Potenza termica sensibile — Q = ṁ·c·ΔT

Cos'è questo calcolo

Calcola la potenza termica scambiata in un flusso continuo di fluido con variazione di temperatura (senza cambio di fase). Preset dei calori specifici per acqua, aria, miscela acqua+glicole e olio diatermico. Fornisce verdict qualitativo sull'ordine di grandezza della potenza per orientare il dimensionamento (caldaia, pompa di calore, scambiatore, UTA). La potenza termica scambiata per calore sensibile (senza cambio di fase) è Q = ṁ·cp·ΔT, dove ṁ è la portata massica di fluido, cp il suo calore specifico a pressione costante e ΔT la variazione di temperatura ingresso-uscita. Questa è la formula base per dimensionare scambiatori di calore, caldaie, pompe di calore, unità di trattamento aria (UTA) e circuiti idronici. Per acqua a 20°C cp ≈ 4186 J/(kg·K): un circuito di riscaldamento con portata 1 l/s e ΔT 10°C scambia circa 41.86 kW. Per aria cp ≈ 1005 J/(kg·K): un'UTA da 1 m³/s (1.2 kg/s) con ΔT 15°C scambia circa 18 kW. Il verdict qualitativo del tool orienta sulla classe di impianto appropriato alla potenza calcolata.

Formula

Q [W] = ṁ [kg/s] × cp [J/(kg·K)] × ΔT [K]

Q [kW] = Q[W] / 1000

Preset cp: acqua 4186 · aria 1005 · glicole 50% 3600 · olio diatermico 2100

La potenza termica scambiata per calore sensibile (senza cambio di fase) è Q = ṁ·cp·ΔT, dove ṁ è la portata massica di fluido, cp il suo calore specifico a pressione costante e ΔT la variazione di temperatura ingresso-uscita. Questa è la formula base per dimensionare scambiatori di calore, caldaie, pompe di calore, unità di trattamento aria (UTA) e circuiti idronici. Per acqua a 20°C cp ≈ 4186 J/(kg·K): un circuito di riscaldamento con portata 1 l/s e ΔT 10°C scambia circa 41.86 kW. Per aria cp ≈ 1005 J/(kg·K): un'UTA da 1 m³/s (1.2 kg/s) con ΔT 15°C scambia circa 18 kW. Il verdict qualitativo del tool orienta sulla classe di impianto appropriato alla potenza calcolata.

Condizioni di validità

Questo calcolo è valido nelle seguenti condizioni:

• Calore specifico cp costante nell'intervallo ΔT (valido entro ±40 °C attorno al punto tipico del fluido).
• Flusso stazionario (regime permanente) senza perdite di carico significative lungo il tratto.
• Nessuna variazione di fase (solo calore sensibile). Per evaporazione/condensazione servono entalpie specifiche.
• Portata massica ṁ espressa in kg/s: per acqua a 20°C, 1 l/s ≈ 1 kg/s (ρ ≈ 998 kg/m³).

Sensibilità del risultato

Il risultato varia in misura significativa al variare dei seguenti parametri:

• ΔT (K o °C) [K]: sensibilità lineare su "Q (W)" (proporzionale, elasticità 1.00).
• Portata massica ṁ (kg/s) [kg/s]: sensibilità lineare su "Q (W)" (proporzionale, elasticità 1.00).

Quando questo calcolo non si applica

• Per vapore d'acqua, refrigeranti o fluidi bifase: la formula Q = ṁ·cp·ΔT NON è valida. Usare Q = ṁ·Δh con entalpia specifica (tabelle di vapore, diagramma p-h).
• cp dell'acqua varia con T: 4217 a 0°C, 4181 a 20°C, 4216 a 80°C J/(kg·K). Il tool usa un valore medio 4186 J/(kg·K) (preset "Acqua"): errore ±0.8% per T tra 10 e 80°C.
• cp dell'aria aumenta del 2–4% con umidità relativa elevata: per UTA in climi umidi considerare 1012–1020 J/(kg·K).
• Non considera perdite termiche lungo le tubazioni: per impianti reali aggiungere 3–5% per coibentazione standard, fino a 15% per tubazioni non isolate.
• Quando NON usarlo: (a) per vapore saturo/surriscaldato (serve Δh), (b) per miscele reagenti o in cui cp dipende fortemente da T (olio pesante, metalli fusi), (c) per scambiatori con perdite rigidamente contabilizzate (usare bilancio energetico con rendimento η).
• Le fasce di verdict "piccolo/medio/grande/molto grande" sono una CONVENZIONE PRUDENZIALE del tool per orientare la scelta di taglia; NON sono limiti di progetto o di norma.

Note tecniche

• Regola rapida idronico-acqua: Q(kW) ≈ portata(l/s) × ΔT(°C) × 4.2. Con ΔT = 10 °C: Q ≈ portata(l/s) × 42 kW/l/s. Utile per stime mentali.
• Regola rapida aeraulico-aria: Q(W) ≈ portata(m³/s) × 1200 × ΔT(°C). Con ΔT = 10 °C: Q ≈ portata(m³/s) × 12 kW. Tenere conto che aria e acqua differiscono ~800× in cp·ρ.
• Conversioni portata: acqua 1 m³/h = 0.278 kg/s; aria (ρ≈1.2) 1000 m³/h = 0.333 kg/s; 1 l/min = 0.01667 kg/s (acqua).
• Quando NON usarlo: (a) vapore (serve entalpia Δh dalle tabelle), (b) refrigeranti bifase (cicli frigoriferi), (c) miscele con reazioni o cambio di stato, (d) calcoli energetici annuali (serve profilo di carico).
• Per studenti ITI: verifica dimensionale. [kg/s] × [J/(kg·K)] × [K] = [J/s] = [W]. Coerente.
• Passo successivo: con Q nota dimensionare scambiatore (area A = Q/(k·ΔT_lm), k coefficiente globale, ΔT_lm media logaritmica) o scegliere taglia caldaia con margine 15–20% per efficienza variabile.