Dimensionare correttamente serbatoio in pressione e vaso di espansione

Un serbatoio in pressione correttamente dimensionato è il cuore di ogni affidabile impianto di acqua domestica, acqua potabile e riscaldamento. Se il vaso è troppo piccolo, la pompa si avvia troppo spesso, il consumo energetico aumenta e sia la pompa sia il pressostato si usurano prematuramente. Se è troppo grande o precaricato in modo errato, ne risente la stabilità della pressione e, nell’acqua potabile, si rischiano problemi di stagnazione. Questa guida spiega agli installatori e ai clienti finali con interesse tecnico come determinare correttamente volume e precarica di un serbatoio in pressione a membrana o di un vaso di espansione.

Serbatoio in pressione o vaso di espansione: qual è la differenza?

Entrambi i componenti lavorano secondo lo stesso principio: una membrana in butile separa una camera lato acqua da un cuscino d’aria pieno di gas. Lo scopo di utilizzo è però diverso e determina il dimensionamento.

• I serbatoi in pressione (ad es. la serie PressureWave) accumulano volume d’acqua negli impianti di sovrapressione e di acqua domestica. Riducono la frequenza di avviamento della pompa e mantengono stabile la pressione di alimentazione.
• I vasi di espansione (ad es. ThermoWave per acqua calda sanitaria, HeatWave per riscaldamento, SolarWave per solare termico) assorbono la dilatazione termica del volume dell’acqua riscaldata. Impediscono lo scarico inutile attraverso la valvola di sicurezza e proteggono l’impianto dai picchi di pressione.

Le tre grandezze di regolazione del dimensionamento

1. Pressioni di commutazione e differenza di pressione

Per gli impianti di acqua domestica si stabiliscono la pressione di inserimento (pompa accesa) e la pressione di disinserimento (pompa spenta). La differenza tra le due, tipicamente circa 1-1,5 bar, determina insieme al volume del serbatoio quanta acqua utile può essere prelevata tra due commutazioni. Una differenza di pressione maggiore aumenta il volume utile, ma riduce il comfort di una pressione costante.

2. Precarica (precarica del gas)

La precarica è il parametro più importante e impostato più spesso in modo errato. Regola empirica per i serbatoi in pressione negli impianti di acqua domestica: precarica circa 0,2 bar al di sotto della pressione di inserimento della pompa. Nei vasi di espansione la precarica dipende dalla pressione statica dell’impianto nel punto di installazione. I vasi GWS vengono forniti con una precarica di fabbrica (ad es. 1,9 bar per PressureWave e ThermoWave) che, prima della messa in servizio e in condizioni di assenza di pressione, deve essere adattata all’impianto concreto.

3. Volume nominale

Il volume nominale non coincide con il volume utile. Solo una parte del contenuto del serbatoio è disponibile come volume di commutazione o di assorbimento, il resto mantiene il cuscino d’aria. Per i serbatoi in pressione il volume nominale necessario deriva dal volume di commutazione desiderato, dalla differenza di pressione e dalla precarica. Nei vasi di espansione si calcola a partire dal volume d’acqua dell’impianto, dal coefficiente di dilatazione alla temperatura massima e dalle condizioni di pressione. I serbatoi GWS, con volumi nominali da 2 a 150 L, coprono le tipiche applicazioni residenziali e commerciali.

L’applicazione determina la tipologia costruttiva

Il dimensionamento corretto inizia con la scelta del tipo di serbatoio adatto al fluido e alla temperatura:

• Acqua domestica / sovrapressione: serbatoio in pressione con membrana conforme FDA, dimensionato sulla curva caratteristica della pompa e sulla frequenza di commutazione desiderata.
• Acqua calda sanitaria: un vaso di espansione adatto dal punto di vista igienico con rivestimento in polipropilene (ThermoWave), che assorbe il volume di acqua calda dilatato e ne impedisce lo scarico.
• Riscaldamento chiuso: un vaso adatto a temperature più elevate e miscele di glicole (HeatWave), non omologato per l’acqua potabile.
• Solare termico: versione ad alta temperatura (SolarWave) con elevato fattore di volume di espansione.
• Ambienti corrosivi o impegnativi: versioni in acciaio inox o composito (InoxFlow, C2-Lite CAD, All-Weather) per installazione esterna o acque aggressive.

Conseguenze di un dimensionamento errato

Un volume troppo piccolo o una precarica impostata in modo errato portano a cicli della pompa (frequenti accensioni/spegnimenti), oscillazioni di pressione al punto di prelievo e maggiore usura. Una precarica costantemente troppo elevata spinge la membrana verso il lato acqua e riduce il volume utile quasi a zero. Una precarica troppo bassa sovraestende la membrana e ne riduce la durata. Nel circuito di riscaldamento e solare un vaso di espansione sottodimensionato provoca scarico e reintegro continui, con perdita d’acqua e rischio di corrosione.

Checklist pratica per il dimensionamento

• Chiarire fluido e intervallo di temperatura (acqua domestica, acqua calda sanitaria, riscaldamento, solare) e scegliere la serie adatta.
• Determinare la pressione statica dell’impianto o la pressione di inserimento/disinserimento della pompa.
• Stabilire il volume di commutazione desiderato o il volume di espansione da assorbire.
• Calcolare il volume nominale in base alla differenza di pressione e alla precarica; nel dubbio scegliere la taglia immediatamente superiore.
• Verificare e impostare la precarica in condizioni di assenza di pressione (serbatoio in pressione: ca. 0,2 bar sotto la pressione di inserimento; vaso di espansione: in base alla pressione statica).
• Scegliere la forma costruttiva adatta al punto di installazione (inline, orizzontale, verticale).
• Confrontare la pressione e la temperatura massime di esercizio del serbatoio con quelle dell’impianto.
• Controllare la precarica ogni anno: fa parte della manutenzione, non è un’impostazione una tantum.

Con la serie giusta, il volume nominale adeguato e una precarica correttamente impostata, il vostro impianto lavora silenzioso, efficiente dal punto di vista energetico e durevole. Una selezione di vasi adatti si trova nelle categorie Serbatoi in pressione e Vasi di espansione.

Guida pratica: quale dimensione per quale applicazione?

La seguente panoramica fornisce un primo orientamento sull’ordine di grandezza in cui si colloca tipicamente un vaso a pressione (vaso a membrana) a seconda dell’applicazione. I volumi indicati sono ricavati dalle serie GWS disponibili. Non sostituiscono un dimensionamento specifico per il progetto: il vaso effettivamente necessario dipende fortemente dalla portata della pompa, dalla frequenza di commutazione ammissibile e dalla differenza di pressione impostata.

Per esigenze di pressione particolari sono disponibili serie con una classe di pressione superiore (ad es. Max fino a 16 bar, UltraMax fino a 25 bar). La classe di pressione va scelta separatamente dal volume, in base alla pressione dell’impianto.

Questi fattori determinano la dimensione esatta

• Portata della pompa (l/min): più elevata è la portata, maggiore è il volume tampone necessario.
• Frequenza di commutazione ammissibile della pompa: un minor numero di cicli di commutazione consentiti all’ora richiede un volume del vaso maggiore per preservare la pompa.
• Differenza di pressione (pressione di inserimento/disinserimento): una piccola differenza riduce il volume utile e aumenta il fabbisogno di volume.
• Numero di unità abitative / punti di prelievo: più prelievi simultanei significano un fabbisogno di picco più elevato e vasi più grandi.
• Pressione di precarica e pressione dell’impianto: determinano la classe di pressione adeguata della serie.

Nota importante: le dimensioni indicate sono da intendersi esclusivamente come orientamento di massima. Il dimensionamento esatto risulta solo dall’interazione dei fattori sopra indicati. In caso di dubbio, fate verificare e confermare il dimensionamento da un’azienda specializzata o direttamente da GWS.

Domande frequenti

Quanto deve essere grande un serbatoio in pressione per un impianto di acqua domestica?

Il volume nominale necessario dipende dal volume di commutazione desiderato, dalla differenza di pressione tra inserimento e disinserimento e dalla precarica. Come orientamento, per le case unifamiliari spesso bastano da 18 a 35 L; con un fabbisogno d'acqua maggiore o per ridurre al minimo le commutazioni della pompa si scelgono vasi più grandi. I serbatoi in pressione GWS sono disponibili da 2 a 150 L; nel dubbio scegliere la taglia immediatamente superiore.

Quale precarica devo impostare sul serbatoio in pressione?

Per i serbatoi in pressione negli impianti di acqua domestica la precarica si attesta, come regola empirica, circa 0,2 bar al di sotto della pressione di inserimento della pompa. Nei vasi di espansione dipende dalla pressione statica dell'impianto nel punto di installazione. La precarica si misura e si imposta sempre in condizioni di assenza di pressione.

Qual è la differenza tra serbatoio in pressione e vaso di espansione?

Un serbatoio in pressione accumula volume d'acqua, mantiene stabile la pressione di alimentazione e riduce la frequenza di commutazione della pompa. Un vaso di espansione assorbe la dilatazione termica dell'acqua riscaldata e protegge così dai picchi di pressione e dallo scarico inutile attraverso la valvola di sicurezza. La costruzione è simile, lo scopo di utilizzo è diverso.

Posso usare un vaso di espansione da riscaldamento nell'acqua potabile?

No. I vasi da riscaldamento come HeatWave sono progettati per circuiti chiusi e miscele di glicole e non sono omologati per l'acqua potabile. Per l'acqua calda sanitaria è necessario un vaso adatto dal punto di vista igienico con rivestimento in polipropilene come ThermoWave.

Ogni quanto deve essere controllata la precarica?

La precarica dovrebbe essere verificata almeno una volta all'anno in condizioni di assenza di pressione. Un calo del cuscino di gas nel tempo è normale; se la precarica viene trascurata, il volume utile diminuisce e la pompa cicla più spesso. Il controllo della precarica fa quindi parte della manutenzione ordinaria.