Radiatori
I radiatori assicurano benessere e risparmio se funzionano a medio-bassa temperatura (inferiore a 60° C), in questo modo si ha anche la possibilità di usufruire dei vantaggi delle energie alternative. I radiatori possono essere realizzati con diversi materiali, ad elementi tubolari o a piastre e sono anche componibili su misura. Alcuni di essi lavorano già a 35° C di temperatura (medio-bassa) dell'acqua che scorre al loro interno. Esistono radio convettori a "sandwich" che con speciali alettature interne riscaldano sia per irraggiamento sia per convezione. Speciali ventilradiatori, con piano radiante frontale, hanno la doppia funzione di ventilconvettore e radiatore. Possono essere utilizzati anche per il raffrescamento estivo.
Storia
Franz Karlovich San Galli (in russo: Франц Карлович Сан Галли?; Stettino, 1824 – San Pietroburgo, 1908) è stato un imprenditore, ingegnere e inventore russo con origini italiane che inventò nel 1855 il calorifero, contribuendo significativamente ai moderni sistemi di riscaldamento centralizzato.
Nacque a Stettino, nell'allora provincia Prussiana di Pomerania (1815–1945), ora in Polonia, figlio di Karl Sangalli e Henriette Lübcke. Karl era figlio di Carlo Baldassarre Innocenzio Sangalli (nato a Pavia verso il 1755).
Non ancora ventenne, nel 1843 Franz si trasferì a San Pietroburgo, allora capitale della Russia, dove trascorse gran parte della sua vita.
Nel 1853, dopo un viaggio in Inghilterra, in cui apprese le più moderne tecniche per la lavorazione della ghisa, avviò a San Pietroburgo un'azienda per la fusione e lavorazione della ghisa, il cui motto era "Senza fretta e senza riposo". Ebbe importanti lavori, come le cancellate del palazzo d' inverno ma divenne famoso per i caloriferi in ghisa per il riscaldamento ad acqua. I primi esemplari furono creati per riscaldare le serre di una residenza dello Zar a Tsarskoye Selo (alle porte di San Pietroburgo).
La città di Samara, presso il Volga, ha commissionato nel 2005 allo scultore Nikolai Kuklev un monumento in bronzo per celebrare il 150 anniversario dell'invenzione del calorifero. L'opera rappresenta un calorifero stilizzato sormontato da un davanzale su cui un gatto si gode il tepore.
Caloriferi in ghisa
Sono i primi termosifoni ad essere nati e chiaramente risentono di questa loro antichità: sono grandi, pesanti, fragili. Difficilmente saranno posizionabili diversamente che a terra (spesso hanno i piedini proprio per questa loro pesantezza) o vicino al pavimento.
Uno dei loro vantaggi principali è infatti la grande inerzia termica: con questo termine si intende la capacità di conservare il calore a lungo anche dopo che la fonte di calore si è spenta, una caratteristica che è tipica della ghisa a causa della struttura fisica di questa lega, ma che costituisce anche il suo grande svantaggio all’accensione: per scaldare i termosifoni in ghisa è necessaria acqua a una temperatura di 65-80°C (cioè altissima… non certo una temperatura da risparmio energetico!) e il tempo per riscaldare un ambiente è molto più lento.
Inoltre la resa termica è inferiore: a parità di cessione di calore, i termosifoni in ghisa saranno però più grandi di altri tipi (in particolare di quelli in alluminio). Un altro pregio è la modularità: il termosifone può essere dimensionato in base alle necessità caloriche dell’ambiente perché fatto in moduli separabili.
I radiatori in ghisa oltre ad essere nel tipo “tradizionale” a colonne sono disponibili anche nel tipo a piastre, più moderno e con una superficie più facilmente pulibile anche se l'eliminazione della polvere all'interno diventa più difficile.
Vantaggi
- Praticamente immuni dalla corrosione
- Sono modulari: si possono aggiungere o togliere elementi al bisogno
- Grande inerzia termica in fase di spegnimento
- Nessun rumore provocato dalla dilatazione
Svantaggi
- Elevata inerzia termica in fase di accensione;
- Sono pesanti e piuttosto fragili;
- Regolazione difficile con termostato a causa dell’inerzia termica;
- Funzionano con temperature dell’acqua medio-alte: tra i 65 e gli 85°C.
- Impossibilità di comporli in forme più leggere e aeree; escluso il termosifone da arredo in ghisa.
Termosifoni in alluminio
Sicuramente i più usati per una serie di motivi, tra i quali il più importante è sicuramente il costo ridotto rispetto ai radiatori in ghisa o a quelli in acciaio, i radiatori in alluminio sono parte integrante di quasi tutti i sistemi di riscaldamento perché rappresentano un’ottima scelta per tutte quelle case che sono abitate tutti i giorni, anche se non vi è presenza costante di persone. Oltretutto si possono trovare in una varietà di modelli, di forme, di colori, perché l’alluminio si presta alla fantasia. I termosifoni in alluminio hanno infatti la capacità di scaldarsi molto in fretta e di poter portare l’ambiente alla temperatura desiderata in brevissimo tempo. Sono quindi perfetti per le abitazioni che restano disabitate per buona parte della giornata ma che hanno bisogno di un calore “rapido” quando le persone rientrino dopo il lavoro o la scuola.
L’inerzia termica di questi radiatori è infatti minima, al contrario di quello che avviene con gli altri due tipi di termosifoni: quando la caldaia sarà accesa – o quando verrà programmata la sua accensione – nell’arco di pochi minuti sarà già possibile sentire il calore nella stanza.
La stessa cosa, ovviamente, succede anche per lo spegnimento: è bene spegnere la caldaia proprio quando si è pronti per andare a letto, perché non si può sperare in un “prolungamento” del calore.
Sono leggeri e facili da trasportare quindi di solito i preferiti dagli idraulici perché non fanno nessuna fatica a installarli; ma sono più delicati degli altri due tipi, soprattutto attenzione a non sbatterci con qualcosa di duro perché rischia di rimanere il coccio. Difficilmente sviluppano corrosione, ma può esservi questo rischio – internamente – dove vi sia un addolcimento dell’acqua eccessivo.
Tra gli svantaggi di questo tipo di radiatori, il più grosso è proprio il fatto che, allo spegnimento della caldaia, il raffreddamento è praticamente immediato, con altrettanto immediata discesa in picchiata della temperatura della stanza.
Vantaggi
- Calore Rapido
- Risposta perfetta al termostato
- Varietà di forme
- Prezzo limitato
- Leggeri e facilmente installabili
- Temperatura di mandata più bassa
- Movimenti convettivi più limitati, minore sollevamento di polveri
Svantaggi
- Rapida perdita di calore allo spegnimento
- Gorgoglii e rumori all’accensione e allo spegnimento
- Non sono modulari
Termosifoni in acciaio
I termosifoni in acciaio sono una delle tre tipologie di termosifone più usate negli impianti di riscaldamento moderni. Nascono negli ultimi dieci – quindici anni, frutto di una ricerca di materiali più attuali per supportare le varie richieste e necessità di un pubblico sempre più variegato: maggiore risparmio energetico, forme innovative per l’arredamento, oggetti di design di stilisti. Attualmente sono i più gettonati perché, vista la nuova tendenza verso i termosifoni da arredo, l’acciaio può consentire la modulazione nelle forme più eleganti o più strane – soprattutto quando non è verniciato o colorato – tali da cambiare davvero l’aspetto di un ambiente. Avendo un disegno molto pulito ed essenziale sono particolarmente adatti agli ambienti più moderni e minimalisti, dove contribuiranno non poco all’eleganza e al design. L’acciaio è più leggero della ghisa, che ha sostituito quasi del tutto nei termosifoni presenti sul mercato, ma più pesante dell’alluminio, ha quindi caratteristiche termiche che sono intermedie tra i due: i termosifoni in acciaio hanno il lato positivo di essere più leggeri di quelli in ghisa ma con un più rapido riscaldamento – simili in questo ai radiatori in alluminio.
Possono essere formati da diversi moduli componibili (come la ghisa), e in questa forma li si può mettere in tutta la casa, oppure essere fatti a piastra, che è la forma con la quale vengono usati soprattutto nei luoghi pubblici e negli uffici. Quando sono fatti a moduli componibili assomigliano molto ai vecchi termosifoni che si trovavano nelle case degli anni ’50 – ’60, solo che quelli erano di solito in ghisa e quindi molto più pesanti e scomodi da installare. L’ultimo tipo di termosifone in acciaio è quello in acciaio inox, che ha il vantaggio di non presentare più problemi di corrosione e quindi permette il suo posizionamento in qualsiasi ambiente e in piena vista.
Vantaggi
- sono più leggeri e più piccoli dei termosifoni in ghisa;
- forme molto più varie, miglior adattamento a qualsiasi ambiente;
- uso nei bagni (anche come scaldasalviette);
- composti da elementi singoli componibili tra loro;
- costo inferiore rispetto alla ghisa (ma superiore a quello dell’alluminio).
Svantaggi
- raffreddamento veloce, poco meno rispetto a quello dell’alluminio;
- rischio di corrosione esterna (a parte negli ultimi modelli in acciaio inox)
Convettori e Ventilconvettori
Il ventilconvettore (in inglese fan coil unit), chiamato anche aerotermo per le installazioni a soffitto, è un terminale utilizzato negli impianti di riscaldamento e climatizzazione. Trova largo impiego soprattutto negli impianti di climatizzazione misti aria/acqua.
Struttura
Un ventilconvettore (abbreviato con VC o FC) è costituito da un carter metallico all'interno del quale sono presenti una o due batterie di scambio termico aria/acqua, un ventilatore, un filtro dell'aria, una vaschetta per la raccolta della condensa; all'esterno presenta i collegamenti con le reti dell'acqua calda e/o refrigerata. Per installazioni a vista, possono essere dotati di un mobile di copertura che maschera la struttura, i collegamenti elettrici, l'eventuale comando e i collegamenti idraulici con le eventuali valvole di intercettazione.
Nei sistemi ad una sola batteria di scambio termico (2 tubi) il fluido di scambio, caldo o freddo, circola negli stessi tubi, per cui si può avere, nello stesso periodo, solo riscaldamento (con acqua calda) o solo condizionamento (con acqua refrigerata). Nei sistemi a due batterie di scambio termico (4 tubi), è possibile utilizzare sia il fluido caldo che il fluido freddo nello stesso periodo di utilizzo: con l'ausilio di valvole all'ingresso delle batterie, viene scelto il fluido da utilizzare in base alla temperatura richiesta in ambiente e, quindi, riscaldare o raffrescare a seconda delle necessità.
Funzionamento
Il ventilconvettore è un'unità a "tutto ricircolo" di aria. L'aria ambiente viene prelevata dal ventilatore, passa attraverso il filtro dove si libera delle polveri grosse, viene spinta verso la batteria di scambio termico dove per convezione forzata scambia calore con l'acqua e poi viene espulsa. In caso di riscaldamento il calore viene prelevato, in caso di raffreddamento viene ceduto.
Quando l'aria viene raffreddata si opera anche la deumidificazione: l'umidità che viene trattenuta durante lo scambio termico condensa e l'acqua prodotta cade nella vasca di raccolta condensa. Questa poi viene fatta evacuare per caduta (o gravità) oppure tramite una pompa di rilancio.
Come già accennato i VC vengono largamente utilizzati negli impianti di climatizzazione misti aria/acqua, con lo scopo di controllare la temperatura, mentre la UTA (Unità trattamento aria) controlla l'umidità e il ricambio. Minore utilizzo si ha in caso di solo riscaldamento o solo raffreddamento, associato ad un ricambio dell'aria di tipo naturale, non controllato.
Svantaggi
- Lo svantaggio principale dei termoconvettori è legato al fatto che essi sfruttano il principio fisico dell’aria calda che sale e dell’aria fredda che scende per cui: al pavimento la temperatura sarà più bassa (piedi freddi) e in alto più calda. Tra il pavimento e l’aria a un metro da terra ci può essere una differenza anche di alcuni gradi, non poco insomma.
- raffreddamento veloce, poco meno rispetto a quello dell’alluminio;
Ventilconvettori a piastra radiante
Il Ventilatore a piastra radiante d'inverno riscalda per ventilazione come un ventilconvettore ma anche per irraggiamento, come un calorifero, grazie alla sua innovativa piastra radiante, mentre d'estate è un vero potente climatizzatore, che rinfresca e deumidifica. Risultato: benessere tutto l'anno, con un solo terminale d'impianto, sottile e silenzioso.
Il Ventilatore a piastra radiante cede calore agli ambienti per irraggiamento, come i caloriferi, come il sole: dolcemente, efficacemente, con naturalezza. Senza mandare in circolo polvere, acari, batteri. Senza disseccare l'aria. Nel più assoluto silenzio, fondamentale nelle ore notturne. Se poi si volesse scaldare velocemente un appartamento freddo, per esempio la casa di montagna appena riaperta per le vacanze invernali, Bi2 può attivarsi ventilando e passare automaticamente all'irraggiamento una volta ottenuta la temperatura impostata, che poi mantiene costante, garantendo risparmio energetico e silenziosità assoluta. D'estate Bi2 porta l'aria al fresco voluto, lo mantiene costante, deumidifica l'ambiente. Tutto nel massimo silenzio. La ventilazione è sempre sotto controllo: evitando il flusso diretto, l'aria fresca risulta distribuita in modo piacevolmente uniforme.
Rispetto ai caloriferi
- Raggiunge più in fretta la temperatura voluta.
- Può essere usato con temperature dell'acqua più basse e quindi anche con caldaie a condensazione.
- Tripla funzione: riscalda, rinfresca, deumidifica.
- Non ingiallisce nel tempo: la struttura principale è interamente metallica.
- Regola meglio la temperatura.
- Filtra l'aria ambiente e non crea "baffi" neri sui muri.
Rispetto ai ventilconvettori
- Riscalda per irraggiamento.
- Elimina polvere e rumore.
- È molto più sottile.
- Regola meglio la temperatura.
Bi2 rispetto ai pannelli radianti
- Tripla funzione: riscalda, rinfresca, deumidifica.
- Consumi ridotti, maggior efficienza. - Raggiunge più in fretta la temperatura voluta e non richiede tempi lunghi per riscaldare gli ambienti.
- Installazione più facile e rapida.
- Controlla meglio la temperatura per la rapidità con la quale compensa le variazioni esterne.
- Non ha problemi legati alla deumidificazione.
Svantaggi
- Lo svantaggio principale dei termoconvettori è legato al fatto che essi sfruttano il principio fisico dell’aria calda che sale e dell’aria fredda che scende per cui: al pavimento la temperatura sarà più bassa (piedi freddi) e in alto più calda. Tra il pavimento e l’aria a un metro da terra ci può essere una differenza anche di alcuni gradi, non poco insomma.
- raffreddamento veloce, poco meno rispetto a quello dell’alluminio;
Esempio di calcolo delle emissioni termiche dei radiatori in funzione delle temperature
Normalmente, nelle tabelle dei dati tecnici dei radiatori, la potenza termica di ciascun modello è indicata secondo la Norma EN442-2 con Δt=50°C.
La emissione calorifica può variare quando l'impianto di riscaldamento funziona a temperature diverse da quelle considerate standard nei calcoli (Δt=50°C). Le temperature che influiscono nell'emissione calorifica di un radiatore sono le seguenti:
te = temperatura di mandata
tr = temperatura di ritorno
tm = temperatura media nel radiatore, con tm=(te+tr)/2;
ta = temperatura ambiente
Partendo dalla tabella delle emissioni termiche con Δt=50°C, dove sono riportati per ciascun modello i valori di Qn e dell'esponente n, la variazione della emissione calorifica di un radiatore in funzione di diverse temperature si può determinare con la seguente legge esponenziale:
Q(Δt) = Qn • (Δt/50)n
Si tenga presente che le temperature normali di lavoro alle quali corrispondono le rese termiche con Δt=50°C sono le seguenti:
te = 75°C; tr = 65°C; tm = (75+65)/2=70°C; ta = 20°C
VALORI IN :
Q(Δt) = Emissione calorifica al Δt desiderato
Qn = Emissione calorifica corrispondente a Δt=50°C (condizioni normali);
Δt = Salto termico (tm-ta)
n = Esponente della curva caratteristica del radiatore.
Calcolo semplificato
E' possibile calcolare l'emissione al Δt desiderato (QΔt) attraverso la formula semplificata:
Q(Δt) = K • Qn
moltiplicando cioè l'emissione normale per il coefficiente di correzione K indicato nella tabella seguente:
il coefficiente correttivo è calcolato per "valori di esponente" medi, finalizzati esclusivamente alla semplicità di calcolo
Esempio di calcolo:
DATE LE TEMPERATURE:
te = 70°C (temperatura mandata)
tr = 50°C (temperatura ritorno)
ta = 20°C (temperatura ambiente)
RISULTA:
tm = (te+tr)/2 = (70+50)/2 = 60°C
Δt = tm-ta= (60-20) = 40°C
QUINDI:
Q(Δt=40°C) = k • Qn = 0,743xQn
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