Tecnologie di distribuzione

La rete di distribuzione di un impianto di teleriscaldamento è la parte più costosa dell’intero sistema: il suo costo incide tra il 50% e l’80% dell’investimento complessivo. La rete di distribuzione si compone principalmente di una serie di tubazioni, all’interno delle quali scorre un fluido vettore dell’energia termica.

I fluidi impiegati possono essere di vario tipo: vapore, acqua calda, acqua surriscaldata, oli diatermici. In Italia generalmente viene utilizzata acqua calda alla temperatura di circa 80-90 °C o leggermente surriscaldata alla temperatura di 110-120 °C.

Il sistema di distribuzione si distingue in due tipologie:

 reti dirette, dove un unico circuito idraulico collega la centrale di produzione con i corpi scaldanti degli utenti;

 reti indirette, composte da due circuiti separati in contatto attraverso degli scambiatori di calore situati in prossimità delle utenze.

Il sistema diretto, che garantisce minori costi di investimento e minori perdite di calore nella rete, viene impiegato soprattutto nei Paesi del nord Europa; in Italia invece si predilige il sistema indiretto. Questa scelta comporta maggiori costi di investimento e di esercizio, ma anche numerosi vantaggi:

 permette di utilizzare componenti a bassa pressione per l’impianto dell’utente;  semplifica la manutenzione e l’individuazione di eventuali perdite;

 rende più efficiente la regolazione e la contabilizzazione del calore ceduto alle utenze.

56

Le reti di distribuzione del teleriscaldamento urbano comprendono le reti di distribuzione vere e proprie, le stazioni di pompaggio e le sottostazioni di scambio termico.

4.6.1 Configurazione di rete

Le reti sono costituite dalle tubazioni principali e da una serie di diramazioni, più o meno sviluppate a seconda del tipo di impianto predisposto. Le reti di distribuzione si distinguono in tre principali categorie in funzione dello schema di diramazione sviluppato:

 rete ramificata (Figura 4. 13): si identifica una direttrice principale in corrispondenza delle grandi utenze e dei baricentri delle utenze medio-piccole, da cui partono le diramazioni; i tratti iniziali richiedono la posa di condotte di grosso diametro;

Figura 4. 13: Schema di rete ramificata

 rete ad anello (Figura 4. 14): costituisce un circuito chiuso sia sul condotto di mandata, che su quello di ritorno; può essere alimentata da entrambi i lati garantendo maggiore affidabilità e fornendo la possibilità di agevoli ampliamenti della rete stessa nel futuro;

Figura 4. 14: Schema di rete ad anello

 rete a maglie (Figura 4. 15): si compone di una serie di tubi chiusi collegati in diversi punti, consente la massima flessibilità di regolazione e di ampliamenti futuri; poiché comporta costi di realizzazione molto elevati, viene utilizzata solamente per situazioni di elevata concentrazione delle utenze.

57

Figura 4. 15: Schema di rete a maglie 4.6.2 Tubazioni

Le tubazioni adottate per le reti di distribuzione di teleriscaldamento (Figura 4. 16) possono essere di materiali diversi come vetroresina, acciaio, ghisa, materiali plastici (raramente). Molto importante è il ruolo della coibentazione, che permette di limitare le perdite di calore lungo la rete; generalmente si utilizzano lana di vetro o di roccia, schiuma di poliuretano espanso per l’isolamento. Infine i condotti e gli strati solanti sono protetti dagli agenti esterni grazie ad uno strato protettivo costituito da guaine bitumate o da resine termoindurenti.

Figura 4. 16: Tipica tubazione per teleriscaldamento urbano

L’attuale tendenza è quella di utilizzare tubazioni pre-coibentate, specificamente studiate e realizzate per reti di teleriscaldamento, fornite di sistema di individuazione delle perdite integrato. Le tubazioni possono essere poste fuori terra, in cunicolo, in guaina o direttamente nel terreno. Si sceglie l’installazione in superficie solo per alcune situazioni particolari con nel caso di attraversamento di ferrovie, canali o zone industriali. Generalmente si sceglie l’istallazione nel terreno in cunicoli ispezionabili (anche comuni ad altre utenze) all’interno dei quali i tubi sono fissati alle pareti utilizzando delle staffe; oppure in cunicoli non ispezionabili nei quali i tubi sono posti sul fondo dello scavo.

Per quanto riguarda le tubazioni interrate, la parte superiore deve essere protetta da uno strato di terra di almeno 60 cm oppure utilizzando delle lastre in cemento; il fondo invece viene poggiato su un letto di terreno o di sabbia ben compattato.

58

I principali problemi legati alla posa della rete derivano da fenomeni di corrosione, dilatazione termica dei materiali e controllo delle perdite: questi aspetti non devono essere trascurati e richiedono studi approfonditi per scegliere la configurazione ideale al fine di ottenere la migliore resa dall’intera rete di teleriscaldamento.

4.6.3 Stazioni di pompaggio e scambio termico

Lungo la rete di distribuzione si collocano due diverse stazioni adibite al pompaggio del fluido vettore lungo le condutture della rete ed alla fornitura di calore alle utenze allacciate alla rete. Le sottostazioni di pompaggio contengono al loro interno una serie di componenti: elettropompe di circolazione, filtri, vaso di espansione, impianto di trattamento acqua, serbatoio di riserva e sistema di controllo automatico. Queste sono necessarie per regolare i parametri fondamentali di moto del fluido termovettore all’interno delle tubazioni (velocità e pressione). La pressione di esercizio della rete di distribuzione dipende dai dislivelli della rete stessa; le perdite di pressione che le pompe devono compensare dipendono dallo sviluppo della rete, dalle diramazioni e dalla velocità del fluido. La velocità tipica del fluido, teorica, dipende dal tipo di tubazione che si viene a considerare:

 all’interno delle linee di trasmissione si cerca di mantenere una velocità di circa 3-3,5 m/s;

 nella rete principale la velocità desiderata è di circa 2,5-3 m/s;

 nelle diramazioni (tubature di diametro inferiore) è sufficiente una velocità di 1,5-2 m/s. Le stazioni di utenza adibite allo scambio termico tra la rete e l’utente finale sono invece installate in un apposito locale all’interno dell’edificio utilizzatore, spesso in sostituzione della vecchia caldaia, in locale tecnico che non necessita di alcun intervento per garantire ventilazione o tiraggio.

I principali componenti che costituiscono queste sottostazioni sono:  scambiatore di calore;

 valvole di regolazione;  valvole di intercettazione;  impianto elettrico;

 strumentazione di controllo e di misura.

Le moderne sottostazioni sono completamente automatizzate con controllo remoto effettuato direttamente dalla centrale e regolazione autonoma per ogni utente allacciato alla rete, grazie ad un apposito quadro posto all’interno dell’edificio residenziale.