Stufe catalitiche: a gas, a metano, a gpl o a kerosene. Come funzionano? Caratteristiche ed opinioni.

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Le stufe catalitiche sono stufe che pur bruciando idrocarburi non generano fiamma. Come funzionano? Sono pericolose? Approfondiamo il tema.

    Indice Articolo:
    1. Cosa sono?
      1. Catalizzatore
    2. Tipologie
    3. Come funzionano?
    4. Vantaggi e svantaggi
      1. Costi
    5. Sono pericolose?

Che cosa sono le stufe catalitiche?

Le stufe catalitiche sono stufe, generalmente realizzate in metallo, che vengono utilizzate per riscaldare gli interni delle abitazioni o anche ambienti esterni di aree circoscritte come angoli di giardino, terrazzi, gazebi, etc.

La loro particolarità è che producono calore bruciando idrocarburi o loro miscele, sia liquidi che gassosi, senza generare fiamma.

Tale particolarità è resa possibile dall’utilizzo di un pannello catalizzatore che accelera le reazioni di ossidazioni alla base del processo di combustione che genera il calore. Questa accelerazione fa si che la reazione venga innescata e ad una temperatura notevolmente più bassa di quella consueta e la reazione di ossidazione, svilupperà sempre calore, ma non ci sarà fiamma viva.

Cos'è il catalizzatore?

Il catalizzatore è una sostanza chimica che pur non partecipando direttamente ad una reazione ne aumenta la velocità. Esso consente, perciò, di portare a termine, in tempi ragionevolmente rapidi, reazioni che di norma richiederebbero tempi troppo lunghi. Il catalizzatore funziona agendo sull’energia di attivazione della reazione e più precisamente la abbassa, ossia riduce la soglia minima di energia necessaria affinché i reagenti inizino a combinarsi tra loro e fornire i prodotti.

I catalizzatori di nostro interesse sono costituiti da un supporto inerte generalmente un materiale ceramico su cui sono distribuite le molecole del catalizzatore vero e proprio che, solitamente, è un metallo nobile come lo sono platino, rodio, iridio, etc. La struttura che così si ottiene risulta, normalmente, molto porosa e quindi con una superficie a contatto con gli elementi da catalizzare molto vasta. Per l’elevato costo dei metalli nobili si utilizzano anche ossidi metallici come quelli di rame ma l’efficienza del dispositivo diminuisce.

Tipologie in base all'alimentazione.

Le stufe catalitiche possono suddividersi in base al tipo di combustibile utilizzato, per cui avremo:

  • Stufe catalitiche a Gpl che è una miscela gassosa di idrocarburi in cui la reazione di combustione viene innescata ad una temperatura di circa 400°C contro i normali 1000°C.
  • Stufe catalitiche a metano che è un idrocarburo semplice.
  • Stufe catalitiche a kerosene che è una miscela di idrocarburi liquida.

Come funzionano le stufe catalitiche?

Le stufe catalitiche qualunque sia la tipologia di combustibile che le alimenta sono costituite da:

  • Una struttura metallica con la forma approssimativa di un parallelepipedo. Detta struttura costituisce il telaio della stufa e nei modelli alimentati a gpl e idrocarburi liquidi prevede un vano in cui è collocata o la bombola del propano liquefatto o del serbatoio di kerosene.
  • Un pannello catalizzatore. Come si è già accennato è costituito da un supporto in materiale ceramico sulla cui superficie viene disperso il catalizzatore vero e proprio che è costituito da metalli nobili o, con una efficienza complessiva minore, da ossidi metallici. Il combustibile viene addotto attraverso una valvola nella parte posteriore del pannello catalitico e, passando attraverso questo, viene diffuso sulla superficie dove a contatto col metallo catalizzatore e con l’ossigeno dell’atmosfera da luogo alla reazione di ossidazione. Reazione che per partire ha bisogno di una fase di preriscaldamento del pannello catalizzatore. Preriscaldamento che può essere realizzato in vari modi. Il più comune è con resistenze percorse da corrente elettrica poste all’interno del supporto ceramico. Ma può servire allo scopo anche il combustibile stesso incendiato con una fiamma pilota o con un piezoelettrico del tipo di quelli che accendono i fornelli da cucina. Quando il catalizzatore raggiunge la temperatura di regime, una valvola termostatica si apre e consente al combustibile di diffondersi nel pannello. Il combustibile a contatto con il metallo e con l’ossigeno innesca la reazione di ossidazione e la produzione di calore. La reazione in questo modo parte ad una temperatura molto inferiore a quella della comune combustione, circa un terzo, e così si sviluppa senza fiamma. Il calore sarà generato sotto forma di radiazioni elettromagnetiche con lunghezze d’onda che cadono nel campo dell’infrarosso. L’ammontare di calore generato sarà in parte consistente, più dell’80% immagazzinato nel supporto ceramico ed in parte minima riscalderà l’aria a contatto col pannello. La ceramica restituirà all’ambiente, riscaldandolo per irraggiamento, il calore stivato. Naturalmente il panello catalitico è disegnato sul tipo di combustibile utilizzato e sarà differente se il combustibile è metano, propano o idrocarburo liquido come può essere il kerosene.

Pro e contro delle stufe catalitiche.

Riassumendo i vantaggi delle stufe catalitiche sono:

  • Hanno un elevatissimo rendimento. La combustione catalizzata è completa e quindi fornisce il massimo del calore ottenibile. Inoltre l’assenza di fiamma rende tutta l’energia termica disponibile sotto forma di radiazione infrarossa utile al riscaldamento e solo una percentuale trascurabile di radiazione luminosa che altrimenti va persa. Inoltre tutto il calore prodotto rimane nella stanza in quanto non vi è canna fumaria.
  • Non necessitano di canna fumaria. La combustione è completa è da come scarti vapore d’acqua ed anidride carbonica che possono essere rilasciate nell’ambiente senza problemi. L’assenza della canna fumaria rende la stufa estremamente maneggevole e spostabile con facilità.

Puoi approfondire le varie tipologie di stufe senza canna fumaria.

  • Trasmettono il calore per irraggiamento. Non producono quindi moti convettivi e movimenti di aria e polveri.

A fronte di tali vantaggi le stufe catalitiche presentano i seguenti svantaggi:

  • Il catalizzatore si deteriora col tempo. E quindi perde di efficienza.
  • Usano combustibili fossili. Questi sono una risorsa non rinnovabile. Gravano sul deficitario bilancio energetico nazionale in quanto li importiamo.
  • Contribuiscono all’effetto serra. La combustione immette CO2 nell’atmosfera contribuendo al riscaldamento della terra ed alle mutazioni climatiche.

Costi delle stufe catalitiche.

Variano con la fattura e la realizzazione dell’apparato e col tipo di combustibile. Mediamente è possibile reperirle in commercio con importi che vanno da circa 70/100 € per i modelli più spartani ai circa 500/700 € per i modelli più sofisticati.

Sono pericolose?

La combustione senza fiamma delle stufe catalizzate è completa e priva di inquinanti. Tanto da rendere inutile la canna fumaria. Essa, infatti, genera come sottoprodotti della combustione solo anidride carbonica ed acqua, composti non dannosi per la salute dell’uomo. Il monossido di carbonio che è il prodotto più nocivo delle combustioni è presente in quantità irrilevanti. Esso infatti, per effetto del catalizzatore, viene ossidato a CO2 con incremento del calore prodotto. Anche l’ossido di azoto altro pericoloso sottoprodotto della combustione per la presenza del catalizzatore viene ossidato ad azoto innocuo.

Inoltre i moderni dispositivi sono dotati di sistemi di sicurezza per cui sono sicure per l’utilizzo domestico.

I sistemi di sicurezza delle stufe catalizzate sono addirittura due.

Il primo è un rivelatore di anidride carbonica. Questo è un sensore che rileva la percentuale di CO2 presente nella stanza. Se questa sale oltre i limiti consentiti, per l’assenza di una presa d’aria con l’esterno, il dispositivo blocca la valvola di mandata del combustibile e immediatamente arresta la reazione di combustione che dà come sottoprodotto l’anidride carbonica.

Il secondo di cui sono munite le stufe alimentate da combustibili gassosi (metano e propano) è costituito da una termocoppia che misura la temperatura del pannello catalitico. Se questa temperatura scende al di sotto di un determinato valore è il segno che la reazione per qualche motivo non procede e la stufa è spenta. Allora la termocoppia agisce sulla valvola di mandata e blocca il flusso di gas.

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