martedì 25 gennaio 2011
Biomassa: Teleriscaldamento di Tirano
Biomassa: Teleriscaldamento di Tirano: "Il calore generato dalla combustione delle biomasse può essere utilizzato anche per fornire una sorta di 'teleriscaldamento'. E' quanto avv..."
lunedì 17 gennaio 2011
Ciclo del carbonio
Quanto carbonio si trova in atmosfera sotto forma di CO2? Quanto se ne è aggiunto negli ultimi 250 anni? E nel mare? Sembrano domande difficili e lo sono certamente, ma può risultare una scoperta capire che grazie a semplici modellazioni e a semplici calcoli, che usano niente più che la geometria e la chimica del liceo, è possibile dare una risposta, sia pure approssimata.
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Vediamo come si può fare qualche semplice conto .Anzitutto quanto pesa l’atmosfera terrestre? Noi sappiamo che esercita al livello del mare una pressione di 1 atmosfera per cm2, ossia l’equivalente di circa 1kg/cm2 o di 10 ton/m2; su questa base possiamo facilmente calcolarlo. La pressione che esercita dipende appunto dal suo peso e se calcoliamo la superficie terrestre totale e la moltiplichiamo per questo peso unitario abbiamo una prima risposta.
Raggio terrestre=6.371 km
Area in km2, considerando la Terra come una sfera = 4pr2 = 4 x 3,14 x 6.3712 = 510 milioni di km2 circa.
Dato che un km2 è un milione di m2 abbiamo quindi 5,1 x 1014 m2. Su questa superficie si esercita una forza di 5,1 x 1015 ton che è il peso dell’atmosfera: 5,1 milioni di miliardi di ton o 5,1 peta-tonnellate.
Come sappiamo dalle misure di Mauna Loa, la CO2 rappresenta 390 ppm in volume (dicembre 2010); e questa, per la legge dei gas, è anche la percentuale sulla pressione, ma in peso?
Consideriamo che il peso molecolare medio dell’aria è di 28,97, ossia 28,97 g/mole; la CO2 pesa 44,01, o 44,01g/mole e di conseguenza la sua percentuale in peso sarà più elevata di quella in volume, nella medesima proporzione: ossia 390 x 44,01/28,97=590 ppm in peso.
Ne segue comunque che il peso della CO2 è in totale 5,1 x 1015 x 590/1.000.000 ton, ossia circa 3.009 Gton. Attualmente (1).
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Al principio della rivoluzione industriale (attorno al 1750) erano invece 278 ppm in volume (dati NOAA) ed in peso 278 x 44,01/28,97 = 422 ppm in peso. Immaginando che l’atmosfera fosse la medesima globalmente, arriviamo a 5,1 x 1015 x 422/1.000.000 ton = 2.153 Gton.
Allora possiamo concluderne che la quantità totale si è accresciuta di circa 856 Gton. Questa è la quantità rimasta in atmosfera, ma quanta CO2 è stata riversata nell’atmosfera dalle nostre attività?
Allora possiamo concluderne che la quantità totale si è accresciuta di circa 856 Gton. Questa è la quantità rimasta in atmosfera, ma quanta CO2 è stata riversata nell’atmosfera dalle nostre attività?
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Dai dati statistici della CDIAC che ha pazientemente sommato tutti i consumi storici di combustibili fossili e le quantità di carbonato distrutte nella produzione di cemento, si apprende che abbiamo emesso dal 1751 ben 337 Gton di carbonio per il consumo di combustibili fossili e la produzione di cemento; per capire quanta CO2 abbiamo così prodotto, occorre moltiplicare questo numero per il rapporto fra il peso molecolare della CO2 e quello del carbonio, ossia 44,01/12,011; quindi 337 x 44,01/12,011 = 1.235 Gton di CO2.A questo occorre aggiungere il carbonio emesso per l’uso della terra (deforestazione, agricoltura, etc.). Qui la stima è più complessa e soggetta a maggiori errori; comunque CDIAC stima almeno 150 Gton di carbonio dal 1850; quindi altre 150 x 44,01/12,011 = 550 Gton, una stima per difetto.
Siamo ad almeno 1.785 Gton di CO2 emesse dalle attività umane negli ultimi 250 anni.
Dato che ne sono rimaste in atmosfera 856, i pozzi abiotici e la biosfera ne hanno riassorbite 929 Gton, principalmente nel mare, che ne costituisce un formidabile deposito, decine di volte più grande dell’atmosfera. Il riassorbimento netto dalla biosintesi o nel suolo forestale o agricolo dobbiamo invece considerarlo negativo data la stima di perdita netta di CDIAC.
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L’aggiunta di CO2 all’acqua del mare ne provoca l’acidificazione in quanto il gas in questione è un acido debole; in acqua forma infatti acido carbonico, H2CO3.
Teniamo presente che, per il medesimo motivo, l’interazione fra CO2 e mare non può essere stimata usando solo la legge di Henry, cioè l’equilibrio fra gas e soluzione, come per esempio per l’ossigeno o l’azoto; in soluzione acquosa la CO2 si trasforma in acido carbonico, ione bicarbonato e ione carbonato, a sua volta in equilibrio con un corpo di fondo di carbonato di calcio e di magnesio. Per capire meglio cosa succede esaminiamo il grafico seguente:
Teniamo presente che, per il medesimo motivo, l’interazione fra CO2 e mare non può essere stimata usando solo la legge di Henry, cioè l’equilibrio fra gas e soluzione, come per esempio per l’ossigeno o l’azoto; in soluzione acquosa la CO2 si trasforma in acido carbonico, ione bicarbonato e ione carbonato, a sua volta in equilibrio con un corpo di fondo di carbonato di calcio e di magnesio. Per capire meglio cosa succede esaminiamo il grafico seguente:
in cui è mostrato l’andamento della concentrazione delle tre principali specie chimiche discendenti dall’anidride carbonica in acqua. Si tenga presente che, per quanto riguarda la banda blù, il grafico è indicativo ed i valori indicati in esso non sono esattamente quelli calcolati. La banda blù esprime l’intervallo di variazione misurato nell’acidità del mare, che è valutata con l’unità definita come pH, ossia il log cambiato di segno della concentrazione dello ione H+. Il grafico è un grafico logaritmico: in ogni direzione uno spostamento verso sinistra o verso l’alto di una tacca segna un aumento di dieci volte e in direzione opposta una diminuzione di 10 volte, della concentrazione di H+ o della specie chimica considerata..
L’estremo destro della banda indica il valore iniziale, al 1750, circa 8,179, mentre l’estremo sinistro indica il valore odierno di 8,069 unità.
L’estremo destro della banda indica il valore iniziale, al 1750, circa 8,179, mentre l’estremo sinistro indica il valore odierno di 8,069 unità.
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E’ importante capire cosa succede e perché. Aggiungere CO2 fa aumentare la sua concentrazione e fa aumentare anche la concentrazione di ione bicarbonato, mentre diminuisce quella dello ione carbonato; delle tre sostanze lo ione bicarbonato è dominante, mentre il secondo in abbondanza è il carbonato e solo ultima la CO2. La modifica in corso avvicina la concentrazione di CO2 e di carbonato; attualmente lo ione bicarbonato rappresenta circa il 90% del totale, lo ione carbonato un 9% e la CO2 circa 1%. Dato l’uso di una grandezza logaritmica come il pH la concentrazione di H+ è aumentata di circa il 29% sebbene la riduzione del pH sia di sole 0,11 unità: infatti il logaritmo decimale di 1,29 è appunto 0,11.
A quanto C complessivamente corrisponde in tutte e tre le forme questa modifica? Non è un calcolo stechiometrico difficile, ma lo effettuiamo usando un calcolatore su web, che tiene conto anche dell’effetto della salinità complessiva, della temperatura e della pressione. Dato che queste grandezze cambiano di continuo possiamo solo avere delle stime; useremo una pressione totale di 1 atm, una temperatura media dell’acqua di 15°C e la salinità media del mare.
Introducendo i due valori di pH nella prima casella della colonna centrale otteniamo nelle ultime tre caselle della medesima colonna le concentrazioni delle tre specie in mmol/litro (ossia millesimi di mole per litro):
A quanto C complessivamente corrisponde in tutte e tre le forme questa modifica? Non è un calcolo stechiometrico difficile, ma lo effettuiamo usando un calcolatore su web, che tiene conto anche dell’effetto della salinità complessiva, della temperatura e della pressione. Dato che queste grandezze cambiano di continuo possiamo solo avere delle stime; useremo una pressione totale di 1 atm, una temperatura media dell’acqua di 15°C e la salinità media del mare.
Introducendo i due valori di pH nella prima casella della colonna centrale otteniamo nelle ultime tre caselle della medesima colonna le concentrazioni delle tre specie in mmol/litro (ossia millesimi di mole per litro):
Possiamo innanzitutto valutare la quantità di C presente nel mare sotto forma di ione carbonato o bicarbonato o di anidride carbonica.
Il volume del mare è stimato in 1,35 miliardi di km3, che corrisponderebbe ad un cubo di oltre 1.100 km di lato o ad una sfera con un diametro di 1.370 km, ossia un vero e proprio “pianetino” di acqua, ben più grande del più grande dei pianetini, Cerere, il cui diametro è di soli 930 km; ricordiamo inoltre che 1 km3è 1 miliardo di m3; quindi abbiamo 1,35 x 1018 m3.
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Al principio dell’era industriale avevamo, nelle sue varie forme, un totale equivalente di CO2 di 2,0822 mmol/litro, ossia (moltiplicando per 1.000 numeratore e denominatore) moli/m3. Quindi 2,0822 x 44,01 g = 91,64 g di CO2 per m3 di acqua di mare; in totale 91,64 g/m3 x 1,35 x 1018 m3 = 123,7 x 1018 g = 123,7 x 1012 ton, ossia 123,7 Teraton, 123.700 Gton, una quantità oltre 57 volte maggiore che nell’atmosfera di allora!
La situazione è cambiata così: 2,1261 x 44,01= 93,57 g/m3 ; di conseguenza abbiamo un totale di 93,57 g/m3 x 1,35 x 1018 m3 = 126,3 x 1018 g = 126,3 x 1012 ton = 126.300 Gton, ossia 42 volte più che in atmosfera oggi.
In sostanza ad un aumento di pressione parziale della CO2 del 40% circa in atmosfera sarebbe corrisposto un aumento di gas disciolto come tale del 24% e solo del 4% dello ione bicarbonato, una riduzione dello ione carbonato del 15% e un incremento del totale delle varie forme del 2%.
La quantità di gas disciolta in più in ogni m3 di mare sarebbe tale che in totale avremmo 126.300 - 123.700= 2.600 Gton di CO2 in più.
La quantità di anidride carbonica necessaria a far variare il pH del mare nella sua totalità è oltre il doppio di quella che ci abbiamo rilasciata, stando ai dati CDIAC, come si spiega questo disaccordo?
Certamente dipende in parte dalla difficoltà di stimare valori “medi” accettabili delle varie grandezze. Ma una differenza altrettanto importante la fanno i meccanismi di trasporto dei gas nell’oceano; in sostanza il mare non è una soluzione in equilibrio con l’atmosfera (il trasporto è non solo diffusione, ma anche correnti oceaniche e moti convettivi su scala gigantesca, come il cosiddetto ”nastro trasportatore” o la caduta di detriti che vengono poi degradati ad una certa profondità).
L’anidride carbonica penetra velocemente nella parte superiore dell’oceano, modificandone velocemente il pH, ma poi, più in basso dove vento e onde non ci sono il processo è molto più lento; quindi la variazione di pH stimata in superficie probabilmente non corrisponde a quella presente a maggiore profondità, dove fra l’altro la temperatura e la pressione sono diverse e di conseguenza la solubilità del gas è diversa.
La situazione è cambiata così: 2,1261 x 44,01= 93,57 g/m3 ; di conseguenza abbiamo un totale di 93,57 g/m3 x 1,35 x 1018 m3 = 126,3 x 1018 g = 126,3 x 1012 ton = 126.300 Gton, ossia 42 volte più che in atmosfera oggi.
In sostanza ad un aumento di pressione parziale della CO2 del 40% circa in atmosfera sarebbe corrisposto un aumento di gas disciolto come tale del 24% e solo del 4% dello ione bicarbonato, una riduzione dello ione carbonato del 15% e un incremento del totale delle varie forme del 2%.
La quantità di gas disciolta in più in ogni m3 di mare sarebbe tale che in totale avremmo 126.300 - 123.700= 2.600 Gton di CO2 in più.
La quantità di anidride carbonica necessaria a far variare il pH del mare nella sua totalità è oltre il doppio di quella che ci abbiamo rilasciata, stando ai dati CDIAC, come si spiega questo disaccordo?
Certamente dipende in parte dalla difficoltà di stimare valori “medi” accettabili delle varie grandezze. Ma una differenza altrettanto importante la fanno i meccanismi di trasporto dei gas nell’oceano; in sostanza il mare non è una soluzione in equilibrio con l’atmosfera (il trasporto è non solo diffusione, ma anche correnti oceaniche e moti convettivi su scala gigantesca, come il cosiddetto ”nastro trasportatore” o la caduta di detriti che vengono poi degradati ad una certa profondità).
L’anidride carbonica penetra velocemente nella parte superiore dell’oceano, modificandone velocemente il pH, ma poi, più in basso dove vento e onde non ci sono il processo è molto più lento; quindi la variazione di pH stimata in superficie probabilmente non corrisponde a quella presente a maggiore profondità, dove fra l’altro la temperatura e la pressione sono diverse e di conseguenza la solubilità del gas è diversa.
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Secondo le conoscenze attuali la distribuzione attuale della CO2 in oceano varia con la zona e con la profondità, mostrando una specie di massimo verso i 400-800 metri; inoltre essa ha oscillato in sincrono con le glaciazioni, ed è diminuita negli ultimi 30 milioni di anni.
Potremmo, in modo molto grossolano, stimare che grazie a questi complessi meccanismi di trasporto solo un volume di oceano pari a 929/2.600=0,36 , quindi il 36% circa è stato influenzato finora da questo meccanismo di acidificazione, una profondità corrispondente a circa il 36% di quella media del mare che è di circa 4.200 metri, ossia circa 1.500 metri.
Possiamo facilmente comprendere come nella realtà il volume influenzato potrebbe essere superiore se accettassimo che l’effetto diminuisca con la profondità. Possiamo aspettarci anche che con il tempo l’effetto aumenti incrementando anche le conseguenze biologiche del processo.
Potremmo, in modo molto grossolano, stimare che grazie a questi complessi meccanismi di trasporto solo un volume di oceano pari a 929/2.600=0,36 , quindi il 36% circa è stato influenzato finora da questo meccanismo di acidificazione, una profondità corrispondente a circa il 36% di quella media del mare che è di circa 4.200 metri, ossia circa 1.500 metri.
Possiamo facilmente comprendere come nella realtà il volume influenzato potrebbe essere superiore se accettassimo che l’effetto diminuisca con la profondità. Possiamo aspettarci anche che con il tempo l’effetto aumenti incrementando anche le conseguenze biologiche del processo.
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Testo di Claudio Della Volpe
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(1) E’ interessante notare che l’incremento percentuale della CO2 ha modificato il peso molecolare medio dell’aria, perché la CO2 pesa più della media degli altri gas. Il peso è cresciuto rispetto a quello riportato nella maggior parte dei libri, ma non è facile misurarlo, perché la variazione è sulla seconda decimale (per la precisione 28,98 rispetto a 28,96). Questo è un altro effetto dell’incremento della CO2atmosferica; le percentuali riportate in questa pagina sono errate rispetto a quelle aggiornate di UIGI o di Wikipedia. Se fate una piccola ricerca, vedrete che è vero per molte altre pagine web e di libri: riportano ancora una concentrazione pre-industriale di CO2, generalmente indicata come 0,03% invece dello 0,0390%, con conseguenti variazioni anche delle altre. Ho usato un valore intermedio nei calcoli che comunque non vengono modificati in modo sostanziale.
martedì 7 dicembre 2010
Energia solare, come sostituire il petrolio in tre mosse
La possibilità di abbandonare il petrolio e ottenere buona parte dell’energia elettrica dal Sole c’è, quello che manca è la volontà politica a livello mondiale. Lo sostiene la rivista americana Scientific American, che ha elaborato un “grande piano solare” con cui sarebbe teoricamente possibile produrre il 69% dell’energia elettrica di un grande Paese come gli Usa soltanto utilizzando il Sole e a costi competitivi con quelli attuali.
L’energia che arriva dal Sole in 40 minuti, scrive la rivista, sarebbe sufficiente a coprire il consumo globale per un anno. Convertendo solo il 2,5% di quella che colpisce gli stati del Southwest americano si coprirebbero i consumi statunitensi del 2006.
Attualmente però dal solare gli Stati Uniti ricavano solo il 6% dell’energia. Il piano proposto da Scientific American prevede di ottenere almeno 3mila Gigawatts di energia da impianti fotovoltaici, da stoccare con la tecnica dell’aria compressa e da distribuire con un metodo totalmente nuovo di trasmissione.
L’obiettivo del 69%, che potrebbe essere addirittura maggiore se al fotovoltaico si accoppiassero le altre fonti rinnovabili, sarebbe raggiunto nel 2050 al prezzo di 400 miliardi di dollari, appena il doppio di quanto prevedeva di spendere la Casa Bianca per la guerra in Iraq.
«Queste cifre sono scientificamente valide, ma rimarranno un buon auspicio se non ci sarà la volontà politica - spiega Carlo Manna, responsabile del centro studi dell’Enea - gli Usa sono stati i primi a investire nel solare già negli anni ‘80, ma poi la politica non ha più sostenuto questa strada e adesso gli americani sono indietro anche rispetto alla Cina, oltre che a Spagna e Germania che sono ai massimi livelli. Il potenziale c’è ed è notevolissimo, ma senza investimenti questi rimangono scenari irrealizzabili, anche se la tecnologia adatta già c’è».
Il piano proposto per gli Usa permetterebbe di chiudere 600 centrali elettriche tradizionali, e di abbattere le emissioni del 62%. Un problema - quello delle vetuste centrali elettriche alimentate a carbone - che attanaglia anche il Canada, l’Ontario in particolare. «Bisogna sottolineare - dice l’esperto - che negli Usa si fanno già i conti di quanti posti di lavoro e quanta ricchezza possono derivare incentivando le energie rinnovabili»
Il “grande piano solare” proposto da Scientific American, che permetterebbe di ottenere fino al 69% dell’energia elettrica dal Sole entro il 2050, si basa su tecnologie già presenti sui mercati. Ecco come raggiungere l’obiettivo in tre mosse.
Fattori solari. Secondo le proiezioni degli esperti le celle a tellururo di cadmio, quelle meno costose fino a questo momento, raggiungeranno entro pochi anni un costo competitivo con il petrolio.
Il piano ne prevede circa 80mila metri quadrati (sedici campi da calcio) capaci di produrre 1500 Gigawatt di energia. I restanti 1500 sarebbero prodotti con il metodo del solare a concentrazione. La zona più adatta individuata negli States è l’Arizona, che come la Sicilia è poco abitata e ricca di Sole.
Caverne pressurizzate. Il problema principale per l’energia solare è come immagazzinarla per produrre elettricità quando non c’è il Sole. La soluzione proposta è utilizzarla per comprimere l’aria all’interno di cavità naturali o artificiali. L’aria compressa può venire poi impiegata per far girare le turbine di una centrale.
Questo sistema è già in uso in Germania e negli Stati Uniti, e costa la metà di una batteria tradizionale.
Un altro metodo utilizzabile impiega alcuni sali fusi, che trattengono molto bene il calore.
Corrente diretta. L’energia solare non sempre può essere prodotta vicino alle zone di utilizzo. Questo rende necessario studiare nuovi metodi di trasmissione: quello più adatto prevede la costruzione di linee ad alto voltaggio e a corrente continua, molto più efficienti di quelle tradizionali a corrente alternata, e già utilizzate ad esempio in alcune centrali eoliche.
Fonte
L’energia che arriva dal Sole in 40 minuti, scrive la rivista, sarebbe sufficiente a coprire il consumo globale per un anno. Convertendo solo il 2,5% di quella che colpisce gli stati del Southwest americano si coprirebbero i consumi statunitensi del 2006.
Attualmente però dal solare gli Stati Uniti ricavano solo il 6% dell’energia. Il piano proposto da Scientific American prevede di ottenere almeno 3mila Gigawatts di energia da impianti fotovoltaici, da stoccare con la tecnica dell’aria compressa e da distribuire con un metodo totalmente nuovo di trasmissione.
L’obiettivo del 69%, che potrebbe essere addirittura maggiore se al fotovoltaico si accoppiassero le altre fonti rinnovabili, sarebbe raggiunto nel 2050 al prezzo di 400 miliardi di dollari, appena il doppio di quanto prevedeva di spendere la Casa Bianca per la guerra in Iraq.
«Queste cifre sono scientificamente valide, ma rimarranno un buon auspicio se non ci sarà la volontà politica - spiega Carlo Manna, responsabile del centro studi dell’Enea - gli Usa sono stati i primi a investire nel solare già negli anni ‘80, ma poi la politica non ha più sostenuto questa strada e adesso gli americani sono indietro anche rispetto alla Cina, oltre che a Spagna e Germania che sono ai massimi livelli. Il potenziale c’è ed è notevolissimo, ma senza investimenti questi rimangono scenari irrealizzabili, anche se la tecnologia adatta già c’è».
Il piano proposto per gli Usa permetterebbe di chiudere 600 centrali elettriche tradizionali, e di abbattere le emissioni del 62%. Un problema - quello delle vetuste centrali elettriche alimentate a carbone - che attanaglia anche il Canada, l’Ontario in particolare. «Bisogna sottolineare - dice l’esperto - che negli Usa si fanno già i conti di quanti posti di lavoro e quanta ricchezza possono derivare incentivando le energie rinnovabili»
Il “grande piano solare” proposto da Scientific American, che permetterebbe di ottenere fino al 69% dell’energia elettrica dal Sole entro il 2050, si basa su tecnologie già presenti sui mercati. Ecco come raggiungere l’obiettivo in tre mosse.
Fattori solari. Secondo le proiezioni degli esperti le celle a tellururo di cadmio, quelle meno costose fino a questo momento, raggiungeranno entro pochi anni un costo competitivo con il petrolio.
Il piano ne prevede circa 80mila metri quadrati (sedici campi da calcio) capaci di produrre 1500 Gigawatt di energia. I restanti 1500 sarebbero prodotti con il metodo del solare a concentrazione. La zona più adatta individuata negli States è l’Arizona, che come la Sicilia è poco abitata e ricca di Sole.
Caverne pressurizzate. Il problema principale per l’energia solare è come immagazzinarla per produrre elettricità quando non c’è il Sole. La soluzione proposta è utilizzarla per comprimere l’aria all’interno di cavità naturali o artificiali. L’aria compressa può venire poi impiegata per far girare le turbine di una centrale.
Questo sistema è già in uso in Germania e negli Stati Uniti, e costa la metà di una batteria tradizionale.
Un altro metodo utilizzabile impiega alcuni sali fusi, che trattengono molto bene il calore.
Corrente diretta. L’energia solare non sempre può essere prodotta vicino alle zone di utilizzo. Questo rende necessario studiare nuovi metodi di trasmissione: quello più adatto prevede la costruzione di linee ad alto voltaggio e a corrente continua, molto più efficienti di quelle tradizionali a corrente alternata, e già utilizzate ad esempio in alcune centrali eoliche.
Fonte
mercoledì 10 novembre 2010
Riscaldamento e comfort
Per ottenere una situazione di benessere termico all’interno di un ambiente, è tanto importante la qualità del calore prodotto, quanto la sua quantità.
Per raggiungere il confort termico, il corpo umano privilegia lo scambio di calore per irraggiamento rispetto a quello per convezione e per conduzione.
La maggior parte dei sistemi di riscaldamento presenti nelle case, invece, utilizza lo scambio per convezione, cioè scalda soprattutto l’aria che ci circonda; ciò aumenta la circolazione delle polveri, la secchezza dell’aria, e i consumi di combustibile.
Per raggiungere il confort termico, il corpo umano privilegia lo scambio di calore per irraggiamento rispetto a quello per convezione e per conduzione.
La maggior parte dei sistemi di riscaldamento presenti nelle case, invece, utilizza lo scambio per convezione, cioè scalda soprattutto l’aria che ci circonda; ciò aumenta la circolazione delle polveri, la secchezza dell’aria, e i consumi di combustibile.
I sistemi tradizionali sono in genere dei termosifoni (radiatori), composti da elementi cavi in ghisa, acciaio o alluminio, disposti in più colonne, nei quali circola acqua calda ad una temperatura tra i 60° e 80° C.
Così disposti, i vari elementi si scambiano a vicenda calore per irraggiamento, scaldando l’aria che li circonda ed innescando un moto convettivo; solo una piccola parte del calore viene trasmessa per irraggiamento dalla superficie rivolta verso l’ambiente.
Così disposti, i vari elementi si scambiano a vicenda calore per irraggiamento, scaldando l’aria che li circonda ed innescando un moto convettivo; solo una piccola parte del calore viene trasmessa per irraggiamento dalla superficie rivolta verso l’ambiente.
Un primo passo in avanti è stato fatto con la commercializzazione di corpi scaldanti piatti detti anche piastre radianti realizzati in acciaio o in alluminio che trasferiscono più del 50% del calore per via radiante. Nei radiatori a piastra circola acqua calda a temperature inferiori ai 60° C, in questo modo si riducono sensibilmente il moti convettivi d’aria e il sollevamento delle polveri. I radiatori a piastra si possono installare al posto dei tradizionali termosifoni senza comportare modifiche ingenti all'impianto esistente.
Recentemente sono entrati in commercio i convettori a battiscopa, essi sono formati da uno o due tubi (in genere di rame) nei quali circola acqua calda, circondati da una fitta serie di alette; il tutto, racchiuso in un profilo di alluminio, ha uno spessore di circa 3 cm. Vengono installati lungo le pareti esterne al posto del battiscopa, possono anche essere incassati riducendo la loro sporgenza.
Prima di mettere in opera il convettore è opportuno rivestire con una fascia isolante e riflettente la striscia di parete che lo ospiterà, riducendo così le perdite verso l’esterno.
Il sistema di trasferimento di calore è di tipo convettivo/radiante. L’aria scaldata dalle lamelle sale e lambisce le pareti retrostanti fino ad un’altezza di circa 2 metri, senza coinvolgere nel movimento tutta l’aria della stanza. La superficie della parete raggiunge una temperatura di 30°C alla base e 20°C alla sommità e scalda per irraggiamento l’ambiente prospiciente. L’aria interna ha una temperatura al suolo di circa 20°C e 16/18° C a 2 metri riducendo le perdite di calore verso l’alto. La temperatura dell’acqua in circolazione relativamente bassa (45° in media, 60°C nelle giornate più rigide) migliora il rendimento dell’intero impianto.
Questi sistemi possono essere alimentati con acqua calda proveniente da pannelli solari.
I convettori a battiscopa però hanno alcuni limiti di installazione.
Essendo fonti di calore a bassa temperatura e distribuiti in lunghezza, nel caso di ambienti poco isolati termicamente, diventa necessario incrementare notevolmente la dimensione dei convettori aumentando gli ingombri e i costi di installazione.
Inoltre, se alle pareti in cui è presente il convettore vengono addossati mobili di altezza rilevante il funzionamento del sistema viene compromesso.
Prima di mettere in opera il convettore è opportuno rivestire con una fascia isolante e riflettente la striscia di parete che lo ospiterà, riducendo così le perdite verso l’esterno.
Il sistema di trasferimento di calore è di tipo convettivo/radiante. L’aria scaldata dalle lamelle sale e lambisce le pareti retrostanti fino ad un’altezza di circa 2 metri, senza coinvolgere nel movimento tutta l’aria della stanza. La superficie della parete raggiunge una temperatura di 30°C alla base e 20°C alla sommità e scalda per irraggiamento l’ambiente prospiciente. L’aria interna ha una temperatura al suolo di circa 20°C e 16/18° C a 2 metri riducendo le perdite di calore verso l’alto. La temperatura dell’acqua in circolazione relativamente bassa (45° in media, 60°C nelle giornate più rigide) migliora il rendimento dell’intero impianto.
Questi sistemi possono essere alimentati con acqua calda proveniente da pannelli solari.
I convettori a battiscopa però hanno alcuni limiti di installazione.
Essendo fonti di calore a bassa temperatura e distribuiti in lunghezza, nel caso di ambienti poco isolati termicamente, diventa necessario incrementare notevolmente la dimensione dei convettori aumentando gli ingombri e i costi di installazione.
Inoltre, se alle pareti in cui è presente il convettore vengono addossati mobili di altezza rilevante il funzionamento del sistema viene compromesso.
Un altro sistema è quello a pannelli radianti.
Si tratta di serpentine in rame o materiale plastico nelle quali circola acqua ad una temperatura tra i 30 - 45°C, esse sono incorporate nello strato di intonaco che riveste pareti e soffitti o nel sottofondo dei pavimenti.
Il trasferimento di calore è per irraggiamento, le superfici riscaldate dalle serpentine irraggiano persone e cose e scaldano molto meno l’aria. Si ottiene così un comfort termico migliore con pareti calde (25 - 30°C) e aria più fresca (16 - 18°C circa).
Questi sistemi non coinvolgendo l'aria non sollevano polvere e soprattutto non la "abbrustoliscono".
Facendo circolare acqua a bassa temperatura disperdono molto meno calore verso esterno, inoltre avendo bassa inerzia termica scaldano l’ambiente in breve tempo permettendo di accendere l’impianto poco tempo prima.
Sono particolarmente vantaggiosi quando si devono riscaldare ambienti con grande volume, e consentono l'alimentazione con pannelli solari.
Possono essere impiegati anche d’estate, facendo circolare acqua fredda (13 - 15°C), si raffresca l’ambiente senza dover condizionare tutta l’aria, occorre però installare un deumidificatore che eviti la condensa sulle pareti dell'umidità estiva.
Il posizionamento ideale per tutti i sistemi a pannelli radianti è a parete, perché le superfici verticali in un ambiente sono quelle che hanno un maggiore scambio radiante con il corpo umano (il quale ha uno sviluppo verticale appunto).
L’installazione a parete ha però più vincoli.
Come già detto per i convettori a battiscopa, è inutile mettere un pannello radiante dietro un armadio.
Bisogna prestare attenzione nell’appendere quadri e simili, si possono danneggiare i tubi, per cui occorre spegnere l’impianto, attaccare alla parete uno scotch termocromatico che individua con precisione dove è il tubo e finalmente si può fare il foro.
Installando invece i pannelli radianti a pavimento o a soffitto si hanno rendimenti leggermente inferiori, ma è garantita la completa fruibilità di ogni spazio della casa.
Questi sistemi se ben ottimizzati permettono un risparmio di energia fino al 40%.
Si tratta di serpentine in rame o materiale plastico nelle quali circola acqua ad una temperatura tra i 30 - 45°C, esse sono incorporate nello strato di intonaco che riveste pareti e soffitti o nel sottofondo dei pavimenti.
Il trasferimento di calore è per irraggiamento, le superfici riscaldate dalle serpentine irraggiano persone e cose e scaldano molto meno l’aria. Si ottiene così un comfort termico migliore con pareti calde (25 - 30°C) e aria più fresca (16 - 18°C circa).
Questi sistemi non coinvolgendo l'aria non sollevano polvere e soprattutto non la "abbrustoliscono".
Facendo circolare acqua a bassa temperatura disperdono molto meno calore verso esterno, inoltre avendo bassa inerzia termica scaldano l’ambiente in breve tempo permettendo di accendere l’impianto poco tempo prima.
Sono particolarmente vantaggiosi quando si devono riscaldare ambienti con grande volume, e consentono l'alimentazione con pannelli solari.
Possono essere impiegati anche d’estate, facendo circolare acqua fredda (13 - 15°C), si raffresca l’ambiente senza dover condizionare tutta l’aria, occorre però installare un deumidificatore che eviti la condensa sulle pareti dell'umidità estiva.
Il posizionamento ideale per tutti i sistemi a pannelli radianti è a parete, perché le superfici verticali in un ambiente sono quelle che hanno un maggiore scambio radiante con il corpo umano (il quale ha uno sviluppo verticale appunto).
L’installazione a parete ha però più vincoli.
Come già detto per i convettori a battiscopa, è inutile mettere un pannello radiante dietro un armadio.
Bisogna prestare attenzione nell’appendere quadri e simili, si possono danneggiare i tubi, per cui occorre spegnere l’impianto, attaccare alla parete uno scotch termocromatico che individua con precisione dove è il tubo e finalmente si può fare il foro.
Installando invece i pannelli radianti a pavimento o a soffitto si hanno rendimenti leggermente inferiori, ma è garantita la completa fruibilità di ogni spazio della casa.
Questi sistemi se ben ottimizzati permettono un risparmio di energia fino al 40%.
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