Impianto Idraulico Acqua Calda e Fredda: Come Funziona?
Come fanno la caldaia e l'impianto idraulico di casa a capire se abbiamo bisogno di acqua fredda o calda? Il progetto e la realizzazione dell'impianto idrico-sanitario si distingue nel dimensionamento e la scelta di vari elementi, tra cui il tipo di caldaia, le tubature e i pezzi speciali che lo compongono.
Un impianto idraulico è l’insieme delle reti preposte alla distribuzione di acque, gas o fluidi vettori di un edificio. Possiamo vedere fin da subito quindi che all’interno della definizione di impianto idraulico è compreso un insieme molto ampio di elementi. Il fine ultimo di un impianto idraulico è quello di garantire una corretta e sufficiente erogazione delle acque e un loro successivo smaltimento. Andiamo ad analizzare brevemente le componenti di un impianto idraulico sanitario standard.
Componenti e Funzionamento di un Impianto Idraulico
L’impianto idraulico comprende l’insieme delle reti e delle apparecchiature che permettono la fornitura e la distribuzione dell’acqua potabile, fredda e calda, all’interno dell’abitazione.
Di base, l’acqua fredda in entrata alimenta direttamente i vari erogatori (i rubinetti) e sanitari. Inoltre viene riscaldata da una caldaia, così da poter essere distribuita anche calda in base all’attivazione del miscelatore. Questo significa che ogni sanitario è collegato a un tubo per l’acqua calda e uno per l’acqua fredda.
Ma come fa la caldaia a capire quando attivarsi solo tramite l'operazione di apertura del rubinetto nella posizione "calda"? Per prima cosa, dobbiamo considerare il fatto che l'impianto idraulico (o idrico sanitario) si ramifica, nel suo sviluppo dentro l'abitazione, in due tubature distinte, che terminano in tutti i punti in cui è necessario avere erogazione di acqua, come lavabi, bidet, ma anche la stessa lavatrice. Quindi, ogni punto di uscita (chiamati in gergo tecnico punti di carico), si compone di due tubi distinti. Ebbene, le due tubature rappresentano, distintamente, il flusso di acqua calda e quello di acqua fredda.
Nei fatti, dunque, una volta passato il punto di distribuzione proveniente dall'esterno (ovvero dalla rete urbana), il tubo si scinde mediante uno snodo, ottenendo quindi la variazione di percorso desiderata: una delle due ramificazioni passerà per la caldaia, quindi per l'elemento dell'impianto che si occupa dello scambio termico garante del riscaldamento; la tubatura dell'acqua fredda non necessita di questo passaggio e seguirà quindi un percorso differente, che non chiama in causa la caldaia.
L’impianto idraulico sanitario viene intercettato all’ingresso dell’abitazione da una chiave d’arresto principale (detta anche saracinesca). Le chiavi d’arresto secondarie dell’impianto sono i rubinetti. Il collettore è la componente dedicata alla distribuzione dell’acqua in pressione nel circuito idrico in modo ordinato a tutte le utenze. Lungo il percorso tra questi due sono presenti delle “sotto-uscite”, chiamate derivazioni.
L’acqua, proveniente dall’acquedotto, arriva nell’abitazione tramite delle tubazioni, solitamente in metallo come la ghisa che, installate sotto il marciapiede o in strada, salgono lungo il muro dell’edificio. Ogni impianto collegato all’acquedotto è dotato di un contatore, installato dall’azienda, che svolge la funzione di erogare il servizio idrico misurandone i consumi.
Come Funziona una Caldaia e Perché il Rubinetto Attiva l’Acqua Calda
Ci resta da capire ora come sia possibile ottenere una attivazione della caldaia per il tramite della sola semplice apertura del rubinetto. Questa operazione avviene tramite specifici oggetti presenti all'interno della caldaia stessa. Quindi, aprendo il rubinetto in posizione "calda", l'acqua comincerà a circolare verso l'esterno, attivando contestualmente un sensore posto all'interno della caldaia. Questo sensore è proprio collegato alla tubatura ed è sensibile alla variazione di velocità del flusso di acqua.
Ci possono essere differenti tipologie di sensori:
- I flussostati (quelli più utilizzati) rappresentano dei veri e propri interruttori: un cilindro disposto coassialmente dentro al tubo dell'acqua, per effetto della spinta del fluido in movimento, si sposta chiudendo un circuito elettrico. Questo circuito genera un segnale che permette l'accensione della caldaia. La stessa entra quindi in funzione e comincia a riscaldare l'acqua per il tramite del suo meccanismo termodinamico interno. Quindi, quando l'acqua è ferma dentro al tubo perché tutti i rubinetti sono chiusi dal lato caldo, il cilindro non si muove ed il circuito elettrico non è in grado di attivare la caldaia.
- I flussometri (o flussimetri) sono degli strumenti che eseguono anche una misurazione di portata, ovvero il volume di acqua che passa nel tubo per unità di tempo: all'interno del tubo troviamo ora una girandola che comincia a ruotare intorno al proprio asse quando l'acqua è in moto. In base a quanta rotazione si genera, si può stimare indirettamente la portata ed, eventualmente, regolare l'impegno energetico della caldaia nel riscaldamento, così da ottimizzare i consumi energetici. A differenza dei flussostati, i flussimetri sono molto utilizzati anche per altre applicazioni, ad esempio per la misura dei consumi, di acqua o anche di gas.
In entrambi i casi, l'accensione - ma anche soprattutto il funzionamento a regime - della caldaia non avviene immediatamente all'apertura del rubinetto. Serve infatti del tempo prima che l'acqua in uscita risulti effettivamente alla giusta temperatura. Questo tempo di attesa ovviamente dipende dall'efficienza della caldaia.
Essendo dispositivi in parte meccanici ed in parte elettrici, possono danneggiarsi e/o usurarsi. La regolazione di temperatura dell'acqua avviene invece totalmente in maniera meccanica. In sostanza, questa regolazione è governata da noi utenti in base alla posizione del rubinetto in apertura. Infatti, muovendo il rubinetto tra lato caldo e freddo, creiamo una strozzatura ai due flussi di acqua ed introduciamo contestualmente una miscela di acqua calda e fredda che, insieme, producono un flusso in uscita con la temperatura desiderata. La strozzatura può essere totale quando il rubinetto è girato da un solo lato. Ovviamente, il flusso strozzato sarà proprio quello opposto alla posizione del rubinetto.
Materiali delle Tubature
Fino agli inizi degli anni ’90 gli impianti idraulici venivano realizzati con tubi in ferro. L’idraulico li tagliava, dopo aver studiato le misure, e filettava, uno per uno, prima di metterli in opera, con logiche conseguenze in termini di tempo e di energia. L’evoluzione tecnologica ha introdotto nuove leghe termoplastiche, che vanno ad affiancare il rame nella cerchia dei materiali a disposizione. Queste componenti permettono di migliorare l’impianto idraulico.
Le tubature vengono poi rivestite con materiali isolanti di spessore tra i 5/12 mm per proteggere le tubature dalla corrosione, evitare la condensazione esterna per le condutture di acqua fredda o la dissipazione del calore per quella di acqua calda.
I materiali più utilizzati per le tubature sono:
- Viene poco impiegato perchè richiede l’utilizzo di molteplici raccordi (con incremento dei tempi di posa e dei costi di manodopera)ed essendo soggetto a fenomeni di corrosione può rilasciare nell’acqua sostanze contaminanti.
- Questi tubi sono resistenti e flessibili sono adatti per tutti gli impianti idrotermosanitari.
- materiale plastico (ad es. polietilene PE o polipropilene PP): si tratta del materiale più usato in quanto è igienico, resistente alla corrosione, durevole nel tempo, sicuro nelle giunture e nei raccordi ed ha costi inferiori a quelli degli altri materiali.
Schema dell'Impianto Idraulico
Analizzate tutte le componenti di un comune impianto idraulico, è possibile realizzare lo schema dell’impianto, necessario sia in fase di cantierizzazione dell’opera per comunicare all’impresa esecutrice tutti i dettagli necessari alla sua realizzazione, che in fase di approvazione del progetto.
Partendo dal modello del progetto architettonico, è possibile modellare le tubature (adduzione scarico, distribuzione, acqua calda, fredda, ecc.) ed inserire le apparecchiature direttamente da una ricca libreria di oggetti BIM. In questo modo la progettazione è realistica e dettagliata e si evitano problemi e imprevisti in fase di realizzazione dell’impianto.
Lo schema mostra come le tubazioni dell’acqua fredda e dell’acqua calda partono dal collettore posizionato all’interno del bagno per raggiungere le singole apparecchiature. Nel collettore, ogni tubatura ha la sua chiave d’arresto per essere esclusa singolarmente dall’impianto. Al collettore arriveranno due tubature: una per l’acqua calda, proveniente dalla caldaia per la produzione di ACS, e l’altro dell’acqua fredda.
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