Scelta dello scambiatore di calore a piastre Nordic Tec per un aerotermo a glicole – come fare?

In questo articolo ci occuperemo di un tema importante, ovvero la scelta dello scambiatore di calore per un aerotermo a glicole – anche se, in realtà, non è indispensabile che quest'ultimo funzioni con il glicole. Il riscaldamento mediante aerotermi è raramente utilizzato nelle abitazioni unifamiliari, ma è piuttosto diffuso nei magazzini e negli edifici industriali. Spiegheremo brevemente come funzionano gli aerotermi e quale sia il principio di funzionamento di questo tipo di riscaldamento. Nella seconda parte dell'articolo ci concentreremo invece sull'argomento principale, cioè sulla scelta di uno scambiatore di calore a piastre Nordic Tec per questo tipo di aerotermo.

Se ti interessa esclusivamente la scelta dello scambiatore per l'aerotermo e conosci già il funzionamento dell'aerotermo e di questo sistema di riscaldamento, puoi passare direttamente alla seconda parte dell'articolo cliccando sul paragrafo corrispondente nell'indice.

Come funziona un aerotermo e perché viene spesso utilizzato il glicole?

Un aerotermo è un dispositivo il cui compito è riscaldare il flusso d'aria che lo attraversa mediante un fluido caldo che circola nell'impianto. Questo fluido termovettore, dal quale il calore viene trasferito all'aria, è spesso il glicole – in questo caso si parla di aerotermi a glicole, anche se può essere utilizzata anche semplice acqua. Più avanti spiegheremo perché in molti magazzini o stabilimenti produttivi nei circuiti degli aerotermi si utilizza il glicole anziché la sola acqua.

Nella maggior parte dei casi il fluido è una miscela di acqua e glicole, poiché garantisce la protezione contro il gelo alle basse temperature. Questo è particolarmente importante nelle centrali di ventilazione, negli impianti industriali e nei sistemi installati all'esterno degli edifici, dove l'acqua potrebbe congelare e provocare danni all'aerotermo o all'intero impianto. L'aggiunta di glicole abbassa il punto di congelamento del fluido, aumentando la sicurezza e l'affidabilità dell'intero sistema, anche se allo stesso tempo riduce leggermente le prestazioni di scambio termico rispetto all'acqua pura, poiché il glicole cede il calore in modo leggermente meno efficiente.

Affinché un aerotermo possa funzionare correttamente e garantire un flusso di aria calda nell'ambiente, deve quindi essere alimentato con un fluido caldo. Ma da dove proviene il calore di questo fluido?

scambiatori di calore a piastre saldobrasate Nordic Tec Ba-16-32 IT5

scambiatori di calore a piastre saldobrasate Nordic Tec Ba-16-32 IT5 2

Disponibile

Scambiatore di calore NORDIC TEC Ba-16-32 1" 130kW

IT-Scambiatore-Ba-16-32

132,50 €

scambiatore calore piastre Nordic Tec IT8 Ba-32-50

scambiatore calore piastre Nordic Tec IT8 Ba-32-50 2

Disponibile

Scambiatore di calore a 50 piastre NORDIC TEC Ba-32-50 1" 285kW

IT-Scambiatore-Ba-32-50

239,99 €

Filtro magnetico 1 pollice Nordic Tec DN 25 IT2

Filtro magnetico 1 pollice Nordic Tec DN 25 IT2 2

Disponibile

Defangatore magnetico 1" Nordic Tec DN25

IT-filtro-defangatore-magnetico-1"-NT

66,99 €

Un aerotermo a glicole richiede una fonte di calore, ad esempio una caldaia

L'aerotermo installato in una centrale di ventilazione deve essere alimentato con un fluido caldo, che cederà il proprio calore all'aria che attraversa l'aerotermo. Per questo è necessaria una fonte di calore, ad esempio una caldaia a gas o a pellet, ma può essere anche una pompa di calore. Dopo aver ceduto il calore all'aria nell'aerotermo, il glicole ritorna raffreddato alla fonte di calore, dove viene nuovamente riscaldato e quindi inviato di nuovo all'aerotermo, in un ciclo continuo di circolazione. Il sistema può quindi funzionare correttamente, ma a cosa serve in questo caso uno scambiatore di calore a piastre?

Vedi anche: Collettori di distibuzione Nordic Tec

Il ruolo dello scambiatore di calore a piastre in un sistema con aerotermo

Lo scambiatore di calore a piastre svolge, in un impianto con aerotermo, la funzione di elemento intermedio tra la fonte di calore e il circuito a glicole che alimenta l'aerotermo. Il suo compito consiste nel trasferire l'energia termica dall'impianto di riscaldamento alla miscela di acqua e glicole senza che i due fluidi si mescolino. Questa soluzione permette di separare il circuito della fonte di calore da quello dell'aerotermo, aumentando la sicurezza dell'impianto, facilitandone la manutenzione e consentendo l'utilizzo di parametri di funzionamento differenti sui due lati dello scambiatore.

Va inoltre ricordato che nell'impianto di riscaldamento (cioè, semplificando, nel circuito della caldaia) il fluido termovettore è l'acqua, mentre nell'aerotermo si utilizza generalmente una miscela di acqua e glicole. Per separare il glicole dal circuito della caldaia alimentato ad acqua viene utilizzato uno scambiatore di calore a piastre. Esso consente di trasferire il calore dal circuito della caldaia al glicole presente nel circuito dell'aerotermo, mantenendo allo stesso tempo la completa separazione idraulica dei due circuiti. Lo scambiatore di calore a piastre trasferisce il calore senza mescolare i due fluidi (non è un separatore idraulico).

Ciò è particolarmente importante negli impianti di ventilazione e nelle applicazioni industriali, dove l'aerotermo può essere esposto a basse temperature e l'utilizzo del glicole lo protegge efficacemente dal congelamento.

Schema semplificato dell'impianto con scambiatore di calore a piastre e aerotermo

Di seguito presentiamo uno schema, naturalmente molto semplificato, che illustra il ruolo dello scambiatore di calore in un impianto con aerotermo. Lo schema omette molti dettagli importanti, come ad esempio valvole o pompe di circolazione. Il suo scopo è mostrare la posizione dello scambiatore di calore come elemento di collegamento tra la fonte di calore e l'aerotermo, evidenziando che un impianto di questo tipo è costituito da due circuiti indipendenti.

Schema semplificato dell'impianto con scambiatore di calore a piastre e aerotermo

Scelta dello scambiatore Nordic Tec per un aerotermo a glicole

I criteri di scelta riportati di seguito non sono universali e si riferiscono esclusivamente agli scambiatori di calore della casa polacca Nordic Tec. Tali criteri potrebbero non essere validi per prodotti di altri produttori. Il fatto che Nordic Tec utilizzi specifici rapporti tra la superficie delle piastre e la potenza richiesta rende la scelta dello scambiatore molto più semplice. Tuttavia, confrontare la superficie delle piastre di modelli appartenenti a produttori diversi non è sempre corretto, poiché le piastre possono differire per spessore, profilatura e distanza tra una piastra e l'altra, influenzando così il coefficiente di scambio termico anche a parità di superficie.

In altre parole, uno scambiatore di calore Nordic Tec con una superficie di scambio di 1 m² può risultare più efficiente di un modello più economico con la stessa superficie, poiché Nordic Tec punta su apparecchi con un coefficiente di trasferimento del calore più elevato. Di conseguenza, la stessa superficie delle piastre non garantisce necessariamente le stesse prestazioni. In particolare, scegliere gli scambiatori più economici, spesso solo leggermente meno costosi, raramente rappresenta un vero risparmio e, nella maggior parte dei casi, la differenza di prezzo è piuttosto contenuta.

Superficie delle piastre dello scambiatore in rapporto alla potenza dell'aerotermo

Se consideriamo le temperature di mandata normalmente utilizzate negli impianti con aerotermi, esse si collocano generalmente tra 50 e 70 °C. In queste condizioni si consiglia di prevedere circa 0,3–0,35 m² di superficie delle piastre ogni 10 kW di potenza dell'aerotermo a glicole. Se l'aerotermo ha una potenza maggiore, è sufficiente mantenere la stessa proporzione. Un eventuale sovradimensionamento dello scambiatore non rappresenta un problema; è invece consigliabile evitare il sottodimensionamento, ossia l'utilizzo di un'unità troppo piccola.

Scambiatore di calore NORDIC TEC Ba-16-60 1" 200kW

Disponibile

Scambiatore di calore NORDIC TEC Ba-16-60 1" 200kW

IT-Scambiatore-Ba-16-60

183,99 €

Disponibile

Kit di montaggio per scambiatore di calore a piastre DN25 - 1"

IT-WSP-1"

124,99 €

scambiatore acqua olio Nordic Tec Ba-32-60 IT6

scambiatore acqua olio Nordic Tec Ba-32-60 IT6 2

Disponibile

Scambiatore di calore a 60 piastre NORDIC TEC Ba-32-60 1" 330kW

IT-Scambiatore-Ba-32-60

299,99 €

E se nel circuito dell'aerotermo viene utilizzata acqua invece del glicole?

Molti si chiederanno a questo punto perché sia necessario uno scambiatore. Dopotutto, il suo compito era separare il glicole presente nel circuito dell'aerotermo. In effetti, in molti impianti con aerotermi viene utilizzata semplice acqua, purché il progettista e il committente ritengano che non vi sia alcun rischio di congelamento e quindi non sia necessario utilizzare liquidi antigelo. Dal punto di vista della scelta dello scambiatore di calore questa è una buona notizia, perché l'acqua assorbe e cede il calore circa il 10% più facilmente rispetto a una miscela acqua-glicole (in modo approssimativo, poiché il valore dipende dalla concentrazione del glicole).

Ciò consente di utilizzare scambiatori di calore a piastre leggermente più piccoli, ad esempio 0,25–0,3 m² di superficie delle piastre ogni 10 kW.

E per gli impianti a bassa temperatura di mandata, ad esempio con pompa di calore?

Si tratta di una situazione diversa. Va innanzitutto detto che gli impianti con aerotermi progettati per funzionare con temperature di mandata inferiori a 50 °C sono piuttosto rari. I produttori di aerotermi indicano generalmente che, per ottenere prestazioni elevate, questi dispositivi richiedono temperature di esercizio più elevate. Tuttavia, seguendo la tendenza generale verso gli impianti a bassa temperatura, anche le pompe di calore vengono impiegate per alimentare i circuiti degli aerotermi. Come è noto, le pompe di calore raggiungono la massima efficienza lavorando a temperature più basse, e questo comporta alcune conseguenze.

In questi casi è purtroppo necessario utilizzare uno scambiatore di calore di dimensioni maggiori, seguendo il principio secondo cui più bassa è la temperatura, più grande deve essere lo scambiatore. Anche l'utilizzo di scambiatori con una superficie delle piastre pari a 0,5–0,6 m² ogni 10 kW è pienamente giustificato se si desidera mantenere la temperatura di esercizio della fonte di calore il più bassa possibile. Vale comunque la pena chiedersi se, anche con un corretto trasferimento del calore attraverso lo scambiatore, l'aerotermo sarà in grado di riscaldare efficacemente l'edificio interessato. Se l'edificio è progettato per funzionare con temperature così basse, non vi sono particolari controindicazioni; bisogna però ricordare che gli aerotermi vengono molto spesso installati in edifici non di recente costruzione.

Vedi anche: