riscaldaménto

Lessico

sm. [da riscaldare].

1) Atto e modo del riscaldare o del riscaldarsi; in particolare, operazione che ha lo scopo di elevare la temperatura di un materiale, di un corpo o di un ambiente: provvedere al riscaldamento dei locali; spese di riscaldamento, quelle che si sostengono per provvedere al riscaldamento delle abitazioni, degli uffici e simili. Per estensione, mezzo o impianto che serve per riscaldare ambienti: riscaldamento centrale; riscaldamento a gas, a nafta; si è rotto il riscaldamento.

2) Effetto del riscaldare, aumento della temperatura di un corpo o di un ambiente: l'attrito provoca riscaldamento; in questo ufficio il riscaldamento è insufficiente.

3) Leggera infiammazione del corpo, riscaldo: cibi che provocano riscaldamento. Fig. non comune, stato di eccitazione; collera, ira: “uomini che, o per un riscaldamento di passione, o per una persuasione fanatica, ... fanno di tutto per ispinger le cose al peggio” (Manzoni).

Tecnica: generalità

Il riscaldamento è dovuto all'assorbimento di calore da parte di un corpo che provoca un aumento della sua energia interna, con aumento della temperatura. È possibile che un sistema assorba calore dall'ambiente senza aumentare la sua temperatura: in tal caso l'energia termica assorbita viene trasformata in una differente forma di energia. Va sottolineato che il riscaldamento di un corpo avviene contemporaneamente alla dispersione nell'ambiente del calore assorbito: più elevato è lo scambio termico con l'ambiente meno il corpo si riscalda, naturalmente mantenendo costante la quantità di calore ceduta al corpo. Ciò è facilmente verificabile in natura con il riscaldamento dovuto all'irraggiamento solare; così pure, l'attrito fra organi in movimento di un motore o di una macchina genera calore che riscalda gli organi interessati in misura tanto più elevata quanto minore è lo scambio termico con l'ambiente. La possibilità di ottenere determinati risultati pratici sfruttando gli effetti del calore è alla base della termotecnica, settore che studia appunto l'applicazione del calore sul piano pratico.

Tecnica: le sorgenti di calore

Le sorgenti di calore più utilizzate per ottenere il riscaldamento di un corpo o di un sistema sono quelle in cui vengono bruciati combustibili naturali, che forniscono direttamente energia termica; meno di frequente la produzione di calore può essere ottenuta anche per dissipazione diretta di altre forme di energia (elettrica, meccanica, ecc.) come, per esempio, nel caso di riscaldamento per effetto Joule, cioè mediante passaggio di corrente elettrica in resistori (riscaldamento elettrico), oppure nel caso di riscaldamento a termocompressione, dove all'energia termica prelevata da una sorgente (a bassa temperatura) si somma l'equivalente dell'energia meccanica spesa per ottenere sufficienti livelli termici di utilizzazione. In molti casi il riscaldamento di un sistema può essere ottenuto attraverso altri effetti, quali per esempio la dissipazione di energia meccanica per attrito, lavoro di deformazione, cicli di induzione magnetica ed elettromagnetica, reazioni chimiche anche non di ossidazione, reazioni nucleari di fissione. Nel caso generale in cui il sistema da riscaldare non costituisca esso stesso la sorgente di calore, il riscaldamento si ottiene facendo trasmettere al sistema il calore prodotto dalla sorgente per conduzione, convezione, irraggiamento, sia direttamente sia indirettamente. In questo secondo caso tra la sorgente termica e il sistema si interpone un fluido intermediario che circola in continuazione, riscaldandosi in corrispondenza della sorgente e cedendo calore al sistema in riscaldamento. Il riscaldamento consente operazioni industriali quali la distillazione, l'essiccamento, la concentrazione di materie prime (per esempio, petrolio) o di prodotti primari per ottenere altri prodotti d'uso; altre operazioni sono la cottura, la decomposizione, la trasformazione di stato, in particolare la fusione. Nel campo metallurgico, il riscaldamento, detto anche riscaldo, permette di portare alla temperatura desiderata un materiale metallico al fine di effettuare un trattamento termico o di rendere possibili le deformazioni plastiche a caldo. Il riscaldamento può essere fatto in vari tipi di forni (a muffola, a pozzo, a spinta, ecc.), utilizzando varie sorgenti termiche (combustione di gas o gasolio, resistenze elettriche, a induzione, ecc.); il riscaldamento viene compiuto portando il materiale alla temperatura desiderata, tenendo conto delle dimensioni del pezzo da riscaldare, della composizione chimica e dei risultati finali desiderati. Spesso la fase di riscaldamento deve essere studiata con particolare cura per evitare tensioni interne nei manufatti in materiale a bassa conducibilità termica o di dimensioni notevoli, provvedendo, per esempio, a creare stazionamenti a temperature intermedie. Un impiego molto diffuso del riscaldamento si ha per la cottura dei cibi e la preparazione di acqua calda per molteplici usi e, soprattutto, per rendere confortevole all'uomo la temperatura dell'ambiente.

Tecnica: le caratteristiche del riscaldamento degli ambienti

Per realizzare il riscaldamento di ambienti occorre un corpo scaldante posto nell'ambiente; esso può essere singolo oppure facente parte di un impianto più o meno completo. Nel primo caso (riscaldamento locale), il generatore di calore (stufa elettrica, stufa a combustione, ecc.) costituisce anche il corpo scaldante; nel secondo caso (riscaldamento autonomo o centralizzato), il calore prodotto dal generatore è trasmesso, attraverso una rete di tubazioni, ai singoli corpi scaldanti installati negli ambienti. Per riscaldamento autonomo si intende un impianto centralizzato, con generatore solitamente a metano, che serve una singola abitazione o appartamento. Gli impianti di riscaldamento centrale si possono distinguere, in base al fluido che vi circola, in impianti ad acqua calda, a vapore, ad aria calda (termoventilazione), oppure, secondo le modalità di circolazione del fluido, in impianti a circolazione naturale (o a gravità) e a circolazione forzata. Quando al controllo della temperatura si aggiunge quello dell'umidità dell'aria ambiente si passa a impianti più complessi, detti di condizionamento. Negli impianti ad acqua calda a circolazione naturale o impianti a termosifone, caduti in disuso, la circolazione del fluido avviene per la diversa densità dell'acqua nei circuiti di andata e di ritorno, in conseguenza delle sue diverse temperature, e la distribuzione può avvenire sia dal basso sia dall'alto.

Tecnica: impianti ad acqua calda per il riscaldamento di ambienti

In tali impianti la circolazione viene provocata da un'elettropompa centrifuga posta a monte della caldaia sulla tubazione di ritorno; la circolazione forzata si rende indispensabile ogniqualvolta si abbia anche un solo corpo scaldante (o stufa) a livello inferiore di quello della caldaia e la sua distribuzione avviene quasi sempre dal basso. Negli impianti moderni l'acqua di ritorno viene miscelata – per mezzo di una valvola motorizzata a 4 vie, controllata da un complesso dispositivo automatico di regolazione – a quella proveniente dalla caldaia, per regolarne la temperatura in funzione di vari parametri (soprattutto della temperatura esterna); alcuni di tali parametri sono anche variabili nel tempo, per mezzo di un programmatore giornaliero o settimanale. Si ottiene in tal modo anche il massimo rendimento della caldaia, che viene fatta funzionare, per periodi più o meno lunghi regolati da un termostato di caldaia, tra 70 e 80 ºC. Allo scopo di distribuire più razionalmente le spese di riscaldamento tra i vari appartamenti di un condominio, è possibile misurare il calore effettivamente utilizzato mediante appositi apparecchi, che valutano sia la quantità di acqua calda sia la differenza di temperatura tra l'acqua in entrata e quella in uscita da ogni appartamento. Negli impianti autonomi di case unifamiliari di notevoli dimensioni è possibile controllare separatamente (per mezzo di termostati ambiente dotati di programmatore elettronico) la temperatura dei vari piani o zone della casa: ciascuno di essi viene alimentato da un circuito separato, la cui pompa di circolazione è asservita al termostato ambiente.

Tecnica: impianti a vapore per il riscaldamento di ambienti

Possono essere a bassa (<1 atm), media (2÷3 atm), alta (8÷10 atm) pressione, che nei due ultimi casi viene generalmente ridotta prima che il vapore entri nei corpi scaldanti. La circolazione del fluido è dovuta alla differenza esistente tra la pressione del vapore in caldaia e quella nelle stufe (il vapore percorre le tubazioni di andata, si condensa nelle stufe e torna in caldaia sotto forma di acqua) e la distribuzione avviene di preferenza dal basso, con tubazioni di ritorno che si attestano sui sifoni “scaricatori” necessari per eliminare l'acqua di condensa; tutta l'acqua viene poi riportata in caldaia per gravità o per mezzo di pompe. Questo sistema, indispensabile nel riscaldamento di grossi complessi o di più edifici collegati a causa delle forti distanze da superare, sta tuttavia andando progressivamente in disuso per motivi igienici e tecnici, quali secchezza dell'aria e forte irraggiamento nell'ambiente, rapido deperimento dei materiali, maggiori perdite di calore, difficile regolazione sia centrale sia locale. Per ovviare agli inconvenienti suddetti, tutti dovuti all'alta temperatura dei corpi scaldanti, si ricorre sempre più infatti ai cosiddetti sistemi misti nei quali solo la distribuzione primaria mediante uno scambiatore di calore alimenta un impianto secondario ad acqua o aria calda, dotato di un proprio sistema automatico di controllo della temperatura. È anche possibile regolare separatamente la temperatura di ciascun locale, sostituendo su ogni elemento riscaldante la normale valvola a comando manuale con una valvola termostatica, regolabile entro un'ampia gamma di temperature, che tiene anche conto di altre possibili fonti di calore (irraggiamento solare, calore disperso da apparecchi elettrici, ecc.).

Tecnica: impianti di termoventilazione per il riscaldamento di ambienti

Il riscaldamento dell'aria può essere realizzato a sistema indiretto, per passaggio in corpi scaldanti alimentati da acqua calda o da vapore, oppure a sistema diretto, per passaggio in un calorifero centralizzato. In entrambi i casi si può variare la temperatura dell'aria mediante miscelazione con aria fresca prima della sua uscita da bocchette disposte nel soffitto, nelle pareti, o anche nel pavimento dei singoli locali. Il requisito principale della termoventilazione è quello di un'inerzia termica assai ridotta, il che consente di portare a regime l'ambiente in tempi più brevi che con altri sistemi di riscaldamento. Negli edifici industriali è largamente impiegato un sistema di riscaldamento a mezzo di apparecchi termoventilatori, disposti lungo le pareti perimetrali dei locali: questi sono allacciati a un impianto centrale di produzione di acqua calda, che circola nel corpo tubi del termoventilatore; un ventilatore incorporato fa circolare parte dell'aria esterna intorno al corpo tubi provocandone il riscaldamento e la circolazione forzata nell'ambiente di lavoro.Un altro sistema per riscaldare ambienti di piccole dimensioni, è la pompa di calore simile concettualmente a un condizionatore d'aria ma con un ciclo invertito che conduce il calore dall'esterno verso l'interno dell'abitazione. Numerosi modelli di condizionatori sono dotati della cosiddetta "pompa di calore" che funziona come elemento riscaldante durante i mesi invernali.

Tecnica: progettazione degli impianti per il riscaldamento di ambienti

Nella progettazione di un qualsiasi impianto di riscaldamento si deve inizialmente procedere al calcolo del carico termico (perdite di calore degli ambienti verso l'esterno), per poter poi giungere alla definizione, al dimensionamento e alla disposizione degli elementi costitutivi dell'impianto, e cioè del generatore termico che fornisce calore al fluido (in genere una caldaia), situato in un apposito locale le cui dimensioni, accessi e posizione sono determinati dalle norme di sicurezza dei vigili del fuoco, le quali indicano anche le caratteristiche richieste ai depositi del combustibile; della rete delle tubazioni e dei corpi scaldanti, quali i radiatori tradizionali (elementi verticali in ghisa o acciaio stampato oppure piastre, sia lisce sia nervate), i convettori (tubi alettati disposti in nicchie), i pannelli radianti (serpentine annegate nella struttura muraria, sia a soffitto sia a pavimento o a parete, oppure pannelli autonomi sospesi alla struttura portante). Un aspetto del riscaldamento tuttora in fase di studio è quello che nasce dalla necessità di impedire la formazione di ghiaccio o il persistere di neve su sedi particolari, quali campi sportivi, aeroporti, autostrade; tale riscaldamento si realizza, in genere, per trasformazione di energia elettrica in calore, mediante la disposizione di cavi elettrici (costituiti da un'anima metallica avvolta da un isolante minerale e contenuta in una guaina esterna metallica) interrati nel suolo o annegati nella pavimentazione.

Tecnica: il riscaldamento nei mezzi di trasporto

Nei treni, come negli aeroplani, l'impianto di riscaldamento è generalmente del tipo a circolazione forzata dell'aria: l'aria esterna è convogliata su idonei corpi scaldanti a funzionamento elettrico e fatta circolare all'interno delle carrozze, o della carlinga, mediante appositi ventilatori; l'aria calda, che esce da bocchette poste in posizione idonea, viene poi aspirata e messa in ricircolo nell'impianto; questo richiede in genere la chiusura ermetica dei finestrini, che negli aeroplani è tassativa onde non provocare pericolose depressurizzazioni. In alcune vetture ferroviarie, il riscaldamento viene effettuato mediante scaldiglie a circolazione d'acqua poste sotto i sedili di ciascuno scompartimento. Negli autoveicoli, l'impianto di riscaldamento fa parte della dotazione standard di tutte le vetture e, oltre a migliorare il comfort essenziale degli occupanti, svolge una funzione utile alla guida poiché contribuisce a garantire condizioni ottimali di visibilità, eliminando la condensa di vapore sulle superfici vetrate. Nella maggior parte dei veicoli il riscaldamento è affidato a un radiatorino ausiliario in cui viene fatta circolare l'acqua di raffreddamento del motore; su tale radiatorino è montato un elettroventilatore a più velocità che obbliga l'aria esterna a lambirne la superficie, per cui si riscalda e nel contempo viene convogliata all'interno dell'abitacolo attraverso le bocchette per la ventilazione del veicolo. Il conducente può gestire dal cruscotto l'intensità, la direzione e la temperatura volute, agendo su comandi opportuni, dotati di semplici ideogrammi, che permettono di miscelare aria calda e aria fredda esterna, nonché d'indirizzarla nella zona della testa, dei piedi o sul parabrezza. L'efficienza dell'impianto di riscaldamento è valutata sulla base del tempo necessario a portare la temperatura delle zone testa e piedi a 18-20 ºC.