Per gli impianti di potenzialità superiore a 46,5 kW (40.000 kcal/h), come sappiamo, la legge 46/90 prescrive l’obbligo del progetto da parte di un progettista termotecnico abilitato, mentre per gli impianti di modeste dimensioni, anche se un calcolo dettagliato sarebbe comunque sempre consigliabile, risulta normalmente sufficiente una valutazione semplificata del fabbisogno termico.
Il calore
Tutti i corpi, che siano solidi, liquidi o aeriformi, sono formati da molecole in continuo movimento fra di loro.
Un’indicazione dell’intensità di agitazione delle molecole ci viene fornita dalla temperatura.
Nel Sistema Internazionale la temperatura si misura in gradi Celsius mentre nel Sistema Tecnico in gradi centigradi (°C), in pratica i due valori si equivalgono. L’agitazione molecolare aumenta se al corpo viene fornito calore, viceversa rallenta, arrestandosi completamente al raggiungimento dello “zero assoluto” (-273 °C), se viene sottratto calore.
Il calore assunto da un corpo è in definitiva determinato dal numero e dalla velocità media delle molecole che lo costituiscono.
Si ricorda che nel Sistema Internazionale l’unità di misura del calore (energia termica) è il Joule (J), mentre la caloria (kcal) è l’unità prevista dal Sistema Tecnico.
In Italia per definire in modo specifico ed intuitivo il processo di condizionamento o refrigerazione spesso si utilizza la Frigoria (Frig) che però non è contemplata da nessun altro sistema di misura.
Gli inglesi e gli americani usano invece le BTU (BritishThermal Unit).
Nel Sistema Internazionale l’unità di misura della potenza è il kW, mentre nel Sistema Tecnico è la kcal/h.
Le varie unità di misura sono fra loro convertibili mediante le seguenti relazioni:
- 1 W = 0,86 kcal/h = 0,86 frig/h = 3,4 BTU/h
- 1 kcal/h = 1 frig/h = 1,163 W = 3,95 BTU
- 1 BTU/h=0,25 kcal/h=0,25 frig/h=0,293 W
Una sostanza può trovarsi allo stato solido, liquido o aeriforme. In generale il passaggio da uno stato all’altro dipende dalla temperatura, dal volume e dalla pressione. Fornendo o sottraendo energia ad una sostanza, rispettivamente si indeboliscono o si rinsaldano i legami molecolari, determinando in tal modo il passaggio da uno stato fisico all’altro (fig. 2.2).
Fornendo ad una sostanza una determinata quantità di calore costante nel tempo si può osservare che la temperatura aumenta al passare del tempo senza che la sostanza sia soggetta a nessun cambiamento di stato fisico. Solo in corrispondenza di una determinato valore di temperatura ha inizio il cambiamento di stato e, pur continuando a fornire la stessa quantità di calore, la temperatura si mantiene costante fino a che tutta la materia non è cambiata di stato (un esempio piuttosto comune è quello del cambiamento di stato del ghiaccio che inizia con la fusione, in corrispondenza degli 0°C, e continua con l’evaporazione quando si raggiungono i 100 °C).
In prossimità delle temperature che determinano il cambiamento di stato tutta l’energia somministrata viene utilizzata per sciogliere i legami intermolecolari che caratterizzano lo stato fisico della sostanza e la temperatura non cambia finché non si è concluso tale processo.
L’energia che determina l’aumento di temperatura senza cambiamento fisico si chiama calore sensibile mentre quella utilizzata per la trasformazione da uno stato fisico all’atro si chiama calore latente. Il calore latente di fusione ed evaporazione è un parametro caratteristico di ogni sostanza e la quantità di calore necessaria sarà tanto maggiore quanto più grande sarà la quantità di materia sottoposta a cambiamento di stato. L’energia spesa per il cambiamento di stato può essere restituita nel processo inverso. Se si sottrae calore al gas si ottiene il passaggio da gassoso a liquido.
L’energia spesa per il passaggio di stato iniziale ed immagazzinata nel gas viene di nuovo restituita sottoforma di calore.
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