Gli impianti di riscaldamento si dicono termici se dedicati al solo controllo della temperatura e di climatizzazione se controllano temperatura, umidità e velocità dell’aria.
Tradizionalmente se dotati di generatore con energia proveniente direttamente da combustibile fossile o misto, possono svolgere il solo servizio di riscaldamento. Se al generatore fossile si affianca un refrigeratore o una pompa di calore, l’impianto viene detto di climatizzazione invernale per il riscaldamento e di climatizzazione estiva per il raffrescamento.
Gli impianti di riscaldamento sono sempre costituiti da quattro parti:
- Generatore
- Distribuzione
- Terminali di Emissione
- Sistemi di Regolazione
- La GENERAZIONE
I generatori attualmente in commercio sono di 5 tipi: a gas, a gas a condensazione, a idrogeno blu a condensazione, a pompa di calore e ibridi.
Generatore a Gas
La Caldaia a Gas è un generatore di calore che converte l’energia chimica del combustibile (consideriamo in questa famiglia tutte quelle alimentate da combustibile quale gas, gasolio, biomasse, idrogeno blu…) in acqua calda che servirà per il riscaldamento (e l’acqua calda sanitaria se di tipo combinato).
Composta principalmente da una camera di combustione (ove avviene la miscelazione tra aria e gas per il bruciatore), da un bruciatore (una scarica elettro-voltaica innesca la combustione della miscela di aria e gas, producendo calore), da uno scambiatore di calore (i gas di scarico della combustione, prima di essere espulsi in atmosfera, cedono calore all’acqua) e da un circolatore (spinge l’acqua calda, mediante il sistema di distribuzione, verso i terminali di emissione: termosifoni e/o pannelli radianti e/o ventilconvettori).
I generatori a gas possono essere a tiraggio naturale quando l’aria che viene veicolata verso la fiamma entra dall’ambiente di installazione mediante aperture nella caldaia stessa, e a tiraggio forzato (o a camera stagna, perché isolata dall’ambiente in cui viene installata) quando l’aria viene prelevata dall’esterno attraverso un doppio tubo (che serve a espellere i gas di combustione).
Tutti questi apparecchi vengono racchiusi in un mantello con funzione di isolamento e protezione.
Generatore a Gas a Condensazione
In una caldaia a gas i fumi fuoriescono a temperature alte, 140-160 °C (se a tiraggio forzato e oltre queste temperature se a tiraggio naturale): essi sono ricchi di calore.
Nella Caldaia a Gas a Condensazione è presente un secondo scambiatore che recupera il calore dei fumi per cederlo all’acqua dell’impianto termico. Essendo ingente la richiesta d’aria, questa tipologia di generatori deve essere a tiraggio forzato.
La notevole riduzione dei consumi energetici comporta una bolletta del gas meno dispendiosa. Si passa da un’efficienza energetica del 70/85% delle caldaie tradizionali, al 95%. Per garantire questi ritorni è necessario avere un buon isolamento dell’involucro, del sistema di distribuzione e dei terminali.
In questa tipologia di caldaie i fumi escono a temperature inferiori, nell’ordine dei 40-50 °C; ed è per questo che è possibile utilizzare impianti di smaltimento fumi in materiali plastici, che altrimenti si danneggerebbero.
Generatore a Pompa di Calore
La Pompa di Calore è composta principalmente da un compressore (comprime il fluido refrigerante presente nel circuito, aumentando pressione e temperatura) che si trova all’esterno, da un condensatore (serpentina di tubi dove il liquido refrigerante passa dallo stato gassoso allo stato liquido, rilasciando calore negli ambienti della casa), da una valvola di laminazione (trasferisce il fluido liquido all’evaporatore) e da un evaporatore (che sottrare calore ad una fonte esterna e permette al fluido di passare allo stato gassoso) che si trova nell’unità esterna.
Le fonti di calore della sorgente fredda possono essere:
- L’aria dell’ambiente esterno;
- L’acqua di una falda sotterranea;
- Il terreno che alcuni metri sottoterra risulta a temperature costanti.
Il calore viene immesso nell’ambiente attraverso:
- Aria trattata in ambiente mediante Split o Canalizzazioni;
- Acqua mediante pannelli radianti, fan coil o radiatori a bassa temperatura.
Invertendo il ciclo del fluido refrigerante, attraverso apposita valvola a quattro vie, il condensatore si comporterà da evaporatore, il fluido si raffredderà, andando non più a cedere, ma a sottrarre calore all’ambiente interno: raffrescandolo.
Il rendimento delle pompe di calore, indicato con l’indice COP (Coefficient Of Performance) in regime invernale, è variabile: diminuisce man mano che la temperatura esterna si abbassa.
Generatore Ibrido
Il Generatore Ibrido è un sistema integrato di più tipologie di generatore: si dicono bivalenti se i sistemi sono di due tipi, e polivalenti se sono di più tipi.
I generatori ibridi possono funzionare sia in parallelo che in modo alternato. In parallelo significa che nessuno di essi è in grado di avere la potenza necessaria per soddisfare il carico termico massimo: per cui, in base alla convenienza economica, prima ne viene avviato uno e poi, all’aumento del carico termico, gli viene affiancato un secondo o più generatori in parallelo. In modo alternato invece, avendo tutti la potenza necessaria per soddisfare i carichi più gravosi, funziona un generatore o l’altro.
Questo è il caso tipo della Pompa di Calore + Caldaia: quando il clima è meno rigido lavora la pompa di calore che risulta estremamente conveniente, quando il clima è più rigido e il COP si abbassa, la pompa di calore si spegne e subentra la caldaia a condensazione.
- La DISTRIBUZIONE del CALDO
La diversa circuitazione del fluido all’interno del sistema di riscaldamento determina 4 tipologie impiantistiche:
Impianti ad Espansione Diretta
Si parla di Espansione Diretta tutte le volte che lo scambio termico del fluido refrigerante per la cessione del calore, avviene nell’ambiente da riscaldare.
Tra i sistemi utilizzati quello degli split o dei fan coil, uno per ogni ambiente (e non come purtroppo spesso si vede, uno o due nel disimpegno). In alternativa le unità canalizzate, dove l’aria viene trattata nelle unità interne e distribuita negli ambienti mediante canali e griglie.
Impianti a Fluido Intermedio
Gli impianti a Fluido Intermedio sono costituiti nel primo tratto da una pompa di calore, nel secondo tratto da un circuito idronico. Avviene un primo scambio di calore tra il fluido refrigerante (primo fluido) e l’acqua di un circuito idronico e, successivamente, attraverso i terminali ambiente, un secondo scambio tra l’acqua (fluido intermedio) e l’aria (fluido finale) dell’ambiente da trattare.
Impianti Idronici
Gli impianti Idronici sfruttano come fluido termovettore l’acqua. Gli scambi termici sono due: tra generatore e acqua nel generatore e poi scambio tra acqua e aria ambiente.
Per le tubazioni viene utilizzato il multistrato, materiale composito costituito da un tubo in PEX (polietilene reticolato), rivestito da una sottile lamina di alluminio, a sua volta coperto da uno strato in PE (polietilene). Non teme la temperatura come il materiale plastico, non è soggetto alle correnti vacanti come i tubi in rame e non ossida come l’acciaio.
Impianti Aeraulici
Gli impianti Aeraulici sfruttano come fluido termovettore l’aria. L’aria, proveniente dai vari ambienti, viene trattata in una Centrale di Trattamento (CTA) e poi rinviata ad essi una volta riscaldata.
La distribuzione dell’aria calda avviene mediante canali in cui viene convogliata e spinta da ventilatori verso i locali abitati.
- TERMINALI di EMISSIONE
Radiatori
Terminali che cedono calore per convezione (si generano correnti tra zone con diversa temperatura e densità) e irraggiamento (trasferimento del calore per mezzo di onde elettromagnetiche).
Secondo il materiale di fabbricazione possono essere in ghisa (elevata inerzia termica), in acciaio (media inerzia termica) e in alluminio (bassa inerzia termica).
In base alla forma sono di tipo a colonne, a tubi, a lamelle o a piastra.
Termoconvettori e Ventilconvettori (o Fan Coil)
Costituiti da tubi alettati che formano delle batterie; i tubi generalmente in rame o ferro e le alette in acciaio o alluminio. Le batterie sono racchiuse in mobiletti dotati di griglie nella parte superiore e inferiore; attraverso la feritoia inferiore entra l’aria fredda, si riscalda passando attraverso le batterie e esce riscaldata attraverso la griglia superiore.
I Ventilconvettori o Fan Coil, sono dei termoconvettori a cui viene aggiunto un ventilatore.
Pannelli Radianti
Terminali costituiti da tubazioni in cui scorre l’acqua calda, annegati nelle superfici che costituiscono l’involucro degli ambienti che servono.
I pannelli radianti possono essere a pavimento, a parete e a soffitto.
Bocchette e Diffusori
Negli impianti aeraulici vengono usati questi terminali. Sia le bocchette che i diffusori sono dotati di serrande: fisse in impianti a portata costante e motorizzate in impianti a portata variabile.
- Sistemi di Regolazione
Questa tipologia di sistemi, che va dai vari tipi di valvole (intercettazione, taratura, pressione, zona), ai separatori, agli scambiatori di calore, ai regolatori di pressione, ai detentori, permettono all’impianto differenti tipi di Termoregolazione:
Climatica
Per tutti i locali della casa.
A Zona
Per alcuni locali.
Per Singolo Ambiente
Per ogni locale della casa.
Mista
Somma di più tipologie delle tre appena descritte.
“Quanto a me, preferisco essere calorifero che frigorifero.”
(Papa Giovanni XXIII)
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