Tipologie di trattamento dell'acqua degli impianti termici

Nei paragrafi precedenti abbiamo visto come le caratteristiche dell’acqua impiegata negli impianti termici possano influire significativamente sul funzionamento e sulla resa dell’impianto e quindi avere effetti sul comfort dell’abitazione servita. Il sistema potrebbe non riuscire a garantire il comfort termico a causa della diminuzione della efficienza degli scambiatori, o per la parziale occlusione della distribuzione, produrre fastidiosi rumori durante l’utilizzo o andare incontro a frequenti rotture ed inconvenienti che ne limitano l’esperienza d’uso.
Vi sono quindi diversi parametri da verificare e tenere sotto controllo tramite opportuni sistemi di trattamento dell’acqua degli impianti termici che, secondo la disciplina tecnica più comune, si dividono in due tipologie:

• i trattamenti fisici e chimico-fisici, o anche chiamati “esterni”;
• i condizionamenti chimici, o anche chiamati “interni”.

La filtrazione e un trattamento fisico esterno finalizzato alla rimozione di sostanze in sospensione (impurità) facendo scorrere l’acqua attraverso elementi filtranti generalmente installati nel circuito di ritorno dell’acqua di impianto a protezione della caldaia, che possono essere costituiti da: materiale granulare poroso inerte contenuto in recipienti
chiusi o da membrane filtranti con maglie di varia dimensione da piccola o piccolissima. Ciclicamente questi i filtri devono essere rigenerati con lavaggio in controcorrente per eliminare le sostanze trattenute o tramite la sostituzione delle cartucce di materiale poroso ormai colmo di impurità.

La tipologia di filtri più usati negli impianti di riscaldamento a circuito chiuso per le impurità più grossolane sono i filtri a Y, i filtri a calza o cartuccia. Quando invece sono presenti impurità finemente disciolte come magnetite, limo o alghe, la filtrazione a maglia può non essere più sufficiente e si ricorre ai filtri chiarificatori a letto misto che utilizzano materiali porosi e resine.

Il defangatore, invece, separa le impurità dall’acqua sfruttando il loro diverso peso specifico ed una modificazione del flusso. Nei filtri a gravità il sistema produce un rallentamento del flusso tramite un brusco allargamento della sezione che permette la deposizione del materiale più pesante sul fondo di
un raccoglitore; il filtro può essere accoppiato ad un sistema magnetico adatto a trattenere i residui ferrosi (magnetite). I filtri a ciclonici forzano il fluido ad un movimento rotatorio a spirale che spinge nelle pareti le impurità permettendone la separazione. Si tratta di sistemi più efficaci della filtrazione a maglia o con materiali porosi, ma richiede diversi passaggi del fluido; perciò, negli impianti domestici le due tipologie di filtri sono spesso accoppiati in serie.

I disaeratori invece hanno lo scopo di eliminare l’aria presente nel circuito e quindi contribuire alla protezione dalla corrosione causata dall’ossigeno ed eliminare le fastidiose bolle d‘aria negli impianti. Questo tipo di sistemi sono in grado di eliminare in modo continuo l’aria contenuta nei circuiti idraulici degli impianti di climatizzazione in maniera molto efficace tramite uno sfiato, vengono generalmente installati sulla tubazione di mandata appena dopo la caldaia, dove la temperatura del fluido è più alta.

I trattamenti esterni chimico fisici più utilizzati sono l’addolcimento e la demineralizzazione che vengono applicati all’acqua in ingresso del sistema. Come già accennato l’addolcimento è il trattamento che provvede ad abbattere la durezza temporanea dell’acqua intervenendo sui sali di calcio e di magnesio disciolti nell’acqua, responsabili delle incrostazioni.

Le tipologie di addolcitori più diffusi per gli impianti termici sono basate su processi di tipo chimico o di tipo magnetico. I primi sono costituiti da recipienti chiusi contenenti le resine scambiatrici che hanno la capacità di sostituire gli ioni che generano le incrostazioni (calcio o magnesio) con ioni più solubili in acqua (sodio). Questi letti di resina perdono progressivamente la capacità di scambio; perciò, periodicamente vanno lavati ed i sali utilizzati per lo scambio devono essere rabboccati. Il decalcificatore magnetico (detto anche condizionatore), utilizza un campo magnetico per saturare elettricamente gli ioni disciolti nell’acqua. In questo modo il calcare non può più depositarsi trasformandosi da calcite in aragonite che può essere facilmente trascinata via dall’acqua.

Un impianto di demineralizzazione è, in generale, costituito da una serie di bombole contenenti le resine anioniche e cationiche, attraverso le quali passa l’acqua da demineralizzare. L’acqua viene sottoposta ad osmosi inversa e fatta passare nel letto di resine capaci di rimuovere del tutto i sali presenti dall’acqua risultando demineralizzata o deionizzata, contribuendo, inoltre, a stabilizzare il PH e riducendo la conducibilità elettrica.

Anche in questo caso le resine devono essere periodicamente rigenerate, gli impianti si possono differenziare per modo con cui viene effettuata la rigenerazione, oltre che, naturalmente, per dimensione tipologie di resine utilizzate. I sistemi più semplici prevedono operazioni manuali di rigenerazione ma sono in commercio prodotti dotati di sofisticati sistemi di automazione a controllo elettronico.

I trattamenti di filtrazione e addolcimento sono generalmente sufficienti a proteggere l’impianto dal fenomeno delle incrostazioni; tuttavia, può rimanere
il rischio di corrosione e di proliferazioni biologiche per i quali vengono adottati diversi tipi trattamenti chimici interni. Lo schema generale di un impianto
di condizionamento chimico prevede: un serbatoio,
nel quale viene preparato il reagente, una pompa dosatrice elettrica che lo immette nel punto opportuno dell’impianto in funzione della quantità d’acqua che fluisce e dei sistemi per il controllo dei parametri fisico chimici dell’acqua. La norma UNI 8065 identifica le varie tipologie di trattamenti e ne prescrive l’utilizzo per le diverse tipologie di impianto, in sintesi, le tipologie di prodotti più utilizzate sono le seguenti (per maggiori dettagli si rimanda alla norma stessa):

• Filmanti, sostanze alcaline affini ai metalli che aderiscono alle tubazioni creando una pellicola monomolecolare che evita il contatto diretto acqua- metallo limitando le corrosioni e le incrostazioni;
• Stabilizzanti, sostanze che prevengono la precipitazione del calcare;
• Disperdenti, sostanze che evitano l’aggregazione delle particelle;
• Correttori pH, sostanze di natura basica per evitare un pH acido;
• Biocida e disinfettanti, sostanze necessarie per prevenire lo sviluppo di microrganismi, crescite biologiche ela formazione di biofilm;
• Antigelo, sostanza che proteggono dal rischio gelo;
• Deossigenanti, sostanze che sono capaci assorbire chimicamente l’ossigeno del fluido e contribuiscono alla passivazione delle superfici.

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