Sezioni dell’articolo
- A cosa serve l’eccesso di pressione?
- Regole di disegno di contorno chiuse
- Selezione e installazione di un vaso di espansione
- Alimentazione automatica del sistema
- Installazione e risoluzione dei problemi
Gli specialisti alle prime armi nella progettazione e installazione di sistemi di riscaldamento idraulico si chiedono: perché è così importante mantenere una pressione in eccesso nel circuito e in che modo ciò può essere ottenuto. Ti invitiamo a scoprire le risposte alle domande più frequenti su questo argomento nella nostra recensione sui sistemi di riscaldamento chiusi.
A cosa serve l’eccesso di pressione?
Immagina un sistema di riscaldamento con un vaso di espansione aperto. Nella sua parte superiore, il refrigerante è sotto una pressione di circa 100 kPa o 10,2 m di colonna d’acqua. Contrariamente al limite superiore del riempimento, che si trova sotto la normale pressione atmosferica, nella parte inferiore il refrigerante viene compresso ancora di più, la differenza è appena uguale alla differenza di altezza ed è espressa in metri di colonna d’acqua. Le variazioni della pressione atmosferica e dell’altitudine, nonché della densità del refrigerante, possono apportare le proprie regolazioni. Tuttavia, in pratica, questi piccoli errori vengono trascurati..
Nel normale funzionamento di tale sistema, un volume significativo di acqua viene riscaldato all’interno dello scambiatore di calore della caldaia. Il riscaldamento è accompagnato da espansione, a causa della quale una porzione di acqua con una temperatura più elevata esercita una pressione aggiuntiva sul volume adiacente del liquido di raffreddamento. In questo caso, un liquido con una densità inferiore si precipita verso l’alto: la forza di pressione del liquido di raffreddamento riscaldato viene sommata con la pressione dell’atmosfera e la pressione interna del sistema, che consente al liquido di raffreddamento di essere spinto lungo un circuito chiuso. Maggiore è la velocità di movimento del liquido di raffreddamento, maggiore è l’effetto di convezione e viceversa..
Cosa succede nei cosiddetti sistemi di riscaldamento chiusi? In essi, il refrigerante viene isolato dall’atmosfera, per cui la pressione al limite di riempimento superiore è praticamente zero e nel punto più basso è uguale all’altezza effettiva della colonna di liquido. Un aumento della pressione dovuto all’espansione dell’acqua non sempre consente di superare la resistenza idrodinamica del sistema, poiché durante l’espansione, l’acqua viene forzata in entrambe le direzioni, la sua espansione verso il basso non è compensata da una pressione aggiuntiva.
Un aumento di volume durante il riscaldamento è caratteristico di qualsiasi vettore di calore. In un sistema di riscaldamento chiuso, ciò porta sicuramente ad un aumento della pressione.
È possibile avviare un tale sistema solo se una grande quantità di refrigerante viene rapidamente riscaldata, il che è impossibile nei moderni sistemi di riscaldamento caratterizzati da un piccolo spostamento e passaggio nominale del tubo. Pertanto, l’eccesso di pressione nel sistema serve come una sorta di sostituto della pressione atmosferica, facilitando notevolmente la convezione naturale e il funzionamento dei dispositivi a circolazione forzata..
Naturalmente, la pressione nell’impianto di riscaldamento non deve essere equivalente in punti diversi. I valori più alti sono registrati nello scambiatore di calore e sul tubo di ritorno della caldaia, una pressione leggermente inferiore può essere registrata all’ingresso della pompa di circolazione e la più piccola – nella sezione più remota e più alta della linea di alimentazione. Uno dei compiti principali di un ingegnere del riscaldamento è quello di fornire una pressione in eccesso all’interno del sistema di riscaldamento e monitorare, in modo che nei suoi vari nodi si osservi una differenza che si adatta alle norme stabilite.
Regole di disegno di contorno chiuse
Per i sistemi idraulici di tipo aperto, la questione della regolazione della pressione è irrilevante: semplicemente non esistono modi adeguati per farlo. A loro volta, i sistemi di riscaldamento chiusi possono essere regolati in modo più flessibile, anche per quanto riguarda la pressione del refrigerante. Tuttavia, per prima cosa è necessario fornire al sistema dispositivi di misurazione – manometri, che vengono installati tramite valvole a tre vie nei seguenti punti:
- in un collezionista di gruppi di sicurezza;
- sulla ramificazione e la raccolta di collezionisti;
- direttamente accanto al vaso di espansione;
- su dispositivi di miscelazione e consumabili;
- all’uscita delle pompe di circolazione;
- al filtro anti-fango (per controllare l’intasamento).
Non tutte le posizioni sono richieste incondizionatamente, molto dipende dalla potenza, dalla complessità e dal grado di automazione del sistema. Abbastanza spesso, le tubazioni del locale caldaia sono disposte in modo tale che le parti importanti dal punto di vista del controllo convergano in un’unità, dove è installato il dispositivo di misurazione. Pertanto, un manometro all’ingresso della pompa può anche servire a monitorare le condizioni del filtro..
Perché è necessario tenere traccia della pressione in punti diversi? Il motivo è semplice: la pressione nel sistema di riscaldamento è un termine collettivo, che di per sé può solo indicare la tenuta del sistema. Il concetto di lavoratore comprende la pressione statica, formata dall’effetto della gravità sul refrigerante e le oscillazioni dinamiche che accompagnano il cambiamento delle modalità operative del sistema e compaiono in aree con diversa resistenza idraulica. Pertanto, la pressione può cambiare in modo significativo quando:
- riscaldamento del liquido di raffreddamento;
- violazione della circolazione;
- inclusione del trucco;
- intasamento delle condotte;
- la comparsa di congestione aerea.
È l’installazione di manometri di controllo in diversi punti del circuito che consente di determinare rapidamente e accuratamente la causa dei guasti e iniziare a eliminarli. Tuttavia, prima di considerare questo problema, dovresti studiare: quali dispositivi esistono per mantenere la pressione di lavoro al livello desiderato.
Selezione e installazione di un vaso di espansione
Il modo principale per mantenere una pressione stabile nel sistema di riscaldamento è installare un vaso di espansione. Questa è una nave sigillata, non scorrevole, all’interno della quale è installata una pera, riempita d’aria ad una certa pressione. Poiché l’aria può essere compressa, questa serranda aiuta a smussare le fluttuazioni di pressione dinamiche..
1 – lo stato del sistema di riscaldamento prima del riempimento con il liquido di raffreddamento; 2 – normale modalità di funzionamento del sistema di riscaldamento; 3 – sovrappressione dovuta al surriscaldamento del liquido di raffreddamento
Perché il vaso di espansione funzioni come previsto, il suo volume deve essere abbastanza alto. È inoltre necessario tenere conto del progetto di lavoro e della pressione massima nel sistema, che è determinata dai dati del passaporto della caldaia. Pertanto, per il funzionamento stabile dell’unità di riscaldamento è necessario un minimo specificato di 0,3–0,5 bar, mentre un limite dell’ordine di 1,2–1,5 bar limita l’effetto distruttivo della pressione sullo scambiatore di calore. I valori indicati sono presi dall’esempio della maggior parte delle caldaie domestiche con una capacità fino a 15 kW, per caldaie più efficienti si applicano valori più alti. È possibile determinare la pressione di esercizio del sistema durante il calcolo idraulico, il valore desiderato dipende dalla resistenza idrodinamica di tubi, dispositivi di riscaldamento e raccordi.
Il volume del serbatoio è determinato dallo spostamento del sistema, dall’espansione termica del liquido di raffreddamento e dalla pressione finale. Come prima approssimazione, la capacità del serbatoio dovrebbe essere circa 0,07-0,1 volte il volume del liquido di raffreddamento. Un valore più accurato si trova nella formula (Vt *?) / K, ovvero il prodotto del volume totale del liquido di raffreddamento per il coefficiente della sua espansione, diviso per il coefficiente di funzionamento del serbatoio. Quest’ultimo è determinato dalla differenza tra la pressione limite e la pressione di esercizio, divisa per la pressione limite, alla quale viene aggiunta l’unità: (P max – P slave) / (P max + 1). In questo caso, la pressione di lavoro viene misurata nel punto più alto del sistema (sul gruppo di sicurezza) e dovrebbe essere vicina all’atmosfera ad un’altezza della colonna d’acqua fino a 4-5 m.
Non vi è alcuna differenza pratica nella posizione di installazione del vaso di espansione chiuso. Per garantire un funzionamento efficiente del dispositivo in varie modalità di utilizzo della rete di riscaldamento, il serbatoio è installato nella zona della massima pressione statica, ovvero nel punto più basso del sistema, in un luogo comodo per la manutenzione. Il serbatoio taglia un raccordo a T nella tubazione di ritorno principale, il collegamento avviene tramite una valvola a sfera di intercettazione.
Alimentazione automatica del sistema
La seconda unità, che garantisce il mantenimento della pressione in eccesso nel sistema, è un dispositivo di reintegro automatico. Naturalmente, è possibile pompare manualmente l’acqua nel sistema, ma ciò è scomodo per grandi volumi di perdite. Ad esempio, se ci sono molti raccordi nel sistema o ci sono degli spazi vuoti attraverso i quali filtrano regolarmente dosi microscopiche del liquido di raffreddamento. Inoltre, il trucco automatico è quasi indispensabile per i sistemi chiusi con un refrigerante speciale: senza una pompa a pressione, è semplicemente impossibile fornire una pressione sufficientemente alta.
Il primo tipo di dispositivi per il trucco automatico funziona secondo il principio di un gruppo di automazione del compressore. I pressostati di alta e bassa pressione accendono e spengono il trucco se la pressione nel sistema è inferiore o, rispettivamente, al di sopra della soglia impostata. Tali dispositivi sono i più semplici ed economici, ma presentano il principale svantaggio: non tengono conto della temperatura del liquido e del grado di espansione..
Ad esempio, durante il funzionamento del sistema, la pressione scende del 20-30% al di sotto della pressione di esercizio, ma allo stesso tempo non raggiunge la soglia minima a cui è impostato il relè. Ciò non sorprende, poiché il relè è calibrato a freddo del sistema. Un altro caso speciale: quando il relè viene attivato, il trucco viene attivato, aggiungendo una porzione di liquido freddo, cioè non ancora espanso al sistema. Se il serbatoio di espansione ha una capacità insufficiente, di conseguenza, l’espansione del liquido di raffreddamento attiverà la valvola di sicurezza, parte del liquido di raffreddamento verrà rilasciato, la pressione scenderà di nuovo, il trucco si riaccenderà e quindi in un cerchio.
La nuance descritta è importante per i sistemi di riscaldamento che contengono oltre 300 litri di acqua. In questi casi è ottimale utilizzare distributori di trucco digitali, forniti con la più avanzata tecnologia di caldaia. Il controller eseguirà le regolazioni necessarie e aggiungerà una quantità rigorosamente definita di refrigerante al sistema, tenendo conto della sua temperatura ed espandibilità. Come le convenzionali valvole di reintegro meccaniche, è meglio collegare l’erogatore elettronico alla linea di alimentazione immediatamente dopo aver inserito il tubo di bypass in esso per evitare lo shock termico dello scambiatore di calore. Si consiglia di installare un filtro fango o cartuccia sul tubo di ingresso del liquido di raffreddamento, l’unità di iniezione è collegata tramite una valvola a sfera.
Installazione e risoluzione dei problemi
Mantenere la pressione nell’impianto di riscaldamento è impossibile senza osservare le regole per riempirlo. Questo deve essere fatto con una pressione minima e con valvole aperte per spurgare l’aria nella rete del radiatore. I circuiti di riscaldamento a pavimento vengono riempiti alternativamente, altrimenti, a causa della differenza di lunghezza, l’aria verrà sicuramente spostata in bobine più lunghe. Dopo che il sistema è stato riempito, viene pressurizzato con una doppia pressione di lavoro e le letture dei manometri vengono monitorate per un certo tempo. Di solito, la pressione del sistema di alimentazione dell’acqua è sufficiente per la crimpatura, altrimenti è necessario utilizzare una pompa idraulica a pistone manuale. Dopo il controllo, la pressione viene ridotta al minimo, il sistema si riscalda fino alla massima temperatura operativa, al completamento del riscaldamento dell’intero volume del liquido di raffreddamento, viene misurata la pressione: deve essere inferiore al limite del 20-30%.
La riduzione della pressione nel tempo è una pratica comune nei sistemi di acqua dolce. L’ossigeno disciolto viene rilasciato da esso, rispettivamente, nel tempo, il volume totale del liquido di raffreddamento diminuisce. Hai solo bisogno di ricaricare periodicamente il sistema fino a quando l’effetto scompare da solo. Un aumento della pressione è un chiaro segno di un calcolo errato del vaso di espansione, il suo volume deve essere aumentato. Piccole cadute nell’intervallo del 10-15% della pressione di lavoro sono considerate abbastanza normali, ciò è dovuto all’espansione lineare dei tubi. Se la pressione aumenta durante il riscaldamento e il raffreddamento del sistema oltre il 30% del valore nominale, ciò indica un danno alla membrana nel serbatoio o la presenza di blocchi d’aria nel sistema.
Qual è la pressione consigliata per il sistema di riscaldamento di una casa privata?
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