Il concetto di base con qualsiasi tipo di stufa, sia essa un modello da interno o da esterno, è lo scambio di calore: si desidera trasferire l’energia termica da un luogo caldo a un luogo più fresco. Il progetto di ogni singola stufa segue questo principio di base, prima si genera calore, quindi il calore viene in qualche modo distribuito all’ambiente circostante. Il calore si può propagare in tre modi: conduzione, convezione e irraggiamento, con gli ultimi due preferibili.
Prendiamo l’esempio di qualcosa che esiste da molto tempo: un falò. Devi avere tre cose per accendere il fuoco: carburante (legna), ossigeno (aria) e un sistema di accensione (fiammifero, accendino, pietra focaia, ecc.). Quando il legno brucia, si verifica una reazione chimica che converte l’energia immagazzinata nelle molecole delle fibre di legno in vari sottoprodotti, come: calore, luce, anidride carbonica, ecc.
L’obiettivo di qualsiasi riscaldatore è convertire la maggior parte dell’energia in calore e sprecare il meno possibile in luce, fumo, ecc. I sistemi di riscaldamento più vecchi non erano molto efficienti ed erano anche molto ingombranti. Una volta generato il calore, deve essere convogliato, in modo da riscaldare la zona mirata. Che tu ci creda o no, generare calore è la parte facile. Distribuire quel calore all’area mirata in modo efficiente è davvero difficile. Ci sono due modi per farlo:
Riscaldatori a convezione
La convezione comporta il trasferimento di calore da un luogo all’altro tramite il movimento dei fluidi. Quando parliamo di riscaldatori, il fluido in questione è l’aria, un mezzo per il flusso di energia termica fuori dal riscaldatore e nel nostro corpo. I riscaldatori convettivi sono di due tipi: convezione naturale e convezione forzata. La convezione naturale si basa sul movimento dell’aria causato dalle forze di galleggiamento che derivano dalle variazioni di densità tra aria calda e fredda.
Pensa a qualsiasi stufa convettiva che non abbia un ventilatore, l’elemento riscaldante riscalda l’aria circostante che poi scorre per la stanza con l’aiuto delle correnti d’aria naturali. D’altra parte, un riscaldatore a convezione forzata è dotato di una sorta di sistema di ventilazione che forza l’aria calda fuori dal riscaldatore per propagare il calore più velocemente. I riscaldatori a convezione forzata sono più rumorosi e consumano leggermente più energia, ma riscaldano anche uno spazio molto più velocemente dei riscaldatori a convezione naturale.
Radiatori a olio a confronto
Riscaldatori a trasferimento radiativo
In caso di trasferimento radiativo di energia termica, il calore si propaga attraverso la radiazione elettromagnetica. Pensa ai riscaldatori a infrarossi: non fanno affidamento sull’aria circostante per trasferire il calore da un punto all’altro. I riscaldatori a infrarossi possono concentrare direttamente il loro calore sull’area mirata e sono quindi molto più veloci nel riscaldare una posizione desiderata poiché non è necessario attendere che l’aria si riscaldi.
Tuttavia, ciò ha uno svantaggio: i riscaldatori radiativi non generano tanta energia termica quanto i tipi convettivi e sono anche peggiori nel coprire aree più grandi poiché possono concentrarsi solo su una regione specifica. Ecco perché i riscaldatori radianti sono molto migliori per il riscaldamento spot e si trovano tipicamente in spazi personali, piccoli laboratori, ecc.
I riscaldatori radiativi sono talvolta dotati di ventilatori per propagare l’energia termica attraverso un mix di convezione e irraggiamento, poiché la stessa reazione che genera la radiazione termica genera anche molto calore che viene disperso nell’aria vicina. Dotando il riscaldatore radiativo di un ventilatore, viene utilizzata ogni singola quantità di energia termica (sia radiativa che convettiva).
Quale tipo di riscaldatore riscalda più velocemente?
Decidere se sia più efficace il riscaldamento radiante o il riscaldamento a convezione dipende dal fatto che tu stia cercando di riscaldare te stesso o la stanza. Le stanze con scarso isolamento, correnti d’aria o soffitti alti sono molto difficili da riscaldare con una stufa a convezione. Il calore che generano si diffonde nell’ambiente circostante o si diffonde su un’area così ampia da non essere percepibile o diventa dispendioso. L’aria è un cattivo conduttore di calore.
Dove i riscaldatori radianti lottano è qualsiasi luogo in cui desideri muoverti comodamente nella stessa area. Dato che il loro calore è così concentrato, i riscaldatori radianti non possono riscaldare nulla al di fuori del loro campo visivo e poiché le onde elettromagnetiche si diffondono mentre viaggiano dalla loro fonte, devi essere fisicamente vicino al riscaldatore per sentire il suo calore. Tutto ciò li rende un ottimo modo per riscaldare uno o due individui, ma pessimo per riscaldare le stanze. Il loro calore è troppo limitato.
Le stufe a convezione, sebbene non altrettanto efficienti, riscaldano molto bene gli ambienti chiusi, permettendoti di muoverti senza sentire freddo o freddo. Richiedono più tempo per riscaldarti, ma sono ciò di cui hai bisogno se desideri una soluzione di riscaldamento costante e a lungo termine. Dato che le onde elettromagnetiche che emettono non interagiscono con l’aria, i riscaldatori radianti non soffrono di questi problemi.
Forniscono calore immediato a tutte le persone e agli oggetti direttamente di fronte a loro e poiché gli oggetti trattengono il calore meglio dell’aria, il calore dei riscaldatori radianti impiega più tempo per dissiparsi, quindi gli oggetti rimangono caldi anche dopo che il riscaldatore è stato spento. Possono essere utilizzati anche all’aperto. La loro tecnologia a infrarossi non è sensibile ai venti o alle correnti d’aria.
Considerazioni finali
Come sistemi di riscaldamento personale, i riscaldatori a convezione e i riscaldatori radianti hanno molto per consigliarli. I riscaldatori a convezione funzionano più lentamente e in modo meno efficiente, ma forniscono calore prolungato per un lungo periodo e coprono aree più grandi. I riscaldatori radianti forniscono un raggio di calore concentrato che riscalda persone e oggetti molto rapidamente, ma solo in piccole aree.
Nonostante i loro inconvenienti, sia il riscaldamento a convezione che il riscaldamento radiante sono più efficaci se utilizzati negli apparecchi per il riscaldamento di ambienti personali piuttosto che nei grandi sistemi domestici. Sistemi fissi di riscaldamento a convezione e pannelli radianti a parete riscaldano grandi superfici, ma a un costo molto più elevato.
Le stufe utilizzano meno energia per riscaldare gli spazi più piccoli, il che consente di risparmiare denaro a lungo termine. Alcuni riscaldatori d’ambiente moderni combinano anche le due tecnologie per migliorare la loro efficienza e fornire più calore più velocemente. Dai un’occhiata ai nostri articoli sulle singole tecnologie per farti una rapida idea di quale faccia al caso tuo.
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