L’importanza che un corretto trattamento dell’acqua riveste per il buon funzionamento di un impianto di riscaldamento e la sua durata nel tempo è ormai un dato acquisito per i progettisti, gli installatori e i proprietari d’impianti. Certamente a questa conoscenza diffusa del problema e delle sue soluzioni ha contribuito in maniera tutt’altro che trascurabile la norma Uni 8065, a sua volta ben nota e applicata assai spesso; oggi però, visto che tale norma è datata 1989 – sta quindi per compiere vent’anni, anzi, se si considerano i tempi di stesura, inchiesta pubblica e pubblicazione, li ha già ampiamente superati – viene spontaneo chiedersi se sia ancora attuale e rappresenti, come è doveroso per una norma, lo stato dell’arte o se sia giunta l’ora di una sua revisione.
La domanda è più che legittima e non a caso è posta da chi ne fu, a suo tempo, relatore e trae fondamento dalla considerazione evidente a tutti, che l’impiantistica dagli anni ’80 ad oggi è notevolmente cambiata. Quindi, se tale norma è sicuramente ancora valida per l’enorme parco di impianti realizzati dal dopoguerra fino all’inizio degli anni ’90, è opportuno analizzare bene i trattamenti dell’acqua che la norma prescrive, per valutare se la loro applicazione sia ancora valida per gli impianti più moderni.
LA NORMA UNI 8065
La norma Uni attualmente vigente era prevista per un’impiantistica dominata, nei condomini, da caldaie di ghisa o d’acciaio e tubi di distribuzione di ferro nero per i diametri maggiori e rame per quelli minori, con corpi scaldanti in ghisa, acciaio e alluminio o, più di rado, convettori; la prima epoca dei pannelli a pavimento, realizzati in acciaio o rame era già tramontata, e si stava profilando quella successiva, caratterizzata dall’uso del polietilene, che però non aveva ancora risolto il problema della permeabilità all’aria. Intanto, in parallelo con la diffusione delle reti distributive del metano, si stava diffondendo l’uso delle caldaie monofamiliari, quasi sempre murali, che venivano installate non solo nelle villette ma anche nei grandi complessi, con impianti costituiti da caldaia murale, distribuzione, spesso monotubo, in rame e radiatori prevalentemente in alluminio.
Per impianti come quelli descritti, il pericolo principale era la corrosione delle parti metalliche. In particolare quelle di ferro e alluminio, che origina sempre fanghi, i quali, depositandosi nell’impianto, finiscono per alterare la circolazione dell’acqua causando sbilanciamenti rispetto al progetto, con zone più calde e altre più fredde, con la conseguenza che per garantire una temperatura accettabile agli appartamenti più sfavoriti, si finisce per surriscaldare gli altri, con un enorme dispendio d’energia. Oltre a questo, i depositi sono a loro volta, causa di corrosione sotto deposito che, nel tempo, rovina completamente tutte le tubazioni di distribuzione in ferro. Ai danni dovuti alla corrosione si aggiungono, in minor misura, quelli causati dall’incrostazione, che, se vi sono apporti eccessivi d’acqua nuova, causa spreco energetico e, specie nelle caldaie di ghisa, rotture per via del surriscaldamento che si verifica nelle zone incrostate, che non vengono più adeguatamente raffreddate dall’acqua dell’impianto. In questa panoramica la norma pone particolare attenzione alla protezione dalla corrosione e all’incrostazione degli impianti di ogni dimensione, prescrivendo l’uso di prodotti chimici protettivi con proprietà antincrostanti e anticorrosive.
Per gli impianti più grandi e le acque più dure (oltre 15°fr per gli impianti > 350 kW e inferiore ai 35°fr per gli altri) la norma impone anche l’addolcimento dell’acqua di riempimento e reintegro, con particolare attenzione ai radiatori d’alluminio, che vanno protetti da pH troppo alti o troppo bassi.
GLI IMPIANTI CON CALDAIE A CONDENSAZIONE
Dai tempi in cui la norma Uni 8065 è stata realizzata, l’evoluzione dell’impiantistica è stata notevole, con l’affermarsi delle tubazioni in materiale sintetico e multistrato e, sotto la spinta dei continui aumenti del costo dell’energia, l’affermarsi degli impianti ad alto rendimento – con caldaie che sfruttano il fenomeno della condensazione – favorite anche da provvedimenti legislativi.
Queste caldaie, il cui funzionamento è ottimale a temperature piuttosto basse, da 30 a 50°C, esprimono il meglio delle loro prestazioni se inserite in impianti che funzionano, a loro volta, a bassa temperatura e da qui nasce il ritorno degli impianti a pannelli, il cui funzionamento ideale è appunto a bassa temperatura.
A fronte di queste modifiche tutt’altro che trascurabili della tecnica progettuale e realizzativa degli impianti di riscaldamento, è logico porsi la domanda se e in quale misura valgano ancora le prescrizioni di trattamento dell’acqua previste dalla norma vigente. Per rispondere compiutamente a questa domanda, bisogna fare alcuni fondamentali distinguo tra impianto e impianto, perché gli impianti nuovi, realizzati con materiali più resistenti alla corrosione, sono molto diversi da quelli esistenti in cui la vecchia caldaia viene sostituita con una o più caldaie a condensazione e ancora diverso è il caso in cui si sfrutta anche l’energia solare in un circuito misto; ma procediamo con ordine, vedendo quali sono le problematiche specifiche delle caldaie a condensazione o, come alcuni tecnici preferiscono dire, ad alto rendimento.
I PROBLEMI DEGLI IMPIANTI CHE SFRUTTANO LA CONDENSAZIONE
In primo luogo analizziamo l’incidenza delle problematiche che l’acqua crea negli impianti termici di questo tipo.
Le incrostazioni e i depositi
In questi impianti il problema delle incrostazioni è stato in un primo tempo sottovalutato perché si pensava che, come negli impianti tradizionali, vi fossero problemi solo nel caso di rilevanti apporti d’acqua nuova con durezza molto elevata, anche perché le temperature in gioco sono molto più basse, quindi sfavoriscono la formazione del carbonato di calcio. Altrettanto vale per i depositi, che sono causati da calcare che si deposita in forma incoerente, misto a ferro originato dalle corrosioni, oggi assai più rare per via dei materiali impiegati. L’esperienza si è però occupata subito di smentire queste previsioni ottimistiche, infatti, anche se la temperatura dell’acqua circolante è bassa, la ricerca continua dei rendimenti più elevati ha portato a caldaie con flussi termici levatissimi e temperature di parete altrettanto elevate.
E siccome il fenomeno della scissione termica dei bicarbonati secondo la ben nota reazione avviene essenzialmente nello strato limite tra acqua e metallo ed è governato dalla temperatura di parete, la formazione di un sottile strato di incrostazione – se l’impianto contiene acqua dura – è inevitabile e, considerato l’obiettivo di ottimizzare le rese termiche proprio di questi impianti, incide su tali rese in maniera tutt’altro che trascurabile. Il discorso sui depositi è invece legato all’inserimento di caldaie nuove su impianti vecchi, nei quali sono presenti vecchi depositi, che tornano alla caldaia, depositandosi sulle superfici di scambio alterandone la resa o alle formazioni biologiche, di cui parleremo più avanti, che a loro volta creano depositi.
La corrosione
Il problema della corrosione, che è quello principale in tutti gli impianti di riscaldamento tradizionali, nel caso delle caldaie a condensazione riguarda in misura modesta gli impianti nuovi, realizzati normalmente in materiali poco soggetti alla corrosione, ma continua ad essere presente negli impianti in cui la vecchia caldaia è stata sostituita da una a condensazione.
La corrosione dei circuiti esistenti può provocare i consueti problemi di sbilanciamento termico negli apparta- menti ma, se quest’acqua ricca di ossidi entra in caldaia, provoca inevitabilmente gravi irregolarità di funzionamento, che possono arrivare a causare cedimenti a causa di surriscaldamenti localizzati. Per questo motivo, se non si è sicuri di poter fare un lavaggio efficace dell’impianto, che ne ripristini in pieno la funzionalità e asporti i depositi, è bene interporre tra il circuito di caldaia e quello di riscaldamento uno scambiatore oppure un filtro apposito.
La crescita biologica
Negli impianti tradizionali la crescita di alghe, muffe, funghi, batteri e lieviti – cioè di quell’insieme di organismi viventi che si definiscono genericamente “biologia” – era un problema inesistente per via delle temperature in gioco, infatti la norma non ne parla; mentre gli impianti con caldaie a condensazione operano nell’intervallo ideale per lo sviluppo biologico, che è intorno ai 35 – 45°C e questo causa una crescita di organismi viventi, che può divenire abnorme, tanto da formare depositi che alterano il flusso dell’acqua calda, sbilanciando tutto l’impianto e per di più possono depositarsi in caldaia, riducendo drasticamente la resa per via del loro potere coibente.
In alcuni casi poi, se sono in forte concentrazione, hanno un effetto tensioattivo, che manda localmente in ebollizione l’acqua sullo strato limite delle superfici di scambio con un fenomeno, il cosiddetto Film Boiling, le cui conseguenze sono uno scambio termico bassissimo e il surriscaldamento delle zone interessate.
COME SI TRATTA L’ACQUA DI QUESTI IMPIANTI
Considerati i problemi che abbiamo visto, vediamo ora quali sono le soluzioni per gli impianti di questo tipo.
Contro le incrostazioni
Per evitare le incrostazioni, che abbiamo visto quanto siano temibili, è necessario garantire che in caldaia entri acqua priva di calcare e dosare anche un additivo anticalcare efficace, che copra eventuali ingressi accidentali d’acqua dura. Qualche azienda suggerisce di usare acqua demineralizzata; questa indicazione è certamente valida, anche perché riduce drasticamente gli elementi essenziali per lo sviluppo biologico, ma, nella generalità dei casi non è necessario seguirlo tassativamente, quindi, per sintetizzare:
- addolcimento a 0°fr o acqua demineralizzata;
- dosaggio di un prodotto antincrostante, anticorrosivo biocida ed equilibratore del pH;
- se vi sono corpi scaldanti d’alluminio mantenere il pH tra 7 e 8.
Contro le corrosioni
Come già abbiamo detto, la possibilità di corrosione del circuito di caldaia nei circuiti nuovi è molto ridotta perché i materiali a contatto con l’acqua sono inox, leghe di rame, leghe d’alluminio e silicio, ghisa e materiale sintetico, tutti poco soggetti a fenomeni corrosivi.
Diversa è la situazione dei circuiti di riscaldamento già esistenti, in cui si inserisce una nuova caldaia, e anche qui è il caso di fare alcune considerazioni: infatti se nell’impianto vi sono corpi scaldanti progettati per operare a temperature più alte, non solo diventa più difficile ottenere i vantaggi energetici che la caldaia potrebbe potenzialmente dare, ma vi possono essere contemporaneamente materiali vari, come acciaio, ghisa, rame e alluminio e questo, come ben si sa, è una possibile fonte di corrosione dei metalli, soprattutto quelli meno nobili.
Per questo motivo, è fondamentale che nell’impianto vengano dosati anticorrosivi efficaci e la scelta di questi prodotti è estremamente importante, perché se l’acqua trattata passa per la caldaia, devono essere evitati tutti gli anticorrosivi che hanno un effetto tensioattivo, ad esempio le poliammine, perché potrebbero facilmente provocare il fenomeno del Film Boiling di cui abbiamo giù parlato.
Inoltre negli impianti vecchi bisogna interporre una barriera efficace, per impedire che gli ossidi e i fanghi possano andare in caldaia, dove farebbero danni, quindi, se non è possibile interporre uno scambiatore, bisogna prevedere almeno un filtro specifico per impianti di riscaldamento, mentre il collettore di bilanciamento (o equilibratore idraulico), che pure trattiene parte dei fanghi, va considerato con molta cautela per questa funzione, e comunque richiede impianti in condizioni buone e sottoposti ad un recupero funzionale efficace.
Contro la biologia
Il problema della crescita biologica è caratteristico di questi impianti ed ha preso in contropiede gli impiantisti e gli specialisti di trattamento dell’acqua, abituati ad impianti che operavano a temperature ben più alte e quindi esenti da questa problematica. I primi tentativi di arginare il fenomeno che si presenta con una certa frequenza ed ha effetti pesanti, è stato fatto con i normali antialghe – che però sono quasi tutti dei tensioattivi cationici, quindi hanno dato origine a schiume – che hanno peggiorato la situazione anziché migliorarla. Per evitare questo problema sono stati aggiunti degli antischiuma ma la loro efficacia decade nel tempo ritardando il problema senza risolverlo, quindi qualcuno ha pensato a biocidi a base di cloro o di altri alogeni, come bromo e iodio, dimenticandosi dell’effetto devastante che queste sostanze hanno sull’acciaio inox, spesso presente in queste caldaie. Un’altra via percorsa è stata quella di inserire lampade a raggi UV sul circuito, con vari problemi:
- in primo luogo il costo d’acquisto tutt’altro che trascurabile;
- il secondo la manutenzione – infatti la vita delle lampade è inferiore ad un anno e poi si devono sostituire, inoltre il quarzo che la protegge dal contatto con l’acqua si sporca e va periodicamente pulito;
- infine la luce UV, che oltre a perdere d’efficacia se l’acqua è ricca di ferro, non ha potere biocida residuo, quindi non è in grado di agire all’interno dell’impianto quando questo è colonizzato dal biofilm – ragion per cui i risultati di questo sistema di disinfezione non sono sempre soddisfacenti.
Da tutte queste esperienze si può solo concludere che la soluzione migliore è quella di utilizzare biocidi non ossidanti e che non abbiano, per loro natura, alcun effetto tensioattivo.
IL RIPRISTINO FUNZIONALE E LA PULIZIA DEGLI IMPIANTI ESISTENTI
Quando si inserisce una caldaia a condensazione in un impianto vecchio è essenziale, per i motivi già detti, che tutto il circuito venga bonificato, indipendentemente dalla natura e dai materiali degli elementi scaldanti. Questo vale anche se tra il circuito di caldaia e quello di riscaldamento è interposto uno scambiatore, perché nei vecchi impianti ci sono quasi sempre depositi di ossidi, che ostacolano il flusso dell’acqua causando sbilanciamenti termici, che sono una delle cause principali di spreco nergetico, perché costringono ad adeguarsi alle necessità della zona più sfavorita, surriscaldando tutte le altre zone. Per la bonifica non si devono usare acidi, infatti sono scarsamente efficaci nell’aggredire e rimuovere fanghi e residui di corrosione, ma in compenso restano di frequente intrappolati nelle sacche di materiale poco coerente e innescano così pericolose corrosioni. Altrettanto pericolosi per l’impianto sono i composti chelanti, come l’Edta e altre sostanze analoghe:
queste legano infatti chimicamente i depositi e li portano in soluzione, ma agiscono nello stesso modo anche sui metalli dell’impianto, che viene corroso. La soluzione giusta è quindi quella di usare formulati ad effetto fluidificante, che contengano anche isperdenti e inibitori di corrosione, per affiancare all’effetto di rimozione dei depositi un primo intervento di passivazione, che sarà poi integrato dal protettivo che dovrà essere dosato al termine della pulizia.
GLI IMPIANTI TERMO SOLARI
Benché a rigore esulino dal nostro discorso, un cenno a questi impianti si impone, anche perché l’inserimento di un sistema a pannelli solari in un impianto con caldaie a condensazione fa parte di uno stesso discorso d’ottimizzazione del risparmio energetico.
Per quanto riguada il trattamento dell’acqua abbiamo a che fare con un circuito separato da quello di caldaia, che deve essere riempito normalmente con acqua glicolata, per evitare il problema del gelo. L’ideale in questo caso è riempire il circuito con i liquidi già pronti, sostituendoli con la frequenza consigliata dal produttore. Nei circuiti più grandi si può usare per il riempimento acqua demineralizzata, aggiungendo glicol etilenico passivato, con due precauzioni fondamentali: la prima di non scendere mai, per nessun motivo, al di sotto del 25% di Glicol; la seconda, di non usare glicol propilenico, senza verificare se l’impianto sia adatto, perché trasporta il calore peggio dell’etilenico che a sua volta lo trasporta peggio dell’acqua non glicolata.
Fonte:’Infoimpianti’
