Indipendentemente dalla tipologia della rete di ricircolo, il dimensionamento delle tubazioni deriva da alcuni parametri e scelte progettuali quali:
- la dispersione termica lineare delle tubazioni;
- la temperatura di distribuzione dell’ACS;
- la perdita di carico lineare di progetto;
- il salto termico di progetto;
- il tempo di erogazione dell’acqua calda sanitaria.
DISPERSIONE TERMICA LINEARE DELLE TUBAZIONI
La dispersione termica lineare della tubazioni è il parametro progettuale più importante, in quanto da esso deriva la potenza termica che deve essere assicurata tramite la rete di ricircolo. L'energia totale dispersa dalla rete dipende direttamente da questo parametro, pertanto limitarla il più possibile permette di:
- ottimizzare le reti di ricircolo riducendo i diametri delle tubazione e le dimensioni dei circolatori;
- ridurre l’energia dissipata e di conseguenza i costi collegati al mantenimento in funzione del ricircolo.
La dispersione termica di tubazioni ben isolate e di nuova installazione, in genere, si può considerare:
Q tub = 7 W/m (circa 6 kcal/h.m)
Il calcolo rigoroso della dispersione può essere effettuato con formule analitiche oppure il valore può essere derivato da grafici tipo quelli a pag. 23 del pdf di questo numero. I parametri che determinano la dispersione termica lineare sono:
- il diametro delle tubazioni. Dimensioni più grandi corrispondono a dispersioni termiche più elevate. Per questo motivo bisogna porre maggior attenzione all’isolamento dei rami principali della rete di adduzione.
- l'isolamento delle tubazioni. Questo dipende dalla qualità dell’isolante (determinata dalla sua capacità di non disperdere calore) e dal suo spessore. Nei grafici a lato vengono riportati i valori di dispersione termica lineare delle tubazioni al variare dello spessore dell’isolamento, supponendo di utilizzare un materiale di buone caratteristiche tecniche. Come si può notare, spessori insufficienti o, nei casi peggiori, l’assenza di isolamento determinano valori di dispersione termica lineare ben maggiori rispetto a quelli generalmente assunti nei calcoli di dimensionamento.
- la temperatura dell’acqua all’interno della tubazione e dell'aria ambiente nel quale è installato il tratto. La temperatura di distribuzione dell’acqua calda sarà trattata in modo specifico in seguito. Per quanto riguarda la temperatura dell’aria ambiente è opportuno che questa sia la più alta possibile; sono quindi da evitare i percorsi di adduzione all’esterno o in ambienti freddi.
TEMPERATURA DI DISTRIBUZIONE DELL'ACS
L’acqua calda sanitaria deve raggiungere l'utenza con una temperatura di almeno a 43°C per esigenze di comfort. È opportuno considerare che alcune reti, come ad esempio quelle a servizio degli ospedali e degli alberghi, possono presentare la necessità di mantenere la temperatura dell’ACS a valori superiori a 50°C per effettuare una disinfezione termica continua. Per quest’ultima tipologia di impianto è importante:
- valutare attentamente l'isolamento delle reti di adduzione e di ricircolo;
- dotare le utenze di dispositivi antiscottatura.
PERDITA LINEARE DI PROGETTO
La rete di ricircolo in genere si dimensiona con una perdita di carico lineare di circa 20 mm c.a./m. Tale valore permette di raggiungere un buon compromesso tra le dimensioni delle tubazioni e le prestazioni minime necessarie del circolatore.
SALTO TERMICO DI PROGETTO
Il dimensionamento si basa sull'imposizione di un determinato salto termico tra due punti dell'impianto che possono essere:
L'invio in rete e il punto più sfavorito.
Si considera il ΔT tra la temperatura di invio alla rete (TC) e quella di erogazione al punto più sfavorito (TPS).
La portata di progetto, che si ottiene dal rapporto tra la dispersione termica ed il salto termico, viene calcolata considerando solo le dispersioni della rete di alimentazione.
Di conseguenza, seguendo questo principio si potrebbero teoricamente isolare in modo appropriato solo le tubazioni di mandata dell’ACS e non quelle della rete di ricircolo. Tale scelta, ovviamente, comporta maggiori dispersioni e non risulta conveniente dal punto di vista economico ed energetico.
L'invio in rete e il ritorno in centrale termica. Si considera il DT tra la temperatura di invio alla rete (TC) e quella di ritorno (TR). Questa scelta tiene conto del fatto che, per scongiurare il pericolo Legionella, la temperatura di ritorno non può essere trascurata. La portata di progetto si ottiene considerando le dispersioni non solo della rete di alimentazione ma anche quelle della rete di ricircolo.
TEMPO DI EROGAZIONE DELL'ACS
Quest’ultimo parametro non influenza direttamente la dimensione dei tubi ma è utile per stabilire a quale distanza è possibile mantenere il collegamento della rete di ricircolo. Sia per ragioni di comfort che per vincoli normativi, l'ACS alla temperatura di progetto deve poter raggiungere il punto di prelievo attivo entro un tempo limitato (generalmente 30 secondi). Tuttavia un ulteriore vincolo normativo impone che il contenuto di acqua del tratto senza ricircolo sia non maggiore di 3 litri.
In funzione della dimensione della tubazione e della portata di ACS si ottengono distanze e tempi di erogazione differenti (vedi tabelle qui a lato).
In alcuni casi prevale il criterio del tempo minimo di erogazione, in altri quello legato al volume d'acqua contenuta nei tubi.