Nel panorama impiantistico italiano occorre seguire i dettami del D.M. 1 dicembre 1975, in cui vengono specificate le "norme di sicurezza per apparecchi contenenti liquidi caldi sotto pressione."
In allegato a tale decreto compare per la prima volta quella che ancora oggi è conosciuta come Raccolta R successivamente rivista e integrata, prima nel 1982 e poi nel 2009, versione attualmente in vigore.
In questo documento sono riportate le specifiche tecniche per la realizzazione degli impianti di riscaldamento.
IL CAMPO DI APPLICAZIONE DELLA RACCOLTA R
Le disposizioni del D.M. 1 dicembre 1975 sono rivolte a delle categorie ben specifiche di impianti di climatizzazione, cosi come definito dal campo di applicazione della Raccolta R, ovvero:
R.1.A.1. “Agli impianti centrali di riscaldamento utilizzanti acqua calda sotto pressione con temperatura non superiore ai 110 °C e potenza nominale massima complessiva dei focolari (o portata termica massima complessiva dei focolari) superiore a 35 kW”.
R.1.A.2. “Per impianto centrale di riscaldamento si intende uno o più circuiti idraulici ad acqua calda sotto pressione, con vaso di espansione aperto o chiuso, servito da generatore singolo o disposto in batteria, da generatore modulare, da scambiatore di calore, e funzionante con combustibili solidi, liquidi o gassosi o con sorgenti termiche con rischio di surriscaldamento”.
R.1.A.3. “Per generatori di calore soggetti alle prescrizioni di cui al D.M. 1.12.75 si intendono le caldaie, a fuoco diretto o non, alimentate da combustibile solido, liquido, gassoso e gli scambiatori di calore il cui primario è alimentato da fluido avente temperatura superiore a 110 °C.”.
Per semplificare, riportiamo qui di seguito le caratteristiche che deve avere un impianto per rientrare nel campo di applicazione della Raccolta R (Tab. 1).
Per tutti quei sistemi che rientrano nel campo di applicazione della Raccolta R sarà dunque obbligatorio prevedere adeguati dispositivi di sicurezza, protezione e controllo in accordo con quanto richiesto, oltre a procedere con la denuncia e la verifica dell’impianto prima di poterlo mettere a servizio dell’utente finale.
Rileggendo tali definizioni, risulta immediatamente comprensibile come le pompe di calore, sempre più diffuse nel mercato odierno, non rientrino nel campo di applicazione del decreto.
Questi moderni generatori sfruttano come sorgente l’elettricità e basano il loro funzionamento su un ciclo di compressione ed evaporazione di gas contenuto all’interno di un circuito principale, senza dunque alcuna combustione e con limitate capacità di riscaldamento del fluido vettore.
La sorgente elettrica non è prevista nel campo di applicazione del D.M.1 dicembre 1975, pertanto questo tipo di generatore non è soggetto agli obblighi dettati dalla Raccolta R, a prescindere dalla sua taglia.
Questo aspetto diventa dunque fondamentale, non solo nelle istallazioni di semplici pompe di calore, ma anche nell’integrazione di impianti esistenti o nell’utilizzo dei generatori ibridi.
LE TIPOLOGIE DI GENERATORE
Per ben comprendere gli impianti ibridi è bene approfondire le differenti categorie di generatori individuate secondo la Raccolta R ed.2009. Questa tipologia di impianti prevede l’utilizzo combinato di due o più generatori a servizio del medesimo sistema che possano funzionare in modo alternato o ad integrazione l’uno dell’altro.
I generatori possono inoltre essere della medesima tipologia, oppure possono sfruttare fonti di calore differenti tra loro, nonostante utilizzino il medesimo fluido vettore per la distribuzione dell’energia termica verso i terminali di climatizzazione.
Pertanto la distinzione tra generatori modulari e in batteria assume un aspetto fondamentale per capire come comportarsi e cosa dover prevedere all’interno dell’installazione oggetto dell’intervento.
GENERATORI MODULARI
Un generatore modulare è un insieme di più moduli termici che possono funzionare contemporaneamente o singolarmente per asservire il medesimo circuito idraulico di climatizzazione. (fig. 49)
Il modulo termico è inteso come il generatore capace, anche singolarmente, di produrre energia utile al riscaldamento del fluido vettore o dell’acqua calda sanitaria.
Per rientrare nella definizione di generatore modulare, l’insieme dei moduli deve essere realizzato da un unico fabbricante, responsabile di fornire tutti gli accessori necessari al corretto funzionamento, lo schema tecnico di realizzazione e i sistemi elettronici di gestione che ne garantiscano il funzionamento in sicurezza.
Rientrano in questa categoria i generatori compatti, composti da caldaia a condensazione posta ad integrazione della pompa di calore, che prevedono al loro interno un sistema elettronico di controllo che regola il funzionamento ad integrazione delle due fonti di calore. (fig. 50)
GENERATORI IN BATTERIA
Nel caso di installazione di più sorgenti realizzate da produttori differenti a servizio del medesimo impianto di climatizzazione si parla invece di generatori in batteria (fig. 51).
A differenza del caso precedente, il sistema di gestione viene realizzato direttamente in cantiere. Tale sistema deve tenere conto delle caratteristiche di tutte le fonti di calore presenti e deve essere in grado di farle operare congiuntamente o alternativamente senza influire negativamente sul loro funzionamento o i loro rendimenti.
Con generatori in batteria possiamo dunque intendere tutti quei sistemi ove siano presenti più fonti di calore che non siano state realizzate dal medesimo fabbricante o studiate appositamente per il funzionamento congiunto.
Qui possiamo racchiudere la maggior parte degli impianti di climatizzazione tradizionale, nati in abbinamento alla classica caldaia a condensazione, a cui successivamente è stato aggiunto un secondo generatore ad energia rinnovabile, normalmente a pompa di calore. L'integrazione dei due generatori è in questo caso studiata dal progettista termotecnico e messa in opera dall'installatore. In base a queste considerazioni, decadono le caratteristiche necessarie per poterlo considerare un generatore modulante factory-made.
Parlando di generatori in batteria possiamo incontrare due tipologie differenti di schemi di installazione:
Installazione in parallelo con utilizzo alternato, che prevede una valvola deviatrice con due ingressi a cui vengono collegati i generatori e l’uscita comune che distribuisce verso l’impianto. In questa configurazione normalmente la gestione dei generatori viene fatta tramite un regolatore con sonda esterna che, in base alla temperatura rilevata decide se sia più conveniente l’utilizzo della pompa di calore oppure della caldaia (fig.52).
Installazione in serie con utilizzo ad integrazione, che prevede l’installazione del generatore tradizionale sulla tubazione di mandata della pompa di calore verso gli emettitori. In questa configurazione è possibile sfruttare direttamente l’accumulo inerziale come sistema di collegamento tra i due generatori. Nell’applicazione in serie, la pompa di calore è utilizzata come fonte di calore principale ed è attiva per tutto il periodo di climatizzazione invernale. Nel momento in cui le temperature esterne diventano troppo rigide, la pompa di calore diventa un sistema di preriscaldo del fluido vettore in ingresso alla caldaia, in modo da ridurre gli interventi del generatore ad integrazione (fig.53) e sfruttare al massimo la componente rinnovabile.
GLI IMPIANTI SOLARI
Al fine di comprendere al meglio gli impianti a pannelli solari occorre innanzitutto individuare con esattezza quale sia effettivamente il generatore. Stando alla definizione della Raccolta R il generatore solare è “costituito da più collettori solari che alimentano l’impianto nonché dalle tubazioni di collegamento del circuito primario”; si individua come generatore l’insieme di tutti i componenti presenti al lato primario dell’impianto solare, scambiatore compreso.
Come impianto utilizzatore invece si intende l’insieme dei circuiti idraulici e di tutti i componenti, posti a valle dello scambio termico, che sono necessari al riscaldamento degli ambienti, alla produzione di acqua sanitaria o altri usi tecnologici. (fig.54)
Per ricadere nel campo di applicazione della Raccolta R, il generatore solare deve essere dotato di “superficie di apertura non inferiore a 50 m2 e comunque con potenzialità superiore ai 35 kW”. Di per sé questa indicazione pone maggiore rilevanza alla discriminante della potenza termica piuttosto che alla superficie captante, perciò è logico riassumere l’applicabilità in base alla seguente tabella:
LA SOMMA DI POTENZE E L'APPLICAZIONE DEI DISPOSITIVI DI SICUREZZA, PROTEZIONE E CONTROLLO
Alla luce di quanto visto fino ad ora, è possibile giungere alla conclusione che, negli impianti ibridi, la pompa di calore non concorra mai alla somma di potenze. Per questo motivo, per definire se l’impianto ricada o meno nel campo di applicazione della Raccolta R, occorre posare l’attenzione solamente ai generatori tradizionali precedentemente citati.
Normalmente, negli impianti ibridi con due sole fonti di energia, di cui una in PDC, la discriminante è la potenza della caldaia. Nel caso questa superi i 35 kW, occorre prevedere alla sola sua uscita i corretti dispositivi di sicurezza, protezione e controllo secondo le disposizioni della Raccolta R, in caso contrario è possibile procedere con l’utilizzo di componenti ordinari. Quando invece si utilizzano molteplici fonti di energia a servizio del medesimo impianto, occorre prestare attenzione a come esse interagiscono tra loro e se concorrono alla somma di potenze, quindi al superamento dei 35 kW. Prendiamo ad esempio un impianto dotato di caldaia a condensazione a cui successivamente siano stati integrati dei pannelli solari ed infine una pompa di calore e cerchiamo di capire quali siano le interazioni.
Escludendo la pompa di calore dalle nostre considerazioni, come detto in precedenza, in questo caso dobbiamo porre l’attenzione sul rapporto tra i pannelli solari e la caldaia a gas.
In questa configurazione (fig. 55) non esiste separazione idraulica tra le due fonti di calore, poiché lo scambiatore solare, che ricordiamo essere parte del generatore solare, e la caldaia a condensazione insistono sul medesimo accumulo. Nel caso dunque la somma delle potenze delle due sorgenti superi i 35 kW, sarà necessario prevedere i relativi dispositivi di sicurezza, protezione e controllo all’uscita dell’accumulo e procedere con la denuncia dell’impianto.
Riproponendo la medesima configurazione di impianto, dove però la caldaia a condensazione insiste su uno scambiatore di calore, otterremo una barriera idraulica sufficiente a garantire la separazione del fluido vettore. In questo caso non si ricade dunque nella somma di potenza, poiché solare e caldaia a gas non interagiscono tra di loro e la pompa di calore è esclusa dal campo di applicazione.