Caratteristiche e applicazioni dei satelliti d’utenza

La costante e progressiva modifica dello scenario energetico di riferimento, ha determinato lo sviluppo di un quadro normativo che rivaluta i sistemi di riscaldamento centralizzati. In tale ambito i satelliti d’utenza giocano un ruolo essenziale.

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Un satellite d’utenza è una centralina termoidraulica che, in presenza di sistemi di riscaldamento centralizzati, consente una gestione autonoma dell’energia termica all’interno di una singola unità immobiliare.

Oltre che per garantire la totale autonomia nella gestione del calore, il satellite d’utenza costituisce altresì il dispositivo indispensabile per operare una corretta contabilizzazione dell’energia termica effettivamente utilizzata dalle singole utenze servite da un impianto centralizzato.

Per rispondere alle diverse esigenze degli utenti, nonché alle peculiarità delle molteplici configurazioni degli impianti centralizzati, i moduli o satelliti d’utenza si presentano in una gamma di modelli alquanto ampia ed articolata.

È infatti indispensabile soddisfare le moderne istanze di risparmio energetico, salvaguardando altresì i vantaggi e le comodità della gestione autonoma ed individuale del servizio calore.

Derivazioni con valvole a tre vie

Costituiscono il supporto indispensabile per realizzare impianti centralizzati a portata costante.

Le derivazioni d’utenza con valvole a tre vie realizzano impianti a portata costante. Il corretto funzionamento dell’impianto prevede il bilanciamento dei by-pass (Caleffi).
Le derivazioni d’utenza con valvole a tre vie realizzano impianti a portata costante. Il corretto funzionamento dell’impianto prevede il bilanciamento dei by-pass (Caleffi).

Il sistema infatti è predisposto in modo tale che, quando il termostato ambiente della singola unità immobiliare richiede calore, la valvola apre al fluido termovettore la via di alimentazione dei corpi scaldanti; al conseguimento della temperatura ambiente desiderata, la valvola apre la via di by-pass convogliando il fluido nel ritorno dell’impianto.

Per evitare penalizzazioni sulle utenze più lontane dalla centrale termica, soprattutto negli impianti medio-grandi è necessario bilanciare le vie di by-pass, inducendo nelle stesse dei valori di perdite di carico corrispondenti a quelle dei relativi circuiti utilizzatori.

In caso contrario i by-pass delle valvole a tre vie possono dar luogo a circolazioni preferenziali, determinando squilibri nelle portate che dovrebbero interessare le valvole aperte.

Dovendo mantenere in movimento sempre la massima portata nel circuito primario comprendente le valvole a tre vie, il consumo energetico del sistema di circolazione è costantemente ai massimi livelli.

Derivazioni con valvole a due vie

Realizzano impianti a portata variabile, mantenendo in circolazione solo la portata di fluido necessaria a soddisfare la richiesta di calore contingente.

Soprattutto negli impianti medio-grandi, le derivazioni d’utenza con valvole a due vie necessitano di opportuni regolatori di pressioni differenziali ΔP, per contenerne gli squilibri che si possono verificare nella rete di distribuzione centralizzata (Caleffi).
Soprattutto negli impianti medio-grandi, le derivazioni d’utenza con valvole a due vie necessitano di opportuni regolatori di pressioni differenziali ΔP, per contenerne gli squilibri che si possono verificare nella rete di distribuzione centralizzata (Caleffi).

È evidente che una efficace modulazione della portata richiede l’impiego di pompe a velocità variabile, in modo da limitare le escursioni delle pressioni differenziali.

È opportuno evidenziare che, soprattutto negli impianti medio-grandi, le sole pompe a velocità variabile non sono in grado di assicurare il mantenimento delle pressioni differenziali ΔP entro limiti accettabili per ogni utenza.

Per eliminare l’insidia di avere zone con ΔP troppo elevati (le utenze più vicine alla centrale termica), o troppo bassi (le utenze più lontane dalla centrale termica), è indispensabile proteggere ogni zona con specifici regolatori di ΔP.

A questo dovranno essere opportunamente affiancati altri dispositivi come i by-pass di fine colonna, allo scopo di garantire la portata minima richiesta eventualmente sia dalle caldaie che dalle pompe di circolazione, ma soprattutto per evitare il completo raffreddamento delle colonne, che implicherebbe sensibili ritardi nell’erogazione del calore richiesto.

Potendo tenere sotto controllo facilmente ed efficacemente gli squilibri indotti in rete dalla continua apertura e chiusura delle valvole termostatiche, con i suddetti accorgimenti questa tipologia impiantistica ne consente un appropriato impiego.

Derivazioni con separatori idraulici

Creano l’indipendenza idraulica dei circuiti secondari al servizio delle singole zone termiche, dalle reti primarie delle centrali.

Si rammenta che le derivazioni con valvole a due ed a tre vie permettono una autonomia utente solo di tipo termico, ovvero una indipendenza limitata al controllo della temperatura ambiente ed alla misura dell’energia termica utilizzata.

Modulo satellitare d’utenza corredato con separatore idraulico. (Giacomini).
Modulo satellitare d’utenza corredato con separatore idraulico. (Giacomini).

Le derivazioni con separatore idraulico sono corredate di proprio circolatore di zona in modo da realizzare una autonomia di tipo idraulico, ma senza provocare squilibri negli altri settori in cui è suddiviso l’impianto.

Ciascuna pompa utente, infatti, dimensionata secondo il singolo fabbisogno termico della zona termica asservita, entra in funzione solo quando il termostato ambiente chiede calore.

Costituendo i separatori idraulici dei veri e propri corto circuiti termici, sono in grado di compensare le differenti portate delle singole pompe di zona, senza alcuna interferenza tra le stesse.

Affiancando ai circolatori opportune valvole automatiche di bilanciamento e taratura, è possibile mettere a disposizione di ciascuna diramazione la corretta portata richiesta, al fine di evitare inutili sprechi.

Queste peculiarità consentono di avere nello stesso impianto, terminali di tipo diverso (radiatori, fan-coils, pannelli radianti, ecc.).

Derivazioni ad acque separate

È un servizio di approvvigionamento di energia termica di tipo indiretto, in quanto il fluido termovettore circolante nell’impianto utente è separato fisicamente da quello presente nella rete di distribuzione centralizzata, tramite uno scambiatore di calore.

Il sistema, già ampiamente impiegato nelle reti di teleriscaldamento, è proposto in misura crescente anche negli impianti di riscaldamento tradizionali, per alcune interessanti peculiarità in grado di offrire una superiore autonomia.

Modulo satellite ad acque separate, con doppio scambiatore di calore a piastre, per riscaldamento e produzione di acqua calda (Comparato).
Modulo satellite ad acque separate, con doppio scambiatore di calore a piastre, per riscaldamento e produzione di acqua calda (Comparato).

Negli edifici con altezze di una certa importanza è infatti possibile confinare la pressione statica non indifferente che si instaurerebbe nei piani bassi, nella sola rete di distribuzione centralizzata, salvaguardando integrità e funzionalità dei componenti idraulici presenti nelle singole unità abitative, e quindi limitando eventuali pericoli per gli utenti.

La separazione idraulica inoltre preclude la commistione dei fluidi termovettori delle utenze con quello del circuito primario, evitando che, in caso di perdite in una qualsiasi parte di impianto, si svuoti tutto il sistema.

Infine i sistemi ad acque separate attribuiscono a singoli circuiti utenti con ugual fabbisogno termico, tempi di messa a regime degli stessi in funzione del proprio contenuto d’acqua.

Ciò offre la libertà di poter disporre di sezioni di impianto con terminali ad elevato o comunque diverso contenuto d’acqua rispetto ad altre analoghe sezioni, che nei sistemi diretti influenzerebbero i tempi di messa a regime dell’intero impianto.

 

Produzione di acqua calda sanitaria

La produzione di acqua calda ad uso igienico (ACS) può essere di tipo centralizzato, oppure di tipo locale realizzata con il medesimo fluido vettore distribuito per il servizio di riscaldamento ambientale.

 

Derivazione per ACS centralizzata

La produzione centralizzata di acqua calda ha innegabili vantaggi, tra i quali si evidenziano il maggior controllo ed efficacia delle procedure di igienizzazione (antilegionella), dei trattamenti di correzione termofisici e chimici, nonché un agevole sfruttamento collettivo dell’energia solare.

A questi si aggiungono:

– la possibilità di predisporre un sistema di climatizzazione estiva condominiale, senza la necessità di realizzare una rete di distribuzione separata per l’ACS;

– la minore potenza termica impegnata nella centrale termica collettiva per la produzione di ACS;

– l’erogazione del servizio di ACS contemporaneo a quello di riscaldamento ambientale.

Di contro, la necessità di mantenere sempre “calde” le tubazioni della rete distributiva, al fine di garantire una fruizione pressoché immediata o comunque in breve tempo dell’acqua calda, presuppone la presenza di un circuito di ricircolo o sistema con analoghe finalità che, in ogni caso determina un dispendio energetico spesso non indifferente.

In questa evenienza la derivazione di utenza è attrezzata per la semplice registrazione dei volumi di acqua calda e fredda consumati.

I contatori d’acqua possono essere a getto singolo, a getti multipli, con mulinello Woltmann, a quadrante asciutto o bagnato, ma comunque forniti di emettitori di impulsi per la telelettura dei consumi.

 

Derivazione per produzione ACS localizzata istantanea

Con la produzione di ACS localizzata viene eliminata la dissipazione energetica determinata dalla rete di ricircolo.

Modulo satellite e relativo schema idraulico, per riscaldamento e produzione di ACS localizzata istantanea, tramite scambiatore di calore a piastre (Comparato).
Modulo satellite e relativo schema idraulico, per riscaldamento e produzione di ACS localizzata istantanea, tramite scambiatore di calore a piastre (Comparato).

Con questa modalità impiantistica la produzione di ACS si realizza mediante uno scambiatore di calore a piastre, alloggiato nella cassetta in cui sono assemblati tutti i dispositivi costituenti il satellite d‘utenza, ed alimentato sul primario dallo stesso fluido termovettore che provvede al riscaldamento ambientale.

Quest’ultima peculiarità determina una rete distributiva per entrambi i servizi termici (ACS e riscaldamento), costituita da sole tre tubazioni: una di mandata, una di ritorno e quella dell’acqua fredda.

Il principio di funzionamento prevede che nel momento di richiesta di ACS, la funzione di riscaldamento ambientale venga temporaneamente sospesa, indirizzando la potenza termica disponibile alla derivazione d’utenza sulla produzione di ACS.

A questa commutazione provvede un flussostato che, manovrando una valvola di priorità a tre vie, devia il fluido termovettore sul primario dello scambiatore. Allorquando il flussostato ritorna nella posizione di riposo, la valvola di priorità reindirizza il flusso fluido verso il lato riscaldamento.

Questo tipo di satellite è equivalente in modo pressoché completo ad una caldaia murale individuale, realizzando le funzioni di riscaldamento e produzione di ACS con le medesime modalità,.

È opportuno evidenziare che, per garantire la generazione istantanea di ACS, la temperatura del fluido termovettore deve avere un livello termico alquanto elevato, normalmente superiore per buona parte della stagione invernale a quello richiesto per il sistema di riscaldamento.

Ciò significa che i dispositivi di regolazione in compensazione con la temperatura esterna a corredo delle centrali termiche, sono costretti a limitare lo scorrimento della temperatura di mandata verso il basso, vanificando in parte i vantaggi dei moderni gruppi a condensazione.

Inoltre, per assicurare una rapida risposta di produzione di ACS in qualsiasi punto della rete ed in qualsiasi momento e stagione, è necessario mantenere sempre in circolazione il fluido vettore, determinando inevitabili perdite termiche e consumo di energia elettrica per il sistema di movimentazione.

 

Derivazione per produzione ACS localizzata ad accumulo

Quando le esigenza di portata e contemporaneità nella richiesta di ACS diventano importanti, è possibile integrare nel modulo satellitare un bollitore ad accumulo in luogo dello scambiatore a piastre.

Modulo satellite e relativo schema idraulico, per riscaldamento e produzione di ACS localizzata ad accumulo (Comparato).
Modulo satellite e relativo schema idraulico, per riscaldamento e produzione di ACS localizzata ad accumulo (Comparato).

La presenza di scambiatori ad accumulo migliorano i tempi di attesa nella erogazione dell’ACS e la stabilità della temperatura dell’acqua erogata. Permettono inoltre elevate produzioni di ACS, a fronte di un minore impegno di potenza del generatore di calore centralizzato, rispetto a quanto richiesto per l’equivalente produzione istantanea.

Oltre a consentire di affrontare elevati picchi nella richiesta di ACS, la superficie di scambio dello scambiatore a serpentino a corredo di un bollitore ad accumulo, è tale da esaudire ordinariamente il fabbisogno di un singolo punto di prelievo, quando l’accumulo è esaurito.

Il sistema è gestito con le medesime modalità dei sistemi di produzione di ACS istantanea, ovvero con dispositivi di priorità e sospensione temporanea del servizio di riscaldamento.

Per esigenze particolarmente impegnative, è possibile adottare satelliti con bollitore integrato e scambiatore a piastre ausiliario, realizzando una duplice modalità di produzione di ACS a garanzia di un servizio qualitativo e quantitativo ottimale in qualsiasi situazione.

Conclusioni

I moduli satellitari sopra descritti nelle loro funzioni primarie, costituiscono la base attraverso cui, tramite l’inserimento di ulteriori opportuni dispositivi idraulici ed elettronici di gestione e controllo, è possibile ottenere sistemi monoblocco in grado di affrontare le più disparate situazioni impiantistiche, e fornire adeguate risposte alle esigenze anche peculiari dell’utenza.

Costituendo un’efficace interfaccia tra la singola utenza e l’impianto collettivo, tale da consentire una effettiva autonomia nella gestione dell’energia termica all’insegna del risparmio energetico, indubbiamente i moderni moduli satellitari agevoleranno il rilancio degli impianti centralizzati.

 

di Giacomino Redondi

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