Radiatori: funzionamento, tipologie, costi ed utilizzo dei termosifoni.

I radiatori sono di diverse tipologie, quelli in ghisa sono stati affiancati dai piĆ¹ leggeri ed efficienti radiatori in alluminio e acciaio. Scopriamo come funzionano e quali i loro utilizzi.

Radiatori: funzionamento, tipologie, costi ed utilizzo dei termosifoni

Che cosa sono i radiatori?

Un radiatore è uno scambiatore di calore che trasferisce energia termica (calore) da un fluido a temperatura più elevata ad uno a temperatura inferiore. Qualunque sia la funzione ultima di un radiatore esso costituisce sempre una fonte di calore per l’ambiente in cui è collocato.

Calore che viene a questo trasferito con 2 distinte modalità:

  • per convezione in una percentuale compresa di solito tra il 70% e l’80%;
  • per irraggiamento in una percentuale compresa di solito tra il 20% ed il 30%.
Trasmissione del calore.
La trasmissione del calore (scambio termico) tra due sistemi a temperatura differente avviene in 3 distinte modalità:
  • Convezione. Si parla di trasmissione di calore per convezione quando questo viene trasmesso da una superficie calda ferma ad un fluido freddo che la lambisce in movimento. Il movimento può essere naturale o forzato. Il movimento naturale (moto convettivo) avviene secondo il seguente schema: il fluido a contatto con la superficie si riscalda ed aumenta di volume. L’aumento di volume determina una diminuzione della densità (massa/volume) ed il fluido caldo sale liberando spazio a contatto con la superficie, spazio che sarà occupato da quello freddo.
  • Irraggiamento. Si ha quando il calore si trasmette tra due superfici a differenti temperature mediante emissioni di onde elettromagnetiche con lunghezza d’onda nello spettro dell’infrarosso tra 1 e 700 nanometri (un nanometro nm è pari ad un miliardesimo di metro pari a 1/1000000000) senza nessun mezzo materiale interposto tra i due corpi. Il sole riscalda la terra per irraggiamento e tra il sole e la terra vi è il vuoto. Gli apparati che riscaldano per irraggiamento non riscaldano l’aria dell’ambiente in cui sono collocati ma solo gli oggetti e persone posizionati nel loro angolo visivo.
  • Conduzione. Si ha quando all’interno di un mezzo stazionario (che non subisce cambiamenti) viene a crearsi un gradiente (differenza) di temperatura.
Spesso, ma non necessariamente, la sorgente che produce il calore che riscalderà la superficie è lontana dal luogo di utilizzo e perciò c’è la necessità di trasferirlo. Il trasferimento sarà a cura del fluido caldo che perciò è chiamato fluido termovettore. Il fluido termovettore raggiunge l’apparato di scambio mediante apposite tubature che solitamente sono coibentate per non disperdere il calore trasportato.

Come sono fatti questi dispositivi.

Come si è già detto il radiatore deve favorire lo scambio termico tra due fluidi che non si miscelano tra loro e che sono a differenti temperature. Concretamente, quindi, esso costituisce l’interfaccia attraverso cui avviene lo scambio termico e che mantiene separati i due fluidi impedendone la miscelazione.

Con più precisione esso è uno scatolato metallico cavo e contiene il fluido a temperatura più elevata che è libero di muoversi al suo interno. Al fine di massimizzare poi lo scambio tra i due fluidi (quello freddo è l’aria dell’ambiente da riscaldare) il radiatore avrà un elevato sviluppo superficiale in maniera da massimizzare il numero di punti a contatto con l’aria a cui deve trasferire il calore per convezione. Questa realizzazione, d'altronde, consente anche di aumentare la superficie radiante e di massimizzare anche il calore ceduto per irraggiamento ossia come onde elettromagnetiche nell’infrarosso.

I metalli con cui essi sono realizzati i radiatori comunemente sono: acciaio, alluminio, ghisa.

Tipologie di radiatori.

Esiste più di un tipo di radiatore e precisamente:

  • Radiatori con funzionamento ad acqua o più semplicemente radiatori ad acqua. In questa tipologia di radiatori il fluido caldo e quindi il termovettore è costituito da acqua. Solitamente questi impianti sono modulari ossia prevedono più radiatori in parallelo ognuno posizionato in una ambiente diverso in molti casi servono addirittura tutti gli appartamenti di un condominio. La caldaia riscalda l’acqua che poi, mediante un sistema di tubature, alimenta vari radiatori posizionati nei vari ambienti delle diverse abitazioni.

Schema di un impianto di termosifoni ad acqua

Se la caldaia è posizionata in un seminterrato o scantinato e comunque più in basso di tutti i moduli da alimentare, la circolazione dell’acqua è assicurata dal principio fisico del termosifone.In un impianto idraulico che contiene volumi di fluido a temperature differenti e quindi con densità differenti si instaura una circolazione convettiva che porta in alto i volumi di fluido più caldo. Quindi l’acqua riscaldata dalla caldaia tende naturalmente a raggiungere i radiatori posizionati in alto. Di norma però si forza il movimento dell’acqua calda con una pompa per assicurare un ricircolo più veloce e per consentire all’acqua calda di raggiungere anche gli elementi posizionati sotto il livello della caldaia. Condizione solitamente frequente negli impianti autonomi.

I radiatori ad acqua, oltre che nella classica configurazione tubolare (a sviluppo verticale o orizzontale), sono disponibili anche in una differente configurazione, nota come termoarredo, che abbina il funzionamento del classico radiatore già descritto a realizzazioni estetiche di pregio tali da poter essere inserite in ambienti con arredamento sofisticato.

Una tipologia particolare di radiatori ad acqua sono i radiatori a battiscopa che hanno uno sviluppo orizzontale e dimensioni tali da poter essere contenute nel battiscopa. 

Puoi approfondire le caratteristiche dei  battiscopa radianti.

  • Radiatori a gas. Il fluido che cede il calore sono i gas di una reazione di combustione di metano o gpl. Sono molto simili ad una stufa a gas che però ha una camera di combustione chiusa e che quindi non contamina l’ambiente in cui sono collocati. Sono anch’essi adatti al riscaldamento di singoli ambienti di contenute dimensioni. Maggiori dettagli è possibile trovarli nell’articolo dedicato.

Approfondisci il funzionamento dei radiatori a gas.

  • Radiatori elettrici. Nei radiatori elettrici il fluido che cede calore, può essere acqua o glicole (alcool) o miscela di acqua e glicole, è riscaldato da una resistenza posta all’interno del radiatore. Sono pertanto apparati adatti al riscaldamento di singole stanze ed ambienti di dimensioni contenute.
  • Un particolare tipo di radiatore elettrico è il radiatore ad olio in cui il fluido che cede calore è un olio ad elevata capacità termica e temperatura di ebollizione. 

Approfondisci le caratteristiche dei radiatori ad olio.

Utilizzo dei radiatori.

I termosifoni servono per il riscaldamento. Possono essere, a seconda della tipologia, adatti per il riscaldamento di interi appartamenti o addirittura di edifici oppure di singole stanze.

Non sempre, però, il fine ultimo di un radiatore è il riscaldamento. In molte applicazioni, infatti, esso viene utilizzato in maniera diametralmente opposta ossia per raffreddare. Un esempio palese di tale utilizzo è il radiatore delle automobili che serve a raffreddare i motori a combustione interna di cui sono equipaggiate.

Un fluido, solitamente acqua, passa nel monoblocco del motore e sottrae il calore in eccesso prodotto dalla combustione. L’acqua riscaldata passa poi nel radiatore dove cede il calore all’ambiente esterno.

Costi.

Sono molto variabili con la tipologia ed in alcuni casi come per i radiatori ad acqua non sono quantificabili per singolo modulo ma per la totalità dell’impianto. Un radiatore ad olio ad esempio costa intorno ai 50/60 €. Un radiatore a gas circa 500 €. Il costo di un impianto di termosifoni ad acqua è difficilmente valutabile senza conoscere in maniera precisa le caratteristiche degli ambienti.

Supervisore: Giuseppe Travaglione
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