Guida al dimensionamento dei radiatori

15/03/2023 - Il dimensionamento termosifoni è un'operazione importante che garantisce un riscaldamento efficace ed efficiente degli ambienti di tutta l’abitazione. Quando un sistema di riscaldamento non è dimensionato correttamente, gli occupanti della casa vivono in una condizione non confortevole, il riscaldamento rimane acceso per periodi prolungati e i costi energetici aumentano.
 
È la situazione in cui si è trovato Massimiliano R. un utente del Forum di Edilportale, che chiede consigli tecnici alla community per poter calcolare correttamente gli elementi dei radiatori della sua casa.
 
Quesito: Quando ho ristrutturato casa, ho deciso di non sostituire i termosifoni, ma dopo qualche mese che ci vivo ho la sensazione che non scaldino abbastanza gli ambienti. Credo che siano sottodimensionati rispetto alla grandezza delle stanze. Vorrei sostituirli, come si fa?
 
In questo articolo vedremo quali fattori chiave considerare quando si dimensionano i termosifoni e come fare una stima il più possibile accurata. Tuttavia, va sottolineato che il dimensionamento dei termosifoni non è un’operazione fai-da-te, al contrario è frutto di un calcolo basato su nozioni di termodinamica, per questo si consiglia di rivolgersi sempre a professionisti del settore.
 
Vedremo come il calcolo degli elementi radiatori è un'operazione importante non solo per garantire un riscaldamento efficace ed efficiente degli ambienti, ma anche per posizionare correttamente gli attacchi idraulici dell’impianto; soprattutto nell’ambito di una ristrutturazione o nuova costruzione, è un’operazione che va fatta in fase di progetto, onde evitare spiacevoli sorprese in seguito, come spazi ed altezze insufficienti o interassi decentrati.
 

Come calcolare il fabbisogno termico di casa

Il primo passo da fare è calcolare il fabbisogno termico o carico termico, la potenza Q, della casa o del singolo ambiente.
 
In generale, si considera una potenza di circa 100 watt (o 341 BTU) per metro quadrato di superficie da riscaldare, per un'abitazione ben isolata. Tuttavia, è sempre consigliabile optare per dei metodi di calcolo. Il fabbisogno termico di un'abitazione può essere calcolato utilizzando due metodi:
 

• tecnico;
• empirico.

 
Nel metodo tecnico si prendono in considerazione molteplici fattori quali:
 

• la dimensione degli ambienti;
• l’isolamento dell’involucro;
• il numero di finestre e porte;
• l’orientamento dell’edificio;
• l’esposizione al sole, al vento e agli altri agenti atmosferici;
• la presenza di ponti termici;
• il numero degli abitanti della casa.

 
Il metodo empirico per il dimensionamento termosifoni considera:
 

• il volume della stanza;
• il coefficiente termico.

 
Secondo il metodo empirico il fabbisogno termico Q è dato dalla seguente formula:
   
Il coefficiente termico varia a seconda della fascia climatica, così come stabilite dal DPR 412/93 e successivi aggiornamenti.
 
Nell’immagine seguente è stato inserito il coefficiente termico stimato, calcolato in watt al metro cubo, per zona climatica.
 
 Zone climatiche in Italia | Dihade1144 - Opera propria, CC0, https://bit.ly/3Ln5OCb  

Come dimensionare i termosifoni con il metodo empirico

Ipotizziamo di trovarci in provincia di Firenze (zona climatica D) e di dover inserire un radiatore nel living, che ha le seguenti misure 6x4x2,7 mt (lunghezza-larghezza-altezza):
 
- Volume della stanza = 65 mc (si approssima all’unità superiore);
- Coefficiente termico 32 W/mc.
 
Secondo la formula, il fabbisogno termico sarà pari a 2080 W.
 
Noto il carico termico sarà ora possibile scegliere in maniera adeguata il termosifone adatto alla stanza.
 
A questo punto subentra un altro fattore, ancora una potenza, ma questa volta strettamente legata al radiatore: si tratta della Resa Termica o Potenza Termica del termosifone, espressa anch’essa in Watt. Essa rappresenta l’efficacia di un radiatore nel fornire calore all'ambiente circostante e dipende da diversi fattori, tra cui le dimensioni, la forma, il tipo di installazione, ma soprattutto dal ΔT di progetto, ovvero la differenza di temperatura tra il radiatore stesso e l’ambiente circostante.
 
Il ΔT di progetto è dato dalla seguente formula:
   

• Tm è la temperatura media ottenuta dalla somma fra la temperatura di mandata (Tu) e la temperatura di ritorno (Tr) dell’acqua, diviso due: (Tu+ Tr)/2;
• Ti è il set point di progetto della temperatura interna che è 20°C.

 
Ipotizzando di avere un impianto di riscaldamento con caldaia a condensazione (che funziona ad alte temperature) si avranno in media:

- Tu pari a 70°C
- Tr pari a 50° C
 
Il salto termico medio è ∆T =Tm-Ti= 40 °C
   
Determinato il ΔT sarà ora possibile conoscere il numero degli elementi (N) del termosifone. Visionando la scheda tecnica dei radiatori già installati in casa o di quelli da installare, in corrispondenza del ΔT= 40° C si potrà leggere il relativo valore della resa termica di ogni singolo elemento (Rt).
 
Riprendendo il valore del fabbisogno termico calcolato in precedenza, 2080 W, e dividendolo per la Rt si ottiene il numero di elementi di cui dovrà essere composto il termosifone.
 
È opportuno sottolineare che spesso in molte schede tecniche si trova come unico riferimento il ΔT= 50° C, come definito dalla normativa Europea EN 442. Tuttavia, usare un ΔT 50° C vuol dire progettare a temperature molto alte. Oggi grazie alle elevate prestazioni dei radiatori si può progettare anche a basse temperature con ΔT= 30° C, soluzione quest’ultima che rende idoneo l’abbinamento dei termosifoni alla pompa di calore.
 

La composizione del radiatore in base al numero di elementi

Ogni radiatore è caratterizzato da tre dimensioni:
 

• l'altezza, che fornisce l’interasse;
• la larghezza che fornisce il numero di elementi;
• la profondità che fornisce il numero di colonne.

 
Giostrando su queste tre dimensioni possiamo comporre il modello di termosifone che più ci piace e che allo stesso tempo sia in grado di fornire il calore necessario per la stanza. È possibile partire già con le idee ben chiare, ad esempio l’altezza o la larghezza che il radiatore dovrà avere, di conseguenza si lavorerà sugli spessori ossia sul numero di colonne.
 
Se abbiamo a disposizione poco spazio in larghezza si potrà optare per un termoarredo alto a più colonne, oppure se il problema è la profondità sarà sufficiente aggiungere degli elementi.
 
Riprendendo il case study iniziale e ipotizzando il termosifone vada installato sotto una finestra, deduciamo che la sua altezza sarà all'incirca 75 cm. Scegliamo a titolo esemplificativo il modello Tesi della Irsap. La potenza termica Q dedotta in precedenza, 2080 W, è abbastanza alta; quindi, dovremmo lavorare soprattutto in profondità aumentando il numero di colonne, perché se mettessimo solo elementi il termosifone sarebbe troppo largo.

Estratto scheda tecnica Tesi4 di Irsap, dalla tabella è possibile leggere la Rt del singolo elemento 

Ipotizzando un 4 colonne (Tesi 4), dalla scheda tecnica prendiamo la resa del singolo elemento a ΔT 50° C, che è pari a 96,8 Watt, dividendo 2080 W per 96,8 W si ottengono 22 elementi (si approssima all’unità superiore). Quindi il nostro termosifone avrà 4 colonne e 22 elementi. Considerando che la distanza tra l’asse degli elementi è di circa 45 mm, si avrà mediamente una larghezza di 99 cm a cui andrà sommato l’ingombro delle valvole, pertanto una larghezza complessiva vicino al metro.
 
Se la larghezza risulta essere eccessiva rispetto allo spazio disponibile si potrà scegliere un modello a più colonne, facendo attenzione che il termosifone questa volta non sporga troppo rispetto al davanzale della finestra. 

Questo è il criterio che si applica a tutti i radiatori per il corretto calcolo e dimensionamento.