Calcolo termosifoni e dimensionamento radiatori

Se devi rifare l’impianto di riscaldamento il calcolo dei termosifoni è uno degli elementi di costo da considerare. Il risultato di questo calcolo insieme al corretto dimensionamento dei termosifoni viene utilizzato dal progettista o dall’impresa che ti deve fare il lavoro. Vediamo insieme come effettuare il calcolo sia in watt che in calorie per i termosifoni di casa.

Anche per sostituire un termosifone è necessario rifare il calcolo. La sostituzione di un vecchio radiatore con uno nuovo può richiedere il calcolo del elementi del termosifone. Materiali diversi e moderi hanno della capacità termiche diverse e non è detto che la loro sostituzione sia a pari numero dei termosifoni o anche di elementi. Nell’articolo faremo anche dei calcoli sulla base del materiale del termosifone utilizzato:

  • Alluminio
  • Acciaio
  • Ghisa

Contattando un esperto del settore sei in grado di ottenere sia il calcolo dei numero di radiatori che il calcolo degli elementi di un termosifone. Per approfondire il tema continua a leggere.

Il funzionamento dei termosifoni

Per fare comprendere il calcolo dei termosifoni ed il loro dimensionamento è utile conoscere come funzionano. Un termosifone è costituito da diversi elementi ed il loro numero influisce sulla potenza calorifera del radiatore. I termosifoni vengono posizionati in ogni stanza ed il loro dimensionamento dipende da diversi fattori, il primo le dimensioni della stanza da riscaldare.

Il funzionamento di un termosifone è molto semplice. Il radiatore o termosifone (parole che si usano in modo analogo) è collegato alla caldaia tramite dei tubi dove passa l’acqua calda riscaldata dal bruciatore. L’acqua passa nei vari elementi del termosifone e riesce per tornare in caldaia a riscaldarsi di nuovo (circuito idraulico). Nei moderni termosifoni questo meccanismo di passaggio dell’acqua viene forzato per velocizzare ed migliorare il rendimento.

Il fenomeno fisico che permette la circuito idraulico di funzionare è noto come circolazione convettiva. L’acqua di muove per la sola differenza di densità tra volumi di fluido a temperature diverse. Mentre il principio fisico per cui l’acqua calda dentro gli elementi del termosifone riscalda l’ambiente si chiama convenzione. Significa che il calorifero o termosifone cede calore all’aria dell’ambiente.

Normalmente la temperatura dell’acqua di un termosifone è di circa 70° C. Questa è la differenza principale con il riscaldamento a pavimento che lavora con il principio dell’irraggiamento tramite un trasferimento di calore da un elemento caldo ad uno freddo dove l’acqua ha una temperatura notevolmente inferiore.

Per sostituire gli attuali termosifoni o rivedere l’impianto di riscaldamento contatta subito un professionista del settore che lavora vicino a casa tua.

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Dimensionamento dei termosifoni

Quando si deve dimensionare un impianto termico di casa un calcolo da fare è il numero di termosifoni che ci servono. Se dobbiamo sostituire un termosifone esistente dobbiamo solo conoscere le potenze termiche del termosifone precedente per prenderne uno analogo.

Il dimensionamento dei termosifoni dipende da diversi fattori che un progettista o un esperto di termotecnica conosce perfettamente. Gli elementi principali per il calcolo sono:

  • Fabbisogno termico
  • Zona climatica
  • Distribuzione e numerosità delle stanze
  • Tipologia di radiatori
  • Esposizione solare e orientamento delle stanze
  • Livello di isolamento termico dell’edificio

Alcuni dei precedenti punti vengono considerati nel calcolo del fabbisogno termico completo ma spesso si fanno dei conteggi semplificati, e per questo è meglio elencarli. La numerosità delle stanze e le loro dimensioni hanno un impatto sul calcolo del numero dei termosifoni. In genere almeno un termosifone per stanza si mette anche se il fabbisogno è inferiore. Nel prossimo capitolo affrontiamo il dettaglio di alcune voci che abbiamo elencato. Per dimensionare i termosifoni correttamente rivolgiti ad un esperto del settore.

Calcolo termosifoni in watt e calorie/ora

Nel calcolo dei termosifoni di casa come prima cosa dobbiamo considerare il fabbisogno termico della stanza o locale da scaldare. Il fabbisogno termico in watt e calorie è la potenza necessaria per bilanciare le perdite di energia e mantenere una temperatura costante in casa.

Il metodo di calcolo richiede di calcolare e sommare le diverse dispersioni di energia di una stanza o appartamento. Ad esempio l’energia che l’involucro di un edificio perde dalle strutture opache (muri, tetto, …) o dai vetri (strutture trasparenti), tra le pareti di stanze e temperature diverse, o anche i ponti termici. Questi conti sono fattibili ma richiedono tempo e una corretta strumentazione. Per il calcolo del fabbisogno termico semplificato possiamo adottare la seguente formula:

Volume in metri cubi casa x coefficiente termico

Per il calcolo del volume dobbiamo moltiplicare i metri quadrati della superficie della stanza per l’altezza del soffitto, in media possiamo ipotizzare 270 cm. Il coefficiente termico è un valore in kcal/mc che oscilla tra 30 kcal/mc ed i 40 kcal/mc in base alla zona climatica della tua città. Le città al sud hanno un coefficiente basso e quelle al nord più alto. Per un esempio di calcolo di dimensionamento dei termosifoni utilizziamo un valor medio di 35 kcal/mc.

Facciamo un esempio per un appartamento di 150 mq possiamo stimare un fabbisogno termico di 14.175 kcal/mc o trasformandolo in Kwatt (moltiplicando le kCal per 1,1630 e dividendo per 1.000) abbiamo 16,49 kWatt. Ricordiamo che un potenza termica è la quantità di calore scambiata nell’unità di tempo intesa come calorie/ora quindi anche la conversione in watt è in riferimento ad un’ora.

Adesso che conosciamo il nostro fabbisogno termico per effettuare il calcolo del dimensionamento del termosifone dobbiamo conoscere la potenza termica degli elementi del radiatore scelto. Le potenze degli elementi di un calorifero possono variare da 50 watt ad oltre 150 watt. Sono tutte informazioni che puoi trovare sulla specifica tecnica del calorifero sotto la voce potenza termica nominale o resa termica.

Torniamo al nostro esempio. Se abbiamo un termosifone con gli elementi che hanno una potenza di 120 W per riscaldare casa da 150 metri quadri servono almeno 138 elementi = 16.499 watt / 120 watt. Il valore finale dipenderà anche dalla distribuzione delle stanze di casa e dal numero di termosifoni che vuoi mettere. Parla con un esperto per il corretto dimensionamento.

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Calcolo elementi termosifoni di una stanza in mq

Facciamo un esempio semplice per il calcolo degli elementi di un termosifone per una stanza di 12 mq. Ipotizziamo che l’altezza della stanza sia di 2,7 m e la zona climatica della casa ha un coefficiente termico di 35 kcal/mc.

Ultimi valori utili al calcolo sono come trasformare le kcalorie in kwatt (si divide il valore per 0,001163) e la potenza termica di un elemento del termosifone, nel nostro esempio 160 watt. Di seguito i calcoli per ottenere 8 elementi:

  • Volume Stanza = 4 m x 3 m x 2,7 m = 32,4 m3
  • Coefficiente Termico = 35 kcal/m3
  • Fabbisogno Termico in kcal = 32,4 m3 x 35 kcal/m3 = 1.134 kcal
  • Fabbisogno Termico in kW = 1.134 kcal x 1,1630 : 1.000 = 1,32 kw
  • Numero Elementi Termosifone da 160W = 1,32 kw x 1.000 : 160 w = 8,2 elementi

In questo caso un progettista valuta ulteriori fatturi di dispersione della stanza e la sua esposizione al sole per confermare 8 o un numero di elementi leggermente superiore o inferiore. In genere si sale del 30% quindi circa 10 elementi.

Calcolo resa termica dei radiatori e potenza in kw

Quando si parla di dimensionamento termosifoni o calcolo in watt della potenza termica nominale dei termosifoni il riferimento è la resa termica. Ma cosa vuol dire resa termica e come si calcola?

La resa termica di un radiatore viene generalmente certificata da enti universitari od altro tramite delle misure e prove specifiche nel rispetto della norma UNI EN 442Radiatori e convettori – Parte 2: Metodi di prova e valutazione“.

La resa termica rappresenta la potenza termica di un radiatore (corpi modulari) o un convettore (corpo scaldante) di un impianto di riscaldamento fornita in condizioni normali. Per condizioni normali si identifica un valore fisso di Δt pari a 50° C. Questo Δt è la differenza tra la temperatura media della superficie del corpo scaldante e la temperatura dell’aria dell’ambiente da scaldare:

Δt = Temperatura media della superficie radiatore – Temperatura dell’aria dell’ambiente da scaldare

Per la temperatura dell’aria della stanza o ambiente da scaldare si utilizza un T = 20° C come definito dal DPR 412/93. Ricordiamo che questo regolamento riguardante “Norme per la progettazione, l’installazione, l’esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli edifici ai fini del contenimento dei consumi di energia”, impone che la temperatura di casa o anche un ufficio deve essere di 20° C con un due gradi di tolleranza.

Di conseguenza per il calcolo della resa di un radiatore la temperatura media della superficie deve essere di 70° C. Per simulazione e semplicità di calcolo si assume che sia pari alla temperatura media dell’acqua tra ingresso e uscita del termosifone. Ad esempio un calcolo della resa nel rispetto della secondo UNI-EN 442 viene fatto con questi:

  • Temperatura di entrata dell’acqua = 75° C
  • Temperatura di uscita dell’acqua = 65° C
  • Media temperatura acqua = 70° C
  • Temperatura ambiente = 20° C
  • Calcolo Resa a Δt = 50° C

I vari costruttori riportano sulle specifiche anche i calcoli per altri Δt superiori a 50° C. Dividendo il fabbisogno termico dell’ambiente per la resa termica del singolo elemento di un radiatori si ottiene il numero di elementi di un termosifone necessari. La resa termica o potenza termica nominale a Δt 50° C viene espressa in Watt o Kcal/h. Considera che 100 Watt sono circa a  86 chilocalorie per ora.

Nota importante: In alcuni casi i costruttori utilizzano un “delta T” di 60° C e non di 50°C. In una scheda sono presenti entrambi per poter fare dei confronti.

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Da cosa dipende la potenza e resa termica dei termosifoni

Il calcolo dei watt termosifoni come abbiamo visto dipende dalla potenza dei singoli elementi ed è molto variabile, possiamo andare da pochi watt ad oltre 150 watt. Per conoscere la resa termica dei termosifone in watt o potenza termica nominale, basta controllare le specifiche tecniche. La resa termica di un termosifone dipende da diversi fattori:

  • monotubo o bitubo
  • materiale del termosifone

Il primo punto influisce sull’efficienza del termosifone. Un radiatore monotubo ha la temperatura dell’acqua inferiore ad uno termosifone bitubo ed ha una maggiore perdita di carico termico. In impianti di riscaldamento con diversi elementi in serie gli ultimi termosifoni hanno un carico termico inferiore ai primi. Altro fattore da considerare che nel caso di bitubo è possibile spegnere un termosifone senza generare perdite termiche al resto dell’impianto. Queste valutazioni le deve fare il tecnico anche considerando l’attuale impianto ed il fattore costo tra bitubo e monotubo.

Tema molto importante per la resa termica di un termosifone è il materiale di costruzione e alla dimensione. Come abbiamo visto nell’introduzione dell’articolo possiamo avere dei termosifoni in:

  • Ghisa
  • Alluminio
  • Acciaio

I radiatori in ghisa sono quelli tradizionali e classici. Hanno la caratteristica di mantenere il calore più a lungo ma ci mettono di più a scaldarsi delle altre tipologie. Non ci sono particolarità nel calcolo dei termosifoni in ghisa ma devi solamente considerare che hanno una inerzia termica molto alta. Per questo motivo sono molto indicati in case o locali che vengono utilizzati molto, dove il riscaldamento è utilizzato a lungo. Come contro un termosifone in ghisa pesa molto ed ha un costo più alto. La resa termica dei radiatori in ghisa parte da 60 watt per uno piccolo fino ad un valore di 120 watt per un radiatore di altezza di 100 cm.

La seconda tipologia sono i radiatori in alluminio. Questi a differenza di quelli in ghisa hanno una inerzia termica molto bassa. Questo vuol dire che si scaldano e si raffreddano rapidamente. Nel calcolo dei termosifoni in alluminio si considera questa caratteristica generalmente per le seconde case o locali non molto utilizzati. Un termosifone in alluminio scaldandosi velocemente permette di accendere un impianto di riscaldamento all’ultimo. La resa termica dei radiatori in alluminio come per la ghisa possiamo andare da 80 watt fino 160 watt .Come contro hanno un rischio di corrosione ma per questo si usano degli addolcitori dell’acqua o viene addizionata con inibitori chimici.

Ultimo è il materiale ad oggi più utilizzato, l’acciaio. Un radiatore in acciaio ha sicuramente una inerzia termica più alta della ghisa ma ha il vantaggio di poter assumere forme diverse. E’ possibile trovare termosifoni in acciaio di diverse forme e misure. Anche nel calcolo dei termosifoni in acciaio si può trovare di tutto grazie a questa duttilità. La resa termica dei radiatori in acciaio può andare da pochi watt fino ad oltre 200 watt in base alle dimensioni, forma ed altezza. Tra i modelli in acciaio ci sono quelli a piastra radiante a mono blocco con un’inerzia termica bassa ed anche un peso e facilità di manutenzione bassa.

Calcolo del numero dei termosifoni e radiatori dell’impianto termico

A questo punto possiamo fare degli esempi di per provare calcolare quanti termosifoni servono a riscaldare casa sulla base del fabbisogno termico invernale.

Prendiamo come esempio un termosifone classico con elementi radianti in ghisa, acciaio o alluminio con i vari elementi dei radiatori che hanno una resa termica di 150 Watt e calcoliamo il numero di elementi necessari.

Per il calcolo del numero di termosifoni necessari ipotizziamo che abbiamo in media 10 elementi radianti per termosifone (il calcolo preciso richiede un professionista che valuta stanza per stanza). A questo punto possiamo calcolare i termosifoni necessari alla nostra casa in base ai metri quadrati ed al fabbisogno energetico calcolato in precedenza. Puoi anche usare questo semplice foglio di calcolo termosifoni excel.

Dimensioni della casa (mq)Fabbisogno termico (Kw)Numero di elementi radiantiNumero di termosifoni da 10 elementi
50 mq5,5 Kw374
60 mq6,6 Kw444
70 mq7,7 Kw515
80 mq8,8 Kw586
90 mq9,9 Kw667
100 mq11,0 Kw737
110 mq12,1 Kw808
120 mq13,2 Kw889
130 mq14,3 Kw9510
140 mq15,3 Kw10210
150 mq16,4 Kw11011

I valori che abbiamo riportato sono dei calcoli semplificati utili a farti un’idea di quello che può essere un lavoro. Solamente un tecnico o un professionista esperto di progettazione e realizzazione di impianti di riscaldamento può fornirti indicazioni utili anche per il costo del lavoro. Chiedi una preventivo gratis e senza impegno e fatti consigliare da un esperto nel calcolo dei termosifoni e nel corretto dimensionamento di un impianto di riscaldamento.

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2 commenti su “Calcolo termosifoni e dimensionamento radiatori”

  1. COSA ACCADE SE IL NUMERO DEL CONVERTITORE NON COINCIDE CON IL CALORIFERO CONTEGGIATO NELLE FATTURE ISTA?

  2. Eustachio Staffieri

    Ottima spiegazione perfetto ok per un appartamento ,ma per un garage ambiente unico senza divisori e senza canne fumarie e senza metano e gas propano, solo con energia elettrica, quale rimedio trovo ci sono in commercio stufe elettriche o termosifoni elettrici per riscaldare un ambiente di 65 m quadri di 175,5 metri cubi grazie.

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