Calcolo termosifoni
Metodo di calcolo dei termosifoni
Il calcolatore per il calcolo dei termosifoni stima il carico termico di progetto di un ambiente (quanti watt servono per mantenere la temperatura interna impostata in inverno) e, in base alla potenza termica del radiatore, determina il numero di elementi o il numero di radiatori. Il calcolo è pensato per un dimensionamento preliminare degli emettitori e per confrontare scenari (isolamento, finestre, ventilazione, temperature).
Riferimenti e raccomandazioni
Base di calcolo e norme
Approccio al carico termico segue i principi generali utilizzati in EN 12831-1 (Sistemi di riscaldamento negli edifici. Metodo di calcolo del carico termico di progetto). La potenza termica dei radiatori è di norma dichiarata secondo EN 442 (Radiatori e convettori). Il calcolatore usa un modello semplificato: le dispersioni si stimano da superficie, altezza del soffitto, salto termico e un insieme di coefficienti.
Geometria e salto termico
Volume dell'ambiente si calcola dalla superficie e dall'altezza del soffitto. L'altezza viene convertita in metri.
V=A·h
Dove V - m3, A - m2, h - m.
Salto termico per le dispersioni si assume come differenza tra la temperatura interna e quella esterna.
ΔT=Tin-Tout
Unità - °C. Se ΔT è inferiore a 0, nel calcolo si usa 0.
Dispersioni per trasmissione attraverso l'involucro
Carico specifico di riferimento è fissato a qref=100 W/m2 con ΔTref=40 °C e altezza href=2.7 m. In seguito viene scalato in base al salto termico reale, all'altezza e a coefficienti che descrivono scostamenti tipici rispetto al caso di riferimento.
Qtrans=A·qref·(ΔT/ΔTref)·(h/href)·kwin ·kglz·kins·kwall·ktop·ksun
Coefficienti delle finestre rappresentano livelli tipici di dispersione attraverso i vetri. Valori usati: kwin=1.20 per finestre vecchie, kwin=1.00 per doppi vetri standard, kwin=0.90 per finestre ad alta efficienza. Si applica anche un fattore per la quota di superficie vetrata: kglz=0.95 (bassa), kglz=1.00 (media), kglz=1.10 (alta).
Coefficiente di isolamento rappresenta la qualità complessiva dell'involucro: kins=1.25 (isolamento scarso), kins=1.00 (tipico), kins=0.85 (buono).
Coefficiente delle pareti esterne tiene conto di dispersioni maggiori quando aumenta la quota di pareti esterne. Valori usati: kwall=0.90 (0 pareti esterne), kwall=1.00 (1), kwall=1.10 (2), kwall=1.20 (3), kwall=1.30 (4).
Coefficiente del locale superiore riflette le dispersioni verso l'alto. Se sopra c'è un locale riscaldato, ktop=1.00. Se sopra c'è una soffitta fredda o una copertura esterna, ktop=1.10.
Coefficiente di soleggiamento considera apporti solari tipici come correzione della domanda di riscaldamento. Valori applicati: ksun=1.00 (poco sole), ksun=1.15 (moderato), ksun=1.25 (molto).
Dispersioni per ventilazione e infiltrazioni
Perdita per ricambio d'aria dipende da volume, tasso di ricambio e salto termico. Si usa una formula approssimata standard per l'aria.
Qvent=0.34·n·V·ΔT
Dove Qvent - W, n - 1/h, V - m3, ΔT - °C. Il fattore 0.34 corrisponde alla capacità termica dell'aria espressa in W per m3/h.
Indicazioni tipiche per n negli ambienti residenziali sono spesso n=0.5 1/h (minimo), n=1.0 1/h (tipico), n=2.0 1/h (infiltrazione elevata o aerazione frequente). Valori oltre 3.0 1/h sono tipici di ambienti con ventilazione attiva o con perdite importanti.
Potenza finale richiesta
Potenza totale richiesta è la somma delle dispersioni per trasmissione e per ventilazione. Si applica un margine di sicurezza per regolazione e incertezze.
Qreq=(Qtrans+Qvent)·ksafe
Il margine è fissato a ksafe=1.10 (10%). Il risultato Qreq è mostrato in W.
Correzione della potenza del radiatore in base al regime di temperatura
Salto termico medio logaritmico si calcola come differenza media logaritmica tra le temperature dell'acqua e la temperatura dell'aria nell'ambiente.
ΔTlm=( (Ts-Tin)-(Tr-Tin) )/ln( (Ts-Tin)/(Tr-Tin) )
Dove Ts - mandata, °C. Tr - ritorno, °C. Tin - temperatura ambiente, °C.
Regime nominale per la potenza dichiarata è spesso 75/65/20 °C, che dà ΔTlm,nom=49.8 °C. Se la potenza dichiarata è riferita a un altro regime, va usato il relativo ΔTlm,nom.
Conversione della potenza usa una relazione in potenza che riflette il comportamento tipico di convezione e irraggiamento.
Peff=Pnom·(ΔTlm/ΔTlm,nom)n
L'esponente è fissato a n=1.30. Pnom e Peff sono in W per un elemento o per un radiatore (a seconda del tipo).
Scelta del numero di elementi o radiatori
Numero di emettitori si ottiene dividendo la potenza richiesta per la potenza effettiva di un elemento o di un radiatore. Poi si arrotonda per eccesso per garantire almeno la potenza necessaria.
N=ceil(Qreq/Peff)
Se il risultato è inferiore a 1, si usa N=1. Per i radiatori a elementi, N indica il numero di elementi. Per i radiatori a pannello, N indica il numero di radiatori.
FAQs
Perché la potenza finale cambia con la stessa superficie?
La superficie influenza le dispersioni di trasmissione di base, ma il carico finale è molto influenzato dal salto termico ΔT, dall'altezza del soffitto (tramite il volume), dal tasso di ricambio n e dai coefficienti dell'involucro. Per questo due ambienti con la stessa superficie possono richiedere una potenza di riscaldamento molto diversa.
Cosa conta di più: la temperatura esterna o il tasso di ricambio d'aria?
Entrambi agiscono tramite il salto termico ΔT. Con un ricambio d'aria elevato, le dispersioni per ventilazione Qvent possono diventare comparabili alle dispersioni per trasmissione, soprattutto in ambienti con soffitti alti o aerazione frequente.
Perché il numero di elementi viene di solito arrotondato per eccesso?
Gli emettitori si dimensionano di norma con un margine per coprire il carico di progetto in condizioni sfavorevoli. La formula usa l'arrotondamento per eccesso ceil, quindi il calcolatore consiglia un numero di elementi o radiatori non inferiore al necessario.
Posso fidarmi della correzione di potenza per il regime 75/65/20?
La correzione basata su ΔTlm è in linea con la pratica comune secondo EN 442 e fornisce una buona stima per installazioni e collegamenti tipici. Per un progetto dettagliato vanno considerati anche il tipo di collegamento, coperture, nicchie e il regime idraulico reale.
Perché si parla di calcolo semplificato se ci sono formule?
Le formule definiscono un algoritmo univoco, ma i coefficienti rappresentano casi tipici e non un bilancio termico completo elemento per elemento. Un calcolo completo secondo EN 12831-1 usa le superfici e le proprietà di tutti gli elementi dell'involucro, i ponti termici e condizioni al contorno dettagliate. Questo calcolatore è pensato per un dimensionamento preliminare rapido e trasparente.