CORPI SCALDANTI PER IMPIANTI TERMICI AD ACQUA CALDA

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1 CORPI SCALDANTI PER IMPIANTI TERMICI AD ACQUA CALDA 1

2 I corpi scaldanti hanno la funzione di immettere nell ambiente da riscaldare l energia termica prodotta dal generatore di calore e trasmessa attraverso la rete di distribuzione, scambiando calore con l ambiente in parte per convenzione e in parte per irraggiamento. Negli impianti di riscaldamento ad acqua calda vengono utilizzati i seguenti tipi di corpi scaldanti: radiatori aerotermi termoconvettori termostrisce tubi e tubi alettati ventilconvettori NOTA: i pannelli radianti possono essere considerati come dei corpi scaldanti di tipo distribuito. 2

3 Radiatori Corso di Componenti e Impianti Termotecnici I radiatori sono corpi scaldanti (ad elementi, a piastra, a tubi o a lamelle) che cedono calore per convenzione naturale ed irraggiamento, e rappresentano un elemento fondamentale nel processo di cessione del calore all'ambiente; la loro scelta e la loro ubicazione hanno forti ripercussioni sul comfort degli occupanti e sul risparmio energetico. Non deve, però, comunque mai trasformarsi in un fattore di disturbo per l'arredamento o la pulizia domestica. In base al materale con cui sono costruiti possono essere suddivisi nei seguenti tipi: in ghisa, in acciaio, in alluminio. Ghisa Acciaio Alluminio 3

4 Radiatori in ghisa Corso di Componenti e Impianti Termotecnici Sono costituiti da elementi realizzati per fusione e assemblati con nipples. Al tradizionale modello a colonne si è aggiunto il modello a piastre che presenta anteriormente un ampia superficie radiante e posteriormente una sezione atta a minimizzare lo scambio termico passivo con le pareti. Aspetti Positivi non temono fenomeni corrosivi dilatandosi non causano rumori sono sempre componibili Aspetti Negativi Maggior costo, soprattutto rispetto ai radiatori in acciaio in piastra e a colonne; Elevato peso che rende difficoltosa l installazione; Fragilità che può essere causa di rotture in fase di montaggio; Elevata inerzia termica che può rendere meno efficienti i sistemi di regolazione della temperatura ambiente. 4

5 Radiatori in acciaio Sono realizzati mediante saldatura di lamiere stampate a due tubi. Possono essere a piastra, a colonne, a tubi o a lamelle. Aspetti Positivi Costo contenuto: i tipi a piastra e a colonne sono i radiatori più economici; Limitato peso: a parità di resa termica pesano circa il 65-70% in meno dei radiatori in ghisa; Facile inserimento ambientale: la vasta gamma di tipi, di forme e di colori disponibili consente soluzioni estetiche facilmente integrabili nell ambiente; Bassa inerzia termica nei tipi a piastra Aspetti Negativi Elevata inerzia nel tipo a colonne e a tubi cioè nei tipi che contengono molta acqua; Non sono componibili nei tipi a piastra, a lamelle e a colonne con elementi saldati; Possibili fenomeni di corrosione: senza adeguati rivestimenti superficiali questi radiatori sono facilmente esposti a corrosione esterna. 5

6 Radiatori in acciaio 6

7 Radiatori in alluminio Sono costituiti da elementi realizzati per estrusione o pressofusione e assemblati con nipples. Aspetti Positivi Costo relativamente contenuto Leggerezza: a parità di resa termica pesano circa il 70-75% in meno dei radiatori in ghisa; Componibilità Limitata inerzia termica. Aspetti Negativi Possibili fenomeni di corrosione interna: la presenza di alcali forti nell acqua favorisce fenomeni di corrosione dell alluminio: per questo motivo è opportuno evitare addolcimenti troppo spinti ed eventualmente ricorrere ad inibitori chimici. 7

8 Installazione È consigliabile installare i radiatori sotto finestra o lungo le pareti esterne perché così: si possono contrastare meglio le correnti di aria fredda che si formano in corrispondenza di tali superfici; si migliorano le condizioni di benessere fisiologico limitando l irraggiamento del corpo umano verso le zone fredde; si evita o si riduce, nell interno del corpo scaldante, l eventuale formazione di condensa superficiale interna. Corretta installazione Per una corretta installazione dei radiatori si devono assicurare le seguenti distanze. Distanza dal pavimento cm Distanza dalla parete 4 5 cm Per sporgenze al di sopra o a fianco del radiatore è consigliata una distanza di rispetto non inferiore a 10 cm 8

9 Potenza termica nominale È la potenza termica scambiata da un radiatore (o da un suo elemento) con l ambiente esterno nelle condizioni di prova. Queste condizioni, con riferimento alla norma UNI 6514, possono essere così riassunte: apparecchiature e strumentazione di misura come richiesto dalla norma; Temperatura dei fluidi: t e = 85 C temp. entrata del fluido scaldante t u = 75 C temp. di uscita del fluido scaldante t a = 20 C temp. dell aria installazione del corpo scaldante distanza dalla parete 5 cm distanza dal pavimento cm alimentazione del corpo scaldante: entrata in alto, uscita in basso pressione atmosferica di prova uguale a quella esistente sul livello del mare 101,3 kpa 9

10 Temperatura di progetto del fluido scaldante Normalmente conviene che i valori di questa temperatura siano compresi fra C. Non sono consigliati valori più elevati perché: attivano forti moti convettivi e quindi contribuiscono al formarsi di zone con aria più calda a soffitto e più fredda a pavimento; determinano una sensibile cottura del pulviscolo atmosferico e quindi causano irritazioni all apparato respiratorio, nonché l annerimento delle pareti dietro e sopra i corpi scaldanti (i cosiddetti baffi). Temperature di progetto troppo basse fanno aumentare notevolmente il costo dell impianto e l ingombro dei radiatori. 10

11 Dimensionamento di un corpo scaldante Potenza termica effettiva di un radiatore È la potenza termica scambiata da un radiatore (o elemento) con l ambiente esterno nelle effettive condizioni di utilizzo. Il suo valore può essere calcolato con la Q eff =Q non F Q eff = potenza termica effettiva [W] Q non = potenza termica nominale [W] F = fattore correttivo globale, adimensionale, dato dalla: F = F t F d F pr F at F vr dove F t = fattore correttivo per la diversa temperatura del fluido F al = fattore correttivo per effetto dell altitudine F pr = fattore correttivo per protezione del radiatore F at = fattore correttivo in relazione agli attacchi del radiatore F vr = fattore correttivo per effetto della verniciatura 11

12 Fattore F t Diversa temperatura dei fluidi Corso di Componenti e Impianti Termotecnici È il fattore che serve a determinare la potenza termica di un radiatore quando la temperatura ambiente (t a ) e la temperatura media del fluido scaldante (t m ) sono diverse da quelle di prova. Per definizione il suo valore è dato dal rapporto: ' Qeff Ft = ' Qnom Per la determinazione del fattore F t si considera valida (con buona approssimazione) per temperature medie del fluido scaldante variabili da 40 a 100 C, la seguente formula: Q' 1,3 ( t t ) se 40 t 100 = B m a m dove: Q = potenza termica del radiatore W B = costante caratteristica del radiatore W/ C 1,3 t m = temperatura media del fluido scaldante C t a = temperatura ambiente C [1] 12

13 Fattore F t Diversa temperatura dei fluidi Corso di Componenti e Impianti Termotecnici Mediante la [1] possiamo esprimere Q eff e Q nom come: Q' Q' eff non = B = B 1,3 ( tm ta ) ( t t ) 1,3 = B ( 80 20) 1, 3 m a si ottiene pertanto: F t = Q Q ' eff ' nom = B ( t B (80 m t a ) 20 ) 1, 3 1, 3 semplificando opportunamente risulta: F t t 60 t m a = 1, 3 Può essere utile esprimere F t anche nei casi in cui varia solo la temperatura media (t m ) del fluido scaldante, oppure solo la temperatura (t a ) dell aria ambiente. 13

14 Fattore F t Diversa temperatura dei fluidi F t F t ( t C ) a Corso di Componenti e Impianti Termotecnici t = 60 = m 80 t 80 = 60 ( t C ) m = a 1, 3 1, 3 N.B. Per la prova termica dei radiatori è, attualmente, in via di approvazione una norma europea che prevede una temperatura media del fluido scaldante uguale a 70 C. In base a tale condizione di prova, il valore del fattore correttivo F t risulta: F t t t n a = 50 1,3 14

15 Fattore F t Diversa temperatura dei fluidi Tm Corso di Componenti e Impianti Termotecnici Ta ti tu 50 0,48 0,46 0,44 0,42 0,41 0,39 0,37 0,35 0,34 0,32 0, ,51 0,50 0,48 0,46 0,44 0,42 0,41 0,39 0,37 0,35 0, ,55 0,53 0,51 0,50 0,48 0,46 0,44 0,42 0,41 0,39 0, ,59 0,57 0,55 0,53 0,51 0,50 0,48 0,46 0,44 0,42 0, ,63 0,61 0,59 0,57 0,55 0,53 0,51 0,50 0,48 0,46 0, ,67 0,65 0,63 0,61 0,59 0,57 0,55 0,53 0,51 0,50 0, ,71 0,69 0,67 0,65 0,63 0,61 0,59 0,57 0,55 0,53 0, ,75 0,73 0,71 0,69 0,67 0,65 0,63 0,61 0,59 0,57 0, ,79 0,77 0,75 0,73 0,71 0,69 0,67 0,65 0,63 0,61 0, ,83 0,81 0,79 0,77 0,75 0,73 0,71 0,69 0,67 0,65 0, ,87 0,85 0,83 0,81 0,79 0,77 0,75 0,73 0,71 0,69 0, ,91 0,89 0,87 0,85 0,83 0,81 0,79 0,77 0,75 0,73 0, ,96 0,94 0,91 0,89 0,87 0,85 0,83 0,81 0,79 0,77 0, ,00 0,98 0,96 0,94 0,91 0,89 0,87 0,85 0,83 0,81 0, ,04 1,02 1,00 0,98 0,96 0,94 0,91 0,89 0,87 0,85 0, ,09 1,07 1,04 1,02 1,00 0,98 0,96 0,94 0,91 0,89 0, ,13 1,11 1,09 1,07 1,04 1,02 1,00 0,98 0,96 0,94 0, ,18 1,15 1,13 1,11 1,09 1,07 1,04 1,02 1,00 0,98 0, ,22 1,20 1,18 1,15 1,13 1,11 1,09 1,07 1,04 1,02 1, ,27 1,24 1,22 1,20 1,18 1,15 1,13 1,11 1,09 1,07 1, ,31 1,29 1,27 1,24 1,22 1,20 1,18 1,15 1,13 1,11 1, ,36 1,34 1,31 1,29 1,27 1,24 1,22 1,20 1,18 1,15 1, ,41 1,38 1,36 1,34 1,31 1,29 1,27 1,24 1,22 1,20 1, ,45 1,43 1,41 1,38 1,36 1,34 1,31 1,29 1,27 1,24 1, ,50 1,48 1,45 1,43 1,41 1,38 1,36 1,34 1,31 1,29 1, ,55 1,52 1,50 1,48 1,45 1,43 1,41 1,38 1,36 1,34 1,

16 Fattore F al Effetto dell altitudine È un fattore correttivo che tiene conto della variazione della potenza termica di un radiatore quando esso è installato ad una altitudine diversa da quella sul livello del mare. Questo coefficiente tiene conto del fatto che la densità dell aria e quindi la sua capacità di trasporto del calore diminuisce man mano che cresce l altitudine, influendo quindi sull emissione termica del corpo scaldante. Il fattore F al può essere calcolato mediante la: F al = 1,3 P Po 0,3 P dove P o = pressione atmosferica al livello mare kpa [pari a 101,3 kpa] P= pressione atmosferica del luogo di installazione kpa o P può essere calcolata in funzione dell altezza sul livello del mare H mediante la: P= 101,3 (0,0113 x H) dove H è l altezza s.l.m espressa in m. 16

17 Fattore F pr Protezione del radiatore Serve a determinare la potenza termica di un radiatore installato in nicchia, sottomensola o con mobiletto. Queste protezioni limitano in modo rilevante gli scambi termici tra radiatore e ambiente circostante. F pr = 0,95-0,97 F pr = 0,92-0,94 F pr = 0,75-0,85 F pr = 0,95-1,00 per installazione con mensola per installazione in nicchia per installazione con lamiera forata per installazione con carter aperto 17

18 Fattore F at Attacchi del radiatore È il fattore che serve a determinare la potenza termica di un radiatore non alimentato secondo le condizioni di prova. Il suo valore si considera solo nel caso di radiatori con entrambi gli attacchi bassi. Mediamente il fattore F at - sia per attacchi bassi posti sullo stesso lato, sia per attacchi contrapposti, può assumere i seguenti valori: F at = 1 per h<1,20 F at = 0,97-0,95 1,20 h 1,80 F at = 0,95-0,9 h>1,80 18

19 Fattore F vrt Effetto verniciatura È il fattore che serve a determinare la potenza termica di un radiatore quando, dopo la prova di resa nominale, viene verniciato. Il suo valore tiene conto del fatto che la verniciatura diminuisce sensibilmente l energia termica emessa per irraggiamento. F vr = 1,00 F vr = 0,85-0,90 per vernici ad olio per vernici a base di alluminio o di bronzo 19