L’acqua per uso tecnico negli impianti di climatizzazione

L’acqua per uso tecnico negli impianti di climatizzazione deve avere precise caratteristiche chimico fisiche e batteriologiche. Quale fluido termovettore, deve interagire con i materiali metallici che costituiscono tubazioni, valvole, scambiatori ecc. Senza che si inneschino fenomeni corrosivi, incrostazioni, formazioni microbiologiche.

Come noto, negli impianti idro-termici (riscaldamento – raffrescamento) l’acqua costituisce fluido termovettore per trasferire e somministrare calore (regime di riscaldamento) o sottrare calore (regime di raffrescamento) agli ambienti, a partire dal sistema di produzione: caldaia o pompa di calore nel caso del riscaldamento oppure gruppo frigorifero nel caso di riscaldamento. Per sodisfare tali esigenze l’acqua circola attraverso tubazioni che generalmente sono metalliche (acciaio al carbonio, acciaio inox, rame ecc.) e, nei punti di produzione o emissione, scambia calore mediante appositi apparati denominati scambiatori di calore a forte caratterizzazione metallica (acciai speciali, leghe leggere ecc.) L’interazione tra l’acqua e i materiali metallici (tubazioni – scambiatori, bollitori, valvole ecc.) è soggetta a diversi fenomeni che si possono sintetizzare in corrosioni, incrostazioni calcaree, depositi, formazioni microbiologiche, congelamento, degrado delle caratteristiche di termovettore ecc.

I parametri dell’acqua per uso tecnico negli impianti di climatizzazione

I principali parametri chimici, fisici e microbiologici dell’acqua che hanno diretta correlazione con il funzionamento degli impianti sono:

Aspetto

L’aspetto dell’acqua dipende dalla presenza nella stessa di sostanze sedimentabili, in sospensione o colloidali che possono conferire torbidità, colorazione e/o schiuma.

Temperatura

Il livello di temperatura è molto connesso all’innesco dei vari fenomeni, soprattutto incrostazioni, corrosioni e crescite microbiologiche. Quindi in fase progettuale devono essere scelti materiali compatibili e in fase di esercizio devono essere effettuati controlli per verificare la compatibilità

Che cos’è il pH?

Il pH è un parametro base per valutare la tendenza aggressiva di un’acqua; inoltre rappresenta un fattore rilevante per lo sviluppo e l’entità delle corrosioni e della crescita micro-biologica cosiddetti ferro-batteri):

pH = 0 massima acidità;

pH = 7 neutralità;

pH = 14 massima basicità.

In genere il pH di un impianto di climatizzazione a circuito chiuso, deve essere compreso tra 7 e 8,5 soprattutto nel caso in cui sull’impianto vi siano componenti in alluminio e sue leghe (vedasi scambiatori di caldaie, teste bruciatori ecc.)

Solidi totali disciolti

L’elevato contenuto di solidi disciolti può rendere l’acqua inadatta per applicazioni tecnologiche o uso sanitario.

Conducibilità elettrica specifica

La conducibilità elettrica dell’acqua (espressa in µS /cm micro-Siemens per cm) è dovuta a maggiore concentrazione ionica. La conducibilità influisce sia sui fenomeni corrosivi che incrostanti: bassi valori con presenza di ossigeno possono causare corrosioni.

Durezza

La durezza temporanea (differenza tra la durezza totale e quella permanente) esprime il contenuto di bicarbonato di calcio e magnesio disciolti ed è la principale responsabile dei fenomeni incrostanti per temperatura fino a 110°C. Generalmente si misura in Gradi Francesi °fr con la indicazione che 1°fr = 10 mg / l CaCO3

Alcalinità totale

L’alcalinità è un parametro strettamente collegato al pH e alla durezza temporanea dell’acqua. Valori eccessivi possono causare schiumeggiamenti e favorire la formazione di depositi e incrostazioni

Dispositivi e trattamenti dell’acqua per uso tecnico negli impianti di climatizzazione

Per il corretto impiego dell’acqua, in fase di progetto, in base alle caratteristiche dell’acqua grezza disponibile) devono essere previsti adeguati sistemi /impianti di trattamento e condizionamento chimico, al fine di conferire all’acqua (fluido vettore) le opportune caratteristiche.

Impianti idro-termici: lavaggio per nuovi impianti e risanamento di quelli esistenti

Il lavaggio degli impianti nuovi e di quelli esistenti ha lo scopo di rimuovere dall’impianto, residui vari (lavorazioni tubistiche, saldature, lubrificanti ecc.) e di mantenere le tubazioni pulite per evitare l’innesco o l’accelerazione di fenomeni corrosivi e di consentire ai protettivi chimici di svolgere al meglio la loro funzione. Prima di eseguire il lavaggio è necessario verificare se ci sono perdite che bisogna eliminare mediante interventi meccanici (sostituzione di pezzi) e/o con prodotti sigillanti cosiddetti turafalle ecc.

Per effettuare il lavaggio ed il risanamento si possono adottare diversi metodi:

a)    risanamento con condizionanti chimici utilizzando la circolazione esistente;

b) risanamento con condizionanti chimici utilizzando una pompa ausiliaria di lavaggio;

c) risanamento senza condizionanti chimici ma con filtrazione – defangazione in ricircolo.

Impianti di acqua calda sanitaria: lavaggio – risanamento e disinfezione impianti nuovi ed esistenti

Le operazioni devono essere svolte mediante appositi flussaggi e quindi adottando appositi disinfettanti (nella corretta concentrazione) conformi al Regolamento CE n. 528/12 “Regolamento Biocidi“ e alle disposizioni delle Linee Guida Nazionali per la prevenzione e il controllo della legionella.

Filtrazione di sicurezza dell’acqua di carico dell’impianto

La filtrazione ha lo scopo principale di proteggere le apparecchiature poste a valle e dell’interno circuito idraulico. In genere i filtri sono composti da elementi filtranti metallici (reti, cestelli) oppure con materiale granulare inerte o elementi filtranti a perdere.

Defangazione e filtrazione a rete dell’acqua del circuito chiuso per impianti di climatizzazione

I defangatori per decantazione, oppure a massa filtrante o filtri a rete, hanno lo scopo di eliminare le sostanze non disciolte (rilascio di particelle da tubazioni, guarnizioni, decantazione acqua, ristagni ecc.) che si possono formare su un impianto a circuito chiuso.

Cosa sono i disaeratori?

Purtroppo la presenza di aria, gas e impurità simili negli impianti comporta vari svantaggi di funzionamento e dispendio energetico. La presenza di aria negli impianti deve essere minimizzata per ridurre la corrosione, migliorare il trasferimento di calore dai terminali (radiatori, ventilconvettori, radiante pavimento ecc.) evitare occlusioni per formazione di sacche /bolle sulle tubazioni. Di fatto, in base alla legge di Henry, il limite di solubilità dei gas presenti nell’acqua, diminuisce all’aumentare della temperatura e al diminuire della pressione: per questo motivo, generalmente gli apparecchi (vedasi radiatori) posti in alto soffrono maggiormente. L’acqua con cui riempiamo gli impianti, proveniente da falda, sottosuolo ecc., contiene già aria che come noto è composta da azoto (78,08%), ossigeno (20,95%) , argon (0,93%) altri gas (0,04%), anidride carbonica, idrogeno ecc.). Per quanto di interesse negli impianti di climatizzazione, trattiamo l’aria composta da azoto e ossigeno. In pratica quando riempiamo di acqua un impianto idro-termico, alla pressione atmosferica, sappiamo che la quantità di ossigeno e azoto sono al limite di saturazione. Ad esempio un litro di acqua contiene 14,8 ml (18,5 mg) di ossigeno e 7,8 ml (11,3 mg) di azoto. Esistono due tipi di disaerazione: quella meccanica (vedasi maglie metalliche di intrappolamento) e quella fisica (per depressione). È molto importante che ogni circuito chiuso sia dotato di adeguato sistema di aerazione. Soprattutto negli impianti con contenuto d’acqua superiore a 300 litri, oltre alle valvole di sfiato (manuali o automatiche) devono essere installati anche specifici dispostivi di aerazione.

Condizionamento chimico dell’acqua del circuito di climatizzazione estiva ed invernale

Il condizionamento chimico ha lo scopo di inibire le incrostazioni (in particolare si tratta di evitare che sulle superfici di scambio termico si formino depositi di sali insolubili), disperdere i depositi, inibire i fenomeni corrosivi, correggere il pH, controllare le crescite microbiologiche (muffe, alghe, funghi e batteri) e svolgere funzione antigelo. Il dosaggio dei prodotti condizionanti chimici può essere effettuato manualmente oppure automaticamente, secondo le concentrazioni prescritte dal fornitore. Bisogna accertarsi che i prodotti siano conformi al Regolamento CE Reach e CLP e al Regolamento Biocidi

Addolcimento

Come già detto, l’acqua che preleviamo dalla falda e/o dalle sorgenti, contiene vari sostanze disciolte: in particolare la presenza di bicarbonati di calcio e magnesio, in base alla loro concentrazione ad all’uso dell’acqua, può provocare gravi inconvenienti. Generalmente i bicarbonati di calcio e magnesio (sostanze solubili) sono in equilibrio con i carbonati di calcio e magnesio e con l’anidride carbonica CO2. Però l’aumento di temperatura dell’acqua già a 30 – 35°C) provoca il liberarsi di una parte della CO2 con conseguente sbilanciamento dell’equilibrio e cioè formazione/precipitazione calcarea di sali di calcio e di magnesio. La presenza disciolta di questi sali costituisce la durezza misurata in gradi francesi. Fra i vari metodi individuati per eliminare il calcio e il magnesio dall’acqua, il più diffuso è quello di addolcimento realizzato mediante resine a scambio ionico. Le resine sono sostanze organiche prodotte artificialmente che hanno la capacità di instaurare equilibrio chimico tra le stesse e gli ioni disciolti nell’acqua. Gli addolcitori sono apparecchi (ossia dei contenitori) che permettono di addolcire l’acqua utilizzando le resine a scambio ionico. Le resine effettuano lo scambio, però a un certo punto si esauriscono e bisogna rigenerarle, per questo motivo esistono varie tipologie di addolcitori costituiti da una colonna con le resine ove avviene lo scambio e da un recipiente contenente la salamoia per la rigenerazione delle resine.

La normativa sull’acqua per uso tecnico negli impianti di climatizzazione

Il problema del trattamento dell’acqua nella legislazione pregressa è stato adeguatamente considerato. Vediamo i principali dispositivi di legge.

DPR 412/93 art. 5 -comma 6

L’applicazione della norma tecnica 8065 (trattasi della norma 8065 del 01.06.1989) relativa ai sistemi di trattamento dell’acqua è prescritta, nei limiti e con le specifiche indicate nella norma stessa, per gli impianti di nuova installazione con potenza complessiva superiore o uguale a 350 kW.

DPR 02.04.2009 N. 59 – ART. 4 comma 14

Per tutte le categorie di edifici nel caso di nuova installazione e ristrutturazione di impianti termici di potenza complessiva maggiore o uguale a 350 kW, di cui all’art. 5 comma 6 del D.P.R. 412/93, è prescritto:

a)in assenza di produzione di acqua calda sanitaria e in presenza di acqua di alimentazione dell’impianto con durezza temporanea maggiore o uguale a 25 gradi francesi:

1.trattamento chimico di condizionamento per impianti di potenza nominale del focolare complessiva minore o uguale a 100 kW;

2.trattamento di addolcimento per impianti di potenza nominale del focolare complessiva compresa tra 100 e 350 kW.

b)nel caso di produzione di acqua calda sanitaria le disposizioni di cui alla lett. a) numeri 1. e 2., valgono in presenza di acqua di alimentazione dell’impianto con durezza temporanea maggiore di 15 gradi francesi.

Per quanto riguarda i predetti trattamenti si fa riferimento alla norma tecnica UNI 8065/1989

D.M. 26.06.2015 – Prescrizioni 2.3 comma 5

In relazione alla qualità dell’acqua utilizzata negli impianti termici per la climatizzazione invernale, con o senza produzione di acqua calda sanitaria, ferma restando l’applicazione della norma tecnica UNI 8065 1989), è sempre obbligatorio un trattamento di condizionamento chimico. Per impianti di potenza termica al focolare maggiore di 100 kW e in presenza di acqua di alimentazione con durezza totale maggiore di 15 gradi francesi, è obbligatorio un trattamento di addolcimento dell’acqua di impianto. Per quanto riguarda i predetti trattamenti si fa riferimento alla norma tecnica UNI 8065.

NORMA UNI 8065 luglio 2019

La norma ha per oggetto la definizione e la determinazione delle caratteristiche chimiche e chimico-fisiche delle acque impiegate negli impianti per la climatizzazione invernale ed estiva, per la produzione di acqua calda sanitaria con temperatura massima di 110 °C e negli impianti solari termici per la climatizzazione invernale ed estiva e per la produzione di acqua calda sanitaria.

Come si previene la legionella?

Produzione, distribuzione e utilizzazione dell’ACS sono soggette alla proliferazione della legionella. Si tratta di sottili bacilli Gram-negativi aerobi e mobili che possono raggiungere i polmoni attraverso aerosol provocando polmonite e/o influenza febbrile. Il batterio è ubiquitario, il suo habitat sono gli ambienti umidi (vasche, fontane, piscine, impianti idrosanitari, docce, torri di raffreddamento, bacinelle di raccolta delle batterie di trattamento aria UTA, ventilconvettori ecc.) con range di temperatura compresa tra 25°C e 50°C. Viene misurata in UFC (Unità Formanti Colonia) con il limite di 1.000 UFC/l. Il superamento di tale soglia implica l’intervento delle autorità in base al D.Lvo n. 18/2023. Per la prevenzione della legionella è fondamentale effettuare censimento e mappatura dello schema di impianto valutando portate in gioco, apparati e macchinari, modalità di distribuzione ecc. ed effettuare la Valutazione del Rischio. In altri termini si tratta di esaminare i vari tipi di impianti idrotermici del contesto edilizio (condominio, albergo, piscina, studi medici odontoiatrici ecc.) Per i condomini con produzione centralizzata di acqua calda sanitaria, un fattore di rischio è rappresentato dagli appartamenti che restano chiusi per molto tempo (giorni o addirittura mesi) perché si creano ristagni favorevoli alla proliferazione della legionella.

Le definizioni dell’acqua per uso tecnico negli impianti di climatizzazione

Acque destinate al consumo umano o acque potabili

Tutte le acque trattate o non trattate, destinate a uso potabile, per la preparazione di cibi, bevande o per altri usi domestici, in locali sia pubblici che privati, a prescindere dalla loro origine, siano esse fornite tramite una rete di distribuzione, mediante cisterne o in bottiglie o contenitori, comprese le acque di sorgente di cui al D.Lvo 08.10.2011 n. 176

Acqua di alimento

Acqua con caratteristiche idonee al consumo umano utilizzata per la produzione di acqua calda sanitaria

Acqua di reintegro

Acqua con caratteristiche idonee al consumo umano utilizzata per il reintegro degli impianti termici

Acqua di riempimento

Acqua con caratteristiche idonee al consumo umano utilizzata per il riempimento degli impianti termici

Addolcimento

Trattamento di riduzione della concentrazione di ioni bivalenti calcio e magnesio) attraverso un processo di scambio ionico su resine

Alcalinità totale

Capacità di neutralizzare gli acidi ed è la somma di tutte le basi titolabili da un acido

Biocida

Sostanza o miscela nella forma in cui è fornita all’utilizzatore, costituita da, contenenti o capaci di generare uno o più principi attivi, allo scopo di distruggere, eliminare e rendere innocuo, impedire l’azione o esercitare altro effetto di controllo su qualsiasi organismo nocivo, con qualsiasi mezzo diverso dalla mera azione fisica o meccanica.

Defangazione

Processo fisico di rimozione delle impurità sospese nell’acqua, per precipitazione o effetto ciclonico.

Condizionamento chimico

Aggiunta di additivi chimici all’acqua dell’impianto

Corrosione

Processo spontaneo e irreversibile che porta al consumo lento e continuo di un materiale, portando al decadimento delle caratteristiche fisiche del materiale considerato. La corrosione è un fenomeno elettrochimico che comporta una interazione del materiale e dell’ambiente.

Degrado del fluido termovettore

Risultato dell’azione combinata di fenomeni chimico-fisici che portano alla perdita delle caratteristiche iniziali del fluido termovettore

Durezza permanente

Somma delle concentrazioni di ioni calcio e magnesio espressa con mg/l di CaCO3 che permangono in soluzione dopo ebollizione prolungata.

Durezza totale

Somma delle concentrazioni di ioni calcio e magnesio ed è espressa con mg/l di CaCO3

Durezza temporanea

Differenza tra la durezza totale e la durezza permanente

Formazioni microbiologiche

Insieme di tutti i micro-organismi che possono essere presenti negli impianti di climatizzazione e di produzione e distribuzione dell’acqua sanitaria quali: batteri, protozoi, alghe, muffe, funghi ecc.

Incrostazioni

Depositi coerenti (duri e compatti) derivanti dalla precipitazione di sali insolubili per effetto della temperatura, per troppo elevate concentrazioni saline, per effetto del pH, e dell’alcalinità e per le condizioni fluido-dinamiche e termodinamiche del sistema.

Correnti vaganti

Il fenomeno delle correnti vaganti (frequentemente evocato in modo improprio) si può verificare solo nelle tubazioni e/o serbatoi metallici interrati che possono essere investiti da correnti vaganti provenienti da linee di trazione elettrica (treni- tram – metropolitane), centro di messa a terra di sotto-stazioni elettriche alta media tensione AT/MT oppure cabine elettriche Media /Bassa tensione MT/BT, dispersioni da impianti di messa a terra stabilimenti industriali ecc.

Corrente galvanica

La corrente galvanica è un flusso di elettroni (corrente elettrica) di debole intensità che si manifesta a causa della differenza di potenziale elettrico tra due metalli (uno meno nobile dell’altro) diversi soprattutto in presenza di umidità che viene a costituire l’elettrolita. In questo caso si verifica la corrosione che a sua volta dipende dalla differenza di potenziale (grado di nobilità die due metalli a contatto), dalla quantità di ossigeno e dalla salinità dell’acqua che più è salata più risulta conduttiva.

Giunto dielettrico

Il giunto dielettrico è costituito da un tronchetto di collegamento interposto tra le teste di due tubazioni (acqua – gas) con lo scopo di interrompere le correnti galvaniche e le correnti vaganti. Di fatto il giunto è composto da un tronchetto predisposto per essere collegato (mediante filettatura o saldatura) alle due teste delle tubazioni da collegare: una proveniente dall’esterno e una dall’edificio. Grazie all’uso di questi giunti è possibile realizzare collegamento tra tubazioni metalliche evitando la formazione di correnti galvaniche e/o la propagazione di correnti vaganti.

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