Circuito Idraulico Aperto e Chiuso: Funzionamento e Differenze

Quando si esegue una ristrutturazione completa del sistema di riscaldamento o si costruisce una casa, spesso si incontrano i concetti di sistema chiuso e sistema aperto. È utile sapere cosa significano e in cosa si differenziano.

In generale, in Europa e nel mondo, si utilizzano due principali categorie di sistemi di riscaldamento centralizzato, ossia il sistema aperto e il sistema chiuso. Per questo motivo, abbiamo deciso di creare questa breve guida su quali sono le differenze tra un impianto con vaso di espansione aperto e uno a vaso di espansione chiuso.

Sistemi di Riscaldamento: Una Panoramica

☑️ Il sistema aperto e il sistema chiuso rappresentano i due modelli principali di impianti di riscaldamento. I due sistemi si differenziano tra loro per caratteristiche e funzionalità completamente diverse, quindi non è possibile scegliere liberamente uno o l’altro. Ogni sistema è progettato per funzionare con specifici tipi di apparecchiature di riscaldamento e presenta vantaggi rispetto all'altro o, in alcuni aspetti, è meno efficiente. Il sistema chiuso è considerato più moderno, ma ciò non significa che sia sempre applicabile.

Circuito Aperto: Caratteristiche e Vantaggi

L'impianto aperto nel riscaldamento centralizzato si distingue per il fatto che il sistema non è completamente sigillato, ma deve avere un punto di contatto con l'aria. L'acqua calda che alimenta i radiatori per riscaldare l'ambiente domestico circola in un sistema di tubazioni che, di norma, ha un vaso di espansione aperto posizionato nel punto più alto del circuito (di solito in soffitta o sul sottotetto).

Nel circuito aperto l’espansione avviene in una vaschetta aperta. Per circuito aperto o vaso di espansione aperto si intende una vaschetta aperta posizionata più in alto del termocamino (se al servizio del solo termocamino) e più in alto di tutti i componenti dell’impianto termico (se al servizio dell’intero impianto). La vaschetta è capace di compensare l’aumento di volume dell’acqua contenuta nel solo termocamino o nell’intero impianto termico.

Quando l'acqua nel sistema viene riscaldata (grazie alla caldaia, al caminetto, ecc.), la pressione aumenta e il coperchio del vaso di espansione si solleva. Per “vaschetta aperta” si intende una vaschetta di qualunque forma con un coperchio solo poggiato senza nessun tipo di ancoraggio, in modo che possa sollevarsi e far uscire il vapore in caso di ebollizione.

Spesso si sente dire che l’impianto aperto è ormai superato e che i moderni sistemi di riscaldamento dovrebbero essere chiusi. Sebbene questa affermazione sia generalmente vera, in alcune situazioni l’impianto aperto presenta dei vantaggi.

✅ Prima di tutto, un impianto aperto di riscaldamento centralizzato permette il funzionamento gravitazionale, che di fatto non funzionerebbe nei moderni impianti chiusi di riscaldamento centralizzato che richiedono pompe di circolazione. Il sistema gravitazionale funziona sulla base delle variazioni di pressione nelle diverse parti del sistema di riscaldamento - quindi l'acqua comincia a circolare autonomamente man mano che si avvia il riscaldamento (semplificando - quando si accende la caldaia o, ad esempio, un camino).

I dispositivi di riscaldamento considerati più primitivi nella loro costruzione, più lenti nella risposta, spesso sono destinati a funzionare in un impianto aperto. Questi sono spesso camini con scambiatori d’acqua, ma anche vecchi tipi di caldaie - ad esempio a carbone, combustibili solidi, legna, le cosiddette "spazzature". La maggior parte di questi dispositivi non dispone di automazioni che li spengano nel momento in cui la casa è sufficientemente riscaldata. Poiché questi dispositivi non si spengono da soli, possono causare il surriscaldamento del sistema di riscaldamento centralizzato e un pericoloso aumento della pressione nei tubi. La pressione, spesso sottovalutata dai non esperti, potrebbe persino far esplodere i tubi.

✅ Un impianto aperto di riscaldamento centralizzato ha il vantaggio che, in caso di surriscaldamento del sistema e aumento della pressione, il vaso di espansione si aprirà automaticamente, riducendo la pressione nell'impianto e scaricando parte dell'acqua nel sistema fognario. Inoltre, parte dell'acqua evaporerà semplicemente attraverso il vaso di espansione aperto.

Svantaggi del Circuito Aperto

Anche se alcuni dispositivi possono funzionare solo in un sistema aperto, gli svantaggi del sistema aperto nel riscaldamento centralizzato sono così rilevanti da superare i suoi vantaggi. Il fatto che in un sistema aperto l’acqua abbia accesso all’aria ha un effetto benefico nel proteggere l’impianto da un aumento eccessivo della pressione. Tuttavia, questo è anche il motivo principale per cui i sistemi aperti sono considerati più dannosi.

L’evaporazione dell’acqua dal sistema rende necessaria l’aggiunta di nuova acqua. Sappiamo che l’acqua, contenendo minerali come magnesio e calcio, favorisce la formazione di calcare. Il calcare è un problema enorme che influisce negativamente sull’efficienza dei sistemi di riscaldamento.

➡️ Il rischio di calcare non è l’unico problema. L’accesso dell’aria all’acqua aumenta anche il potenziale corrosivo sugli apparecchi presenti nel sistema, come radiatori, scambiatori di calore, boiler, portando a una loro più rapida sostituzione e a un generale inquinamento dell’impianto.

✅ Per i motivi sopra elencati - ossia il potenziale dannoso dei sistemi aperti - i produttori di apparecchiature di riscaldamento moderne e automatizzate, come le caldaie a condensazione (a gas) o le pompe di calore, di solito non garantiscono i loro prodotti se utilizzati in un sistema aperto.

Circuito Chiuso: Caratteristiche e Vantaggi

Un impianto chiuso di riscaldamento centralizzato è l’opposto di un impianto aperto. Anche questo deve avere la possibilità di neutralizzare la pressione eccessiva in caso di surriscaldamento del sistema - questo avviene però attraverso vasi di espansione chiusi. Non sono probabilmente così efficaci come i vasi di espansione aperti, ma - per dirla in breve - non è necessario che siano altrettanto efficienti.

Nel circuito chiuso l’espansione avviene in una sfera metallica chiusa, contente al suo interno una membrana piena di aria. Nelle installazioni a circuito chiuso, la vaschetta aperta è sostituita da un’idrosfera con al suo interno una membrana riempita di aria a pressione di una grandezza idonea a compensare l’aumento di volume dell’acqua contenuta nell’impianto termico. Questo tipo di installazione prevede anche una valvola di pressione e un sistema di riempimento.

Il sistema chiuso è progettato per funzionare con apparecchi di riscaldamento moderni, dotati di sensori di temperatura che si spengono automaticamente, proteggendo il sistema dal surriscaldamento. Il vantaggio principale di un sistema chiuso è la mancanza di potenziali danni causati da corrosione o accumulo di calcare. Tutta l'acqua, soprattutto nelle aree con alta durezza, ha il potenziale di generare calcare a causa della sua composizione chimico-fisica. Tuttavia, in un sistema chiuso l'acqua non entra in contatto con l'aria. Di conseguenza non evapora. In questa situazione, si aggiunge raramente nuova acqua al sistema, rimanendo sempre la stessa.

Come già accennato, un sistema aperto non è raccomandato per il riscaldamento a pavimento. Il sistema chiuso, grazie alla mancanza di potenziale rischio di ostruzione dei tubi sottili del riscaldamento a pavimento, può essere utilizzato sia con il riscaldamento a pavimento che con i radiatori.

In effetti, quasi nessun produttore di caldaie a gas o pompe di calore consente l’utilizzo dei propri dispositivi in sistemi aperti. In un sistema chiuso, l’ambiente è molto sicuro, perciò rappresenta l’unica soluzione possibile se desideri installare una pompa di calore o una caldaia a gas moderna.

✅ Se desideri quindi avere in casa un sistema chiuso “più sano” e “più pulito”, non potrai collegare direttamente una caldaia a carbone o una cosiddetta “caldaia spazzatura”.

Svantaggi del Circuito Chiuso

➡️ Un altro svantaggio del sistema chiuso è che, in impianti di questo tipo con tubazioni più sottili, il funzionamento gravitazionale non è praticabile - sarà quindi necessaria una pompa di circolazione. A causa della sua struttura, l’acqua non circolerà efficacemente in modo gravitazionale, ed è sconsigliato fare esperimenti di questo tipo.

Abbiamo accennato che il funzionamento gravitazionale è possibile nei sistemi aperti di riscaldamento centralizzato. Tuttavia, non si tratta né di un requisito né di un consiglio. Gli impianti senza pompa (decisamente sconsigliati nei sistemi chiusi) possono funzionare in determinate condizioni e in passato erano addirittura la norma. Tuttavia, non è detto che funzionino sempre in modo efficiente solo perché si sceglie un sistema aperto.

Per quanto riguarda la nostra opinione, se si opta per un sistema con vaso di espansione aperto, consigliamo un sistema aperto con pompa. Questo tipo di sistema sarà decisamente più efficiente e permetterà di evitare stanze non sufficientemente riscaldate. I sistemi gravitazionali sono un sogno irraggiungibile, ma anche un'utopia che funziona solo in case di piccole dimensioni.

Combinazione di Sistemi: Aperto e Chiuso

Sì, tecnicamente è possibile avere un sistema aperto e chiuso all’interno dello stesso edificio. Inoltre, non si tratta di una soluzione strana o eccentrica, ma di una pratica comunemente utilizzata nella modernizzazione delle case più vecchie.

Sebbene nell’installazione del riscaldamento in case nuove si scelgano generalmente pompe di calore, caldaie a gas, caldaie elettriche a basso consumo o moderne caldaie a pellet, e quindi si opti direttamente per un sistema chiuso (soprattutto perché questo si adatta meglio ai progetti con riscaldamento a pavimento), negli edifici più vecchi di solito era originariamente presente un sistema aperto di riscaldamento centralizzato.

➡️ Caldaia a gas per una vecchia casa con un impianto aperto -abbiamo una casa con un vecchio sistema di riscaldamento centralizzato aperto e radiatori. Non possiamo permetterci finanziariamente di sostituire l’intero sistema, operazione costosa, ma vogliamo collegare una caldaia a gas.

➡️ Collegamento di una caldaia a carbone (,,spazzatura'') a un impianto aperto -abbiamo una casa in cui abbiamo sostituito l’intero sistema con un nuovo impianto chiuso. Questo è riscaldato da un dispositivo moderno, come una pompa di calore, una caldaia elettrica o a gas. Tuttavia, il timore di un rigido inverno ci spinge a non buttare via la vecchia caldaia a carbone.

➡️ Collegamento di una pompa di calore a un vecchio impianto aperto.Tralasciando la questione se una pompa di calore debba essere installata in una vecchia casa, capita che ciò avvenga.

Ovviamente ci sono molti altri potenziali esempi, ma sostanzialmente lo schema di combinazione di un sistema chiuso e uno aperto è solitamente simile o quasi identico.

Quale Sistema Scegliere?

Senza dubbio, il sistema chiuso è migliore e causa meno danni all’intero impianto di riscaldamento centralizzato. Rimane efficiente per molti anni e non tende a degradarsi con ogni stagione a causa dell’accumulo di sporco e calcare. Tuttavia, non si tratta di una scelta completamente libera: la decisione tra un sistema aperto o chiuso dipende in realtà dalla fonte di calore che riscalderà la tua casa.

Oleodinamica: Un Concetto Diverso

L’oleodinamica è una tecnica che utilizza i fluidi per generare pressione e convertirla in energia meccanica. I cilindri e le pompe idrauliche consentono di sollevare carichi pesanti con il minimo sforzo. Questi vengono inoltre utilizzati anche nelle frizioni o nei sistemi frenanti dei veicoli commerciali.

La parola oleodinamica è composta da due parole greche: “élaion”, riferito a sostanze dotate di untuosità, e “dynamikós” riferito alla forza e al movimento. Da ciò si può dedurre in cosa consiste un sistema oleodinamico: un fluido viscoso viene immesso in un sistema chiuso dove successivamente viene creata o aumentata una certa pressione per azione meccanica o statica. In entrambi i processi, la pressione che si crea viene trasmessa attraverso tubi o sistemi di tubature fino a innescare la reazione (meccanica) desiderata in un punto specifico.

In virtù del loro semplice funzionamento, gli impianti oleodinamici vengono utilizzati in un’ampia gamma di aree di lavoro. Per il funzionamento di sistemi oleodinamici viene raramente utilizzata l’acqua. Di solito tali impianti vengono azionati con l’aiuto di un olio speciale (olio idraulico). Grazie alle sue proprietà, l’olio è perfettamente idoneo a garantire un funzionamento delicato all’interno della meccanica di precisione di macchine e motori. Come oli oleodinamici si possono utilizzare, a seconda del settore di applicazione, oli minerali, oli vegetali, emulsioni acqua-olio o fluidi sintetici.

I sistemi oleodinamici possono movimentare grandi carichi con una forza facile da gestire. In tale processo sono coinvolti diversi componenti all’interno del circuito oleodinamico.

Funzionamento di un Sistema Oleodinamico: Passo dopo Passo

Aumento della pressione: La pompa idraulica viene azionata manualmente (ad esempio azionando una leva o un pedale) o tramite un motore. Il movimento del pistone riduce lo spazio per l’olio idraulico. La pressione continua a salire.
Distribuzione del volume o del flusso: Il fluido in pressione è chiamato anche volume o flusso. Questo viene distribuito attraverso i tubi idraulici del sistema. Nei sistemi oleodinamici complessi è possibile utilizzare delle valvole per controllare la direzione del flusso volumetrico.
Conversione in energia meccanica: Una volta che il fluido si è diffuso attraverso i tubi e ha accumulato una pressione sufficiente, attiva un secondo cilindro o motore idraulico (cilindro idraulico doppio effetto) che è responsabile del processo corrispondente (ad esempio, il sollevamento di una piattaforma o l’attivazione del freno).
Ritorno del fluido idraulico: Infine, per abbassare nuovamente la pressione nel caso di sistemi manuali a molla (in un sistema frenante, ad esempio), è sufficiente riposizionare la leva nella sua collocazione iniziale. Sulle macchine edili più grandi o su elevatori idraulici potenti è presente di solito un secondo interruttore che abbassa il pistone e, se necessario, apre una valvola di ritorno in modo che il fluido idraulico venga nuovamente distribuito in maniera uniforme all’interno del sistema.

Nota bene: Il funzionamento della centralina oleodinamica è essenziale per gestire la distribuzione del fluido e il controllo delle valvole, inclusa la valvola di massima pressione.

Vantaggi dell'Oleodinamica rispetto alla Pneumatica

Anche se le modalità di funzionamento sono molto simili, l’oleodinamica presenta alcuni vantaggi rispetto alla pneumatica. I sistemi e gli azionamenti oleodinamici sono estremamente potenti.

Campi di Impiego dell'Oleodinamica

Macchine agricole e da costruzione: accessori per escavatori, gru, trattori e benne ad alto ribaltamento
Officina meccanica: piattaforme di sollevamento, utensili, sollevatori idraulici
Ingegneria automobilistica: frizione, freni, servosterzo, telaio
Ingegneria logistica: carrelli elevatori, transpallet manuali
Impianti di sollevamento
Produzione: presse idrauliche, banchi prova, nastri trasportatori

Vantaggi di un Sistema Oleodinamico

Elevata trasmissione di potenza
Ingombro relativamente ridotto
Buona adattabilità alle contingenti condizioni di spazio grazie a tubi e collegamenti flessibili
Idoneità anche per macchine di precisione grazie a sequenze di movimento lente e regolabili separatamente
Lunga durata e bassa usura (se mantenuti e utilizzati seguendo le istruzioni)
L’olio idraulico previene l’attrito e allo stesso tempo svolge una funzione refrigerante, aumentando così la durata del sistema

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