporaneamente il riscaldamento
ed il raffreddamento in zone diverse in relazione ai carichi dei singoli ambienti.
A quattro tubi
A tre tubi
Schema funzionale dell’apparecchio
Lo scambio termico è di tipo a convezione forzata: l'aria aspirata dalla
parte bassa del mobiletto da un ventilatore centrifugo investe la
batteria nella quale scorre acqua calda d'inverno e acqua fredda
d'estate. La resa termica è quindi molto superiore rispetto ai radiatori.
Schemi installativi a pavimento
Schemi installativi a soffitto
Ventilconvettore a soffitto
In vista
Ventilconvettore a soffitto
canalizzato
Apparecchi da pavimento
Ventilconvettore da incasso nel controsoffitto
Rese termiche
Dimensionamento
Una volta determinato il carico termico, la scelta
dell’apparecchio avviene in base alla potenza resa, termica
o frigorifera, assumendo una velocità bassa o media.
Ciò viene fatto al fine di cautelarsi nei confronti del
rumore e per avere un margine di sicurezza .
Il dimensionamento delle tubazioni di alimentazione è
analogo a quello dei radiatori; la portata dell’acqua può
essere fornita anche dal produttore nelle tabelle di resa
termica.
Se il ventilconvettore è a quattro tubi con doppia batteria
(una per il caldo e l’altra per il freddo) il dimensionamento
tiene conto delle condizioni di carico termico più gravose
(normalmente quelle estive).
Pannelli radianti
Gli impianti a pannelli radianti non sono ancora molto usati nelle residenze
specialmente nelle zone più temperate. Dopo un iniziale successo negli anni
60 sono stati abbandonati per i numerosi difetti, oggi sostanzialmente
eliminati, a partire dal rischio della corrosione e da dimensionamenti errati.
I principali vantaggi sono:
• possibilità di utilizzo anche per il raffrescamento (in forma limitata con
acqua a 16 – 20 °C);
• ottenimento di migliori condizioni di benessere con costi contenuti;
• alimentazione con acqua a bassa temperatura.
Normalmente sono posti sottopavimento o a soffitto (con una resa peggiore).
Dal punto di vista energetico sono alimentati con acqua a bassa temperatura
(30 – 45 °C) e pertanto si accoppiano felicemente con caldaie a
condensazione, con pompe di calore, con l’uso dell’energia solare.
Gli svantaggi di tali apparecchi consistono nel maggior costo, nella rigidità
installativa (l’impianto non segue eventuali spostamenti di pareti interne), ed
in una maggiore inerzia termica, che li penalizza nelle zone più calde.
Prestazioni in benessere
Il sistema a pannelli radianti garantisce un riscaldamento uniforme, grazie
all'irraggiamento, che fornisce un COMFORT MAGGIORE, pur mantenendo basse le
temperature dell'ambiente. Si contiene il problema dei moti convettivi dell'aria, del
ricircolo di polveri e delle asimmetrie di temperature provocate dai radiatori
tradizionali.
L'acqua circola nei serpentini tra i 30 e i 45°C, in modo che la temperatura della
superficie del pavimento risulti intorno ai 24-25 °C, al fine di ottenere le migliori
condizioni di comfort Il limite massimo accettabile per la temperatura superficiale è di
29 °C.
Caratteristiche prestazionali
pavimento
Ut
p
massetto
Il pannello radiante è costituito dal
sistema soletta + tubazioni annegate
nella stessa. La resa del pannello Ut
dipende :
• dal passo p tra i tubi;
D
• dal diametro D delle tubazioni,
isolante
• dalla conducibilità termica del
massetto e del pavimento;
solaio
• dall’isolamento termico sottostante al
pannello;
• dalle caratteristiche del solaio di base.
intonaco
Ur
Pannello a pavimento incorporato nel getto del solaio
Pannello a pavimento incorporato nel massetto
Pannello in materiale plastico estruso
Pannello radiante a soffitto incorporato nel solaio
Pannello radiante a soffitto applicato dopo il getto del solaio
Pannello radiante a controsoffitto in lastre di gesso
Schema distributivo pannelli a pavimento
Posa a chiocciola
posa a serpentina
Le geometrie di posa più utilizzate sono "chiocciola" o "serpentina".
La disposizione a chiocciola è consigliata negli edifici con permanenza costante
di persone ed in edifici con maggiori dispersioni in quanto il calore è distribuito
più omogeneamente.
Il passo di posa varia in funzione delle superfici disperdenti dei locali, ma
comunque tipicamente compreso tra 10 e 20 cm.
Pannelli radianti alimentati da collettore
La serpentina
può seguire
l’ingombro
dei sanitari
Schema di posa su base di montaggio isolante
prefabbricata
Regolazione
La realizzazione di un efficiente sistema di regolazione è fondamentale negli
impianti a pannelli radianti.
Poichè gli impianti in esame sono generalmente caratterizzati da una certa
inerzia (risposte lente alle variazioni climatiche) è consigliato un sistema di
regolazione del generatore, con sonda climatica esterna, per adeguare
rapidamente la temperatura di mandata dell’acqua alle variazioni della
temperatura esterna.
Rese termiche con pavimento in ceramica
Rese superficiali con rivestimento ceramica 10 mm
DATI DI PROGETTO
Spessore massetto sopra i tubi
Temperatura del locale da riscaldare
Temperatura del locale sottostante
Temperatura di mandata Tv
Temperatura di ritorno Tr
Resistenza termica rivestimento
Conduttività massetto
Resistenza termica totale verso il basso
Passo (cm)
Resa sup. W/m2
Temp. sup. (°C)
5
92,34
28,2
7,5
86
27,5
10
81,12
27
u.m.
cm
°C
°C
°C
°C
m2/KW
W/mK
m2/KW
15
71
26,5
20 22,5
63
58
25,5 25
q.tà
6
20
10
37
32
0,016
1,28
1,723
30
46
24
35
43
23
Rese con pavimento in legno
Rese superficiali con rivestimento legno 12 mm
DATI DI PROGETTO
Spessore massetto sopra i tubi
Temperatura del locale da riscaldare
Temperatura del locale sottostante
Temperatura di mandata Tv
Temperatura di ritorno Tr
Resistenza termica rivestimento
Conduttività massetto
Resistenza termica totale verso il basso
Passo (cm)
Resa sup. W/m2
Temp. sup. (°C)
5
70
26,5
7,5
67
26
10
62,11
25,8
u.m.
cm
°C
°C
°C
°C
m2/KW
W/mK
m2/KW
15
56
25,3
20
50,21
24,8
22,5
48
24,5
q.tà
6
20
10
37
32
0,06
1,28
1,723
30
41
24
35
36
23
Resa termica in raffrescamento
Impianti di raffrescamento
Costituiscono sempre più un’esigenza irrinunciabile da parte degli utenti,
tanto che l’uso di apparecchi frigorigeni in periodo estivo è una delle
cause principali di rischio di interruzione di corrente elettrica (black out).
In anni recenti si sono affermati impianti di vario tipo, tutti però
caratterizzati dalla mancata integrazione con l’impianto di
riscaldamento: in pratica si inserisce nell’appartamento un impianto
frigorigeno che alimenta i relativi terminali in due modi:
• con il fluido frigorigeno che completa il ciclo direttamente nella
batteria di espansione del terminale ( impianti split, con condensatore
esterno ed evaporatore interno);
• con acqua refrigerata (impianti idronici).
Ovviamente la soluzione migliore consiste nell’installare una pompa di
calore in grado di soddisfare, con i soliti terminali (ad es.
ventilconvettori), sia le esigenze estive che invernali.
Impianti a pompa di calore ad espansione diretta
estate
inverno
Generalità
Gli impianti per appartamenti sono usualmente costituiti da una unità esterna e da una a
quattro unità interne. Tipiche caratteristiche dei componenti sono:
• gas refrigerante R410A
• Unità esterna con compressore rotativo
• Controllo a microprocessore
• Telecomandi a raggi infrarossi con display a cristalli liquidi per il controllo di tutte le
funzioni
• Timer per la programmazione del funzionamento
• Programma di funzionamento notturno
• Programma di funzionamento in deumidificazione
• Programma di funzionamento in automatico con commutazione riscaldamento /
raffreddamento
• Funzione di autodiagnosi
• Funzionamento silenzioso
• Filtro aria
• Unità interna:alette di mandata aria orientabili in orizzontale e in verticale
• Unità interna:alette deflettrici verticali motorizzate azionabili da telecomando
• Linee frigorifere fino a 15 m
Dati Tecnico-dimensionali
Schema distributivo
unità interne
MGH0702E
Presa aria
sopra porta
Unità esterna
MGH1402C
Impianto idronico
Dati tecnico-dimensionali
I rendimenti in condensazione
Com’è possibile ottenere un rendimento di più del 100% per le caldaie a condensazione?
Esistono due possibilità di definire il rendimento: lo si può riferire al potere calorifico netto uguale a
“potere calorifico”, oppure riferire al potere calorifico lordo uguale a “potere calorifico superiore”.
Poiché una volta non esisteva lo sfruttamento del potere calorifico superiore (tecnica di
condensazione), l’energia utile veniva e viene ancor oggi riferita al potere calorifico netto.
Ciò determina che per ottenere un rendimento del 100 % il potere calorifico deve essere
completamente sfruttato e questo significa che la temperatura del gas di scarico è uguale alla
temperatura dell’aria di alimentazione e che tutti i prodotti di combustione sono presenti in forma
gassosa. Se ora si mantiene la grandezza di riferimento “potere calorifico” e si sfrutta però
contemporaneamente il calore latente del vapore che si condensa, si ottiene più energia utile del
potere calorifico massimo attribuito al materiale combustibile.
Ciò dipende esclusivamente dal fatto che si è scelta quale grandezza di riferimento una quantità di
energia massima raggiungibile errata, vale a dire il potere calorifico.
Di fatto è possibile ricavare energia ancora maggiore dal materiale combustibile, cioè in più il calore
della condensazione del vapore.
Da ciò risulta un rendimento massimo di 106,4 % per olio combustibile e del 111 % per il metano.
Si tratta quindi di un problema di definizione, poiché dal punto di vista tecnico il “potere calorifico
superiore” è la quantità massima di energia utile che si può ricavare da un materiale combustibile.
Sarebbe quindi corretto riferire il rendimento di tutte le caldaie per riscaldamento al “potere
calorifico superiore”. Solo che i produttori di caldaie per riscaldamento “normali” non lo vogliono
fare, poiché allora le loro caldaie avrebbero ad esempio per l’olio combustibile solo un rendimento
dell’89 % invece che del 95 %, mentre la caldaia a condensazione integrale raggiunge un
rendimento del 99 %.
La condensazione dei fumi
Da quale temperatura il vapor acqueo si condensa nel gas di scarico?
Il raffreddamento dei fumi sotto il punto di rugiada comporta la condensazione del
vapor acqueo, il che equivale ad un lavaggio dei fumi di scarico.
In questo modo grazie alla condensazione continua si ottiene anche una riduzione
essenziale dell’emissione di zolfo e di CO2.
Il vapore acqueo dei fumi di scarico condensa solo sotto:
• olio combustibile a 47°C (CO2 13,3 %);
• metano a 57°C (CO2 10,5 %).
La quantità di condensa determina l’energia recuperabile poiché solo la
condensazione produce ulteriore energia termica utile.
Questa corrisponde ad una percentuale della capacità energetica del combustibile
paria al:
• 6 % per l’olio combustibile
• 11 % per il metano.
Diagrammi di
flusso
Caldaia tradizionale
Caldaia a condensazione
Bilancio termico:
1.
Perdite ai fumi
– 6,6 kWh
2.
Perdita al mantello
- 1,9 kWh
3.
Perdite calore latente – 6,5 kWh
Totale
- 15 kWh
90 kWh + 15 kWh = 105 kWh
Caldaie a condensazione
1 Bruciatore
2 Calotta fonoassorbente
3 Camera di combustione
4 Scambiatore di calore in acciaio
5 Scambiatore di calore in plastica
6 Aria di combustione
7 Aria di combustione preriscaldata
8 Gruppo di riscaldamento
Impianti ad energia solare
Incentivati dalla legislazione vigente e da un sempre maggior
numero di Comuni e Regioni, oltre che dalla normativa
europea in gestazione, hanno recentemente riacquistato
interesse. Essi sono costituiti essenzialmente da:
• un sistema di captazione costituito da collettori piani
destinato a raccogliere la radiazione solare incidente;
• un sistema di circolazione dell’acqua nei collettori;
• un sistema di accumulo (boyler) dell’energia solare captata;
• un sistema di regolazione che attiva o meno la circolazione
in funzione dell’intensità della radiazione, della temperatura
esterna e dell’acqua nel boyler.
Schema funzionale
sistema di captazione
ed accumulo
Sistema di captazione e accumulo
Schema completo accumulo + utilizzo
Sistema di captazione e accumulo
Utilizzo
Sistema ausiliario