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Un impianto di riscaldamento ha come scopo quello di garantire il benessere degli occupanti all’interno degli ambienti in cui vivono, attraverso il controllo della temperatura (in ambito residenziale mantenuta attorno ai 20ºC). Diverse sono le soluzioni che possono essere adottate: dalle stufe e caminetti, fino agli impianti autonomi o centralizzati, quest’ultimi utilizzati per il riscaldamento o per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria (ACS) di interi edifici o condomini. In questo articolo mi focalizzerò sugli ultimi due tipi di impianti e non tratterò sistemi per il riscaldamento come "teleriscaldamento", "pompe di calore" o altro. Un IMPIANTO DI RISCALDAMENTO CENTRALIZZATO è costituito da un generatore di calore, alimentato da un combustibile liquido o gassoso e dotato di camino per l’evacuazione all’esterno dei prodotti della combustione (fumi), di un sistema di distribuzione del fluido termovettore, e di terminali di emissione per fornire ai singoli ambienti la potenza termica necessaria al controllo della temperatura interna (radiatori, pannelli radianti,..). Il generatore di calore viene installato in centrale termica. La centrale termica di un impianto centralizzato può essere situata all’interno o all’esterno dell’edificio: se questo ha una forma complessa conviene una posizione baricentrica, per meglio equilibrare la rete di distribuzione del fluido termovettore. L’emissione nell’atmosfera dei fumi prodotti dalla combustione avviene tramite il camino. All’interno del camino si verifica un moto ascensionale spontaneo (tiraggio naturale). Se il camino non è stato progettato e costruito per questa funzione la combustione non si verifica correttamente, con una diminuzione del rendimento del generatore di calore e produzione di sostanze inquinanti (CO ed incombusti). In alcuni casi, per garantire un adeguato smaltimento della portata di fumi prodotti, è necessario usare un propulsore (tiraggio meccanico). Gli IMPIANTI DI RISCALDAMENTO AUTONOMO, molto diffusi nelle abitazioni, sono costituiti da un generatore di calore a bassa potenza (normalmente siamo attorno ai 24 kW) già munito di pompa di circolazione e bruciatore che viene installato in un ambiente interno (normalmente riscaldato) dell’unità immobiliare o esterno (ad esempio balcone). In quest’ultimo caso parleremo di caldaia esterna.

Classificazione degli impianti di riscaldamento
Gli impianti di riscaldamento possono essere classificati secondo il fluido termovettore. Si possono distinguere in:

• impianti ad acqua calda a circolazione naturale o forzata;
• impianti a vapore;
• impianti ad aria calda.

Generatori di calore (bruciatore e caldaia)
Due sono i componenti fondamentali di un generatore di calore: il bruciatore e la caldaia vera e propria. Il bruciatore è il componente dell’impianto nel quale avviene la miscelazione corretta del combustibile e del comburente (aria), "miscela" che viene quindi immessa nella camera di combustione della caldaia. La potenza termica prodotta dalla combustione viene ceduta all’acqua che circola nell’intercapedine della caldaia. La combustione all’interno della caldaia è detta atmosferica, se si verifica a pressione atmosferica e i fumi vengono evacuati per tiraggio naturale attraverso il camino; è detta, invece, pressurizzata quando l’aria viene forzata all’interno della caldaia mediante l’azione di un opportuno ventilatore.

Una caratteristica molto importante di un generatore di calore è il rendimento, che non è niente altro che il rapporto tra l’energia prodotta dalla caldaia nel processo di combustione e l’energia consumata dalla stessa per produrla. Il rendimento assume valori elevati (attorno al 90%) solo a condizioni di regime del generatore. Il rendimento medio nella stagione di riscaldamento risulta in realtà avere valori inferiori al valore calcolato a regime, dal momento che molto spesso un generatore opera a carico ridotto (ad esempio nel caso di sovradimensionamento dell’impianto).

Pompe di circolazione
Negli impianti di riscaldamento la circolazione dell’acqua nella rete di distribuzione avviene mediante pompe di circolazione azionate da motori elettrici (circolazione forzata). Le pompe di circolazione forniscono all’acqua l’energia sufficiente ad alimentare i terminali dell’impianto vincendo le perdite di carico distribuite e concentrate. Il dimensionamento corretto delle pompe di circolazione è dunque fondamentale.

Terminali di emissione
Diversi sono i terminali di emissione attraverso i quali passa il fluido termovettore che permette il riscaldamento in ogni locale in cui sono posizionati:

• corpi scaldanti o radiatori
• termoconvettori
• aerotermi e ventilconvettori
• pannelli radianti

Limiti dei radiatori tradizionali: i radiatori tradizionali, soprattutto nel caso di vecchi impianti, presentano degli aspetti critici sia sul piano del comfort abitativo che del risparmio energetico. Innanzitutto lavorano con temperature elevate dell’acqua (tra i 60 e gli 80 ºC) e più è alta la temperatura dell’acqua, più riscaldano. Questo però produce un maggiore movimento ascensionale delle polveri e degli inquinanti (i radiatori scaldano all’80% per convezione, mvoimentando quindi l’aria calda), non proprio ideale per il nostro comfort. Inoltre temperature elevate possono rendere l’aria che respiriamo molto secca. Un altro limite nell’utilizzo dei radiatori è legato ai consumi, dal momento che la caldaia deve scaldare l’acqua che entra nel corpo scaldante, tenendo anche conto che parte del calore che attraversa i muri viene dispersa attraverso i tubi (soprattutto se poco o per nulla isolati).

Termoconvettori: il termoconvettore è un impianto termico che sfrutta il meccanismo della convezione per il suo funzionamento (emette aria calda). In base alla loro collocazione, esistono due tipologie costruttive di termoconvettori: quelli da posizionare a parete e quelli da posizionare su pavimento.

Un altro tipo di classificazione viene fatta in base alla tipologia di alimentazione: ad acqua, a gas ed a elettricità. I termoconvettori a gas sono consigliati per ambienti medio-piccoli, mentre i termoconvettori elettrici e ad acqua per gli spazi più grandi.

Vantaggi e svantaggi dei termoconvettori: diversi sono i vantaggi nell’utilizzo dei termoconvettori. Innanzitutto a differenza degli impianti con termosifoni, che, se non utilizzati, devono essere svuotati d’inverno per evitare che gelino o quantomeno rimanere ad una temperatura minima, i termoconvettori possono essere tenuti spenti anche d’inverno in quanto al loro interno può non circolare alcun liquido che gela. Sono quindi consigliati nelle seconde case di montagna. Un altro vantaggio è che scaldano molto in fretta, a differenza dei termosifoni. Inoltre richiedono una scarsa manutenzione. Svantaggi dei termoconvettori sono: non consentono una distribuzione uniforme dell’aria calda (temperatura più bassa al pavimento e più alta al soffitto) e i consumi energetici, che dipendono molto dal tipo di termoconvettore che si sceglie.

Aerotermi e Ventilconvettori: i ventilconvettori sono sistemi di emissione del calore (sotto forma di aria calda) per emissione forzata utilizzati in ambito civile. Sono infatti dotati di un piccolo motore elettrico che azione una ventola la quale aumenta considerevolmente la quantità di aria che viene immessa nel locale. I ventilconvettori possono essere montati a terra o a soffitto. A parte il loro maggior costo di installazione e di manutenzione, rispetto agli altri corpi scaldanti, i ventilconvettori presentano il vantaggio di una bassa inerzia termica, della regolazione per ciascun locale e della utilizzazione anche per raffrescamento estivo, facendo circolare dell’acqua refrigerata all’interno della batteria di scambio termico. La temperatura di uscita dell’aria da un ventilconvettore è di circa 35-50 ºC, mentre la temperatura dell’acqua può variare da 50 a 75 ºC.

Gli aerotermi sono apparecchi, utilizzati per riscaldare gli ambienti (palestre, piscine, supermercati, autorimesse, laboratori, officine ecc..) attraverso l’emissione per convenzione forzata di aria calda. Sono costituiti essenzialmente da: una batteria alettata di scambio termico, un ventilatore elicoidale, un involucro di contenimento. Vengono classificati in base alla direzione dei loro getti d’aria, gli aerotermi possono essere suddivisi in due categorie: a proiezione orizzontale e a proiezione verticale. Gli aerotermi a proiezione orizzontale sono chiamati anche aerotermi "a parete" e servono a riscaldare locali non molto alti. Per la regolazione del flusso d’aria, sono dotati di alette mobili orizzontali o verticali. Gli aerotermi a proiezione verticale sono chiamati anche aerotermi "pensili" e servono a riscaldare locali alti fino a 20÷25 metri.

Nell’immagine il principio di funzionamento di un aerotermo:

Questo articolo ha fornito una panoramica dei componenti di un impianto di riscaldamento, privilegiando quello centralizzato. In altri articoli approfondiremo da un punto di vista più tecnico ciascuno di queste componenti.

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