Corso di Componenti e Impianti Termotecnici TERMOCONVETTORI

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1 TERMOCONVETTORI 1

2 Termo convettori I termoconvettori sono corpi scaldanti che cedono calore soprattutto per convezione. Sono realizzati con batterie alettate e con dispositivi di tiraggio naturale atti ad aumentare la resa termica delle batterie stesse. Rispetto ai radiatori possono offrire i seguenti vantaggi: a pari potenza sono più leggeri e meno costosi; hanno minore inerzia termica; possono risolvere meglio specifici problemi d arredo. Per contro presentano i seguenti svantaggi: sono difficili da pulire e pertanto non devono essere utilizzati in locali polverosi o dove non è assicurata una soddisfacente pulizia; non sono componibili; non consentono di adottare una regolazione climatica perché la loro curva di resa termica presenta una forte variazione di pendenza per temperature del fluido comprese tra 45 e 50 C. 2

3 Classifica zione In base alle loro caratteristiche costruttive, i termoconvettori possono essere suddivisi nei seguenti tipi: ALETTE SEMPLICI; CANALI ALETTATI; MOBILETTO; ZOCCOLO. 3

4 Alette semplici Sono costituiti da una batteria di tubi ad alette piano e da un dispositivo di tiraggio. 4

5 Alette semplici Il dispositivo di tiraggio può essere realizzato sfruttando nicchie o rientranze delle pareti. oppure utilizzando appositi rivestimenti e schermature 5

6 Alette semplici I termoconvettori ad alette semplici vengono installati anche sotto il livello del pavimento, soprattutto per proteggere dalla condensa le grandi superfici vetrate. In questo caso è consigliabile mettere in opera le batterie con i seguenti accorgimenti. Soluzione a) realizzare un camino di ripresa verso l esterno del locale se le dispersioni termiche della superficie vetrata sono superiori a quelle delle pareti (opache e trasparenti) opposte. Soluzione b) porre le batterie fra due camini di ripresa se le dispersioni termiche della superficie vetrata sono pressoché uguali a quelle delle pareti (opache e trasparenti) opposte. Soluzione c) realizzare un camino di ripresa verso l interno del locale se le dispersioni termiche della superficie vetrata sono inferiori a quelle delle pareti (opache e trasparenti) opposte. 6

7 Canali alettati Sono costituiti da tubi con alette a greca disposte in modo da formare piccoli camini convettivi. Di struttura compatta e robusta, questi termoconvettori possono essere installati lungo le pareti esterne, in nicchie o sottopavimento. a Zoccolo Sono costituiti da tubi alettati e da piccoli carter, come riportato in figura. Le dimensioni e le forme di questi termoconvettori sono tali da garantire un agevole messa in opera a zoccolo, cioè lungo la fascia inferiore della parete. 7

8 a mobiletto Sono costituiti da una batteria di tubi alettati e da un mobiletto che serve ad attivare l effetto camino. È possibile regolare l'emissione termica agendo su apposite serrande atte a variare il flusso d aria che attraversa le batterie. 8

9 Potenza termica nominale È la potenza termica scambiata da un termoconvettore 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: te= 85 C temp. entrata del fluido scaldante tu= 75 C temp. di uscita del fluido scaldante ta= 20 C temp. dell aria 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 termoconvettori. 10

11 Dimensionamento di un termoconvettore Potenza termica effettiva di un termoconvettore È la potenza termica scambiata da un termoconvettore con l ambiente esterno nelle effettive condizioni di utilizzo. Il suo valore può essere calcolato con la Q eff =Q nom F Q eff Q nom = potenza termica effettiva [W] = potenza termica nominale [W] F = fattore correttivo globale, adimensionale, dato dalla: F = F t F al F in F v dove F t F al F in F v = fattore correttivo per la diversa temperatura del fluido = fattore correttivo per effetto dell altitudine = fattore correttivo per effetto del tipo di installazione = fattore correttivo dipendente dalla velocità del fluido scaldante 11

12 Fattore F t Diversa temperatura dei fluidi E il fattore che serve a determinare la potenza termica di un termoconvettore 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 F t = ' Qnom Per la determinazione del fattore F t si considera valida (con buona approssimazione) per temperature medie del fluido scaldante variabili da 50 a 100 C, la seguente formula: Q' 1,4 ( t t ) se 50 t 100 = B m a m dove: Q = potenza termica del termoconvettore W B = costante caratteristica del termoconvettore W/ C 1,4 t m = temperatura media del fluido scaldante C t a = temperatura ambiente C [1] 12

13 Fattore F t Diversa temperatura dei fluidi Mediante la [1] possiamo esprimere Q eff e Q nom come: Q' Q' eff non = B = B 1,4 ( tm ta ) ( t t ) 1,4 = B ( 80 20) 1, 4 m a si ottiene pertanto: F t = Q Q ' eff ' nom = B ( t B (80 m t a ) 20 ) 1, 4 1, 4 semplificando opportunamente risulta: F t t 60 t m a = 1, 4 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 = 60 ( t C ) a = m 80 t 80 = 60 ( t C ) m = a 1, 4 1, 4 N.B. Per la prova termica dei termoconvettori 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 m a = 50 1,4 14

15 Fattore F al Effetto dell altitudine È un fattore correttivo che tiene conto della variazione della potenza termica di un termoconvettore 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 = 1,5 P Po 0,5 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. 15

16 Fattore F in Tipo di installazione Serve a determinare la potenza termica di un termoconvettore installato in nicchia, sottopavimento o con mobiletto. Questo fattore tiene conto del fatto che che questi sistemi di installazione possono far variare gli scambi termici fra termoconvettore e ambiente circostante. F in = 0,95-1,03 F in = 0,80-0,85 F in = 1,05-1,10 per installazione in nicchia per installazione sottopavimento per installazione con mobiletto ad effetto camino in nicchia sottopavimento con mobiletto ad effetto camino 16

17 Fattore F v Fattore correttivo dipendente dalla velocità del fluido scaldante È il fattore che serve a determinare la potenza termica di un termoconvettore quando la velocità del fluido scaldante è diversa da quella di prova. Il suo valore dipende dalle caratteristiche costruttive del termoconvettore ed è, in pratica, determinabile solo per via sperimentale. Normalmente i costruttori si limitano ad indicare la velocità (o la portata) minima necessaria per poter considerare nullo l effetto correttivo di questo fattore. 17