Radiatore

Da TecnoLogica.

Versione delle 08:55, 8 lug 2020

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Definizioni

Apparecchio o dispositivo atto a disperdere energia termica allo scopo […] di riscaldare ambienti o forni o apparecchi industriali^[1].

Sinonimi, acronimi, traduzioni

Calorifero. Termosifone.

Descrizione

A colonna	A piastra
A elementi tubolari	Scaldasalviette

I radiatori in ghisa sono costituiti da elementi ottenuti per fusione e poi uniti con nippli filettati; hanno una notevole resistenza alla corrosione, contengono una notevole quantità di acqua, sono caratterizzati da un'elevata capacità ed inerzia termica (svantaggiosa nella fase di riscaldamento ma efficace a regime perché riduce gli sbalzi di temperatura). Questi caloriferi devono essere riverniciati periodicamente in quanto lo strato di vernice tende nel tempo a staccarsi a scagliette. Essendo composti, questo tipo di radiatori permettono la modifica della potenza installata perché permettono di aggiungere o rimuovere elementi.

I caloriferi in acciaio sono prodotti per stampaggio e saldatura. Sono meno costosi di quelli in ghisa, pesano meno ed a parità di potenza hanno un ingombro più ridotto. Possono essere realizzati secondo le tipologie lamellare, tubolare e a piastra, ma quelli lamellari (prodotti in monoblocco) non permettono la modifica della potenza.

I modelli in alluminio sono ad elementi ottenuti per fusione, uniti con nippli filettati e guarnizioni; possono essere a piastra a tubolari, la cui superficie esterna viene anodizzata perchè non si ossidi. Esteticamente sono gradevoli, leggeri ma con bassa inerzia termica (si riscaldano presto ma la loro temperatura è meno costante di quelli in ghisa). A parità di resa termica, i caloriferi in alluminio hanno un ingombro limitato rispetto a quelli in ghisa.

Collocazione

Il posizionamento dei radiatori influenza il loro rendimento, cioè la capacità di cedere calore all'ambiente.
Questo meccanismo è facilitato quando sono possibili ampi movimenti convettivi che, risalendo lungo gli spazi presenti tra gli elementi, proseguono verso l'alto creando un ricircolo di aria. Per facilitare i flussi, è oppurtuno montare i caloriferi in prossimità di una superficie più fredda, come avviene nel vano sottofinestra; alcuni preferiscono accentuare la differenza di temperatura realizzando alle spalle degli elementi radianti un foro di comunicazione con l'esterno (protetto da una griglia antiratto). Tutto ciò permette all'aria calda di raggiungere anche i punti più lontani dell'ambiente, equalizzando la distribuzione delle temperature.
È quindi molto importante non ostacolare l'ingresso e l'uscita dei flussi di aria che attraversano gli elementi del calorifero; se ciò accade, la potenza del corpo scaldante si riduce percentualmente.

La prima regola da osservare consiste nel lasciare tutto intorno al radiatore uno spazio libero di almeno 10 cm (ai lati, inferiormente e superiormente), ed una distanza dal muro di almeno 3 cm. Nel computo dell'ingombro quindi, la dimensione del radiatore deve essere aumentata di 20 cm in altezza ed in larghezza, e di 3 cm in profondità.

Come illustrato dallo schema riportato accanto, la condizione migliore (installazione nel vano sottofinestra ed asseza di ostacoli) permette di utilizzare il radiatore a piena potenza; già la presenza di una mensola superiore decrementa la potenza del 4%.
Questo valore aumenta al 7% se il calorifero è posto all'interno di una nicchia della parete.
Anche l'uso di lamiere per coprire il radiatore - per scopi puramente estetici - abbassa il rendimento del 4%; la realizzazione di copriradiatori in legno, anche se forati per favorire il passaggio dell'aria, resta la soluzione più svantaggiosa in assoluto, perché il rendimento si riduce mediamente del 25%.

Potenza

La potenza di un radiatore è la quantità di energia termica che riesce a dissipare nell'ambiente nel tempo di un secondo; questo valore dipende da numerosi fattori, come la forma e la superficie degli elementi radianti.
In generale, un calorifero cede energia per convezione (riscaldando l'aria che passa tra le cavità presenti nei diversi elementi) e per irraggiamento (irradiando dalla superficie rivolta verso l'ambiente); i diversi produttori redigono apposite tabelle per permettere ai progettisti di determinare il giusto modello. Tale valore si determina in condizioni standard, e cioè una temperatura media di mandata dell'acqua^[2] di ϑ_m = 70°C ed una temperatura ambiente costante pari a ϑ_i = 20°C; questo comporta una differenza di temperatura Δϑ = 50°C, che appunto costituisce lo standard di misurazione. In tali condizioni, la potenza q erogata dal radiatore risulta pari a:

q = k_m Δϑ^h,

dove k_m e h sono la costante di scambio termico e l'esponente di scambio termico, valori caratteristici forniti direttamente dal produttore.
Se si conosce il valore di q per Δϑ = 50°C, ma la differenza tra la temperatura di mandata e quella dell'ambiente è diversa, la potenza effettiva erogata dal calorifero nelle nuove condizioni è pari a^[3]:

q_eff = (Δϑ / 50)^h.

Questo valore si riferisce alla condizione ottimale di attacco all'impianto, con la mandata posta in alto sul radiatore e la ripresa posizionata in basso sul lato opposto. Se mandata e ripresa sono posizionati in alto e in basso sullo stesso lato e il radiatore ha più di dieci elementi, la potenza si riduce al 96%. Se mandata e ripresa sono su lati opposti ma entrambe in basso, la potenza si riduce al 90%.
A lato è riportata una tabella indicativa delle potenze termiche erogate da un singolo elemento radiante di caloriferi in ghisa, in alluminio ed in acciaio, dei tipi a colonna, a piastra e tubolare. Gli scaldasalviette hanno potenze che non possono essere espresse né in termini di elemento né in funzione della dimensione occupata perché la loro capacità di trasferire calore all'ambiente è estremamente variabile^[4].

In alternativa, quando non è possibile conoscere le specifiche del produttore, è possibile utilizzare la seguente relazione^[5], valida per Δϑ = 50°C:

P = 628 (L A + S A + S L) + C S A L,

dove:

• P è la potenza cercata, in watt;
• L, A e S sono rispettivamente larghezza, altezza e profondità dell'intero radiatore, in metri;
• C è una costante di forma che vale:

1. 18000, per ghisa mozzo < 50
2. 16900, per ghisa mozzo > 50
3. 16900, per ghisa acciaio colonne unite da diaframma
4. 21400, per piastre in ghisa e colonne alettate
5. 28100, per alluminio molto alettato
6. 24800, per alluminio mediamente alettato
7. 21400, per alluminio poco alettato
8. 20300, per acciaio in piastra senza alettatura
9. 23600, per acciaio con alettatura posteriore
10. 22500, per acciaio con alettatura fra i ranghi.

Predimensionamento

Un rapido calcolo per eseguire il predimensionamento di un radiatore consiste nel calcolare il volume dell'ambiente, e moltiplicare questo valore per 35 W/m³. Il valore ottenuno è approssimativo, e sottostimato nel caso in cui l'ambiente abbia molte superfici disperdenti vero l'esterno (ad esempio una o più pareti vetrate) ma nella maggior parte dei casi permette di eseguire una prima valutazione degli ingombri dei corpi scaldanti.

Note

1. ↑ Voce radiatore del Vocabolario on line Treccani.
2. ↑ La temperatura media dell'acqua è la media aritmetica tra la temperatura di ingresso e quella in uscita dal radiatore. Se il valore della temperatura media è 70°C, allora, ad esempio, la temperatura in ingresso è pari a 75°C e quella in uscita a 65°C.
3. ↑ UNI EN 442-1 e 442-2
4. ↑ La tabella è un contributo originale dell'autore. Il suo impiego deve essere considerato esclusivamente indicativo per la determinazione degli ingombri di un calorifero. In ogni caso è sempre consigliabile verificare le potenze e le dimensioni direttamente dalle schede tecniche dei produttori.
5. ↑ UNI 10200:2005.