IMPIANTI DI RISCALDAMENTO

Transcript

1 IMPIANTI DI RISCALDAMENTO Potenza per ambiente Dal calcolo del Cd e delle dispersioni invernali si ottiene la potenza necessaria all edificio (W) Q t = Q d + Q v Che deve essere nota anche per ogni singolo ambiente, per il dimensionamento dei terminali.

2 Maggiorazioni della potenza Il funzionamento in regime intermittente porta ad una efficienza minore dell impianto, che viene considerata nella UNI 7357, imponendo una maggiorazione. La necessità di cautelarsi da errori e da situazioni ambientali straordinarie impone inoltre di attuare delle ulteriori correzioni: la norma UNI suggerisce una maggiorazione non inferiore al 20%. Q loc UNI 7357 Q int UNI Q term Impianto a RADIATORI Il radiatore, a rigore, scambia per irraggiamento solamente circa il 20-30% della potenza totale, mentre il resto viene scambiato per convezione. La superficie utile all irraggiamento è solo la frontale, mentre per la convezione conta la superficie totale del radiatore. La potenza nominale del radiatore è ottenuta secondo le normative di prova, mediante la seguente relazione: Dove: c Q n = c ( t n ) n = parametro caratteristico del radiatore t n = differenza di temperatura media tra la superficie del radiatore e l ambiente (nominale, normalmente 50 C) n = esponente che dipende dallo scambio termico (4/3 in regime turbolento

3 Potenza nominale Calcolo radiatore Potenza dispersa dall ambiente(magg.)/ potenza emessa dal singolo elemento scelto = n elementi radiatore Ad es. Q amb = 750 W Q n = 20,3 W n el. = 750/20,3 =36,9 el.

4

5 Potenza a diversa temperatura Q = Q n ( t /50) n esempio t = 30 c Q n = 20,3 W Q = 20,3 x (30/50) 1,28832 = 10,5 W (circa la metà della potenza) Tipologie di attacchi

6 Accessori di montaggio Valvola Detentore Valvola di sfogo aria Supporti tappi Collocamento ideale dei radiatori I radiatori ben collocati sono posti di solito in una rientranza della parete, o sotto una piccola mensola, in modo che la turbolenza dell aria venga aumentata nella zona sopra al radiatore stesso, aumentando cosi lo scambio termico, e le linee di flusso vengano piegate verso il centro della stanza. Il radiatore sotto la finestra inoltre irradia verso il centro della stanza e la parete opposta, e produce un circolo d aria benefico.

7

8 materiali per radiatori Acciaio

9 materiali per radiatori Ghisa alluminio Altri tipi di corpi scaldanti Piastre radianti Termoconvettori Ventilconvettori (fan-coils) Aerotermi* Pannelli radianti (a pavimento, a parete, a soffitto) Tubi alettati Tubi radianti (fumi caldi)* Unità termoventilanti* Terminali a induzione *terminali utilizzati soprattutto in campo industriale

10 Piastre radianti Piastre metalliche saldate fra loro. All interno scorre il fluido termovettore. Scambio termico prevalente per convezione naturale. Contributo irraggiamento maggiore dei radiatori. Facile pulibilità per la scarsa aderenza polvere. Installati a parete o in nicchia (valide le considerazioni fatte per i radiatori). Realizzate generalmente in pezzo unico in acciaio. Aumento superficie per migliorare la resa termica (doppia piastra con alette). Termoconvettori convez. naturale 90% + irraggiamento 10% Costituiti da batteria alettata alloggiata in un contenitore; si innesca un tiraggio naturale. Diffusione negli anni sessanta (basso costo). Oggi sono sostituiti dai radiatori (ingombro) o i ventilconvettori (efficienza e controllo microclima anche in estate). Posizionamento: incassate nelle pareti (nicchia) o a vista.

11 Tubi alettati Tubazione dotata di alette in cui scorre fluido termovettore. Richiedono grandi lunghezze. Molto utilizzati in serre, utenze industriali, scuole, ospedali, etc; installati a vista lungo le pareti o racchiusi entro griglie sagomate. Involucro protettivo. Rispetto al termoconvettore rinunciano all effetto camino. Potenza termica misurata secondo la Norma UNI 6514 (fornita per 1m di sviluppo del tubo): Caratteristiche fluido termovettore Aria ambiente Diametro tubo, passo e altezza alette. Negli impianti ad aria primaria (terziario): riscaldamento superfici fredde.

12 UNITÀ TERMINALI A PREVALENTE CONVEZIONE FORZATA VENTILCONVETTORI Simile al termoconvettore con incorporato un ventilatore. Anche raffrescamento estivo; condensa del vapore acqueo (T SUPBATT < T RUG ) che deve essere allontanato. Presa d aria (dal basso o frontale) Batteria/e alettata/e (fan-coil a 2 o 4 tubi: il 4 tubi più costoso ma molto efficiente) Filtro aria (manutenzione e/o sostituzione) Ventilatore (velocità selezionabili). Rumore Custodia apparato. Lamiera verniciata o materiale plastico.

13 Istallazione a terra, a soffitto (verificare il lancio per evitare stratificazioni dell aria). Controllo: velocità e quindi portata, temperatura. Edifici con occupazione limitata: uffici, edifici aperti al pubblico. Oltre alla potenza termica deve essere valutata la portata (valore minimo consigliato: 5 ricambi orari per garantire uniformità di temperatura). Utilizzati in impianti ad aria primaria cui è demandato compito della ventilazione. Posizionamento: vedi radiatori + attenzione lancio aria onde evitare fastidiose correnti d aria. AEROTERMI Corpi scaldanti costituiti da una batteria alettata su cui un ventilatore fa circolare una determinata portata d aria. Contenitore e supporto all apparato. Alette deflettici orientabili e diffusori. Dimensioni ridotte e grandi portate d aria: locali ampi, quali magazzini, palestre, autorimesse, officine, ed ambienti industriali in genere. Alimentati ad acqua calda e vapore (raramente).

14 Installati a soffitto (lancio verticale) ed a parete (lancio orizzontale); per ambienti molto alti si ha solo lancio verticale con batteria che avvolge il ventilatore. Controllo effetti di galleggiamento dell aria trattata: angolo apertura getto (diffusore). Collocazione: evitare di investire l occupante con l getto d aria (TMAX= C). Rumorosità. Versione solo ricircolo o anche con aria esterna di ricambio (servocomando. termostato).

15 UNITÀ TERMINALI A PREVALENTE SCAMBIO TERMICO RADIATIVO PANNELLI RADIANTI Pannelli a bassa temperatura, C la temperatura dell acqua all interno, sono usati per impianti di riscaldamento, ma ultimamente anche per il raffrescamento estivo, facendo circolare nello stesso impianto acqua fredda. Questi ultimi possono essere: A pavimento (i più diffusi) A parete A soffitto (soprattutto per raffrescamento) PANNELLI RADIANTI A PAVIMENTO Pregi: Maggior benessere a parità di temperatura dell aria Minori vincoli per l arredamento Temperatura del pavimento ottimale Risparmio energetico se abbinati a caldaie a condensazione Taglio termico nei confronti del terreno o di zone non riscaldate (autorimesse, cantine) Difetti: Elevata inerzia termica Maggiore spessore massetto Interferenza con altri imp.a pav.

16 PANNELLI RADIANTI A PAVIMENTO Serpentina semplice Sono necessari giunti di dilatazione sul pavimento PANNELLI RADIANTI A PARETE Tutelano dalle pareti fredde (da installare quindi preferibilmente sulle pareti esterne) Problemi di arredabilità degli ambienti (anche quadri, mensole, armadi) Interferenze con altri impianti (elettrici soprattutto)

17 PANNELLI RADIANTI A SOFFITTO Da utilizzare preferibilmente se debbono fare anche il raffrescamento Esiste anche la versione a secco (controsoffitto) Possibili problemi di stratificazione in riscaldamento (si perde il contributo convettivo) In raffrescamento è necessario controllare l umidità (temperatura di rugiada) (osservazione valida anche per pavimento e parete) STRISCE RADIANTI A SOFFITTO Simile al pannello radiante ma operante con temperature più elevate Estensione ridotta. Installazione a soffitto. Costituiti da piastra sagomata in acciaio o alluminio (s=1-1,5 mm). Ad essa sono collegati i tubi in cui scorre il fluido termovettore. Nella parte superiore il pannello è isolato termicamente.

18 TUBI RADIANTI Operante con temperature più elevate. Sono alimentati a gas, nei tubi girano i fumi della combustione i quali scaldano il tubo stesso fino a temperature molto elevate (superiori a 150 C) Estensione ridotta. Nella parte superiore il pannello è isolato termicamente e dotato di riflettore. Installazione a soffitto a grande altezza (min 5m) Basso costo Possibilità di trattare solo le zone con presenza di persone All interno di una unità termoventilante avviene il riscaldamento dell aria la quale, con l ausilio di un ventilatore e di una rete di canalizzazioni viene inviata agli ambienti da riscaldare Questo tipo di impianto verrà trattato nel dettaglio insieme agli impianti di condizionamento IMPIANTI AD ARIA

19 DISTRIBUZIONE DEL FLUIDO CALDO impianti ad acqua All interno di una unità Esistono diversi modi di collegare i terminali tra loro ed alla caldaia: per gli edifici ad uso civile principalmente vengono utilizzati 3 tipi di distribuzione diversa: Monotubo A due tubi A collettori Impianti monotubo Si tratta di una distribuzione ad anello sul perimetro dell ambiente da scaldare in cui i corpi scaldanti sono posti in serie. In passato veniva utilizzato specialmente nell edilizia a basso costo, in quanto consente risparmi sul costo delle tubazioni. È difficile fornire uniformità di prestazioni tra i vari radiatori Richiede radiatori particolari

20 Impianti a due tubi tradizionali E il tipo di distribuzione che consente minor impiego di tubazioni senza precludere la possibilita di regolare il singolo terminale, come avviene nella monotubo. Consiste nel servire in serie e parallelo con due tubi i diversi terminali che prendono il fluido dal tubo di mandata e lo scaricano su quello di ritorno. Impianti a collettori (modul) E il tipo di distribuzione più utilizzato nell edilizia residenziale. Il fluido caldo dalla caldaia viene portato ad un collettore, dal quale vengono alimentati i singoli terminali, con due tubi ciascuno. Il sistema consente la regolazione ambiente per ambiente ed una ottima equilibratura dei circuiti, cosa più difficile con gli altri sistemi.

21 Portata d acqua di un circuito Dipende dalla potenza termica necessaria al riscaldamento della zona servita dal circuito, secondo la formula m& Q = m& c t Dove è la portata massica (l/s o m3/h) (talvolta indicata con G) c è il calore specifico del fluido in esame (per l acqua 4,18 kj/kg K) t è la differenza di temperatura tra mandata e ritorno del circuito Pertanto, individuata la potenza ed il t (che dipende dal terminale) risulta individuata anche la portata Scelta e dimensionamento delle tubazioni In funzione delle portate d acqua necessarie vengono dimensionati i tubi che possano garantire tali portate. Esistono varie modalità di calcolo generalmente riassunte in tabelle o grafici che mettono in relazione portata d acqua, diametro del tubo e perdita di carico relativa.

22 Calcolo della prevalenza del circuito Deriva dalla sommatoria delle perdite di carico lineari ed accidentali (curve, derivazioni, valvole, terminali d impianto, etc.) elettropompe Servono a far circolare l acqua negli impianti di riscaldamento. Debbono essere dimensionate in base a: Portata d acqua necessaria al circuito Perdita di carico dello stesso (prevalenza)

23 Curve caratteristiche Possono esistere più curve caratteristiche in funzione del numero di giri del motore La scelta di una pompa viene fatta utilizzando grafici simili a quello a destra, incrociando la curva del circuito con una delle curve delle pompe disponibili. Centrale termica Ne esistono di molto diverse a seconda della potenzialità, del tipo di combustibile utilizzato, dell edificio servito.

24 Caldaie murali G tubo gas AC acqua calda sanitaria AF acqua da acquedotto M mandata impianto riscaldamento R ritorno impianto riscaldamento 1 Flussostato sanitario 2 Sonda sanitario 3 Valvola tre vie idraulica 4 Valvola gas 5 Presa pressione tubo valvola/bruciatore 6 Bruciatore 7 Scambiatore primario 8 Cappa fumi 9 Ventilatore 10 Camera stagna 11 Pressostato fumi 12 Sonda mandata 13 Termostato sicurezza 14 Vaso espansione impianto 15 Valvola sfogo aria 16 Circolatore caldaia 17 Valvola tre vie (motorizzata) 18 Rubinetto svuotamento impianto 19 Rubinetto riempimento impianto 20 By-pass regolabile 21 Pressostato impianto 22 Valvola di sicurezza 3 bar 23L imitatore di flusso