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La selezione di uno scaldatore idronico industriale non riguarda soltanto la capacità di riscaldamento. In officine, magazzini, serre e strutture per la manutenzione di flotte, le tubazioni sono spesso lunghe e il numero di emettitori di calore può essere elevato. Portata, prevalenza della pompa, diametro delle tubazioni e resistenza del sistema devono essere tutti adeguatamente abbinati.
Un sistema con portata troppo bassa potrebbe lasciare fredde le zone più lontane. Un sistema con portata eccessiva può generare rumore, sovraccaricare inutilmente la pompa e causare usura prematura. Il metodo seguente fornisce un quadro pratico per dimensionare un circuito idronico di riscaldamento ad alta potenza.
Stimare innanzitutto il fabbisogno di riscaldamento
Iniziare stimando il calore totale richiesto per l’ambiente. Il riscaldatore deve essere dimensionato in base alla superficie dell’edificio, al livello di isolamento, all’altezza dei soffitti, alle perdite d’aria, alla frequenza di apertura delle porte e alle condizioni invernali locali.
Calcolare il carico totale: come prima approssimazione, un capannone industriale moderatamente isolato potrebbe richiedere circa 100-150 W per metro quadrato. Un capannone di 200 m² potrebbe quindi necessitare di circa 20-30 kW, a seconda dell’isolamento e del clima. Si tratta tuttavia di una stima approssimativa; sistemi di maggiori dimensioni o di particolare importanza devono essere verificati da un ingegnere termotecnico.
Zone separate quando necessario: Se il sistema riscalda aree diverse, come un ufficio, un'officina, una zona di stoccaggio o un'area per letti da serra, calcolare ciascuna zona separatamente. Ciò semplifica la regolazione del flusso e previene il surriscaldamento di un’area mentre un’altra rimane fredda.
Tenere conto delle condizioni operative reali: Porte di grandi dimensioni, frequente movimento di veicoli, isolamento insufficiente del tetto o elevate esigenze di ventilazione possono aumentare in modo significativo il fabbisogno termico. Non dimensionare il riscaldatore in base soltanto alla superficie del pavimento.
Calcolare la portata richiesta
La portata determina la quantità di calore che il fluido termovettore può trasferire dal riscaldatore agli emettitori. Per i sistemi ad acqua, una formula pratica è:
Portata (L/min) = Carico termico (kW) × 14,3 / Caduta di temperatura desiderata (°C)
La caduta di temperatura desiderata corrisponde alla differenza tra la temperatura di mandata in uscita dal riscaldatore e la temperatura di ritorno in ingresso. Per molti sistemi industriali, si utilizza comunemente una caduta di temperatura progettuale di 10–15 °C.
Esempio di calcolo: per un sistema da 30 kW con una caduta di temperatura di 12 °C, la portata è pari a 30 × 14,3 / 12 = 35,8 L/min. Aggiungendo un margine pratico del 15-20%, la portata obiettivo della pompa risulta approssimativamente compresa tra 41 e 43 L/min alla prevalenza richiesta dal sistema.
Non sovradimensionare in modo indiscriminato: una portata maggiore non è sempre migliore. Una portata eccessiva può aumentare il rumore della pompa, ridurre la stabilità del controllo della temperatura e generare perdite di carico innecessarie attraverso valvole e raccordi.
Determinare la prevalenza della pompa dalla resistenza del sistema
La prevalenza della pompa è la pressione che la pompa deve fornire per spingere il liquido refrigerante attraverso il sistema. In un circuito idronico chiuso, l’altezza verticale non agisce come in una pompa di sollevamento aperta una volta che il circuito è riempito, ma l’altitudine influisce comunque sul riempimento, sull’espulsione dell’aria, sulla regolazione del vaso di espansione e sulla pressione statica. Per la scelta della pompa di circolazione, le perdite di carico per attrito e quelle dovute ai componenti sono generalmente i fattori principali.
Elencare tutte le fonti di resistenza: includere la lunghezza delle tubazioni di mandata e di ritorno, i gomiti, le derivazioni a T, le valvole, i filtri, i collettori, le unità a ventilconvettore, i radiatori, gli scambiatori di calore e qualsiasi tratto di tubo con diametro ridotto.
Utilizzare i dati forniti dal produttore, ove possibile: le unità a ventilconvettore, le pompe, i riscaldatori, le valvole e i filtri devono essere dotati di informazioni sulla caduta di pressione. Questi valori sono più affidabili rispetto alle stime approssimative.
Aggiungere un margine di sicurezza pratico: l’accumulo di incrostazioni, la concentrazione di glicole, la viscosità a basse temperature e possibili ampliamenti futuri del sistema possono tutti aumentare la resistenza. Un margine del 15-20% è spesso utile, ma va comunque evitato un sovradimensionamento eccessivo.
Abbinare riscaldatore, pompa, diametro delle tubazioni e accessori
Il riscaldatore, la pompa di circolazione, il diametro delle tubazioni, il vaso di espansione, le valvole e gli apparecchi di emissione devono essere selezionati come un unico sistema. Un riscaldatore potente non può funzionare in modo ottimale se la pompa e l’impianto idraulico non sono in grado di movimentare una portata sufficiente di fluido termovettore.
Selezione del riscaldatore: scegliere un riscaldatore con potenza adeguata al carico termico calcolato e verificare il tipo di fluido termovettore consentito, la gamma di temperatura di esercizio e il limite di pressione.
Selezione della pompa: utilizzare la curva della pompa per verificare che quest’ultima possa erogare la portata richiesta alla prevalenza calcolata. Il punto di funzionamento deve trovarsi all’interno del campo di efficienza e stabilità della pompa, non agli estremi della curva.
Selezione delle tubazioni: tubazioni di diametro insufficiente aumentano rapidamente le perdite di carico per attrito. Per portate più elevate, un diametro interno maggiore può ridurre il carico sulla pompa e migliorare l’equilibrio idraulico. Il materiale delle tubazioni deve inoltre essere compatibile con il fluido termovettore, la pressione, la temperatura e l’ambiente di installazione.
Protezione del sistema: installare un vaso di espansione, un dispositivo di sicurezza per il sovrappressione, sfiati d’aria nei punti più alti, filtri o vagli se necessari, nonché manometri e termometri per la messa in servizio e la manutenzione.
Evitare errori comuni nella scelta delle dimensioni industriali
Ignorare le valvole di bilanciamento: i rami paralleli necessitano di valvole di bilanciamento affinché il circuito più vicino non prelevi troppa portata, mentre i circuiti più distanti rimangono insufficientemente riscaldati.
Non prevedere punti di misurazione: in assenza di un manometro, di rilevazioni della temperatura o di un indicatore di portata, risulta difficile diagnosticare prestazioni scadenti dopo l’installazione.
Utilizzare metalli incompatibili: rame, alluminio, acciaio e ottone possono generare rischi di corrosione se la composizione del fluido antigelo e i raccordi non vengono scelti correttamente. Utilizzare materiali compatibili, separazione dielettrica ove opportuna e idonei inibitori di corrosione.
Trascurare l’accesso per la manutenzione: i sistemi industriali devono consentire la sostituzione delle pompe, la pulizia dei filtri, lo spurgo dell’aria e la manutenzione degli scambiatori di calore senza dover smontare l’intera rete di tubazioni.
Un sistema industriale affidabile di riscaldamento idronico inizia con una corretta stima del carico termico, quindi abbinando portata, prevalenza della pompa, diametro delle tubazioni e accessori di regolazione. Per sistemi di grandi dimensioni o complessi, si raccomanda vivamente un calcolo idraulico dettagliato e una revisione professionale del progetto.