Il bilanciamento degli impianti idronici, breve guida per progettisti e installatori #2
Parte 2 di 4: Impianti a portata costante
Come visto nel primo dossier tecnico, le valvole di bilanciamento vengono inserite per creare una perdita di carico tale da far sì che le portate di progetto circolino in ogni ramo dell’impianto.
Questa perdita di carico può essere introdotta mediante valvole manuali in maniera statica, cioè andando a selezionare il grado d’apertura delle stesse solo nella fase di commissioning dell’impianto. Questa taratura è permanente e non permette di sopperire ad eventuali variazioni di carico dell’impianto.
La perdita di carico viene generata tramite un otturatore che modifica il valore di KV totale della valvola. Le valvole di bilanciamento manuali possono essere di due tipologie, distinte in base alla metodologia di misurazione della portata regolata: valvole a orifizio fisso e valvole a orifizio variabile.
Impianti a portata costante
/ Seconda parte /
Per ogni valvola di bilanciamento manuale si possono individuare due distinti valori di KV: uno relativo alla perdita di carico introdotta dalla valvola in sé, uno relativo alla perdita di carico utilizzata per la misurazione della portata. Quest’ultimo valore di coefficiente di portata, viene indicato con KVs.
Nelle valvole a orifizio fisso KVs è costante e viene riportato sul corpo della stessa, mentre nelle valvole a orifizio variabile coincide con il KV dell’intera valvola e quindi dipende dalla posizione dell’otturatore o pre-set.
L’orifizio fisso garantisce una precisione della misurazione della portata e una ripetibilità maggiore rispetto l’orifizio variabile, essendo senza parti mobili la sua precisione è garantita con qualsiasi grado di chiusura della valvola.
La precisione è mantenuta entro un margine di errore del ±5%, indipendentemente dalla regolazione.
In una valvola ad orifizio variabile, invece, la regolazione e quindi la dimensione dell’orifizio varia, vi è quindi un valore di KVs per ogni pre-set.
Quando la valvola è quasi completamente chiusa, diventa molto difficile assicurare dei valori KVs fissi o ripetibili attraverso il prodotto. Questo significa che le valvole ad orifizio variabile hanno una precisione nella misurazione del flusso che gradatamente può deteriorarsi (fino a ±12%).
Le valvole di bilanciamento automatiche, invece, sono in grado di variare la loro caratteristica di apertura in funzione delle variazioni di carico dell’impianto, il bilanciamento avviene quindi in maniera dinamica.
Il bilanciamento automatico può essere effettuato controllando la pressione differenziale del ramo controllato mediante valvole di controllo della pressione differenziale (DPCV - Differential pressure control valves) o controllando direttamente la portata circolante, tramite regolatori di portata (CFR - Constant flow regulator) o valvole di controllo indipendenti dalla pressione (PICV - Pressure independent control valves).
Bilanciamento manuale
Consideriamo un impianto a portata costante, come rappresentato in Figura 1, il controllo della potenza erogata all’utenza viene effettuato mediante valvola deviatrice a tre vie.
Schematicamente il funzionamento può essere così rappresentato: se il termostato richiede energia, la valvola deviatrice apre il fluido termovettore andando ad alimentare i terminali d’erogazione; mentre, quando si sono raggiunte le condizioni desiderate nell’ambiente, la valvola devia il flusso verso il by-pass.
FIGURA 1 - Impianto a portata costante con valvola a tre vie
È chiaro che in questa condizione si crea un cortocircuito idraulico, in quanto la resistenza idraulica opposta dal by-pass è sicuramente inferiore a quella dei terminali allacciati, conseguentemente le restanti derivazioni ancora aperte ricevono un flusso ridotto.
La soluzione è inserire una resistenza idraulica nel by-pass, tale da eguagliare quella dei terminale, installando una valvola di regolazione ed eseguendo un’opportuna calibrazione dell’impianto - come illustrato in Figura 2.
FIGURA 2 - Bilanciamento del by-pass
In impianti medio-grandi è opportuno inserire anche un’ulteriore valvola di regolazione per evitare problemi di scompenso idraulico causati dallo sviluppo nella rete: sicuramente i terminali “vicini” al circolatore tendono ad essere sovra-alimentati, mentre quelli “lontani” tendono ad essere sotto-alimentati.
Lo schema di installazione è quello rappresentato in Figura 3.
FIGURA 3 - Bilanciamento di un impianto a portata costante
