Centrali termiche: per la conduzione
ci vuole la “patente”
Obbligo del patentino di abilitazione di 2° grado per
la conduzione degli impianti termici sopra i 232 kW
Ing. Diego Danieli – Libero Professionista Venezia
Marzo-Luglio 2013
TRASMISSIONE DEL CALORE
“PRINCIPIO ZERO” DELLA TERMODINAMICA”.
Il nome abbastanza strano deriva dal fatto che, pur essendo
stato introdotto dopo il primo e secondo principio della
termodinamica (il principio zero risale agli anni ’30 del
Novecento), questo deve venire inserito logicamente prima
degli altri due, che si basano su di esso; così per non cambiare
i nomi ormai radicati si optato per Principio Zero.
Se si pongono a contatto due corpi in modo che non possano
scambiare massa né energia con l’esterno dopo un tempo
infinito (in pratica ragionevolmente lungo), essi si portano in
equilibrio termico tra loro.
Ora, quando due corpi sono in equilibrio termico si dice che
hanno la stessa temperatura: si noti che il concetto di
temperatura può essere introdotto in termodinamica solo in
questo modo, basandosi sul concetto equilibrio termico.
TRASMISSIONE DEL CALORE
Le modalità di trasmissione del calore sono tradizionalmente
classificate in tre categorie:
la conduzione,
la convezione,
l’irraggiamento.
TRASPORTO CONDUTTIVO, O CONDUZIONE.
Con il termine conduzione si denota la diffusione della
energia termica che ha luogo anche in assenza di
movimento della materia.
Ponendo a contatto due corpi solidi a temperature diverse, le
molecole del corpo a temperatura superiore vibrano e si
spostano con una velocità maggiore rispetto a quelle del
secondo e possono trasferire a queste ultime una parte della
loro energia (ad esempio, attraverso urti elastici).
Aumenta in tal modo l’energia interna del secondo corpo, la
cui temperatura subisce, di conseguenza, un incremento.
TRASPORTO CONVETTIVO, O CONVEZIONE.
Con il termine convezione si è soliti designare invece il trasport
calore inun mezzo con spostamento di materia.Se i due corpi
dell’esempio di cui al punto precedente sono separati da un me
piuttosto che essere a stretto contatto,allora abbiamo una
trasmissione convettiva che si ha grazie al mezzo frapposto.
A scopo esemplificativo studiamo il caso in cui tale mezzo è
rappresentato dall’acqua.Supponiamo che il sistema analizzato
presenti una struttura verticale e consti di due corpi il primo dei
posto al vertice del blocco, ha una temperatura T1inferiore a qu
T2 del corpo collocato più in basso; i due corpi siano separati d
contenitore riempito di acqua.
Le molecole del mezzo frapposto, ossia l’acqua, prelevano
energia al sistema dotato di temperatura più elevata,
discendono lateralmente per depositare il calore al corpo
freddo e quindi con un moto centrale ascendono nuovamente
per sottrarre energia al corpo in alto.
CONVEZIONE NATURALE E CONVEZIONE FORZATA
Bisogna distinguere tra convezione naturale e forzata;
la prima si ha quando il moto di materia dipende
unicamente da differenze di temperatura spontanee,
La seconda quando il moto molecolare è imposto tramite
l’azione di mezzi meccanici, quali pompe, ventilatori o
altre macchine analoghe.
LA LEGGE DELLA CONDUZIONE
La legge generale è
Q = K x S x Δ T [W]
dove Q [W] è la potenza termica trasmessa nell’intervallo di
tempo t, e ΔT [°C], S [m 2 ] è la superficie di scambio
termico perpendicolare ai vettori che indicano la
trasmissione del calore, e K è il coefficiente globale di
scambio termico [W/m2K ].
La legge dice quanto calore passa nell’ unità di tempo
attraverso una parete.
è una costante, chiamata coefficiente di conducibilità
termica, che dipende dal materiale di cui è costituita la
barra.
Quanto più il suo valore è alto, tanto più rapidamente fluisce il
calore
K = L = conducibilità / spessore =
W/mK/m = W/m2K
Gradiente di temperatura
Il rapporto tra la differenza di temperatura e la distanza,
è un valore costante detto gradiente di temperatura.
CONDUZIONE ATTRAVERSO UNA PARETE EDILE
E ANALOGO CIRCUITO DI RESISTENZE
IRRAGGIAMENTO
L’ultima forma di scambio termico è rappresentata
dall’irraggiamento, modalità di trasporto che non richiede
necessariamente la presenza di un mezzo materiale tra i
corpi che scambiano energia.
Non diversamente dalla propagazione di un’onda
elettromagnetica, il calore si propaga nello spazio alla
velocità della luce (3 x 105 km/s) ed è emesso mediante
quantità finite di energia dette quanti.
irraggiamento
La quantità di calore emessa nell’unità di tempo e
superficie vale:
Q = x T4
L’irraggiamento è significativo solo ad alte temperature in
quanto è proporzionale a T4
TERMOSTRISCE RADIANTI
Le termostrisce radianti vengono impiegate per riscaldare
grandi ambienti industriali o civili con particolari problemi di
prevenzione incendi.
Esse sono in grado di soddisfare nel modo migliore le
esigenze di silenziosità di funzionamento, di sicurezza e di
assenza di movimenti d’aria riscaldando senza problemi
ambienti piccoli e grandi.
L’assenza di movimenti d’aria e la ridotta stratificazione del
calore consentono di poter contare su un ottimo comfort e su
un costo di gestione particolarmente favorevole.
RADIATORE ELETTRICO A INFRAROSSI PER USO
PROFESSIONALE
Gli emettitori ad incandescenza si caratterizzano per
l’eccezionale efficienza radiante, dovuta alla temperatura
superficiale della piastra ceramica (900°C), e per le
dimensioni assai contenute.
Gli apparecchi possono essere installati ad altezze notevoli
(fino a 30 metri) in quanto sono dotati di una parabola
riflettente che concentra il calore radiante soltanto nelle
zone da riscaldare. Sempre più diffuso per il riscaldamento
dei luoghi di culto.
riscaldatori ad irraggiamento
I riscaldatori ad irraggiamento possono
essere incorporati in modo compatto
all'interno di qualsiasi processo industriale
in cui venga richiesto l'apporto di calore.
SETTORI PRINCIPALI DI
APPLICAZIONE
»Asciugatura ed essiccazione legname«
»Asciugatura e resinatura del marmo«
»Riscaldamento di liquidi«
Riscaldamento a pavimento ad acqua calda
Gli impianti di riscaldamento basati sui pannelli radianti a
parete e a pavimento forniscono un medesimo comfort
interno a bassi consumi d'energia. L'irraggiamento del calore
proviene dal pavimento o dalle pareti. Il calore si propaga
pertanto soprattutto entro i due metri di altezza, ovvero
laddove serve.
Pannelli radianti
Permettono di sfruttare tutti i muri della stanza per disporre
mobili, essendo liberi.
Infatti se si inseriscono pannelli radianti in una parete,
occorrerà ovviamente evitare di disporvi mobili o attaccare
quadri e inserire tasselli, per non danneggiare le tubazioni
e per non ostacolare il riscaldamento della stanza (come
avviene per i classici radiatori di ghisa, del resto).
Forse è la soluzione meno efficace tra le tre descritte, poichè
il calore tende a salire, quindi per scaldare la stanza si deve
impiegare più energia.
Radiatori -termosifoni
TIPI DI RADIATORI
•RADIATORI IN GHISA
Sono i radiatori tradizionali, ancora oggi competitivi per la grande durata e
affidabilità. Si riscaldano lentamente, conservano a lungo il calore e si
raffreddano lentamente. Per questa ragione sono consigliabili nell'abitazione
principale: con l'uso continuativo è più sensibile il risparmio energetico.
Sono formati da elementi componibili che, anche nel tempo, si possono
sostituire in caso di rottura o aggiungere.
•RADIATORI IN ACCIAIO
Raggiungono velocemente la temperatura desiderata e per contro si
raffreddano rapidamente. Sono quindi consigliabili quando se ne fa un uso
saltuario (seconde case o zone a clima particolarmente mite). Ma in loro
favore giocano anche altri pregi: gli ingombri ridotti a parità di resa e la
gamma di forme e misure, adattabili a qualsiasi spazio.
•RADIATORI IN ALLUMINIO
Sono i più nuovi, molto leggeri e hanno forme particolari per soluzioni
estetiche interessanti. Ottenuti per pressofusione o da barre
estruse,possono raggiungere altezze considerevoli. Si scaldano e si
raffreddano velocemente
MOTI CONVETTIVI
All'interno di un locale l'aria riscaldata si muove in modo
diverso, secondo se il radiatore è collocato sotto la
finestra e quindi in prossimità di una parete esterna, più
fredda, oppure è appoggiato a una parete interna. Nel
primo caso l'aria calda salendo verso il soffitto si
distribuisce in modo più uniforme e perde meno gradi
durante il suo percorso, garantendo un comfort migliore.
Nel secondo la temperatura, varia da 38 a 23/15 gradi
centigradi.
POSIZIONE RADIATORE
Se il radiatore è inserito sotto la finestra è opportuno
ripararlo dagli spifferi che provengono dal serramento
coprendolo con una mensola. La distanza ideale tra il
radiatore e la parete dietro è di cm 5; tra pavimento e
radiatore cm 10/15; tra radiatore e mensola cm 10/12 circa.
VALVOLA TERMOSTATICA
La valvola termostatica è provvista di una manopola graduata
sulla quale si fissa la temperatura desiderata. La valvola si
chiude quando la temperatura dell'ambiente si avvicina a
quella desiderata, consentendo di convogliare ulteriore acqua
calda verso gli altri radiatori ancora aperti. Con la chiusura
della valvola l'emissione di calore del radiatore diminuisce.
Quando la temperatura si abbassa dì nuovo, la valvola si
riapre, provocando un aumento della circolazione di acqua
calda all'interno dell'elemento.
TERMOCAMINO
Il caminetto deve essere montato a vaso aperto.
L’acqua del circuito termosifoni si riscalda, circolando nel tubo scambiatore
(A) e nell’intercapedine (B) che lambisce tutta la parete semicircolare del
focolare. L’ intercapedine è realizzata con lamiera di acciaio di forte
spessore.
By-pass fumi automatico
In fase di accensione, a bocca aperta, per agevolare l’avvio della
combustione la serranda fumi (C) resta in posizione di apertura in modo
che i fumi possano direttamente e agevolmente raggiungere la canna
fumaria (D). Quando la combustione è ben avviata, chiudendo il portellone
si chiude automaticamente anche la serranda fumi (C). In questo assetto, i
fumi prima di raggiungere la canna fumaria deviano in modo da lambire e
cedere calore sia alle intercapedini (B) che al tubo scambiatore (A).
(e) isolante termico sulla volta
(f) serranda in posizione chiusa
(g) vetro ceramicoresiste a 800°C
