Articolo tecnico - bilanciamento idronico
Nuovi modi di bilanciare
impianti a due tubazioni
Come ottenere un bilanciamento idronico superiore
in impianti di riscaldamento utilizzando la Dynamic Valve™
di Danfoss del tipo RA-DV e la pompa a velocità variabile
MAGNA3 di Grundfos
dynamic.danfoss.com
Introduzione
Non è facile ottenere un basso consumo di energia negli edifici.
Assicurare che i componenti di un impianto di riscaldamento
lavorino insieme è una premessa essenziale se desideriamo
costi del riscaldamento ridotti. Un mezzo per assicurare
un basso consumo di energia è il bilanciamento corretto
dell’impianto di riscaldamento; questo articolo spiega come
la nuova Dynamic Valve™ di Danfoss del tipo RA-DV e la nuova
pompa a velocità variabile MAGNA3 di Grundfos lavorano
insieme in maniera eccellente per assicurarlo.
Prima esamineremo come
compensare le variazioni parziali
e come il requisito di bilanciare
l’impianto di riscaldamento comporti
la necessità di controllare la portata;
per ottenere ciò è necessario
controllare anche la pressione
differenziale in tutte le valvole.
Mostreremo come si possa
ottenere ciò utilizzando
la Dynamic Valve™ di Danfoss del
tipo RA-DV in combinazione con la
pompa a velocità variabile MAGNA3
di Grundfos, esaminando un impianto
a Fredericia, in Danimarca, dove 60
appartamenti in un edificio di 10 piani
vengono riscaldati da un impianto che
comprende due pompe MAGNA3 di
Grundfos che servono due circuiti di
miscelazione, di cui ciascuno alimenta
10 colonne montanti e di cui ciascuno
è dotato di valvole di bilanciamento
manuale Danfoss del tipo MSV.
L’installazione ha mostrato che
l’utilizzo della pompa a velocità
variabile MAGNA3 di Grundfos,
combinata con la Dynamic Valve™
di Danfoss del tipo RA-DV, assicurano
un funzionamento senza problemi
dell’impianto di riscaldamento.
Oggi la differenza sta nel fatto che
la portata designata può essere
facilmente regolata su ciascun setpoint
del radiatore e della pompa per
mezzo del nuovo Danfoss dP tool™
(per la misurazione della pressione
differenziale) in combinazione con
Grundfos GO (che offre un accesso
mobile agli strumenti online di
Grundfos). Questo non assicura
solo l’ottimizzazione della pompa
e un consumo minimo di energia,
ma riduce anche notevolmente
il tempo per la messa in servizio.
Gli impianti di riscaldamento
devono essere messi in servizio
correttamente al fine di assicurare
un comfort elevato e costi di esercizio
minimi. In passato la messa in servizio
era una faccenda complicata: una
corretta messa in servizio richiedeva
l’utilizzo di molte valvole e strumenti
di misurazione diversi.
2
La sda: bilanciare impianti a due tubazioni
La distribuzione non uniforme del
calore tra le unità – singoli radiatori
o appartamenti – in un impianto di
riscaldamento è ciò che definiamo
un problema di bilanciamento. Un
impianto di riscaldamento è bilanciato
quando si assicura una distribuzione
uniforme dell’acqua calda, garantendo
così il massimo comfort con costi di
esercizio minimi.
CARICO
100%
75%
50%
25%
O, in altre parole, un impianto di
riscaldamento è bilanciato quando
la portata nell’intero impianto
corrisponde alle portate che sono state
specificate per il modello del sistema.
Ciò rappresenta una sfida chiave per
molti impianti a due tubazioni.
Esaminiamo innanzitutto la sfida
generale posta dagli impianti di
riscaldamento a due tubazioni.
Il profilo di carico in basso mostra
il modo in cui il carico varia durante
una stagione di riscaldamento in
Europa. In sole 420 ore delle 7000 ore
di riscaldamento abbiamo bisogno
di una capacità del 100% dal nostro
impianto di riscaldamento.
428 1050 2450 3080
6% 15% 35% 44%
Per compensare le variazioni di carico,
dotiamo i nostri impianti di valvole
termostatiche su ciascun radiatore.
Il termostato riduce la portata
attraverso il radiatore e assicura
che venga mantenuta la temperatura
ambiente richiesta.
RAD RAD RAD
1 32
∆p
a.
ORE
Mentre la perdita di pressione cresce
al quadrato della portata, la pressione
differenziale nelle prime valvole del
radiatore è notevolmente superiore
a quella nell’ultimo consumatore,
come mostrato nella figura in basso.
∆p
b.
∆p
H
c.
a.
b.
c.
Q
3
Poiché radiatori diversi richiedono portate diverse per riscaldare il locale in questione, è possibile preregolare la portata
massima su ciascuna valvola del radiatore. La preregolazione è mostrata nel grafico in basso per una valvola radiatore tipica.
La preregolazione può essere effettuata da 1-7 e infine in “posizione N” che indica una valvola completamente aperta.
Quando un impianto di riscaldamento è dotato di una pompa a velocità costante, la pressione differenziale fornita varierà
notevolmente, come mostrato nella figura in basso. Quando la portata viene ridotta, il delta P nella singola valvola aumenterà.
Nell’esempio in alto, la portata richiesta a carico massimo è 37 l/h. Ma quando la pressione differenziale aumenta (+0,2 bar),
la portata aumenterà, come mostrato, a 62 l/h = 67 %.
2
Aumento del delta
P da 0,1 bar a 0,3 bar
1
PORTATA
100% del carico 420 ore
Quando la portata si riduce, la pressione differenziale aumenta in una pompa a velocità fissa.
100%
La conclusione è che, per ottenere la portata designata, è necessario controllare anche la pressione differenziale nelle valvole.
Ora vedremo come ciò è stato fatto.
4
Messa in servizio statica rispetto
a dinamica degli impianti
di riscaldamento a 2 tubazioni
Una sfida enorme è rappresentata dal
fatto che gli impianti di riscaldamento
sono spesso costruiti e progettati per
soddisfare i requisiti di riscaldamento
nello scenario più pessimistico,
ad esempio quando le temperature
esterne sono estremamente basse.
Mentre ciò accade solo alcune
volte all’anno (se accade), l’impianto
sarà sovradimensionato nel periodo
rimanente. Questo tipicamente
provoca un consumo eccessivo
di energia.
Il seguente esempio di messa
in servizio statica di un impianto
di riscaldamento con requisiti
dinamici proviene da un’installazione
a Fredericia, in Danimarca, dove 60
appartamenti in un edificio a 10 piani
vengono riscaldati da un impianto
composto di due pompe a velocità
variabile MAGNA3 di Grundfos che
servono due circuiti di miscelazione,
di cui ciascuno rifornisce 10 colonne
montanti, con un totale di 273 valvole
radiatore RA-N DN 10 e valvole
di bilanciamento statico Danfoss
del tipo MSV. L’edificio è del 1972
ed è stato rinnovato nel 1985 con
nuove finestre e una nuova facciata.
I due circuiti di miscelazione
alimentano ciascuno 10 colonne
montanti nel condominio a 10 piani
a Fredericia, in Danimarca.
5
Ora esamineremo come l’impianto
COOPERAZIONE POMPE E VALVOLE
20% 40% 50% 70% 100%
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]
0
1
2
3
4
5
6
7
[m]
H
MAX
MIN
H
funziona, con valvole di bilanciamento
statico e valvole per radiatore statiche,
con preregolazione. In seguito viene
eseguito lo stesso test, ma in quel caso
con valvole dinamiche. Il test viene
effettuato non solo a pieno carico ma,
soprattutto, anche a carico parziale.
Allo stesso tempo, la pressione
differenziale è stata misurata nel
radiatore più lontano per assicurare
che sia presente una pressione
sufficiente per raggiungere la portata
designata nel radiatore più lontano;
in questo caso si tratta di 10 kPa e la
portata designata è 30 l/h, pertanto
la preregolazione sarà 2,5 per la valvola
per radiatore.
H
p
[m]
[kPa]
7
60
50
40
30
20
10
MAX
6
5
4
3
2
1
0
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]
MIN
Nel test abbiamo impostato la
modalità di controllo per la pompa
in modo da essere prima in modalità
di pressione proporzionale e quindi
in modalità di pressione costante.
E quindi abbiamo aggiunto la nuova
Dynamic Valve™ di Danfoss del tipo
RA-DV in combinazione con la nuova
pompa a velocità variabile MAGNA3
di Grundfos.
La pompa MAGNA3 può essere
impostata sulla modalità a pressione
proporzionale che consentirà alla
pompa di ridurre la pressione
differenziale fornita quando la portata
diminuisce. Vedere il grafico in basso
a sinistra.
[m]
7
MAX
6
5
4
3
2
1
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]
MIN
PRESSIONE
CURVE DELLA POMPA
PUNTO DI LAVORO
100%
85%
75%
+4,4
70%
60%
+4,0
+3,0
+3,1
DI PROGETTO
CURVA DI CONTROLLO
VALVOLA PER RADIATORE
CURVA DELL'IMPIANTO
DELTA P SUPPLEMENTARE
AREA DI LIMITE DELLA PORTATA
PORTATA
La linea rossa mostra la curva di controllo
proporzionale e la linea verde la pressione
differenziale minima richiesta nell’impianto.
Come è visibile dai cerchi blu, sarà sempre
disponibile una pressione differenziale
in eccesso. Pertanto dobbiamo assicurare
che la pompa e la valvola per radiatore
dinamica lavorino bene insieme.
+
Anche se la pompa MAGNA3 riduce la
pressione differenziale fornita, a carico
parziale ci sarà sempre un eccesso di
delta P nelle valvole per radiatore*,
come mostrato nella tabella in basso.
Qui il problema essenziale è che,
nonostante una pompa a velocità
variabile sia utile, non è in grado
di mantenere stabile la pressione
differenziale; questo è un problema
risolto da valvole dinamiche
indipendenti dalla pressione.
Valvola per radiatore statica
Modalità di
controllo, pompa
Proporzionale 10,2 kPa 18,0 kPa 7,8 k Pa Aumento del 33 %
Costante 10,2 kPa 27,3 k Pa 17,1 k Pa Aumento del 46%
Valori misurati nel radiatore più lontano
Valvola per radiatore dinamica
Modalità di
controllo, pompa
Proporzionale 9,8 kPa 10,5 kPa 0,7 kPa Aumento < 1%
Costante 9,9 kPa 10,6 kPa 0,7 kPa Aumento < 1%
Valori misurati nel radiatore più lontano
*Assumendo che l’impianto di riscaldamento sia un impianto tradizionale di grande
diffusione. In caso contrario, se l’impianto viene invece diviso in due impianti paralleli
uguali, la modalità di controllo ottimale sarà la pressione costante.
Carico
del sistema 100%
Carico
del sistema 100%
Carico
del sistema 50%
Carico
del sistema 50%
ΔP aumentato
(del 50% del carico)
ΔP aumentato
(del 50% del carico)
Portata
aumentata
Portata
aumentata
6
Ciò che ne deriva è che, con valvole
Portata [l/h]
per radiatore statiche a un carico
parziale del 50%, i radiatori avranno
una pressione aumentata
Valvole per radiatori, statiche vs dinamiche
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
0 10 20 30 40 50 60 dP [kPa]
(17,1- 7,8) = 9,3 kPa. La conseguenza
di ciò, cioè il rischio di sovraportata,
è mostrata nella figura in basso.
Valvola dinamica
Valvola statica
Utilizzo del Danfoss dP tool™ per bilanciare
un radiatore.
Quando la pressione differenziale
aumenta da 7,8 kPa a 17,1 kPa, la
portata aumenta da 80 a 132 l/h,
mentre la valvola dinamica manterrà
la portata costante.
Il delta P aumentato a carico parziale
creerebbe una sovraportata e
farebbe aumentare la bolletta del
riscaldamento, indicando la necessità
di controllare correttamente il delta P.
Portata [l/h]
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0 10 20 30 40 50 60 dP [kPa]
L’utilizzo della Dynamic Valve™ di
Danfoss del tipo RA-DV mantiene la
portata costante, anche quando il delta
P cambia. Un regolatore della pressione
differenziale all’interno della valvola
RA-DV assicura che il calo di pressione
nella valvola di controllo rimanga a
un livello costante, il che significa
che viene mantenuta una portata
costante attraverso la valvola RA-DV.
Ciò è mostrato nel grafico in basso.
Portata max RA-DV
Pertanto la risposta alla sfida relativa
al delta P supplementare sta
nell’utilizzo di una pompa a velocità
variabile come MAGNA3 di Grundfos
e usare la Dynamic Valve™ di
Danfoss del tipo RA-DV, le quali
in combinazione assicurano un
funzionamento senza problemi
dell’impianto di riscaldamento,
e questo è stato dimostrato
nell’esempio di Fredericia menzionato
sopra. L’impianto è in funzione
da un anno e possiamo vedere
che i costi per il funzionamento
della pompa è stato ridotto
all’incirca del 57% o di un valore
pari a 980 kWh/anno.
7
Ottimizzazione della pompa
Se la pompa funziona in modo
ottimale, viene assicurato un consumo
energetico minimo. L’ottimizzazione
della pompa insieme al controllo
proporzionale della pressione sono
possibili esclusivamente con valvole di
bilanciamento automatico. La messa in
servizio viene facilitata usando il nuovo
Danfoss dP tool™ (per la misurazione
della pressione differenziale) in
combinazione con Grundfos GO
(che offre un accesso mobile agli
strumenti online di Grundfos),
e assicura l’ottimizzazione della pompa
e un consumo energetico minimo.
Il Danfoss dP tool™ è uno strumento
estremamente utile, semplice e unico
Conclusione
Gli impianti di riscaldamento di qualità
superiore richiedono una messa in
servizio accurata quando l’obiettivo
è quello di ridurre al massimo i costi
energetici. Utilizzando la nuova e
innovativa Dynamic Valve™ di Danfoss
del tipo RA-DV in combi nazione con
la nuova pompa a velocità variabile
MAGNA3 di Grundfos, questo obiettivo
può essere ora raggiunto facilmente. Nel
caso specifico a Fredericia, in Danimarca,
i risparmi ottenuti ammontano a
non meno del 12% della bolletta del
riscaldamento. Ciò è possibile solo
utilizzando la nuova valvola dinamica
Danfoss in combinazione con la nuova
pompa MAGNA3 di Grundfos.
Gli impianti di riscaldamento
richiedono una messa in servizio
corretta al fine di assicurare un comfort
elevato e costi di esercizio minimi. In
passato la messa in servizio era una
faccenda complicata: una corretta
messa in servizio richiedeva l’utilizzo di
usato durante la messa in servizio,
che misura la pressione differenziale
disponibile. Viene montato sulla valvola
critica in cui la pressione differenziale
è più bassa. Nella modalità a pieno
carico, il delta P deve essere 10 kPa.
Se la pressione differenziale risulta
essere più bassa o più alta di questo
valore, il setpoint viene regolato sulla
pompa MAGNA3. Il setpoint è legato
alla pressione differenziale fornita
dalla pompa. È necessario tenere
presente che questo valore sarà
sempre superiore a quello misurato
nella valvola critica, in quanto
la pressione differenziale si riduce
in tutto l’impianto.
molte valvole e strumenti
di misurazione diversi.
Oggi la differenza sta nel fatto che
la portata designata può essere
facilmente regolata su ciascun
setpoint del radiatore e della pompa
utilizzando sia il Danfoss dP tool™ sia
Grundfos GO. Ciò non assicura solo
un funzionamento ottimale, ma riduce
anche notevolmente il tempo per la
messa in servizio.
Questo dimostra che esistono
svariati motivi per i consulenti tecnici
di ricercare i potenziali risparmi
energetici presenti in molte
associazioni di residenti.
Rene Hansen, Anders Nielsen,
Danfoss Grundfos
Giugno 2015
Grundfos GO è la cassetta degli attrezzi
mobile per utenti professionisti fuori
sede. È la piattaforma più completa
per il controllo mobile e la selezione
delle pompe, inclusi dimensionamento,
sostituzione e documentazione e che
può essere scaricata su un qualsiasi
dispositivo iOs o Android.
Una volta completati questi passi,
avete assicurato che l’impianto
energetico sia stato messo in servizio
correttamente non solo in condizioni
di portata di progetto, ma soprattutto
anche in condizioni di carico parziale.
Il risultato sarà un consumo energetico
minimo per l’intero impianto
di riscaldamento.
Grundfos GO, per
Android e iOS.
Danfoss A/S · Heating Segment · Ulvehavevej 61 · 7100 Vejle · Denmark
Tel.: +45 7488 8500 · Email: heating@danfoss.com · www.heating.danfoss.com
VFGWK106 © Copyright Danfoss | ... | 2016.04
Loading...