Appunti di Impianti meccanici - Impianti di servizio

POMPA INSTALLATA A MONTE DEL TUBO DI SICUREZZA

Non è necessario un battente nel tubo di sicurezza al di

sopra del pelo libero dell’acqua nel vaso di espansione.

La situazione è vantaggiosa in quanto siamo sicuri che

l’acqua non arriverà mai nel sifone.

In condizioni di funzionamento ogni parte dell’impianto

è a una pressione inferiore rispetto al termine di

pressione statica ed è improbabile che l’impianto vada

in depressione.

Figura 43 pompa posta a monte del tubo di sicurezza I punti più critici dell’impianto sono 3 (punto più alto del

circuito utilizzatore) e il punto 5 (punto di aspirazione

della pompa). Affinché nel punto 3 non ci sia

−

depressione, deve risultare 3 > 0.

Figura 44 andamento delle pressioni

ALTRO POSIZIONAMENTO DELLA POMPA Se la pompa è posizionata come in figura, c’è la

necessità di battente sopra il livello del pelo libero del

vaso.

Il punto più a rischio, ai fini di depressione nell’impianto,

è rappresentato dal punto 2, all’ingresso della pompa.

Figura 45 altra posizione della pompa Figura 46 andamento delle pressioni

IMPIANTI A VASO CHIUSO 25

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Di solito al posto di un vaso di espansione aperto se ne usa uno chiuso. I vantaggi di questo tipo di casi di

espansione sono la maggiore libertà di installazione, riduzione di assorbimento di ossigeno da parte

dell’acqua, riduzione dei depositi dovuti agli inquinanti atmosferici, eliminazione delle perdite per

auto-evaporazione.

Un impianto con vaso di espansione chiuso è formato

da un generatore G, un separatore d’aria S.A., un

indicatore di livello I, un manometro M, un pressostato

di sicurezza P (ulteriore protezione nel caso in cui non

intervenga TS), un termostato di sicurezza TS (interviene

a una temperatura superiore alla temperatura massima

qualora per ragioni tecniche non sia intervenuto il

termostato di esercizio; dopo il suo intervento

l’impianto non riparte automaticamente), un

termostato di esercizio TE (interviene sull’apporto di

energia al generatore con una regolazione a gradini o

modulante), un vaso di espansione V e una valvola di Figura 47 impianto con vaso di espansione chiuso

sicurezza Vs (mette in comunicazione il sistema con

l’esterno, qualora non intervenga P). la sequenza di intervento degli organi di regolazione e sicurezza è

dunque: TE TS P Vs.

→ → →

Il vaso di espansione può essere:

- Auto-pressurizzato: aria contenuta nel vaso si pressurizza quando si carica l’impianto. Il valore

∆

della pressione si ottiene dalla relazione , dove è il battente idrostatico sopra

0

= + ℎ+ ℎ

il livello de vaso e è la sovra-pressione richiesta nel punto più alto dell’impianto (di solito pari

∆

a circa 0,3 bar). La deve corrispondere alla pressione massima assoluta di esercizio a cui è

tarata la valvola di sicurezza, diminuita di una quantità pari al dislivello di quota tra vaso di

espansione e valvola di sicurezza. Il volume del vaso di espansione auto-pressurizzato vale

dunque: ∆

=

−

0

- Pre-pressurizzato: aria contenuta del vaso si auto-pressurizza quando si carica l’impianto. Il

volume del vaso di espansione pre-pressurizzato é dato da:

∆

=

1 −

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REGOLAZIONE DEGLI IMPIANTI DI RISCALDAMENTO

Figura 48 schema impianto di riscaldamento

Lo scopo è quello di adeguare il funzionamento dell’impianto alle richieste dell’utenza. Tale esigenza

consiste nel mantenere costante la temperatura ambiente.

Il fabbisogno di potenza termica è dato dalla seguente equazione, dove è il coefficiente di scambio sulla

parete, è la superficie disperdente, è il numero di ricambi orari di aria, è il calore specifico dell’aria, è

il volume netto totale da riscaldare e è il numero di tipologie di parete:

( ) ( )

= − ∑ ∗ + − ∗ ∗ ∗

=1

La potenza termica è ceduta agli utilizzatori secondo la seguente legge, in cui indica la portata della

pompa, è il calore specifico dell’acqua, è il coefficiente globale di scambio termico negli utilizzatori

e è la superficie di scambio degli utilizzatori:

+

1 2

( )

= ∗ ∗ − = [ − ] ∗ ∗

1 2

2

Si può intervenire in vari modi e con diversi risultati sull’impianto:

modo di intervento risultato

Regolazione della portata del fluido Sconsigliata:

non ci sono pompe a portata variabile

- valvola di strozzamento a valle della

- pompa comporta diminuzione del

rendimento e sbilanciamento idraulico

Funzionamento ad intermittenza della pompa Notevole scapito per la temperatura

Si ha anche una variazione della temperatura di

Intervenire sulla temperatura di mandata

1 uscita

2

Tabella 9 interventi sulla regolazione e loro conseguenze

Ad ogni variazione della temperatura esterna , per

costante, corrisponde una variazione delle

temperature e e anche della differenza (

−

1 2 1

). La variazione della temperatura è realizzabile

2 1

intervenendo sul termostato di esercizio della

caldaia. La regolazione diretta della comporta due

1

tipi di problemi: condizioni di benessere (risulta

complesso mantenere costante la temperatura in un

ambiente con un semplice termostato); per valori Figura 49 relazione teorica tra temperatura esterna e di mandata

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elevati di si hanno bassi valori della e quindi della con pericoli di condensa nei tubi di fumo e

1 2

conseguente formazione di acidi

corrosivi. La soluzione a cui

generalmente si ricorre è quella della

introduzione di una valvola

miscelatrice a tre vie () che

provvede al by-pass dalla caldaia di

una frazione della portata del

liquido che circola nella rete degli

utilizzatori (valore pressoché

costante). La temperatura in uscita Figura 50 impianto di riscaldamento con valvola a tre vie

dalla caldaia ( rimane costante.

)

1

Successivamente l’acqua si miscela

con quella by-passata riducendo la propria temperatura al valore . La frazione di portata che attraversa

1

la caldaia è data dalla relazione: ( ) ( ).

∗ ∗ ∗ − = ∗ ∗ −

1 2 1 2

Per evitare fenomeni di condensazione in caldaia si inserisce una pompa di ricircolo (aumenta la

temperatura ad un valore non pericoloso per fenomeni di condensa). La valvola ( ) è generalmente

2 2

motorizzata (con comando automatico tramite il regolatore (R)). La termosonda esterna rileva i

principali fattori del clima e fa in modo che la temperatura di mandata venga preregolata. Eventuali sue

1

variazioni vengono segnalate dalla sonda di mandata ( ) al regolatore (R) che provvederà ad intervenire

sulla posizione della valvola mix. La termosonda ambiente (TA) rileva e segnala al regolatore (R) eventuali

scostamenti della temperatura programmata.

In un impianto a zone è

schematizzata la pompa (P) è

dimensionata per una

portata di liquido superiore

alla somma delle portate

relative alle pompe ( ), ( )

1 2

e ( ). È assicurato in questo

3

modo un ricircolo attraverso

la valvola ( ) che assolve a

funzioni di anticondensa nel

generatore. I circuiti (1), (2) e

(3) alimentano tre zone con Figura 51 configurazione di impianti a zone

caratteristiche ambientali

differenti quindi ciascuno

con una regolazione indipendente. 28

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REGOLAZIONE DIRETTA ALL’UTENZA

La regolazione di un impianto di riscaldamento

può avvenire anche direttamente all’utenza.

Nell’utilizzatore ( ) la regolazione viene

1

effettuata tramite una valvola termostatica ( ),

variando la portata di liquido che attraversa

lo scambiatore di calore. Questo tipo di

regolazione causa uno sbilanciamento idrico

nei vari rami del circuito, problema che si può

superare introducendo una valvola deviatrice

. La regolazione nell’utilizzatore avviene

sempre per effetto di una variazione di portata,

ma questa non comporta uno sbilanciamento

idrico negli altri utilizzatori. A valle della valvola Figura 52 tipi di regolazione diretta all'utenza

deviatrice è inserita una valvola (S) che ha il

compito di bilanciare le perdite di carico dei due circuiti. La valvola deviatrice può essere sostituita da una

valvola miscelatrice ( ) inserita sul ritorno (utilizzatore ) (anche in questo caso si ha portata variabile e

3

temperatura di ingresso costante). La valvola miscelatrice è meno costosa della valvola deviatrice perché

è costituita da un’unica sede (ci sono due entrate ed una sola uscita). Nella necessità di dover regolare la

temperatura di ingresso in uno degli utilizzatori, possono essere adottate le soluzioni con valvola

miscelatrice (utilizzatore ) o con valvola deviatrice (utilizzatore ). In entrambi i casi è necessario

4 5

inserire una pompa all’utenza per permettere al fluido in uscita dall’utilizzatore di re-immettersi nel

circuito di ingresso. Tutte queste valvole sono in genere motorizzate (con comando termostatico).

Valvola termostatica a due vie Valvola miscelatrice a tre vie Valvola miscelatrice a tre vie

(2 in – 1 out) (1 in – 2 out)

Sostanzialmente sono Normalmente sono realizzate in

composte da un corpo valvola e modo tale che ad una apertura

da un otturatore che, con il suo progressiva di una delle due

movimento, varia la luce di porte indipendenti si ha una

passaggio interna. Le valvole a