Hai mai visto le colonne di fumo delle ciminiere? Ti sei mai chiesto quanta energia stanno pompando inutilmente nell’aria? Forse molto meno di quanto pensi. Uno dei motivi per cui vengono installati, sempre più spesso in Italia, gli scambiatori di calore, è proprio quello di risparmiare più energia possibile dai gas di scarico. Gli scambiatori di calore si trovano anche nei motori delle automobili e delle navi per permettere loro di lavorare in modo ancor più efficiente. Questi dispositivi si trovano anche in casa, ad esempio nei frigoriferi, nelle stufe e nei condizionatori.

Visto il grande successo che stanno ottenendo, cerchiamo di capire bene cosa sono gli scambiatori di calore e a cosa servono.

Cosa sono gli scambiatori di calore?

La caldaia o il riscaldamento centrale presente a casa è un impianto che riscalda i radiatori ad acqua calda nella varie stanze della casa. Esso funziona bruciando il gas naturale, creando una linea o una griglia di getti di gas caldi. Quest’ultimi si dirigono verso l’alto attraverso l’acqua che scorre in una rete di tubi. Mentre l’acqua pompa attraverso i tubi, essa assorbe energia termica e si riscalda. Questa disposizione è ciò che intendiamo per scambiatore di calore: i getti di gas si raffreddano e l’acqua si riscalda. Gli scambiatori di calore sono dunque dei dispositivi che consentono ad un fluido di passare ad un secondo fluido senza mescolarli o farli entrare in contatto. Il principio essenziale di un scambiatore di calore è quello di trasferire il calore senza trasferire il fluido che trasporta il calore.

A cosa servono gli scambiatori di calore?

Gli scambiatori di calore sono ovunque e servono a riscaldare o raffreddare gli edifici ed a far lavorare i motori delle macchine in modo efficiente. Nelle centrali elettriche o nei motori i gas di scarico contengono spesso calore che si dirige inutilmente verso l’esterno. Questo è uno spreco di energia che uno scambiatore di calore riesce a ridurre, posizionandolo nei condotti di scarico e nelle ciminiere. Gli scambiatori di calore possono essere utili anche per riscaldare un ufficio o per raffreddare il motore diesel negli autobus attraverso il recupero dell’aria esterna che viene pompata fredda all’interno. Se si dispone di una doccia a risparmio energetico, potrebbe essere installato uno scambiatore di calore nell’uscita dell’acqua di scarico. Mentre l’acqua fredda scende, scorre poi attraverso delle serpentine di rame di uno scambiatore di calore che la riscaldano un po’ e permettono di far risparmiare l’energia che servirebbe per riscaldarla.

Tipi di scambiatori di calore

Tutti gli scambiatori di calore eseguono un passaggio di calore da un fluido ad un altro, ma lo fanno in modi diversi. Ecco quali sono i tipi di scambiatori di calore (per conoscere ulteriori tipologie di scambiatori puoi visitare il seguente sito: www.tempco.it/soluzioni/scambiatori-di-calore):

  • Scambiatori di calore a fascio tubiero: un fluido scorre attraverso i tubi metallici mentre il secondo fluido passa attraverso un involucro sigillato che li circonda. I due fluidi possono fluire nella stessa direzione, in direzioni opposte o ad angolo retto. Le caldaie nelle locomotive funzionano in questo modo.
  • Scambiatori di calore a piastre/alette: sono composti da sottili lastre di metallo o pinne dotate di una grande area di superficie che permette loro di scambiare il calore più rapidamente. Le caldaie a gas funzionano con questo tipo di scambiatore di calore.
  • Scambiatori di calore per minimizzare le perdite di calore negli edifici che possono essere recuperatori o rigeneratori: i recuperatori catturano il calore che altrimenti andrebbe perso attraverso un fluido freddo che viene immesso nella direzione opposta. I rigeneratori fanno muovere i fluidi di entrata ed i fluidi in uscita nello stessa canale ma in direzioni opposte ed in momenti diversi. Quando il fluido caldo fluisce attraverso il rigeneratore, perde il suo calore lungo la strada. Dopodiché il fluido freddo fluisce attraverso lo stesso canale, per mezzo il rigeneratore, raccogliendo il calore immagazzinato lì.