Lo schema impianto di riscaldamento rappresenta la mappa dettagliata del sistema che permette di distribuire calore in maniera efficiente all’interno di un edificio. Una progettazione accurata di questo schema è fondamentale per garantire un comfort termico ottimale, minimizzando gli sprechi energetici e contribuendo alla sostenibilità ambientale.
In questo articolo analizziamo in dettaglio come realizzare uno schema impianto di riscaldamento che miri all’efficienza termica: dal suo ruolo nell’edilizia moderna fino alla progettazione, realizzazione, e manutenzione di un sistema che unisca prestazioni ottimali e sicurezza.
Progettare un impianto termico è complesso in quanto richiede una competenza accurata. È essenziale effettuare calcoli precisi e rigorosi, poiché anche un minimo errore potrebbe provocare disfunzioni nel sistema. Per evitare qualsiasi problematica e risparmiare tempo prezioso, è opportuno utilizzare un software impianti termici: un supporto professionale per il dimensionamento, la verifica, i calcoli e l’ottenimento automatico di relazioni tecniche dettagliate, tavole grafiche esaustive e il computo preciso.
Come funziona uno schema impianto di riscaldamento
Gli schemi degli impianti di riscaldamento rappresentano graficamente la disposizione dei componenti e le connessioni all’interno dell’impianto. Il concetto di base è il trasferimento di calore: l’acqua calda viene prodotta da una caldaia e circola attraverso il sistema per riscaldare gli ambienti. I collegamenti tra componenti come tubature, valvole e radiatori sono indicati negli schemi, consentendo una visione d’insieme del flusso termico.
L’efficienza e la corretta operatività degli impianti di riscaldamento sono fondamentali per il comfort abitativo. Gli schemi degli impianti di riscaldamento giocano un ruolo chiave nell’aiutare tecnici ed esperti a comprendere e gestire tali impianti.
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Schema impianto di riscaldamento: i componenti
Gli impianti di riscaldamento sono composti da diversi componenti che collaborano sinergicamente per creare un ambiente confortevole. La corretta progettazione e installazione di questi componenti garantiscono non solo un’esperienza termica ottimale, ma anche notevoli risparmi energetici.
Componenti principali:
- Caldaia: è il motore dell’impianto di riscaldamento. Essa riscalda l’acqua utilizzando varie fonti di energia, come il gas, il gasolio o l’elettricità. L’acqua calda prodotta dalla caldaia è poi distribuita attraverso tubi e circuiti verso i radiatori o altri dispositivi di riscaldamento.
- Radiatori o dispositivi di riscaldamento: i radiatori sono responsabili della distribuzione del calore all’interno degli ambienti. Sono posizionati strategicamente in tutta l’abitazione e consentono il trasferimento termico dall’acqua calda ai locali. Questi dispositivi possono variare in dimensioni e design, ma il loro obiettivo principale è generare calore e mantenerlo costante.
- Tubi e circuiti: costituiscono il sistema di trasporto dell’acqua calda nell’impianto di riscaldamento. Essi collegano la caldaia ai radiatori e ad altre unità di riscaldamento. I circuiti sono percorsi chiusi attraverso cui l’acqua fluisce, permettendo al calore di essere trasferito in modo efficiente da un punto all’altro.
- Valvole di controllo: regolano il flusso dell’acqua all’interno dell’impianto. Posizionate lungo i tubi, queste valvole consentono di bilanciare la quantità di acqua che raggiunge i radiatori. Ciò garantisce una distribuzione uniforme del calore e previene squilibri termici tra gli ambienti.
- Termostati e termostatici: svolgono un ruolo fondamentale nel mantenere la temperatura desiderata. I termostati centrali controllano l’accensione e lo spegnimento della caldaia in base alla temperatura ambiente. I termostatici, invece, regolano il flusso dell’acqua all’interno dei radiatori, mantenendo una temperatura costante in ogni stanza.
- Pompe di circolazione: favoriscono il movimento dell’acqua attraverso l’impianto. Questi dispositivi assicurano che l’acqua calda venga distribuita in modo uniforme e che il flusso sia costante. Le pompe contribuiscono anche a mantenere un’efficienza energetica ottimale riducendo la resistenza al flusso dell’acqua.
- Espansione e serbatoi di accumulo: sono componenti che gestiscono i cambiamenti di volume dell’acqua causati dalla variazione di temperatura. L’acqua tende ad espandersi quando si riscalda e questi componenti consentono alla pressione dell’acqua di essere regolata in modo sicuro.
Tipi di impianto di riscaldamento
Esistono diversi tipi di impianti di riscaldamento, ognuno con le proprie caratteristiche. Quando si tratta di scegliere il tipo di impianto di riscaldamento più adatto alle proprie esigenze, è fondamentale considerare le caratteristiche di ciascuna opzione. La scelta del tipo di impianto di riscaldamento dipende dalle preferenze personali, dalle caratteristiche dell’edificio e dalle esigenze di riscaldamento. Ogni tipo di impianto ha vantaggi e caratteristiche uniche che possono influenzare il tuo comfort e i tuoi costi energetici.
Tipologie di impianti:
- Radiatori: Un classico tra gli impianti di riscaldamento è quello a radiatori. Questo sistema utilizza una caldaia per riscaldare l’acqua, che poi viene distribuita attraverso una rete di radiatori posizionati nelle stanze. Questi radiatori possono essere realizzati in materiali come ghisa, alluminio o acciaio, che sono ottimi conduttori di calore.
- Impianto elettrico: L’impianto di riscaldamento elettrico, sebbene non sia una novità, può essere migliorato utilizzando energie rinnovabili come il fotovoltaico. Questo ti permette di risparmiare grazie all’energia autoprodotta, riducendo i costi man mano che produci più energia.
- Impianto con caldaia: L’impianto di riscaldamento con caldaia, abbinata ai termosifoni, è uno dei più diffusi. Oltre al tradizionale a gas metano, esistono varianti ecosostenibili come il sistema a biomassa, che sfrutta legno o pellet come combustibile.
- Impianto a soffitto: Questo sistema si basa su un impianto radiante a soffitto che copre una grande parte dello spazio dell’abitazione, diffondendo il calore in modo uniforme. I tubi idraulici vengono posizionati sul soffitto e ricoperti da un controsoffitto in cartongesso per migliorare la conduzione del calore.
- Impianto a parete o battiscopa: Questi sistemi funzionali includono l’impianto di riscaldamento a parete o nel battiscopa. I tubi possono passare dietro le pareti, migliorando l’estetica della casa. Questo tipo di impianto richiede solo fori nelle pareti per il passaggio delle tubazioni.
- Impianto di riscaldamento a pompa di calore: Questo sistema sfrutta le fonti energetiche rinnovabili, come il fotovoltaico, e rappresenta un’opzione ad alta efficienza energetica. Anche se richiede un investimento iniziale, può essere utilizzato sia per il riscaldamento invernale che per il raffreddamento estivo.
- Impianto centralizzato: L’impianto di riscaldamento centralizzato è spesso adottato in edifici multi-unità, come condomini o uffici. In questo sistema, una singola caldaia genera acqua calda che viene poi distribuita attraverso un complesso sistema di tubazioni verso tutti i radiatori o termosifoni presenti nell’edificio.
- Impianto a pavimento: L’impianto di riscaldamento a pavimento è sempre più popolare grazie alla sua capacità di fornire un calore uniforme e confortevole in tutta la casa. Questo sistema prevede l’installazione di tubi o cavi riscaldanti sotto il pavimento, attraverso i quali circola acqua calda o corrente elettrica. L’effetto è un riscaldamento omogeneo che si diffonde dal pavimento verso l’alto, evitando la formazione di zone fredde.
- Impianto a muro: L’impianto di riscaldamento a muro è una scelta ideale per coloro che desiderano un riscaldamento localizzato in specifiche aree della casa. Questo sistema utilizza pannelli radianti o termosifoni a parete per emanare calore direttamente nell’ambiente circostante.
Schema impianto di riscaldamento: i simboli
La lettura degli schemi richiede la comprensione dei simboli comuni. Le valvole termostatiche, di zona e di chiusura sono rappresentate graficamente insieme a pompe e scambiatori di calore. Gli schemi possono essere unifilari, mostrando la sequenza del flusso, o funzionali, evidenziando l’interazione tra i componenti. Interpretare flussi e connessioni è fondamentale per diagnosticare eventuali problemi.
Gli schemi di impianti di riscaldamento sono arricchiti da simboli grafici che rappresentano diversi elementi, ad esempio:
- la caldaia (componente centrale) è generalmente rappresentata da un rettangolo con un triangolo al centro, simboleggiante il fuoco;
- i tubi sono spesso mostrati come linee con frecce che indicano la direzione del flusso dell’acqua calda.
È importante comprendere appieno questi simboli poiché essi rendono più agevole l’interpretazione degli schemi.
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Nei diagrammi degli impianti anche le valvole sono indicate con simboli specifici.
Le valvole possono essere:
- termostatiche che regolano la temperatura;
- di zona che separano le diverse sezioni dell’impianto;
- di chiusura che permettono di isolare parti dell’impianto per la manutenzione.
Pompa e circolatori sono essenziali per far circolare l’acqua, mentre i radiatori e i termosifoni sono rappresentati per distribuire il calore.
Flusso dell’acqua, dell’energia e del calore
Il flusso dell’acqua, dell’energia e del calore all’interno degli impianti di riscaldamento è un processo complesso che svolge un ruolo fondamentale nell’assicurare un’efficienza termica ottimale. Capire come queste componenti interagiscono può aiutare a mantenere l’impianto in condizioni ottimali e per garantire il comfort termico all’interno degli edifici, minimizzando gli sprechi energetici e ottimizzando l’efficienza. Un sistema ben progettato e correttamente bilanciato contribuirà a creare un ambiente confortevole e sostenibile.
Punti chiave da considerare:
- Ciclo di circolazione dell’acqua: il flusso dell’acqua rappresenta il cuore pulsante dell’intero impianto di riscaldamento. L’acqua fredda viene prelevata dalla fonte, ad esempio dalla caldaia e circola attraverso una rete di tubi verso i radiatori o altre unità di riscaldamento. L’acqua assorbe il calore e trasferisce l’energia termica all’ambiente.
- Caldaia e riscaldamento dell’acqua: l’acqua fredda entra nella caldaia, dove viene riscaldata attraverso il bruciatore a gas o altre fonti di calore. L’acqua calda viene quindi distribuita attraverso i tubi verso i radiatori. Una volta raffreddata, l’acqua ritorna alla caldaia per essere nuovamente riscaldata.
- Trasferimento di calore: l’energia termica contenuta nell’acqua calda viene trasferita all’ambiente attraverso i radiatori o altri dispositivi di riscaldamento. Le superfici dei radiatori si riscaldano e irradiano calore nell’ambiente circostante. Questo processo di trasferimento termico garantisce una temperatura confortevole all’interno dell’edificio.
- Ritorno dell’acqua raffreddata alla caldaia: dopo aver ceduto il calore agli ambienti, l’acqua raffreddata ritorna alla caldaia attraverso un circuito chiuso. Questo flusso costante di ricircolo consente all’acqua di essere riscaldata nuovamente, mantenendo il ciclo di riscaldamento in atto.
- Bilanciamento del flusso: è fondamentale che il flusso dell’acqua sia bilanciato in modo uniforme tra i diversi radiatori o unità di riscaldamento. Ciò evita che alcune parti dell’edificio siano surriscaldate mentre altre rimangono fredde. Le valvole di controllo poste lungo i tubi consentono di regolare il flusso, assicurando una distribuzione uniforme del calore.
- Efficienza energetica: un flusso dell’acqua ben progettato e bilanciato contribuisce all’efficienza energetica dell’impianto. Un corretto bilanciamento riduce lo spreco di energia e assicura che il sistema operi al massimo delle sue potenzialità, mantenendo bassi i costi operativi.
È di fondamentale importanza comprendere appieno gli schemi di un impianto di riscaldamento in quanto all’interno sono inserite delle informazioni utili per il corretto funzionamento. Puoi avvalerti di un software impianti termici per ottenere automaticamente vari elementi tra cui le tavole grafiche con la relativa legenda degli impianti che ti consente di associare gli elementi ai simboli presenti nello schema dell’impianto.
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Una pavimentazione studiata per ospitare un sistema di riscaldamento a pavimento è composta da più strati che devono aiutare la propagazione verso l’alto del calore emanato dal sistema stesso.
La superficie sulla quale si camminerà a lavori ultimati: è l’unico strato che avrà una rilevanza estetica - poiché sarà anche l’unico ad essere esposto. Le diverse tipologie di massetto offrono variazioni molto più tangibili: tempistiche di solidificazione, tempi di asciugatura per la posa del pavimento, valori di conducibilità, necessità o meno di effettuare dei giunti (tagli) di interruzione, compattezza, biocompatibilità, spessori minimi applicabili differiscono di molto in base al massetto scelto.
Allo stato attuale, la scelta migliore per chi desidera un impianto di riscaldamento a pavimento ben eseguito e performante termicamente ricade su massetti autolivellanti ad altissima conducibilità termica e basso spessore di applicazione.
Se stai costruendo una casa moderna sicuramente vuoi evitare di occupare porzioni di pareti con corpi scaldanti e sono quasi certo che sceglierai di installare un riscaldamento a pavimento. Questo sistema di riscaldamento è di gran lunga il sistema più richiesto ed utilizzato anche nelle nostre zone, in Veneto.
Tanto che qui, a Vicenza, quando i clienti vengono a chiederci consigli su come fare il riscaldamento in una casa danno già per scontato che si tratti di un impianto radiante a pavimento ed i consigli richiesti sono, piuttosto, sulla tipologia di tubazione, piuttosto che su quali pannelli, collettori, o caldaie da utilizzare per allestire questo tipo di impianto.
Impianti radianti di oltre 2000 anni fa
L'impianto a pavimento radiante ha, infatti, radici storiche antiche.
Già ai tempi dei romani venivano realizzati sotto le ville cunicoli di convogliamento di aria e fumi caldi prodotti in queste stesse strutture sotterranee.
Si trattava del cosidetto hypocaustum. Il pavimento, poi rivestito in mosaici, era sopraelevato per creare una intercapedine in cui veniva convogliata aria calda.
Un precursore dei moderni impianti a pavimento anche se, invece dell'acqua, a circolare sotto il pavimento era aria calda.
Riscaldamento a pavimento con l'acqua
I primi ad avere l'intuizione di riscaldare la struttura con un sistema ad acqua anziché ad aria furono alcuni progettisti inglesi all'inizio del '900. Un impianto con tubazioni in acciaio annegate nel cassetto, in cui scorreva acqua calda, fu realizzato per riscaldare il palazzo Royal River a Londra nel 1909.
Anche se i primi impianti risalgono a quell'epoca, una reale diffusione si ebbe soltanto nel secondo dopoguerra.
In quegli anni la costante carenza di corpi scaldanti e la facilità di inserimento dei pannelli nelle solette prefabbricate portarono al diffondersi del riscaldamento a pavimento. La tecnica adottata era quella di annegare nel massetto di sostegno della pavimentazione, senza strati sottostanti di materiale isolante, tubi in ferro o acciaio.
I moderni sistemi hanno superato i problemi dei primi impianti radianti.
I problemi dei primi impianti di riscaldamento a pavimento
I problemi che si verificarono con questi primi impianti di riscaldamento a pavimento fecero declinare l'interesse per questa tipologia di riscaldamento e sostanzialmente furono:
- scarsi risultati ottenuti in termini di efficienza degli impianti,
- costi elevati di realizzazione,
- difficoltà pratiche incontrate nella realizzazione in cantiere.
Ma, soprattutto, ciò che decretò l'iniziale fallimento di questa tecnologia furono i numerosi disturbi fisiologici provocati, quali, in particolare:
- cattiva circolazione sanguigna
- innalzamento della pressione arteriosa,
- mal di testa,
- eccessiva sudorazione.
Questi disturbi furono gravi e documentati, al punto che, in alcuni Paesi europei, vennero istituirono apposite commissioni per studiarne le cause.
Quale temperatura massima per l'impianto a pavimento?
I risultati delle varie commissioni di inchiesta concordarono nel sostenere che negli impianti realizzati le condizioni di malessere fisiologico erano da addebitarsi ai valori troppo elevati di temperatura superficiale del riscaldamento a pavimento e all'inerzia termica delle solette.
Questi studi dimostrarono che, per evitare sensazioni di malessere, la temperatura superficiale del pavimento non deve superare i 28-29 °C.
L'adattamento dei moderni impianti a queste disposizioni e l'adozione di materiali e tecniche di installazione differenti hanno permesso di eliminare queste problematiche ed è grazie a questi studi che oggi gli impianti di riscaldamento a pavimento si definiscono "impianti a bassa temperatura".
Le criticità trovate nel sistema aiutarono a migliorarlo e negli impianti recenti è dimostrato che quando la tecnologia dell'impianto radiante opera a bassa temperatura superficiale e ad inerzia termica non troppo elevata, non solo supera i problemi iniziali ma riesce ad offrire un comfort termico sensibilmente superiore a quello ottenibile con gli impianti a radiatori o a convettori.
Fu con la crisi energetica degli anni '70 che si ritornò a concentrare l'attenzione sugli impianti radianti a pavimento.
Sotto la spinta di tale crisi quasi tutti i Paesi europei emanarono leggi che imposero un buon isolamento termico degli edifici: questo elemento fu determinante per il rilancio dell'impianto a pavimento. Infatti rese possibile riscaldare i locali con:
- minori costi energetici e
- con temperature significativamente inferiori
Inoltre venne perfezionato il sistema, ad esempio inserendo sotto ai tubi dei pannelli isolanti/radianti che costituiscono non solo un supporto in grado di facilitare il fissaggio della tubazione ma che sono in grado di garantire anche una elevata capacità isolante e riflettente.
I pannelli isolanti sono progettati per ridurre la dispersione termica verso il basso, cioè verso il solaio. Questo evita che una certa quantità di calore venga dispersa riducendo l'efficienza del sistema di riscaldamento. I pannelli isolanti agiscono, insomma, come una barriera termica, garantendo che quasi tutto il calore generato dalle tubazioni sia diretto e orientato verso l'alto.
La norma UNI EN 1264 specifica i requisiti per la progettazione, l'installazione e la verifica dei sistemi di riscaldamento a pavimento ad acqua calda.
Uno dei principali benefici dell'introduzione della norma UNI EN 1264 è la standardizzazione dei sistemi di riscaldamento a pavimento.
La norma UNI EN 1264 specifica delle linee guida per l'installazione dei sistemi di riscaldamento a pavimento assicurando che vengano evitati problemi come perdite, malfunzionamenti o inefficienze che potrebbero compromettere la sicurezza degli edifici e la salute degli occupanti.
Il pavimento radiante sicuramente ha contribuito all'obiettivo di risparmiare sul riscaldamento ma per ottimizzare le performance delle case ma una nuova sensibilità ha portato a considerare l'importanza di isolare le pareti opache con un cappotto termico, sostituire vetrate e finestre con vetri ad alto isolamento termico, isolare il sottotetto, utilizzare condizionatori o caldaie di alta qualità (a condensazione o ibride), installare una ventilazione meccanica controllata insomma devi considerare tutte le questioni che ti consentono di ottenere un risparmio energetico per la tua abitazione.
La progettazione di un impianto di riscaldamento a pavimento richiede la valutazione del fabbisogno termico dell’edificio in ottemperanza alla legge 10/91 e successive modifiche ed aggiornamenti. Nello specifico la norma UNI EN 1264-3:2009 definisce le modalità di dimensionamento di un impianto radiante per il funzionamento invernale ed estivo.
Per quanto riguarda la potenza massima che un impianto radiante può fornire all’ambiente, con particolare attenzione agli impianti a pavimento, è importante che la temperatura superficiale non causi problemi di salute per gli occupanti, come la cattiva circolazione sanguigna degli arti inferiori. A tale scopo la norma definisce dei valori limite per le temperature superficiali.
Il primo passo nella progettazione di un impianto di riscaldamento a pavimento è la valutazione dei carichi termici di progetto.
Nella valutazione della temperatura di mandata, dobbiamo considerare che l’impianto viene gestito con una temperatura uniforme e che la scelta della temperatura di mandata influisce sulla resa termica del pannello.
Le tubazioni dell’impianto saranno posizionate alla profondità di 58 cm, annegate nel cemento (in umido), al di sopra del materiale isolante.
Generalmente per i locali normalmente abitati con una richiesta di potenza nell’ordine delle decine di kW, il passo consigliato è alternativo tra 15 e 20 cm.
Nella progettazione di un impianto di riscaldamento a pavimento, sono comuni alcuni errori che possono compromettere la corretta funzionalità del sistema. Tra gli errori di progettazione più frequenti, si può ricordare la sovrastima dei carichi termici effettivi, che può portare ad un sovradimensionamento dell’impianto o a ritenere il sistema non adatto allo scopo.
Il sistema di riscaldamento a pavimento connesso all’efficienza della pompa di calore ti consente di ottenere un notevole comfort negli spazi e al contempo un risparmio energetico importante. Un altro vantaggio, quando in una nuova costruzione decidi di inserire il riscaldamento a pavimento, la scelta di connetterlo a delle pompe di calore rispetto alle caldaie tradizionali ti consentirà di sentirti più al sicuro e spendere meno soldi e tempo in manutenzione.