Una fonte di calore, due terminali: perché il riscaldamento a pavimento non si scalda? Parte 2 — Aria intrappolata nei tubi UFH

Come le sacche d'aria riducono il flusso d'acqua e causano uno scarso riscaldamento nei sistemi a pompa di calore aria-acqua

Una pompa di calore aria-acqua funziona normalmente.

La temperatura dell'acqua in uscita è corretta.

Il tubo di alimentazione al collettore del riscaldamento a pavimento è caldo.

Ma il tubo di ritorno rimane freddo, i flussometri mostrano un flusso scarso o instabile e il pavimento semplicemente non si riscalda.

Cosa dovresti controllare prima?

Una delle cause più comuni è sorprendentemente semplice:

Aria intrappolata nei tubi del riscaldamento a pavimento.

L'aria all'interno di un sistema idronico può sembrare un problema minore, ma può ridurre significativamente la circolazione. Nei casi più gravi, unserratura d'ariapuò arrestare parzialmente o completamente il flusso d'acqua attraverso un circuito di riscaldamento a pavimento.

Ciò è particolarmente importante in auna fonte di calore, sistema a due terminali, dove una pompa di calore aria-acqua serve sia i ventilconvettori che il riscaldamento a pavimento.

Se i ventilconvettori funzionano normalmente ma l'UFH rimane freddo, l'aria intrappolata dovrebbe essere uno dei primi elementi nella lista di controllo per la risoluzione dei problemi.

1. Un semplice sintomo: tubo di mandata dell'acqua calda, tubo di ritorno del freddo

Uno dei modi più semplici per identificare un possibile blocco d'aria è confrontare le temperature di mandata e di ritorno.

Immagina questa situazione:

Tubo di alimentazione UFH → Caldo

Tubo di ritorno UFH → Freddo o molto più freddo del previsto

La pompa di calore produce ovviamente acqua calda, ma il calore non viene trasportato in modo efficace attraverso i circuiti a pavimento.

Ciò suggerisce immediatamente che il problema potrebbe essere correlato acircolazione insufficiente.

Le possibili cause includono:

• aria intrappolata;

• valvole chiuse;

• filtri ostruiti;

• prevalenza della pompa insufficiente;

• impostazioni errate della pompa;

• circuiti UFH bloccati;

• molteplici problemi.

Tra questi, l'aria intrappolata è particolarmente comune dopo l'installazione, la manutenzione, lo scarico/riempimento o un lungo periodo di inattività.

2. Perché l'aria entra in un sistema di riscaldamento idronico?

Molte persone presumono che un sistema idrico chiuso debba contenere solo acqua.

In pratica, una certa quantità di aria o gas disciolto è quasi inevitabile.

L'aria può entrare o rimanere nel sistema durante:

• riempimento iniziale;

• manutenzione;

• svuotamento e riempimento dell'impianto;

• installazione di tubi;

• prove di pressione;

• perdite o perdite di pressione;

• messa in servizio impropria.

L'acqua stessa può contenere anche gas disciolti.

Quando la temperatura dell'acqua cambia, alcuni gas disciolti possono fuoriuscire dalla soluzione e formare piccole bolle.

Queste bolle possono viaggiare attraverso il sistema e accumularsi in:

• punti alti;

• varietà;

• curve di tubi;

• aree a bassa velocità;

• scambiatori di calore;

• sezioni di tubi mal progettate.

Con il passare del tempo, le piccole bolle possono combinarsi in sacche d’aria più grandi.

Ecco come unserratura d'ariapuò svilupparsi.

3. Cos'è una camera d'aria?

Una camera d'aria è una sacca d'aria intrappolata all'interno di un circuito idraulico che limita o impedisce in modo significativo la circolazione dell'acqua.

L'acqua è effettivamente incomprimibile nel normale funzionamento idronico, mentre l'aria è comprimibile.

Quando una pompa di circolazione tenta di spingere l'acqua attraverso un tubo contenente una sostanziale sacca d'aria, parte dell'energia della pompa può essere sprecata comprimendo o spostando l'aria intrappolata anziché stabilire una circolazione stabile dell'acqua.

Il risultato potrebbe essere:

Portata ridotta → trasferimento di calore ridotto → acqua di ritorno fredda → pavimento freddo

In un caso grave:

Sacca d'aria → quasi nessuna circolazione → il circuito UFH interrompe il riscaldamento

Questo è il motivo per cui l’aria intrappolata non dovrebbe essere trattata semplicemente come un problema di rumore.

È unproblema di prestazioni idrauliche.

4. Perché il riscaldamento a pavimento è particolarmente sensibile all'aria intrappolata?

I sistemi di riscaldamento a pavimento possono contenere molti circuiti di tubi lunghi.

Un tipico collettore può servire più circuiti distribuiti in stanze diverse.

Il sistema contiene quindi:

• tubi lunghi;

• curve multiple;

• varietà;

• valvole;

• attuatori;

• flussometri;

• elevazioni diverse.

Ciò crea molte opportunità per l'aria di rimanere intrappolata.

Se un circuito contiene aria mentre gli altri no, il risultato potrebbe essere:

Soggiorno caldo

Camera da letto calda

Bagno caldo

Una camera da letto completamente fredda

La pompa di calore potrebbe funzionare perfettamente.

Il problema è semplicemente che un circuito UFH ha una circolazione insufficiente.

5. Sintomi tipici della presenza di aria nei tubi del riscaldamento a pavimento

Ingegneri e installatori dovrebbero cercare diversi sintomi comuni.

Mandata calda ma ritorno freddo

Il collettore di mandata riceve l'acqua calda, ma il lato di ritorno rimane insolitamente freddo.

Lettura del flussometro molto bassa o nulla

Uno o più flussometri del collettore mostrano una circolazione scarsa o assente.

Alcune stanze si riscaldano mentre altre rimangono fredde

Ciò suggerisce fortemente un problema specifico del settore piuttosto che una capacità totale insufficiente della pompa di calore.

Rumori di gorgoglio o gorgogliamento

Potresti sentire suoni come:

gorgoglio, gorgoglio o rumore intermittente dell'acqua

all'interno di tubazioni o collettori.

Flusso instabile

Le letture del flussometro fluttuano invece di rimanere stabili.

Grande differenza di temperatura tra mandata e ritorno

Un ΔT molto elevato può indicare un flusso d'acqua insufficiente.

Questi sintomi non dimostrano che l’aria sia l’unica causa possibile, ma forniscono forti indizi diagnostici.

6. Perché il flusso basso rende il pavimento freddo

La relazione tra trasferimento di calore, flusso e differenza di temperatura dell'acqua può essere espressa come:

$$Q=punto{m}c_pDelta T$$

Per calcoli pratici lato acqua:

$$Q(kW)circa1.163volte Portata(m³/h)volteDelta T(K)$$

Dove:

• Q= calore trasferito;

• Fluire= portata d'acqua;

• ΔT= differenza di temperatura acqua mandata-ritorno.

Se l'aria riduce notevolmente la portata, diminuisce anche la quantità di calore che può essere trasportata al pavimento.

Questo è il motivo per cui un sistema può avere una temperatura manuale perfettamente accettabile ma fornire comunque un riscaldamento ambiente inadeguato.

La sola temperatura dell’acqua non determina le prestazioni di riscaldamento. È inoltre necessario un flusso d'acqua sufficiente.

Questo è uno dei concetti più importanti nella risoluzione dei problemi della pompa di calore idronica.

7. Non aumentare immediatamente la temperatura dell'acqua della pompa di calore

Quando il pavimento non si scalda, una risposta comune è:

“Aumentare la temperatura dell’acqua in uscita.”

Per esempio:

35°C → 40°C → 45°C → 50°C

Ma se il vero problema è una sacca d’aria, l’aumento della temperatura dell’acqua non ripristina la circolazione.

Potresti semplicemente ritrovarti con:

Acqua di alimentazione più calda + flusso scarso + pavimento freddo + efficienza della pompa di calore inferiore

La sequenza corretta è:

Controllare prima il flusso → risolvere il problema idraulico → quindi ottimizzare la temperatura dell'acqua.

Per una pompa di calore, questo è particolarmente importante perché temperature elevate e non necessarie dell'acqua in uscita generalmente aumentano la spinta del compressore e riducono l'efficienza.

8. Non installare automaticamente una pompa di circolazione più grande

Un'altra risposta comune è:

"Il flusso è basso, quindi abbiamo bisogno di una pompa più grande."

Ancora una volta, non necessariamente.

Se l'aria è intrappolata nel tubo, una pompa molto più grande potrebbe comunque non riuscire a stabilire una corretta circolazione.

Il sovradimensionamento della pompa di circolazione può creare anche altri problemi:

• eccessiva velocità dell'acqua;

• aumento del consumo di elettricità;

• rumore del tubo;

• rumore della valvola;

• pressione differenziale eccessiva;

• scarso bilanciamento del sistema.

La pompa di circolazione deve essere scelta in base a:

Portata richiesta + perdita di carico del sistema + resistenza idraulica

non in sostituzione della corretta rimozione dell'aria.

Una pompa più grande non può correggere una procedura di messa in servizio fondamentalmente inadeguata.

9. Lo spurgo individuale di ciascun circuito UFH è spesso la soluzione migliore

Quando si sospetta la presenza di aria intrappolata, la semplice apertura di una presa d'aria automatica potrebbe non essere sufficiente.

Per i sistemi di riscaldamento a pavimento multi-circuito, uno dei metodi di messa in servizio più efficaci è quellospurgare i loop individualmente.

Una procedura tipica è:

Passaggio 1:Spegnere la fonte di calore se richiesto dalla procedura di messa in servizio del produttore.

Passaggio 2:Chiudere tutti i loop UFH tranne uno.

Passaggio 3:Scaricare l'acqua attraverso il circuito aperto.

Passaggio 4:Continuare fino a quando non vengono eliminate più bolle d'aria visibili e il flusso diventa stabile.

Passaggio 5:Chiudi quel circuito e apri quello successivo.

Passaggio 6:Ripetere per ogni ciclo UFH.

Passaggio 7:Ripristinare tutti i circuiti nelle posizioni di progettazione.

Passaggio 8:Bilanciare il collettore in base alle portate richieste.

Questo è generalmente più efficace rispetto al tentativo di rimuovere l'aria da ogni circuito contemporaneamente.

10. Le prese d'aria automatiche dovrebbero essere installate in punti importanti importanti

L'aria tende naturalmente a migrare verso i punti più alti in un sistema idronico.

Pertanto, la progettazione del sistema dovrebbe prevedere adeguati punti di rimozione dell'aria.

Particolare attenzione dovrebbe essere data a:

• punti alti nelle tubazioni principali;

• locali tecnici con pompe di calore;

• serbatoi tampone;

• separatori idraulici;

• varietà;

• alzate verticali.

Uno sfiato automatico dell'aria può rimuovere continuamente piccole quantità di aria accumulata durante il normale funzionamento.

Tuttavia:

Uno sfiato automatico non sostituisce un lavaggio iniziale e una messa in servizio adeguati.

Potrebbe comunque essere necessario spurgare manualmente un circuito del pavimento con forti blocchi d'aria.

11. Non dimenticare il collettore del riscaldamento a pavimento

Il collettore è uno dei luoghi più importanti sia per la messa in servizio che per la risoluzione dei problemi.

Un collettore ben progettato tipicamente fornisce:

• distribuzione delle forniture;

• ritiro del reso;

• isolamento del circuito individuale;

• regolazione del flusso;

• flussometri;

• attuatori;

• punti di riempimento/scarico;

• sfogo dell'aria.

Durante la risoluzione dei problemi, ispezionare attentamente il collettore.

Chiedere:

Tutti i circuiti sono aperti?

I flussometri mostrano la circolazione?

Ci sono attuatori chiusi?

L'aria è visibile nei flussometri?

C'è una grande differenza di temperatura tra i singoli circuiti?

Le prese d'aria del collettore funzionano?

Queste semplici osservazioni spesso consentono di identificare il problema senza toccare la pompa di calore.

12. Un serbatoio tampone può aiutare nella rimozione dell'aria?

Un serbatoio tampone adeguatamente progettato può contribuire alla separazione dell'aria perché la velocità dell'acqua all'interno del serbatoio è molto inferiore rispetto alla tubazione principale.

Man mano che l'acqua rallenta, l'aria intrappolata può separarsi più facilmente e salire verso un punto appropriato di rimozione dell'aria.

Ma questo non deve essere frainteso.

Non è installato un serbatoio tamponesoltantoper rimuovere l'aria.

A seconda del progetto idraulico, può anche fornire:

• volume d'acqua aggiuntivo del sistema;

• separazione idraulica;

• flusso della pompa di calore più stabile;

• riduzione dei cicli brevi;

• energia termica per lo sbrinamento;

• separazione tra circuito primario e secondario.

In alcune applicazioni con pompa di calore, ciò può rendere il funzionamento del sistema notevolmente più stabile.

13. Perché l'idraulica primaria-secondaria può essere utile

Per alcuni progetti, in particolare sistemi con più tipi di terminali, aconfigurazione primario-secondariopuò essere utile.

Una soluzione semplificata può essere:

Pompa di Calore → Circuito Primario → Accumulo / Separatore Idraulico

Poi:

Pompa secondaria → Riscaldamento a pavimento

e/o

Pompa Secondaria → Fan Coil

Ciò consente alla pompa di calore e ai circuiti terminali di funzionare con condizioni idrauliche più indipendenti.

Ad esempio, la pompa di calore potrebbe richiedere una certa portata minima mentre il circuito UFH richiede una portata diversa a seconda di quante zone sono aperte.

La separazione idraulica può rendere più semplice la gestione di queste diverse esigenze.

Può anche fornire posizioni convenienti per:

• separazione dell'aria;

• separazione dello sporco;

• rilevamento della temperatura;

• riempimento del sistema;

• bilanciamento idraulico.

14. Una fonte di calore, due terminali semplificano la diagnosi

Considera questa situazione:

Ventilconvettori

Riscaldamento normalmente.

Riscaldamento a pavimento

Non mi sto scaldando.

Pompa di calore

Funzionante normalmente.

Cosa ci dice questo?

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

L’attenzione alla risoluzione dei problemi dovrebbe quindi spostarsi sul lato UFH:

Pompa UFH → valvola miscelatrice → collettore → attuatori → misuratori di portata → aria → circuiti a pavimento

Consideriamo ora il contrario:

Ventilconvettori

Non riscaldamento.

Riscaldamento a pavimento

Non riscaldamento.

Quindi il problema potrebbe essere più a monte:

Pompa di calore → pompa primaria → serbatoio inerziale → valvole principali → sistema di controllo

Questo è il motivo per cui un sistema con una sola fonte e due terminali fornisce effettivamente informazioni diagnostiche utili.

15. Spesso è meglio avere più prese d'aria che troppo poche, ma la posizione è importante

Aggiungere adeguati punti di rimozione dell'aria durante l'installazione è generalmente molto più semplice che cercare di risolvere i problemi cronici dell'aria dopo che l'edificio è stato completato.

Tuttavia, installare semplicemente molte prese d'aria in modo casuale non è una buona ingegneria.

Dovrebbero essere posizionati dove l'aria si raccoglie naturalmente.

Le posizioni tipiche includono:

Punti alti + colonne montanti + collettori + separatori idraulici/serbatoi inerziali + separatori aria locali tecnici

Una buona progettazione del sistema dovrebbe consentire la rimozione dell'ariaprevedibile e utile.

Un sistema a pompa di calore ben installato che non può essere adeguatamente riempito, lavato e ventilato non è un sistema idronico ben progettato.

16. Perché l'aria può danneggiare la pompa di circolazione

L'aria all'interno del sistema non si limita a ridurre le prestazioni di riscaldamento.

Se una pompa di circolazione funziona con un contenuto d'aria significativo, potrebbero verificarsi:

• funzionamento instabile;

• rumore;

• prestazioni idrauliche ridotte;

• perdita di lubrificazione/raffreddamento in alcuni modelli di pompe;

• condizioni simili alla cavitazione;

• usura prematura.

Questo è un altro motivo per cui i gorgoglii o i gorgoglii persistenti non dovrebbero essere ignorati.

Se dalle tubazioni sembra che l'acqua e l'aria si muovano continuamente insieme, esaminalo.

17. Una pratica sequenza di risoluzione dei problemi

Se si sospetta che ci sia aria nei tubi dell'UFH, utilizzare un processo sistematico.

Passaggio 1: controllare la temperatura dell'acqua in uscita dalla pompa di calore

Verificare che la fonte di calore stia effettivamente producendo acqua calda.

Passaggio 2: confrontare le temperature di mandata e di ritorno

Un'alimentazione calda e un ritorno anormalmente freddo possono indicare un flusso insufficiente.

Passaggio 3: controllare i flussometri del collettore

Identificare i circuiti con flusso nullo, basso o instabile.

Passaggio 4: controllare valvole e attuatori

Assicurati che i circuiti interessati siano effettivamente aperti.

Passaggio 5: controllare il funzionamento della pompa di circolazione

Conferma il flusso reale, non semplicemente se il motore della pompa è in funzione.

Passaggio 6: ispezionare filtri e filtri

Escludere il blocco dello sporco.

Passaggio 7: spurgare i circuiti UFH singolarmente

Rimuovere l'aria intrappolata, anello per anello.

Passaggio 8: controllare le prese d'aria automatiche

Confermare che le prese d'aria siano installate correttamente e funzionanti.

Passaggio 9: riavvia e osserva

Controllare se il flusso diventa stabile.

Passaggio 10: riequilibrare il collettore

Regola ciascun ciclo in base al flusso di progettazione richiesto.

Solo dopo questi controlli è necessario iniziare a modificare le dimensioni della pompa o le impostazioni della temperatura dell'acqua della pompa di calore.

Tabella diagnostica rapida

Domande frequenti

Come posso sapere se c'è aria nei tubi del riscaldamento a pavimento?

I segnali più comuni includono rumori di gorgoglio, flusso del collettore instabile o nullo, alcuni circuiti che rimangono freddi e un tubo di alimentazione caldo combinato con un tubo di ritorno insolitamente freddo.

L’aria può fermare completamente il riscaldamento a pavimento?

SÌ. Una sacca d'aria sufficientemente grande può creare una sacca d'aria che limita o interrompe gravemente la circolazione attraverso un singolo circuito.

Una pompa di circolazione più grande rimuoverà una sacca d'aria?

Non in modo affidabile. La soluzione corretta è spurgare e ventilare adeguatamente il circuito. La scelta della pompa deve basarsi sulla portata richiesta e sulla caduta di pressione del sistema.

Perché la pompa di calore produce acqua calda ma il pavimento è ancora freddo?

La produzione di acqua calda conferma la generazione di calore, ma non conferma la distribuzione del calore. Un flusso insufficiente causato da aria intrappolata, valvole, problemi alla pompa o blocchi possono impedire al calore di raggiungere il pavimento.

Ogni collettore di riscaldamento a pavimento dovrebbe essere dotato di presa d'aria?

Nella progettazione idronica dovrebbero essere incorporate adeguate misure di rimozione dell'aria, in particolare in corrispondenza dei collettori e dei punti più alti. L'installazione esatta deve seguire la progettazione del sistema e i requisiti locali.

Un serbatoio tampone rimuove l'aria?

Un serbatoio tampone può favorire la separazione dell'aria a causa della minore velocità dell'acqua all'interno del recipiente, in particolare se combinato con adeguati componenti di rimozione dell'aria. Tuttavia, la sua funzione primaria dipende dalla progettazione del sistema idraulico e non sostituisce un adeguato spurgo.

Il principio ingegneristico da ricordare

Quando il riscaldamento a pavimento è freddo, non chiedere solo:

"L'acqua è abbastanza calda?"

Chiedere:

"C'è effettivamente abbastanza acqua calda che scorre attraverso il pavimento?"

Una pompa di calore può produrre acqua perfettamente calda mentre l’edificio rimane freddo se l’energia termica non può essere trasportata attraverso il sistema idronico.

Per un circuito UFH con chiusura ermetica, la logica di risoluzione dei problemi dovrebbe essere:

Sorgente di calore OK → Temperatura di alimentazione OK → Controllare il flusso → Identificare l'aria → Spurgare i circuiti → Verificare la pompa → Ribilanciare → Ricontrollare ΔT

E nell'auna fonte di calore, due terminalisistema, confrontare sempre il comportamento dei circuiti fancoil e UFH. Questo confronto può dirti rapidamente se il problema riguarda la fonte di calore o il lato della distribuzione dei terminali.

Una fonte di calore, due terminali: serie di risoluzione dei problemi

Parte 1:Messa in servizio iniziale o arresto a lungo termine
Parte 2:Aria intrappolata nei tubi del riscaldamento a pavimento
Prossimo:Cause più pratiche di scarse prestazioni del riscaldamento a pavimento

APompa di calore ecologica, riteniamo che le buone prestazioni della pompa di calore dipendano non solo dalla pompa di calore stessa, ma anche dalla correttezzaprogettazione idraulica, installazione, messa in servizio e abbinamento del sistema terminale.

Diamo inoltre il benvenuto a ingegneri HVAC, installatori e professionisti delle pompe di calore per condividere la loro esperienza sul campo e aiutare a identificare tutto ciò che potrebbe essere aggiunto o migliorato in questa serie.

Per ulteriori conoscenze sulla progettazione delle pompe di calore aria-acqua e sulle soluzioni applicative:

www.ecoheat-pump.com