Consultando i dati tecnici degli scambiatori di calore a piastre Nordic Tec - così come di molti altri produttori - può capitare di imbattersi in un parametro chiamato "flusso nominale", indicato di solito in m³/h. Vale la pena capire bene cosa significhi davvero questo valore, perché viene spesso interpretato in modo errato come il flusso massimo o come il flusso richiesto per il corretto funzionamento dello scambiatore. A volte viene inteso anche come il flusso in base al quale è stata calcolata la potenza nominale dello scambiatore, il che è altrettanto scorretto.
In realtà il flusso nominale non corrisponde a nessuno di questi significati. Si tratta soprattutto di un parametro orientativo, che consente di valutare per quale intervallo di flussi un determinato scambiatore è stato progettato e in quali condizioni idrauliche dovrebbe lavorare nel modo più efficiente.
Il flusso nominale di uno scambiatore di calore è un valore orientativo del flusso del fluido per il quale un determinato modello di scambiatore è stato progettato costruttivamente, con l'importante precisazione che questo non significa che ogni livello di flusso al di sotto del valore nominale sia ugualmente vantaggioso e consigliabile dal punto di vista progettuale.
✅ Va tenuto presente il principio secondo cui le resistenze idrauliche aumentano insieme all'aumentare del livello di flusso - anche quando ci si trova ancora all'interno del cosiddetto flusso nominale. Di conseguenza, in pratica, i valori superiori al 50%, e in particolare superiori al 75% del flusso nominale possono comportare resistenze idrauliche significative, cosa che in un impianto di riscaldamento "sano" dovrebbe generalmente essere evitata.
Questo parametro permette soprattutto di confrontare le capacità idrauliche di scambiatori a piastre di dimensioni diverse. Se, per esempio, un modello ha un flusso nominale di 4 m³/h e un altro di 8 m³/h, significa che il secondo modello è pensato per impianti con portate decisamente maggiori e che genererà automaticamente resistenze idrauliche minori. Questa è un'indicazione importante per chi progetta impianti di riscaldamento o raffreddamento.
Questo non significa però che attraverso il primo scambiatore debbano sempre passare esattamente 4 m³/h. Lo scambiatore può funzionare sia con flussi minori, sia - entro certi limiti - con flussi maggiori.
☑️✅ Un'informazione importante è anche che il flusso nominale si riferisce alla costruzione stessa del pacco piastre, al loro profilo, quindi alla capacità di flusso che la struttura stessa dello scambiatore consente. Un fattore limitante aggiuntivo - spesso il principale - è la dimensione stessa degli attacchi.
Il flusso nominale andrebbe quindi trattato soprattutto come un punto di riferimento.
In modo semplificato, ma rapido, conviene seguire una regola semplice:
Vale peraltro la pena notare che il criterio di scegliere i dispositivi idraulici con un certo margine di sicurezza è in pratica una prassi standard e non riguarda solo gli scambiatori a piastre. In modo analogo si scelgono le valvole, i collettori per il riscaldamento a pavimento, i separatori idraulici e altri dispositivi.
Un esempio è il grafico delle perdite di carico previste per lo scambiatore di calore Nordic Tec Ba-12-50 con attacco da 3/4", spesso utilizzato in impianti di riscaldamento più piccoli, ad esempio nei camini ad acqua.
☑️✅ Cosa bisogna osservare analizzando il grafico delle perdite di carico dello scambiatore?
1. Prima di tutto, che fino al livello di flusso di 0,8 l/s (cioè circa 2,88 m³/h - che corrisponde al 72% del flusso nominale di questo scambiatore, definito come 2,88 m³/h) si verifica un aumento improvviso delle perdite di carico previste, praticamente del tutto sproporzionato rispetto agli incrementi precedenti. Ciò conferma sostanzialmente il principio di evitare di progettare l'impianto per un funzionamento stabile oltre il 75% del valore.
2. Fino a circa il 50% del flusso nominale, o poco oltre, cioè fino a un valore di circa 0,6 l/s (che corrisponde approssimativamente a 2,2 m³/h, ovvero circa il 55% del flusso nominale), le previsioni delle perdite di carico restano molto favorevoli e crescono molto lentamente. Questo rappresenta quindi l'intervallo di lavoro più vantaggioso per lo scambiatore dal punto di vista delle resistenze idrauliche generate nell'impianto. I valori che superano il 50-55% restano accettabili, ma si nota già un'accelerazione della loro crescita.
Il grafico conferma quindi l'utilità di individuare le soglie del 50% e del 75% del valore del flusso nominale e permette di capire perché applicare questa semplice regola sia molto pratico, anche se vale la pena ricordare che non deve trattarsi esattamente del 50% o del 75%.
Il grafico permette anche di capire quale sia il ruolo del valore del flusso nominale e conferma che esso non serve a indicare il flusso "atteso" nell'impianto.
No. È uno degli equivoci più comuni.
Il flusso nominale non è il flusso massimo ammissibile attraverso lo scambiatore di calore.
In molti casi attraverso lo scambiatore si può far passare più fluido di quanto indicato dal valore nominale. Un esempio è il popolare scambiatore di calore Nordic Tec Ba-23-30. Va comunque ricordato che, all'aumentare del flusso, aumentano anche le resistenze idrauliche, ovvero la perdita di carico attraverso lo scambiatore.
✅ In teoria si può quindi arrivare a una situazione in cui un ulteriore aumento del flusso è sì fisicamente possibile, ma diventa sconveniente dal punto di vista dell'intero impianto, a causa delle resistenze enormi generate in tale configurazione. La pompa deve allora vincere resistenze maggiori, il che può richiedere una pompa di circolazione più potente e comportare un maggiore consumo energetico. Progettare impianti partendo dal presupposto che il flusso supererà il 75% del flusso nominale dello scambiatore (o di dispositivi simili) significa anche un rischio maggiore di guasti alla pompa, o comunque un'usura più rapida - e va generalmente considerato un errore di progettazione.
☑️✅ Un'indicazione utile per chi progetta con gli scambiatori Nordic Tec è che le resistenze idrauliche più basse si hanno fino al 50% del valore del flusso nominale. Oltre questo valore iniziano a crescere più rapidamente, in modo non lineare - ma restano accettabili in molti casi. Progettare invece impianti pensati per funzionare a lungo oltre il 75% del flusso nominale è considerato un errore (a meno che non si tratti di un funzionamento occasionale).
Per questo motivo il flusso nominale non va interpretato come una soglia oltre la quale lo scambiatore smette di funzionare. Ma il suo valore non va nemmeno considerato come un livello di flusso ammissibile senza conseguenze negative.
Disponibile
Nemmeno.
Se uno scambiatore di calore ha un flusso nominale di, ad esempio, 4 m³/h, non significa che l'impianto debba garantire esattamente quel flusso.
Gli scambiatori a piastre possono funzionare con valori di flusso diversi. Negli impianti reali il flusso dipende da molti fattori, tra cui:
Il valore nominale non è quindi un'istruzione che indica quale flusso vada assolutamente garantito.
Alla luce di quanto detto sopra, questa domanda perde in parte di senso. Il flusso non dovrebbe essere scelto in base allo scambiatore - il flusso andrebbe determinato in base alle esigenze dell'impianto o del sistema specifico. Lo scambiatore stesso può eventualmente essere scelto tenendo conto di questi flussi, e anzi dovrebbe esserlo. Sono le esigenze del sistema a determinare il flusso, non il contrario.
Lavorare al di sotto del flusso nominale è assolutamente possibile ed è la norma.
Va tuttavia ricordato che una velocità molto bassa del fluido nei canali dello scambiatore può significare un flusso turbolento meno intenso, e quindi condizioni di scambio termico peggiori. Questo riguarda però flussi molto bassi. La maggior parte degli scambiatori Nordic Tec è profilata in modo da raggiungere un flusso turbolento abbastanza rapidamente, anche a portate relativamente basse.
Di certo non significa che lo scambiatore smetterà di funzionare con flussi bassi. Continuerà a trasferire energia tra i due fluidi, tuttavia la sua resa termica reale dipenderà dalle condizioni operative specifiche.
Per questo motivo, scegliere uno scambiatore basandosi esclusivamente sulla potenza dichiarata in kW, senza considerare flussi e temperature, può portare a conclusioni errate.
Aumentare il flusso attraverso uno scambiatore di calore a piastre comporta innanzitutto un aumento della velocità del fluido nei canali tra le piastre.
Questo può migliorare le condizioni di scambio termico, perché una maggiore turbolenza del flusso favorisce il trasferimento di energia termica. Allo stesso tempo, però, le resistenze idrauliche crescono in modo molto marcato.
È proprio la caduta di pressione uno dei fattori più importanti che limitano il flusso pratico attraverso lo scambiatore.
Per questo motivo, negli impianti con portate elevate è spesso più conveniente utilizzare uno scambiatore più grande - con attacchi più grandi e canali di flusso più ampi - invece di forzare un flusso elevato attraverso un modello piccolo.
Disponibile
Disponibile
Il flusso e la potenza dello scambiatore sono collegati tra loro, ma non vanno confusi.
La quantità di energia trasportata dal fluido dipende dal suo flusso e dalla differenza di temperatura. Nel caso dell'acqua, questa relazione può essere rappresentata in modo semplificato con la formula:
dove:
Q – potenza termica,
ṁ – portata massica del fluido,
c – calore specifico del fluido,
ΔT – differenza di temperatura.
Questo significa che la stessa potenza può essere trasportata con flussi diversi, se cambia la differenza di temperatura.
Per esempio, un impianto che lavora con una grande differenza di temperatura tra mandata e ritorno può trasportare una determinata potenza con un flusso minore rispetto a un impianto che lavora con una differenza di temperatura ridotta.
Per questo motivo il solo flusso nominale non indica mai quale potenza raggiungerà lo scambiatore in un impianto specifico.
Indicare il flusso nominale serve soprattutto a facilitare all'utente la valutazione delle capacità idrauliche di un determinato modello. La sana regola del 50% e del 75% (i limiti che questi valori rappresentano) è molto efficace nella scelta rapida di scambiatori per pompe di calore e altri dispositivi.
È particolarmente utile quando si confrontano scambiatori con piastre di dimensioni diverse e diametri degli attacchi differenti. Se l'impianto richiede flussi relativamente elevati, occorre prestare attenzione non solo alla superficie di scambio termico e al numero di piastre, ma anche alle dimensioni della singola piastra, alla costruzione dei canali e al diametro degli attacchi.
Un numero elevato di piastre non significa infatti sempre che lo scambiatore sia adatto a flussi molto grandi - un esempio è proprio il modello Ba-23-70.
Un certo margine è di solito vantaggioso, soprattutto se si vuole limitare la caduta di pressione.
Questo non significa però che si debba sempre scegliere lo scambiatore più grande possibile.
Sovradimensionare lo scambiatore dal punto di vista idraulico può aumentarne il prezzo e le dimensioni, senza portare benefici proporzionati. La soluzione migliore è una scelta tale per cui lo scambiatore garantisca una superficie di scambio adeguata senza generare cadute di pressione eccessive al flusso richiesto dall'impianto. In pratica significa mantenersi sotto il 50%, o rispettivamente il 60%, del valore del flusso nominale.
Il flusso nominale è un parametro ausiliario, che permette di orientarsi sulle capacità idrauliche di uno scambiatore di calore. Non dovrebbe essere trattato come un limite rigido di funzionamento del dispositivo.
In pratica:
Per questo motivo il flusso nominale va trattato al meglio come un pratico punto di riferimento, che permette di valutare se un determinato modello di scambiatore Nordic Tec sia adatto, dal punto di vista idraulico, all'impianto che si sta progettando.
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