Una fonte di calore, due terminali: perché il riscaldamento a pavimento non si scalda? — Cause, diagnosi e soluzioni

Una guida pratica alla risoluzione dei problemi per i sistemi a pompa di calore aria-acqua con riscaldamento a pavimento

Una pompa di calore aria-acqua è in funzione. La temperatura dell'acqua in uscita sembra normale. La pompa di circolazione sembra funzionare.

Ma il riscaldamento a pavimento non si scalda ancora.

Questo è uno dei problemi più comuni riscontrati durante la messa in servizio o il riavvio degli impianti di riscaldamento a pavimento idronici.

Diventa particolarmente interessante in a“una fonte di calore, due terminali”sistema, ad esempio, una pompa di calore ad aria che serve entrambiventilconvettori e riscaldamento a pavimento.

Se i ventilconvettori si riscaldano normalmente mentre il pavimento rimane freddo, si è tentati di concludere che la pompa di calore è sottodimensionata o difettosa.

In molti casi, tuttavia,la pompa di calore in sé non è il problema.

Il problema può essere riscontrato nel circuito dell'acqua, nella pompa di circolazione, nelle valvole, nel collettore, nell'aria intrappolata, nella qualità dell'acqua, nella struttura del pavimento, nell'umidità dell'edificio o nella procedura di messa in servizio.

Questo articolo spiega la prima grande categoria di problemi:

Perché il riscaldamento a pavimento non si riscalda correttamente durante la prima messa in funzione o dopo un lungo periodo di inattività?

1. Determinare innanzitutto se il problema è la fonte di calore o il terminale

Prima di modificare qualsiasi parametro, gli ingegneri dovrebbero identificare dove esiste effettivamente il problema.

In un sistema con una pompa di calore che alimenta due tipi di terminali:

Pompa di calore aria-acqua → Circuito fan coil + Circuito di riscaldamento a pavimento

la prima domanda diagnostica dovrebbe essere:

La pompa di calore non è in grado di produrre calore oppure il calore non riesce a raggiungere il circuito di riscaldamento a pavimento?

Questa distinzione è estremamente importante.

Se la pompa di calore è in grado di mantenere la temperatura manuale richiesta e un altro circuito terminale funziona normalmente, è probabile che la fonte di calore funzioni.

L’attenzione dovrebbe poi spostarsi a valle su:

Pompa di calore → pompa → valvole → tubo principale → collettore → circuiti UFH → struttura del pavimento → stanza

Questa semplice sequenza diagnostica può evitare inutili operazioni di risoluzione dei problemi lato refrigerante o sostituzione prematura della pompa di calore.

Causa 1: messa in servizio iniziale o arresto a lungo termine

Un sistema di riscaldamento a pavimento idronico non sempre risponde immediatamente quando viene acceso.

Ciò è particolarmente comune in due condizioni:

Messa in servizio iniziale

Il sistema è stato appena installato e viene utilizzato per la prima volta.

Riavvio dopo un arresto prolungato

Il sistema è rimasto inutilizzato per diversi mesi o, in alcuni progetti, molto più a lungo.

In entrambe le condizioni, un lento aumento della temperatura può derivare da diverse cause completamente diverse.

2. Controllare tutte le valvole prima di incolpare la pompa di calore

Sembra semplice, ma è sorprendentemente comune nei progetti reali.

Durante l'installazione, la prova di pressione o la costruzione, alcune valvole potrebbero rimanere chiuse o parzialmente chiuse.

Le possibili posizioni includono:

• valvola di alimentazione della pompa di calore;

• valvola di ritorno della pompa di calore;

• valvole di isolamento del circuito primario;

• valvole circuito secondario;

• valvole per collettori di riscaldamento a pavimento;

• valvole di circuito individuali;

• valvole di zona;

• valvole di bilanciamento.

La pompa di calore può quindi funzionare normalmente mentre al circuito a pavimento arriva poca o nessuna acqua calda.

Metodo diagnostico rapido

Controllare progressivamente la temperatura dell'acqua lungo il circuito:

Uscita della pompa di calore → alimentazione principale → ingresso del collettore → circuiti UFH individuali → collettore di ritorno → ritorno della pompa di calore

Se il tubo è caldo prima di una valvola ma significativamente più freddo subito dopo, è probabile che la restrizione sia vicina a quel punto.

Questo è molto più veloce della modifica casuale delle impostazioni della pompa di calore.

3. Controllare se i collegamenti di alimentazione e ritorno sono corretti

Un altro errore di installazione è l'inversione delle tubazioni di mandata e ritorno.

Ciò può verificarsi a:

• la pompa di calore;

• pompa di circolazione;

• serbatoio tampone;

• gruppo di miscelazione;

• molteplice;

• circuiti terminali individuali.

Alcuni sistemi idronici continueranno a circolare con tubazioni collegate in modo errato, il che rende il problema più difficile da identificare.

Ma una direzione errata del flusso può interferire con:

• valvole di ritegno;

• valvole di bilanciamento;

• valvole termostatiche;

• flussometri;

• valvole miscelatrici;

• funzionamento della pompa;

• logica di controllo automatico.

Durante la messa in servizio, non dare mai per scontato che le etichette dei tubi siano corrette.

Verificare l'effettiva direzione del flusso d'acqua.

4. Controllare la pompa di circolazione: "in funzione" non significa sempre "pompare"

Una pompa di circolazione può fare rumore, visualizzare un simbolo di funzionamento e consumare elettricità pur fornendo una portata insufficiente.

Diverse condizioni possono causare questo.

Blocco dell'aria

L'aria intrappolata attorno alla girante o all'interno del circuito idronico può ridurre significativamente la circolazione.

Bloccaggio della pompa dopo un arresto prolungato

Una pompa rimasta inutilizzata per un lungo periodo può bloccarsi meccanicamente.

Direzione della pompa errata

La pompa potrebbe essere stata installata contro la direzione del flusso del sistema prevista.

Velocità o modalità di controllo errate

Le pompe a velocità variabile possono essere impostate su un valore troppo basso o utilizzare una modalità a pressione costante/proporzionale inappropriata.

Prevalenza della pompa insufficiente

La pompa potrebbe semplicemente non essere in grado di superare la resistenza idraulica di lunghi circuiti UFH, collettori, valvole e tubazioni.

Perciò:

Non giudicare mai il funzionamento della pompa solo toccandola o ascoltandola. Verificare il flusso d'acqua effettivo.

Ove disponibile, controllare i flussometri del collettore e confrontare la portata misurata con la portata di progetto.

5. La qualità dell'acqua può causare il grippaggio di una pompa

La qualità dell’acqua viene spesso trascurata durante l’installazione della pompa di calore.

Un sistema idronico appena installato può rimanere pieno d'acqua per settimane o mesi prima della messa in servizio finale.

In alcuni progetti, il ritardo può essere molto più lungo.

Durante questo periodo, l’acqua non trattata può contribuire a:

• corrosione;

• scala;

• fanghi;

• magnetite;

• particelle sospese;

• grippaggio della pompa;

• filtri ostruiti;

• valvole limitate;

• prestazioni ridotte dello scambiatore di calore.

Le zone con acque dure richiedono particolare attenzione.

Se un progetto utilizza acqua trattata o addolcita durante il normale funzionamento, ma durante la costruzione e le prove di pressione è stata originariamente utilizzata acqua non trattata, l'ingegnere addetto alla messa in servizio deve considerare se l'acqua temporanea deve essere drenata e il sistema adeguatamente lavato prima del funzionamento finale.

Buona pratica

Prima della messa in servizio finale:

Lavare → pulire → ispezionare i filtri → riempire correttamente → rimuovere l'aria → verificare la pressione → verificare il flusso

Per i sistemi idronici chiusi, il trattamento dell'acqua deve seguire gli standard locali e i requisiti del produttore dell'apparecchiatura.

6. Controllare il filtro prima di aumentare la velocità della pompa

Quando il flusso del riscaldamento a pavimento è insufficiente, molti ingegneri aumentano immediatamente la velocità della pompa di circolazione.

Prima di farlo, controlla il filtro.

I detriti di costruzione possono facilmente entrare in un sistema appena installato.

I contaminanti tipici includono:

• particelle metalliche;

• residui di saldatura;

• materiale sigillante;

• frammenti di plastica;

• detriti di tubi;

• prodotti della corrosione.

Un filtro a Y o un filtro magnetico parzialmente ostruito può creare una notevole caduta di pressione.

Il risultato può essere:

Pompa di calore in funzione → fornitura acqua calda → pompa in funzione → flusso UFH insufficiente → il pavimento rimane freddo

L'aumento della velocità della pompa può nascondere temporaneamente il sintomo senza risolverne la causa principale.

7. L'aria deve essere rimossa dai circuiti del riscaldamento a pavimento

L'aria intrappolata all'interno dei circuiti UFH è un altro problema frequente di messa in servizio.

Poiché i circuiti di riscaldamento a pavimento possono contenere molti circuiti lunghi, l'aria intrappolata può impedire la corretta circolazione dei singoli circuiti.

I sintomi possono includere:

• alcune stanze si riscaldano mentre altre rimangono fredde;

• misuratori di portata collettori instabili;

• rumore all'interno delle tubazioni;

• temperatura di mandata elevata ma temperatura del pavimento bassa;

• grandi differenze di temperatura tra i circuiti;

• pressione del sistema fluttuante.

Ogni circuito deve essere spurgato correttamente.

In casi difficili, potrebbe essere necessario isolare e lavare i circuiti singolarmente anziché tentare di spurgare l'intero collettore contemporaneamente.

8. Un nuovo edificio può richiedere molto più tempo del previsto per riscaldarsi

Questa è una delle questioni più fraintese.

Una casa appena completata non è termicamente equivalente ad un edificio occupato e asciutto.

Il solaio, le pareti, l'intonaco e altri materiali da costruzione possono contenere una notevole umidità.

Quando si avvia per la prima volta il riscaldamento a pavimento, parte del calore fornito dalla pompa di calore non aumenta immediatamente la temperatura dell'aria ambiente.

Sta riscaldando e asciugando la struttura dell'edificio.

Anche il pavimento stesso rappresenta una grande massa termica.

Perciò:

Un edificio freddo e umido può richiedere una notevole quantità di energia prima che la temperatura interna inizi ad aumentare notevolmente.

Non si tratta necessariamente di un guasto della pompa di calore.

9. La costruzione del pavimento modifica il tempo di riscaldamento

Non tutti i piani rispondono alla stessa velocità.

Per esempio:

Piastrella o pietra

Di solito fornisce un trasferimento di calore relativamente buono, sebbene la struttura pesante del pavimento possa comunque avere una massa termica significativa.

Pavimenti in legno ingegnerizzato o in legno

In genere ha una maggiore resistenza termica e può rispondere più lentamente.

Massetto spesso

Immagazzina una grande quantità di energia termica e quindi impiega più tempo per raggiungere la temperatura stabile.

Tappeto

Può aumentare significativamente la resistenza termica a seconda del tappeto e del sottofondo.

Di conseguenza due ambienti alimentati dallo stesso collettore possono avere temperature superficiali e tempi di riscaldamento sensibilmente diversi.

Ciò non significa automaticamente che un circuito UFH sia difettoso.

10. Non aumentare in modo aggressivo la temperatura dell'acqua durante la messa in servizio iniziale

Quando un cliente dice:

"La casa è ancora fredda. Aumentare la temperatura dell'acqua della pompa di calore."

l'istinto potrebbe essere quello di aumentare immediatamente la temperatura dell'acqua in uscita.

Questo non è sempre l’approccio corretto.

Per un sistema di riscaldamento a pavimento appena messo in funzione, è generalmente preferibile un riscaldamento graduale.

Una tipica strategia di commissioning potrebbe iniziare con:

Acqua di alimentazione a 35°C

quindi aumentare progressivamente l'obiettivo in base alla struttura del pavimento, ai requisiti di riscaldamento e alla procedura di messa in servizio applicabile.

La temperatura esatta e la velocità di rampa devono seguire i requisiti del produttore del sistema a pavimento, del massetto e della pompa di calore.

Perché?

Perché il riscaldamento a pavimento è asistema ad alta massa termica.

L'obiettivo non è riscaldare il tubo il più rapidamente possibile.

L'obiettivo è portare gradualmente ilstruttura del solaio e involucro edilizio in equilibrio termico.

11. Non aspettatevi una risposta immediata della temperatura ambiente

Questa è una grande differenza tra ventilconvettori e riscaldamento a pavimento.

Un ventilconvettore può produrre aria calda in pochi minuti.

Il riscaldamento a pavimento non può.

Il processo è approssimativamente:

La pompa di calore riscalda l'acqua

↓

L'acqua riscalda il tubo UFH

↓

Il tubo riscalda il massetto

↓

Il massetto riscalda la finitura del pavimento

↓

Il pavimento trasferisce il calore alla stanza

↓

Le pareti, i mobili e la massa dell'edificio assorbono il calore

↓

La temperatura ambiente si stabilizza gradualmente

Questo è il motivo per cui confrontare direttamente la risposta del fan coil con la risposta UFH può portare a conclusioni errate.

Un fan coil è un terminale a risposta relativamente rapida.

Il riscaldamento a pavimento è un terminale radiante a lenta risposta e ad elevata inerzia termica.

12. Il riscaldamento iniziale potrebbe richiedere diversi giorni

Per un edificio freddo o di nuova costruzione, è necessario pianificare in anticipo un adeguato riscaldamento iniziale.

Non avviare il sistema la sera tardi e aspettarsi condizioni interne normali la mattina seguente.

A seconda di:

• temperatura esterna;

• umidità dell'edificio;

• spessore della soletta;

• isolamento;

• finitura del pavimento;

• temperatura interna iniziale;

• carico di riscaldamento;

• capacità della pompa di calore;

il sistema potrebbe richiedere diversi giorni per avvicinarsi a condizioni stabili.

Per gli edifici appena ultimati o molto umidi il periodo di stabilizzazione può essere anche più lungo.

Pertanto, la messa in servizio dovrebbe essere programmataprima dell'accettazione finale da parte del cliente, non immediatamente prima.

13. Le condizioni esterne sono importanti durante la messa in servizio

Lo stesso sistema UFH si comporterà in modo molto diverso in diverse condizioni esterne.

La messa in funzione durante il clima mite può rendere difficile la valutazione della potenza termica poiché l’edificio richiede pochissimo calore.

La messa in funzione durante climi estremamente freddi può creare il problema opposto: la pompa di calore deve contemporaneamente riscaldare una massa fredda dell'edificio e compensare un'elevata perdita di calore dell'edificio.

Pertanto, gli ingegneri dovrebbero registrare almeno:

• temperatura esterna;

• temperatura interna;

• temperatura dell'acqua in uscita dalla pompa di calore;

• temperatura dell'acqua di ritorno;

• ∆T;

• flusso totale del sistema;

• flusso molteplice;

• frequenza/carico di funzionamento del compressore;

• andamento della temperatura ambiente.

Non valutare le prestazioni da una singola lettura della temperatura.

I dati sulle tendenze sono molto più utili.

14. Una sequenza diagnostica pratica

Quando un sistema di riscaldamento a pavimento non si riscalda, evitare di regolare i parametri in modo casuale.

Utilizzare una sequenza sistematica di risoluzione dei problemi:

1. Confermare la generazione di calore— La pompa di calore produce effettivamente la temperatura manuale richiesta?

2. Confermare le valvole— Tutte le valvole di alimentazione, ritorno, collettore e zona necessarie sono aperte?

3. Confermare la direzione del flusso— I collegamenti di mandata e ritorno sono corretti?

4. Confermare il funzionamento della pompa— La pompa produce il flusso effettivo e non semplicemente funziona?

5. Controllare filtri e filtri— Sono presenti detriti di costruzione o fanghi?

6. Rimuovere l'aria— I singoli circuiti UFH sono completamente spurgati?

7. Controllare il flusso del collettore— Ogni circuito riceve un flusso d'acqua adeguato?

8. Misurare ΔT— Confrontare le temperature dell'acqua di mandata e di ritorno.

9. Controllare la struttura del pavimento— Lo spessore del massetto e il rivestimento del pavimento influiscono sulla risposta.

10. Controllare le condizioni dell'edificio— Si tratta di un edificio nuovo, umido o non riscaldato da molto tempo?

11. Concedere un tempo di riscaldamento sufficiente— Non diagnosticare un sistema a pavimento di massa elevata dopo solo poche ore.

12. Solo allora valutare il dimensionamento della pompa di calore e la progettazione del sistema.

Questa sequenza può far risparmiare molto tempo nella risoluzione dei problemi.

15. Perché “Tubo di alimentazione caldo ma pavimento freddo” è un indizio importante

Supponiamo che l'uscita della pompa di calore sia 40°C.

Anche il tubo di alimentazione principale è caldo.

Ma il pavimento resta freddo.

Questo ci dice subito qualcosa di utile:

La pompa di calore può generare calore.

La prossima indagine dovrebbe concentrarsi sul trasporto e sull’emissione di calore.

Le possibili cause includono:

Basso flusso → valvola chiusa → filtro ostruito → blocco dell'aria → problema della pompa → squilibrio del collettore → flusso del circuito insufficiente → elevata resistenza termica del pavimento → elevata massa termica dell'edificio

Questo è un approccio diagnostico molto più efficiente rispetto al controllo immediato della pressione del refrigerante o all'aumento della potenza del compressore.

16. Una fonte di calore, due terminali: utilizzare l'altro terminale come riferimento diagnostico

Un sistema contenente sia ventilconvettori che riscaldamento a pavimento offre agli ingegneri un utile vantaggio diagnostico.

Supponiamo:

Fancoil = riscaldamento normale

Riscaldamento a pavimento = non caldo

Ciò suggerisce fortemente che la pompa di calore è in grado di produrre calore utile.

È più probabile che il guasto sia associato a:

• Pompa secondaria UFH;

• valvola miscelatrice;

• molteplice;

• attuatore;

• impostazione del flusso;

• aria;

• anello da pavimento;

• logica di controllo;

• bilanciamento idraulico;

• inerzia termica del pavimento.

Al contrario, se sia i ventilconvettori che il riscaldamento a pavimento non riescono a riscaldare adeguatamente, l’indagine dovrebbe spostarsi a monte verso:

• capacità della pompa di calore;

• temperatura dell'acqua in uscita;

• flusso primario;

• serbatoio tampone;

• controllo del sistema;

• modalità di funzionamento della pompa di calore;

• condizione di progettazione esterna.

Questo è il motivo per cui la risoluzione dei problemi dovrebbe sempre procedere in modo logico dafonte di calore → distribuzione → terminale → edificio.

Tabella rapida per la risoluzione dei problemi

Domande frequenti

Perché il riscaldamento a pavimento non si riscalda anche se la pompa di calore è in funzione?

Una pompa di calore in funzione non garantisce che il pavimento riceva calore sufficiente. Controllare la temperatura dell'acqua in uscita, il flusso di circolazione, le valvole, i filtri, l'aria nei circuiti, le impostazioni del collettore e il funzionamento della pompa di circolazione.

Perché i miei ventilconvettori riscaldano ma il riscaldamento a pavimento è freddo?

Se i ventilconvettori funzionano normalmente è probabile che la fonte di calore sia in funzione. Il problema è più probabilmente localizzato nel circuito UFH, come la pompa, la valvola miscelatrice, il collettore, l'attuatore, la camera d'aria, il flusso insufficiente o le impostazioni di controllo.

Quanto tempo impiega il riscaldamento a pavimento per riscaldare una casa fredda?

Il riscaldamento a pavimento ha un’inerzia termica molto maggiore rispetto ai ventilconvettori. Una soletta fredda o un edificio di nuova costruzione possono richiedere molte ore o diversi giorni per raggiungere condizioni operative stabili, a seconda della costruzione, dell'isolamento, dell'umidità e della temperatura esterna.

Devo aumentare la temperatura dell'acqua della pompa di calore se il pavimento non è caldo?

Non immediatamente. Verificare innanzitutto che il flusso d'acqua sia adeguato e il corretto funzionamento idraulico. Un aumento eccessivo della temperatura dell'acqua può ridurre l'efficienza della pompa di calore e potrebbe non risolvere un problema di circolazione.

Perché una pompa di circolazione può funzionare ma fornire comunque una portata insufficiente?

Le possibili cause includono il bloccaggio dell'aria, il grippaggio della pompa, l'impostazione errata della velocità, la prevalenza della pompa insufficiente, i filtri bloccati, le valvole chiuse e l'eccessiva resistenza idraulica.

Un sistema di riscaldamento a pavimento dovrebbe funzionare continuamente durante il riscaldamento iniziale?

Il funzionamento continuo è spesso preferibile durante la stabilizzazione iniziale di un edificio freddo e di massa elevata, ma la rampa di temperatura e la procedura di messa in servizio devono sempre seguire i requisiti dell'UFH, del pavimento/massetto e della pompa di calore.

Il principio ingegneristico da ricordare

Quando il riscaldamento a pavimento non si riscalda,non concludere immediatamente che la pompa di calore sia troppo piccola o difettosa.

La risoluzione dei problemi dovrebbe seguire il percorso energetico:

Generazione di calore → Circolazione dell'acqua → Distribuzione idraulica → Trasferimento di calore a pavimento → Risposta termica dell'edificio

Se il calore viene generato ma non può circolare, esaminare l'idraulica.

Se l'acqua calda raggiunge il collettore ma non i singoli circuiti, indagare sulla distribuzione.

Se i circuiti circolano normalmente ma la temperatura ambiente aumenta lentamente, esaminare la struttura del pavimento, la massa termica dell'edificio, l'umidità e il carico di riscaldamento effettivo.

Questa logica diagnostica è particolarmente preziosa inuna fonte di calore, due sistemi terminali, dove i ventilconvettori e il riscaldamento a pavimento possono comportarsi in modo molto diverso anche se collegati alla stessa pompa di calore aria-acqua.

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