Durante il webinar, è stato posto l'interrogativo cruciale: "Perché è importante avere un sistema di bilanciamento adatto, idoneo e efficace?"
Questo interrogativo è fondamentale per comprendere come massimizzare l'efficacia di un impianto di climatizzazione, sia esso per riscaldamento o raffreddamento.
I punti chiave identificati includono la necessità di garantire il comfort termico per l'utente finale, mantenendo i consumi energetici il più ridotti possibile. Questo obiettivo si traduce nel fornire a ogni terminale la potenza di progetto richiesta e nel consentire una modulazione della potenza per adattarsi ai fabbisogni reali.
Si fa riferimento anche alla gestione degli apporti gratuiti di calore e alla necessità di operare senza generare rumore. Inoltre, l'efficacia del sistema implica un'ottimizzazione dei consumi energetici, utilizzando carichi parziali e riducendo drasticamente le portate.
In passato, si tendeva a privilegiare portate elevate senza considerare gli aspetti legati ai salti termici e alla potenza del generatore, ma oggi, con l'importanza crescente dei salti termici per massimizzare i rendimenti e ridurre i costi energetici, è essenziale controllare attentamente la temperatura di ritorno verso il generatore stesso.
Il bilanciamento di un circuito
Il "Kv" è una caratteristica fondamentale di ogni componente idraulico in un impianto, che varia da elemento a elemento e serve per calcolare le perdite di carico e le portate. Questo parametro è essenziale per dimensionare correttamente le pompe di circolazione e verificare se la portata attraverso un componente corrisponde alle specifiche del progetto.
Nei sistemi a portata costante, si lavora in un punto fisso della curva del sistema, mentre nei sistemi a portata variabile, il "Kv" della valvola influisce sulla curva di carico dell'impianto. È importante distinguere tra impianti a portata fissa e a portata variabile per scegliere la strategia di bilanciamento più adatta, che può includere il bilanciamento statico o dinamico con diverse tipologie di valvole.
Infine, i regolatori di pressione differenziale mantengono costante il ΔP tra due punti dell'impianto, consentendo alle valvole di regolazione di operare in condizioni stabili anche con variazioni di portata.
Con circuito si intende il collettore, il singolo terminale o una parte di impianto?
Quando si parla di circuito, in questo caso, si intende tutto ciò che sta a valle del dispositivo di bilanciamento e viene controllato da esso. In base alla perifericità e precisione che si è deciso di adottare, il circuito potrebbe essere l’intera colonna montante, qualora si sia optato per il bilanciamento a piede della distribuzione verticale, lo stacco di zona, laddove si intervenga all’ingresso dell’appartamento, o il singolo terminale. Va sottolineato che più il circuito risulta ridotto, maggiore sarà il grado di precisione del sistema di regolazione.
Come agire per bilanciare un circuito di cui non si conoscono le portate di progetto, sul primario?
Si possono adottare due strategie. La prima consiste nell’eseguire un’analisi approfondita della rete di distribuzione e ricavarne lo sviluppo e le dimensioni delle tubazioni. Tale analisi permette di calcolare le perdite di carico al fine di scegliere ed introdurre un idoneo sistema di bilanciamento. Questa operazione, molto spesso è complicata ed onerosa. Non va comunque dimenticato che sovente il punto di intervento non è accessibile se non tramite opere murarie, questo rende ancora più complesso l’installazione dei sistemi di bilanciamento. La seconda strategia, più semplice, prevede di agire sul singolo terminale e lavorare solo “dove si vede”. Valutando la potenza emessa dal singolo emettitore e fissando il salto termico di lavoro è possibile ricavare in modo diretto la portata necessaria. A questo punto, è possibile prevedere valvole termostatiche dinamiche (DYNAMICAL®) o valvole di regolazione indipendenti dalla pressione (FLOWMATIC®), in base alla tipologia di terminale ed ottenere un bilanciamento estremamente preciso ed efficace. Occorre solo garantire al punto più distante la prevalenza minima per entrare nel campo di lavoro della valvola. Sebbene questa seconda strategia possa sembrare più onerosa in termini di fornitura di materiale, risulta estremamente vantaggiosa in termini di costi di manodopera e tempi di intervento.
Quanto incide la qualità dell'acqua nel circuito sulle valvole di bilanciamento?
La qualità del fluido di un circuito influisce direttamente sui rendimenti e la vita di tutti i componenti, non solamente sulle valvole di bilanciamento. Non si deve comunque sottovalutare il fatto che i più moderni e più performanti dispositivi di bilanciamento adottano passaggi interni sempre più ridotti, pertanto mantenere elevati standard del fluido che li attraversa permette di preservare il loro corretto funzionamento.
Il bilanciamento statico
Gli impianti sono composti da più circuiti interconnessi che devono necessariamente essere bilanciati tra loro per permettere al sistema di raggiungere le massime prestazioni e ridurre i costi di esercizio. I singoli circuiti sono esposti a prevalenze differenti, derivanti dalla geometria dell’impianto e dipendenti dalle portate di ogni singola tratta. Per bilanciare tali circuiti si possono utilizzare valvole di bilanciamento statiche. Queste valvole vengono dimensionate in base alla portata e alla perdita di carico nominale del circuito.
Nel webinar viene illustrato un esempio pratico di progettazione e installazione di una valvola di bilanciamento statico per un circuito con una portata di 300 l/h e una perdita di carico nominale di 12 kPa. Si discute la selezione della valvola in base alla portata e alla perdita di carico desiderate, con esempi di valvole ad orifizio fisso, orifizio variabile e valvole con flussometro.
È possibile bilanciare staticamente l’impianto ed utilizzare una valvola di by-pass per evitare che si generino sovrapressioni troppo elevate sui singoli circuiti/terminali funzionanti?
La valvola di by-pass differenziale è una soluzione di bilanciamento molto semplice: se si supera la pressione differenziale di setting, la valvola consente il passaggio d’acqua. Può essere utile per bilanciare l’impianto ma può creare problemi ad altre componenti dell'impianto. By-passare acqua in un impianto con una caldaia a condensazione vuol dire avere una temperatura alta sulla tubazione di ritorno: la caldaia a condensazione può avere problemi ad effettuare la condensazione. Inoltre, nei grandi impianti, l’acqua sempre in circolazione aumenta inutilmente il costo di pompaggio.
Come si può intervenire per uniformare le temperature in tutte le stanze di un impianto ristrutturato con sostituzione dei radiatori e installazione di valvole termostatiche?
In un impianto di dimensioni ridotte, come la singola abitazione, potrebbe essere sufficiente andare ad agire sulla regolazione dei detentori, in modo da distribuire adeguatamente le portate e l’energia termica.
In un impianto a pavimento radiante con collettore e comandi elettrotermici ON/OFF, è possibile utilizzare un circolatore a giri variabili anziché un regolatore di DP?
In impianti di dimensioni ridotte, che non presentano grosse difformità, è possibile sfruttare direttamente il circolatore a giri variabili, impostandolo sulla adeguata curva a prevalenza costante. In impianti estesi, questa strategia non può essere adottata perché subentra l’influenza della rete di distribuzione, pertanto diventa necessario introdurre i regolatori di pressione differenziale o i collettori dinamici.
Il bilanciamento dinamico
Nel webinar viene esaminata l'applicazione delle valvole di bilanciamento dinamico in impianti HVAC. Si confronta l'uso di valvole dinamiche con le tradizionali valvole statiche, analizzando diversi casi di studio. Si parte dall'esempio di due circuiti identici, dove si vuole mantenere una portata costante di 300 l/h e una perdita di carico nominale di 12 kPa. Si spiega come calcolare la prevalenza necessaria per il funzionamento delle valvole dinamiche. Si passa quindi all'installazione e alla verifica delle valvole dinamiche in campo, mostrando come queste valvole si adattano automaticamente alle variazioni di perdita di carico nell'impianto. Si discute anche l'uso delle valvole dinamiche in situazioni di crisi, come variazioni di portata dovute all'attività degli utenti dell'impianto. Successivamente, si esplorano altre soluzioni più raffinate, come le valvole indipendenti dalla pressione e le valvole di controllo della pressione differenziale. Si illustra come queste valvole riescano a gestire efficacemente variazioni di portata e di prevalenza, garantendo il corretto funzionamento dell'impianto anche in condizioni di esercizio variabili. Infine, vengono presentati casi di studio che mostrano l'applicazione pratica delle valvole di controllo della pressione differenziale in impianti con testine termostatiche, evidenziando come queste valvole riescano a mantenere una pressione differenziale costante anche in presenza di variazioni di carico date dal sistema di termoregolazione.
Come viene calcolato il campo di lavoro degli stabilizzatori automatici di portata?
Lo stabilizzatore automatico di portata ha un campo di lavoro entro cui riesce a gestire le variazioni di prevalenza in ingresso, mantenendo costante la portata. Per garantire il suo corretto funzionamento occorre garantire al circuito sfavorito una prevalenza sufficiente per entrare nel campo di regolazione della cartuccia. Questo valore è indicato nelle caratteristiche tecniche del prodotto e deve essere aggiunto alle perdite di carico dell’impianto nel momento del dimensionamento del circolatore. I circuiti favoriti, avendo meno perdite di carico, rientrano sicuramente nel campo di lavoro di queste valvole, pertanto non occorre prestare particolare attenzione.
Gli stabilizzatori automatici di portata vanno installati prima del collettore o possono essere posizionati anche tra terminale e collettore?
Dipende da cosa si vuol fare. Se installati prima del collettore, manterranno la portata dell’intero collettore. Se installati tra collettore e terminale, manterranno la portata del singolo terminale. Ancora una volta diventa fondamentale valutare dove si trovano le condizioni di portata costante o di portata variabile.
Perché il ricorso ai regolatori di pressione differenziale è molto comune nel caso di impianto a pavimento radiante?
Nell'impianto a pavimento radiante spesso si utilizzano i comandi elettrotermici sul collettore: ogni ambiente ha un suo controllo e questo rende il collettore a portata variabile. I regolatori di pressione differenziale in questo caso sono ottimi perché mantengono il ΔP di progetto indipendentemente dalle zone attive, consentendo ai sistemi di bilanciamento statico, ovvero i flussimetri, di lavorare in condizioni costanti.
