Cosa sono le stufe ad infrarossi? Analizziamone le caratteristiche, i vantaggi e le eventuali controindicazioni.
Le stufe ad infrarossi sono dispositivi la cui caratteristica saliente è che riscaldano per effetto delle radiazioni infrarosse che colpiscono persone ed oggetti posti sul loro cammino.
Queste stufe, alimentate in maniera eterogenea (combustione di gas naturale o gpl, combustione di idrocarburi liquidi come il kerosene, corrente elettrica ed in alcuni particolari tipi anche biomasse), vengono utilizzate per il riscaldamento di:
In termini più semplici le stufe ad infrarossi sono apparati che trasmettono la maggior quota del calore prodotto per irraggiamento e quindi sotto forma di onde elettromagnetiche con frequenza nel campo dell’infrarosso. Solo una piccola quota sarà invece trasmessa per convezione.
Come lo stesso nome indica sono radiazioni elettromagnetiche con una lunghezza d’onda che è superiore alla più bassa dello spettro visibile, e quindi del rosso, ed inferiore a quella delle microonde. Sono quindi onde elettromagnetiche con lunghezza d’onda compresa tra 700 ed 1 milione di nanometri dove un nanometro è un miliardesimo di metro ossia 0,000000001 metri.
Ovviamente poiché gli infrarossi sono fuori dallo spettro visibile essi non sono percepibili dall'occhio umano. Le radiazioni infrarosse sono comunemente associate al calore in quanto esse, non solo sono emesse da un qualunque corpo che si trovi ad una temperatura superiore allo zero Kelvin (ossia superiore ai -273,15 °C.), ma anche perché, se nel loro percorso colpiscono un corpo esse determinano, all'interno di questo, sviluppo di calore.
Tutto ciò spiega perché una delle più comuni applicazioni delle radiazioni infrarosse è nel campo della generazione di calore in quanto un qualunque corpo portato ad una determinata temperatura, t>0, emette onde elettromagnetiche e tra queste radiazioni infrarosse. Esiste poi una legge, nota come legge di Wien, che stabilisce che l’energia termica emessa da un corpo caldo ha per ogni temperatura un picco che si sposta dall'infrarosso verso il visibile all'aumentare della temperatura a cui viene portato il corpo. Quindi corpi a temperatura più bassa emetteranno radiazioni più infrarossi con lunghezza d’onda più corta.
Le stufe ad infrarossi possono essere realizzate in molte maniere differenti. Ovviamente il modo in cui vengono costruite dipende essenzialmente da come sono alimentate, dal momento che, come si è già detto, l’alimentazione può essere di differenti tipologie. Tutto ciò spiega la varietà di modelli di tali apparati. Questi, infatti, per poter assolvere al loro compito devono essere dotati di un opportuno emettitore che dovrà essere riscaldato ad una prestabilita temperatura di esercizio. Condizione che ovviamente può essere realizzata in molte maniere.
Forniamo nel seguito un po’ di esempi che chiariranno quanto detto e forniranno una idea più precisa su come può essere costruita una stufa ad infrarossi.
In questa tipologia di stufe l’emettitore di radiazioni infrarosse è in sostanza un filamento percorso da corrente elettrica che si riscalda e conseguentemente emette radiazioni infrarosse.
La realizzazione più comune, economica ma non certamente la più efficiente è di racchiudere il filamento da riscaldare in un involucro ceramico e di posizionarlo davanti ad un riflettore metallico che focalizza gli infrarossi emessi.
Nei modelli più elaborati l’emettitore, che è sempre un filamento, è racchiuso in un'ampolla in vetro sigillata e riempita di gas inerti come i gas nobili Argon e Xeno. Ad essi, per migliorare il funzionamento del dispositivo, si aggiungono piccole percentuali di alogeni gassosi comunemente lo iodio. In tal modo la temperatura elevata del filamento provoca evaporazione dei suoi atomi che si legano all'alogeno formando alogenuro di tungsteno che, sempre per effetto della temperatura, subito si decompone e rilascia nuovamente atomi metallici di tungsteno che si rideposita sul filamento. Il ciclo che così si innesca impedisce che la lampada che funge da emettitore si deteriori in tempi rapidi.
Approfondisci le tipologie di stufe elettriche.
In questa tipologia di stufe ad infrarosso avviene una reazione di ossidazione dell’idrocarburo che produce calore. Di solito su un pannello ceramico o un tubo metallico ricoperto da una miriade di microscopici fori, detto emettitore, si fa defluire il combustibile liquido o gassoso che sia. Sulla superficie dell’emettitore sono distribuiti gli atomi di un catalizzatore che solitamente è un metallo nobile come platino e rodio o più comunemente un ossido metallico. Su di esso, dove si incontrano idrocarburo, ossigeno ed atomi del catalizzatore, si innesca la reazione di ossidazione che è esotermica (reazione che comporta trasferimento di calore all'ambiente). Il catalizzatore pur non partecipando alla reazione di ossidazione dell’idrocarburo con l’ossigeno (è una comune combustione) ne abbassa l'energia di attivazione e quindi fa sì che essa avvenga a temperatura più bassa e senza sviluppo di fiamma.
L’emettitore così riscaldato emetterà raggi infrarossi che riscalderanno gli oggetti e le persone che incontreranno sulla loro traiettoria.
Approfondisci le caratteristiche delle stufe a gas.
Tra tutte le stufe alimentate a biomassa (legna, cippato, pellet,mais ecc..) quelle che riscaldano principalmente per emissione di radiazione infrarossa sono quelle ad accumulo.
Scopri le caratteristiche delle stufe ad accumulo.
Queste hanno una massa consistente che viene riscaldata con una sola combustione della biomassa e per un discreto numero di ore continuano ad irradiare infrarossi, grazie al calore accumulato, anche a stufa spenta.
Trattandosi di dispositivi disomogenei elencheremo solo i vantaggi e svantaggi del riscaldamento con gli infrarossi e non quelli dei singoli apparati.
I vantaggi delle stufe ad infrarosso:
Gli svantaggi sono:
Per la disomogeneità dei dispositivi i costi sono estremamente variabili e vanno da meno di 100 € per i tipi a filamento inglobato in ceramica a diverse migliaia di euro per i modelli più accessoriati o quelli in muratura costruiti artigianalmente su misura.
Il consumo di una stufa ad infrarossi varia a seconda del tipo e dell’alimentazione, ma generalmente esse hanno un rendimento elevato .
In media comunque per il riscaldamento ad infrarossi sono necessari dai 50 ai 100 watt di potenza per metro quadro. Prendendo ad esempio un appartamento di 70 mq con media efficienza termica occorreranno 4/5000 watt di potenza che è pari a circa 30 kW/h.
Le stufe ad infrarossi sono tra le stufe elettriche quelle a basso consumo e permettono un notevole risparmio energetico in quanto riscaldano direttamente il corpo senza riscaldare l’aria circostante.
Per tale motivo sono adatte ad edifici molto alti o per riscaldare all'aperto.
Inoltre hanno un basso costo di acquisto, sono di facile installazione e non hanno bisogno di molta manutenzione.
Le stufe ad infrarossi non fanno male ma anzi producono una condizione di comfort adatta alle specifiche richieste dell’organismo.
Esse non producono fumi e gas tossici, non modificano il tasso di umidità e lasciano l’aria fresca e pulita nell'ambiente. Oltre a non arrecare danni alla salute, le stufe ad infrarosso non inquinano l’atmosfera come altri tipi di riscaldamento. Inoltre le stufe ad infrarossi, qualsiasi sia il tipo di alimentazione, sono sicure e non presentano rischi di esplosioni perché dotate di moderni dispositivi di sicurezza.
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