Termosifoni elettrici: tipi, consumo ed opinioni.

I radiatori elettrici rappresentano una fonte autonoma di riscaldamento, di cui disporre in aggiunta al sistema di riscaldamento principale. Quanto consumano? Quali sono i tipi? Esaminiamo le opinioni al riguardo.

Termosifoni elettrici: tipi, consumo ed opinioni

Che cosa sono e come funzionano i termosifoni elettrici?

I termosifoni elettrici sono una ampia ed eterogenea categoria di dispositivi che vengono utilizzati per il riscaldamento di ambienti. Essi nonostante abbiano realizzazioni costruttive diverse, e talvolta anche differenti modalità di trasmissione del calore, sono tutti accomunati dalla medesimo tipo di alimentazione che è sempre ad energia elettrica. Energia elettrica che prelevata dalla rete viene poi trasformata dal dispositivo in energia termica e quindi in calore per effetto Joule.

Effetto Joule.

Il passaggio di corrente elettrica in un resistore o più generalmente in un conduttore con resistenza elettrica R determina riscaldamento (aumento della temperatura) di quest’ultimo e perciò produzione di calore.

Se V è la tensione applicata al conduttore R ed I la corrente che lo attraversa, la potenza elettrica P dissipata per effetto del riscaldamento sarà:P=VxI=RxIxI=RxI2.

Nel tempo t l’energia dissipata E sarà:E=Pxt=VxIxt=RxI2xt=Q.Dove Q è la quantità di calore prodotta.

Il calore prodotto per effetto Joule verrà poi trasmesso dal dispositivo all’ambiente, in funzione di come costruttivamente è realizzato, in 3 possibili maniere:

  • convezione;
  • Irraggiamento;
  • Mix di convenzione ed irraggiamento.

Scambio termico per convezione.

La scambio termico per convezione avviene per il tramite di un fluido che nel nostro caso è l’aria che riempie il volume dell’ambiente in cui è posizionato il dispositivo. Il calore passa dalla superficie del dispositivo (termosifone) alle molecole di aria che sono a più stretto contatto con essa. Per effetto di ciò la temperatura di queste ultime aumenta ed il gas si espande (aumenta di volume) l’aumento di volume determina una diminuzione della densità e per effetto di ciò l’aria calda sale in alto liberando spazio che verrà occupato da aria fredda. Si innesca così un moto che dopo un certo tempo farà aumentare di temperatura l’intero volume di aria contenuto nell’ambiente. Ottenendo così il trasferimento del calore prodotto dal dispositivo alla stanza. Il moto convettivo dell’aria e quindi lo scambio termico si arresta quando il gradiente (differenza di temperatura) tra dispositivo ed ambiente si azzera.

Scambio termico per irraggiamento.

Un corpo caldo (con temperatura superiore allo 0 Kelvin pari a -273, 15 ° C.) emette radiazioni elettromagnetiche. Queste per propagarsi non necessitano di un mezzo materiale e perciò possono viaggiare anche nel vuoto come accade per le radiazioni emesse dal sole. Le radiazioni elettromagnetiche trasportano energia e quando incontrano nel loro tragitto un corpo vengono da questo assorbite. Per effetto dell’assorbimento della radiazione il corpo si riscalda e così avviene la trasmissione di calore.

Tipologie di termosifoni elettrici.

Come abbiamo già accennato esistono vari tipi di termosifoni elettrici che possono differire tra loro oltre che modalità di costruzione anche per come trasmettono il calore.

I tipi più utilizzati sono:

  • termosifoni ad olio. Hanno la forma del classico radiatore e sono solitamente montati su ruote per poterne consentire lo spostamento con faciltà. Il calore viene prodotto per effetto Joule da una resistenza interna che è annegata in un bagno di olio che non funge da combustibile ma da massa di accumulo di calore. In tal modo quando il dispositivo viene spento (azzerando la tensione di alimentazione) il radiatore continuerà a fornire il calore accumulato nel volume di olio mantenendo costante la temperatura dell’ambiente per un ragionevole lasso di tempo. Dotando il dispositivo di un termostato che confronta costantemente, dopo uno stabilito intervallo di tempo, la temperatura impostata con quella dell’ambiente, si evita di alimentare continuamente il termosifone realizzando un discreto risparmio energetico e quindi economico. Trasmettono il calore in maniera prevalente per convezione ed in percentuale notevolmente più bassa per irraggiamento. Sono utili come riscaldamento ausiliario di stanze ad integrazione di quello primario. 

Approfondisci le caratteristiche dei termosifoni ad olio.

  • Termoconvettori. Recano all’interno del dispositivo una resistenza, solitamente in materiale ceramico, che produce il calore trasformando l’energia elettrica per effetto Joule. La resistenza è annegata in un dissipatore alettato in alluminio che massimizza la superficie a contatto con l’aria che circola nel dispositivo. L’aria fredda viene, infatti, aspirata o da una ventola o per effetto camino da feritoie posizionate nella parte bassa del termosifone. A contatto con il dissipatore dell’elemento riscaldante aumenta di temperatura e fuoriesce da apposite aperture posizionate sulla parte alta del dispositivo. In questo modo il termoconvettore riscalda l’ambiente per convezione. Va comunque precisato che una quota minoritaria del calore viene comunque irraggiata nell’ambiente dall’involucro metallico caldo del termosifone.
  • Radiatori elettrici svedesi a basso consumo. Sono una particolare tipologia di termoconvettori. Differiscono da questi perché dotati :
    • Di una centralina a microprocessori ed una sonda di rilevazione della temperatura che compara continuamente la temperatura dell’aria che penetra nel termosifone dal basso con la temperatura impostata che si vuole ottenere nell’ambiente. Quando le due temperature si eguaglieranno ovviamente il microprocessore comanda lo spegnimento dell’elemento riscaldante.
    • Di un dissipatore in alluminio con una superficie particolarmente estesa in maniera da massimizzare la superficie calda a contatto con l’aria.

I radiatori elettrici svedesi lavorano al top delle loro possibilità se sono in azione 24 ore su 24. In tal maniera si potrà posizionare il termostato su una temperatura di poco superiore ai 20°C che si manterrà costante nelle 24 ore con un impiego di energia elettrica per un tempo inferiore alle 10 ore. Condizioni che consentono un discreto risparmio energetico ed anche economico nonostante il considerevole costo dell’energia elettrica. Le ore di azione dell’elemento riscaldante possono ancora diminuire, in maniera anche considerevole, se l’ambiente da riscaldare è allocato in una casa con una buona coibentazione termica. Nel caso in cui la stanza riscaldata con radiatori elettrici svedesi non venga utilizzata per un numero ridotto di giorni il dispositivo non va spento ma occorre posizionare il termostato su una temperatura bassa di poco inferiore a 15°C. in maniera da ridurre al minimo i consumi ma nel contempo impedire alla temperatura di scendere al di sotto di valori che poi richiederebbero grosso dispendio di energia per riportarla a livelli di comfort all’attivazione. Nel caso di periodi lunghi di disuso il dispositivo è dotato di una funzione antigelo che ne abilita il funzionamento solo in caso di temperature inferiori allo 0°C.

  • Pannelli radianti elettrici. Sono piastre di ceramica o di ghisa o comunque di altro materiale dotato di elevata capacità termica (attitudine ad accumulare calore) al cui interno è posizionata una resistenza. La resistenza in corrente riscalda la piastra che accumula calore che poi lo cede irraggia sotto forma di onde elettromagnetiche con frequenza nell’infrarosso. Dopo poco tempo tutti gli oggetti sulla traiettoria delle onde elettromagnetiche irraggiate saranno ad una temperatura di 20/22 °C. L’apparato è dotato di un termostato la cui sonda è posizionata al centro dell’ambiente da riscaldare. Quando questo rilevatore segnerà una temperatura pari a quella impostata, il dispositivo azzera la tensione alla resistenza e la piastra continuerà ad irraggiare il calore accumulato. Quando poi il valore della temperatura scende al di sotto di un minimo stabilito la tensione alla resistenza si alzerà e la piastra sarà nuovamente riscaldata. In questo maniera riesce a mantenere la stanza ad una temperatura costante con un contenuto consumo di energia elettrica. Consumo che risulterà ancora più ridotto, paragonato ai sistemi di trasmissione per convenzione, perché non occorre riscaldare l’intero volume di aria contenuto nella stanza. Va notato ancora che il riscaldamento per irraggiamento è anche più salubre e confortevole in quanto non crea stratificazioni di temperature nell’ambiente né circolazione di aria e polveri.

Consumo dei termosifoni elettrici.

Il calcolo del consumo dei termosifoni elettrici non è semplice in quanto dipende da moltissime variabili che sono correlate non solo alle caratteristiche del dispositivo ma anche a quelle dell’edificio in cui è posto l’ambiente da riscaldare nonché alla sua collocazione geografica.

Con più dettaglio i parametri da valutare per stabilire il consumo di un termosifone elettrico sono:

  • Il volume dell’ambiente da riscaldare. Ossia i metri quadri della superficie calpestabile moltiplicato per i metri dell’altezza del soffitto.
  • Il grado di isolamento termico dell’edificio. Ossia la sua capacità di conservare il calore prodotto dal dispositivo. Ovviamente il livello di isolamento termico a sua volta è funzione di più fattori e principalmente dalla coibentazione delle pareti perimetrali e dall’efficienza degli infissi. Ossia dalla loro capacità di non far filtrare aria fredda e dal livello di coibentazione dei vetri.
  • Esposizione dell’ambiente. Ossia dalla sua insolazione ovvero da quanto tempo in un anno è esposto al sole.
  • Latitudine. Da cui dipende il gradiente medio annuale di temperatura tra interno ed esterno. E’ evidente che un dispositivo in una zona temperata consumerà meno di uno che deve lavorare in una regione nordica.
  • Termostato del termosifone. E’ la caratteristica del dispositivo che maggiormente pesa sui consumi. Un termostato che confronta ogni 30 secondi la temperatura dell’ambiente con quella che si è impostata determina consumi molto più bassi di un termostato che effettua questo confronto ogni 10 minuti. Infatti, il primo determinerà periodi di spegnimento più lunghi del secondo diminuendo gli sprechi di corrente e quindi i consumi pur mantenendo costante la temperatura della stanza.
  • Tempo occorrente al dispositivo per raggiungere la temperatura di comfort dell’ambiente che mediamente è di 20/22°C.

Esempio pratico di calcolo dei costi del riscaldamento con un radiatore elettrico svedese.

Supponiamo che il nostro ambiente da riscaldare sia allocato in un edificio discretamente coibentato esposto a Sud sito in una regione del Nord Italia (Lombardia, Veneto, Trentino).

Supponiamo ancora di voler utilizzare allo scopo un radiatore elettrico svedese da 1000 watt pari ad 1 kw. Radiatore che per assicurare un comfort ottimale dovrà funzionare 24 ore su 24.

Da test effettuati, in condizioni simili, su un detto dispositivo dotato di un termostato che compara le temperature ogni 30 secondi si è ricavato che le effettive ore di lavoro del radiatore nelle 24 ore sono di sole 10 ore. Chiariamo. Le ore su 24 in cui il radiatore mantiene accesa la resistenza per mantenere costante la temperatura a 29/22°C. sono 10.

Sapendo che mediamente il costo dell’energia elettrica è circa 0,20 €/kwh avremo quindi che la spesa in un mese sarà: 0,20€/kwhx1kwx10hx30giorni=60€.

Opinione sui termosifoni elettrici.

I termosifoni elettrici sono comodi, puliti, facili da usare ma il loro tallone di Achille è il costo dell’energia elettrica. Ed a questo bisogna aggiungere che è vero che non inquinano quando funzionano ma per produrre l’energia elettrica solitamente si bruciano combustibili fossili operazione che contribuisce all’effetto serra.

Pertanto l’ideale è accoppiare al loro utilizzo un impianto di pannelli fotovoltaici. Inoltre il loro utilizzo come riscaldamento primario non può prescindere da un ottimo isolamento termico dell’edificio. Condizione che nei centri storici delle nostre città non è sempre realizzabile.

Supervisore: Giuseppe Travaglione
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