Il comfort degli impianti radianti

Per comprendere facilmente il comfort superiore dato dalla percezione del calore in un ambiente con sistema di riscaldamento radiante rispetto ad altri tipi di sistemi convenzionali come radiatori e ventilconvettori bisogna distinguere i diversi modi di propagazione del calore stesso.

 La Conduzione

Il trasferimento di calore per conduzione ha luogo tra due corpi a contatto, o tra parti di uno stesso corpo, che si trovano a temperature differenti. In questo caso, nella zona di contatto tra i due corpi, le particelle del corpo a temperatura maggiore, che possiedono un’energia cinetica più elevata, urtandosi con le particelle del corpo a temperatura minore, che possiedono un’energia cinetica più bassa, trasferiscono loro una parte della loro energia cinetica. Nella conduzione il calore si propaga attraverso gli urti tra le particelle. La conseguenza è un aumento della temperatura del corpo più freddo e una diminuzione della temperatura del corpo più caldo. Riscaldando per conduzione l’estremità di una sbarra metallica, per esempio, il calore si propaga all’interno della sbarra per urti fra le particelle del metallo, riscaldando gradatamente anche l’altra estremità. La conduzione è il solo metodo di propagazione del calore dei corpi solidi (mentre nei liquidi è accompaganata anche da un altro processo, la convezione).

La Convezione

La convezione è il processo di trasferimento di calore tipico dei fluidi. I fluidi hanno una capacità termica molto bassa e il processo di conduzione è di conseguenza molto lento. La convezione in un fluido è legata al trasporto di materia: quando si riscalda un fluido, la sezione che viene riscaldata per conduzione (per esempio attraverso il contatto con una parete a temperatura maggiore di quella del fluido) si sposta all’interno del fluido, trasportando energia termica. Si creano così all’interno del fluido delle correnti convettive, in modo che le molecole di fluido più ricche di agitazione termica si trasferiscono in un’altra parte del fluido stesso, trasportando il calore all’interno della massa del fluido stesso. Riscaldando una pentola d’acqua su un fornello, per esempio, la parte di acqua a contatto con la superficie inferiore della pentola si riscalda prima, viene sospinta verso l’alto a causa della sua minore densità (dovuta alla maggiore temperatura), mentre l’acqua più fredda viene sospinta verso il basso: le correnti che si creano trasportano il calore da un punto all’altro della massa d’acqua, riscaldando in breve tutto il fluido.

L’irraggiamento

Nei processi di conduzione e di convezione del calore è necessaria la presenza di materia: nel primo caso due corpi devono essere a contatto, nel secondo caso vi è trasferimento di materia di un fluido. Ma il calore si può propagare anche nel vuoto, senza contatto o senza trasferimento di materia. L’irraggiamento è il meccanismo di propagazione del calore nel vuoto ed è il modo in cui la Terra riceve calore dal Sole. I corpi caldi, come il Sole, la cui superficie è a circa 6000 K, emettono radiazione elettromagnetica, costituita da onde generate da campi elettrici e magnetici, che si propagano nello spazio vuoto alla velocità della luce (circa 300.000 km/s). La radiazione elettromagnetica trasporta energia (energia elettromagnetica), che quando investe un corpo si trasferisce alle sue particelle, provocandone un aumento dell’energia cinetica. L’irraggiamento è il trasferimento di calore dovuto all’assorbimento di radiazione elettromagnetica. In questo caso non vi è trasporto di calore, ma di un’altra forma di energia, che si trasforma in calore a causa dell’assorbimento di onde elettromagnetiche. La quantità di energia elettromagnetica emessa da un corpo dipende dalla sua temperatura e la quantità di energia assorbita dal corpo colpito dalla radiazione dipende dalla natura della superficie. Un esempio molto semplice: quando si è in montagna a temperature relativamente basse possono capitare dei momenti in cui le nuvole fanno spazio ad un sole accecante che in breve tempo ci riscalda al punto da sentir il bisogno di scoprirsi.. basta che il sole venga nuovamente coperto dalle nuvole per far scomparire velocemente la sensazione di calore. Bene se noi andassimo a misurare la temperatura esterna in questo avvenimento scopriremmo che è rimasta costante durante tutto il tempo mentre il calore che abbiamo percepito alla comparsa della luce solare non è altro che radiazione luminosa che ci ha irragiati.

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I vantaggi del calore radiante

Dopo questa spiegazione possiamo ben distinguere i diversi sistemi di impianti di riscaldamento ed il loro modo di trasferire calore affermando che sistemi con radiatori e ventilconvettori distribuiscono calore per convezione mentre un sistema a pannelli radianti lo fa per irraggiamento evitando l’innescarsi di moti convettivi.

1) Benessere termico

Il calore radiante riscalda quindi direttamente tutti i corpi presenti all’interno di un ambiente  e soprattutto ad una temperatura uniforme evitando fenomeni si stratificazione come avviene negli impianti tradizionali con una temperatura più alta nei pressi dei soffitti ed una più bassa man mano che ci sia avvicina al pavimento, dando così all’ambiente un comfort di benessere termico impareggiabile.

2) Qualità dell’aria

Inoltre la mancanza di moti convettivi evita la circolazione nell’aria di polvere che può essere causa di allergie e difficoltà respiratorie.

3) Impatto ambientale

I pannelli radianti non sono assolutamente rumorosi, non presentano fruscii di aria e non invadono lo spazio utile di un ambiente al contrario di radiatori, ecc…

4) Risparmio energetico

Per merito della loro elevata superficie disperdente, gli impianti radianti posso riscaldare con basse temperature del fluido termovettore. Al contrario di sistemi ad alta temperatura in cui il fluido circola a 70°-80°C, nei sistemi radianti sono sufficienti soli 35°-40°C di temperatura del fluido con un notevole risparmio energetico. In particolare questo sistema è l’ideale in combinazione con le nuove sorgenti di calore che hanno una resa ottimale lavorando a bassi regimi di temperatura come pompe di calore, caldaie a condensazione, pannelli solari, sistemi di recupero del calore. Inoltre gli impianti radianti posso essere dotati di elettrovalvole che permettono il controllo separato delle varie stanze a temperature diverse ottenendo un ulteriore risparmio energetico del 10-15%

5) Riscaldamento e Raffrescamento

Gli impianti radianti permettono di ottenere oltre al riscaldamento in inverno anche il raffrescamento in estate. Richiedendolo già dalla fase di progettazione l’impianto sarà dotato di un passo più stretto (la distanza tra i tubi in un circuito radiante) per far fronte alla maggior richiesta di potenza termica richiesta in raffrescamento e di deumidificatori per evitare fenomeni di condensa sulle superfici radianti durante il funzionamento estivo.

Svantaggi degli impianti radianti
1) Inerzia termica e utilizzo dell’impianto

Gli impianti radianti hanno un’elevata inerzia termica in quanto, per cedere calore, utilizzano i materiali in cui sono annegati i pannelli stessi, questo comporta quindi un notevole lasso di tempo dalla loro attivazione al riscaldamento di un ambiente. Quindi sono sconsigliati interruzioni di funzionamento ripetute, al contrario, è preferibile lasciare l’impianto il più possibile acceso e con la fonte di energia che lavori a regimi bassissimi.

Questo rende il sistema radiante particolarmente adatto nelle abitazioni e in strutture come ambienti lavorativi al contrario di ambienti riscaldati per brevi periodi come stanze di strutture ricettive o case di fine settimana

2) Aspetti progettuali

Un impianto radiante richiede un attenta progettazione, infatti ogni impianto viene realizzato “su misura” per ogni abitazione tenendo conto di numerosi fattori quali il numero di ambienti presenti, ubicazione dell’edificio, esposizione rispetto al sole, stratigrafia dell’involucro e dei solai, prestazioni termiche degli infissi, possibilità del raffrescamento, fonte energetica primaria che alimenterà l’impianto, tipologia del generatore, eventuale utilizzo di fonti rinnovabili, numero di persone che vivranno l’edificio e che tipo di attività verranno svolte, illuminazione artificiale..ecc. questa fase ha un costo ma promette un impianto funzionale in ogni aspetto calcolato meticolosamente.

3) Costi di realizzazione

Un impianto radiante a pavimento tradizionale richiede dei costi realizzazione extra che spesso vengono trascurati. Ovviamente tutto dipende da diversi fattori come la tipologia dell’impianto radiante se a pavimento, parete o soffitto, dal tipo di pannello che si vuole installare, dalla realizzazione di un edificio ex-novo o se si tratta di una ristrutturazione.

Possono presentarsi le necessità di effettuare lavori di scavi per il contenimento dell’intero pacchetto  pavimento comprensivo di pavimento, impianto radiante, impianti vari e sistemi di isolamento e di distacco dal terreno sottostante in caso di edifici a piano terra.

Inoltre bisogna considerare il costo di un eventuale massetto ad alta conducibilità termica necessario in molte tipologie di impianto radiante e che ha un costo differente rispetto ad un massetto tradizionale ed i costi relativi alla sua asciugatura e dilatazione, fase in cui l’impianto radiante viene messo in funzione per circa una settimana secondo una curva di funzionamento per consentire al massetto di asciugarsi e al tempo stesso di subire la massima dilatazione termica prima della posa del pavimento finale evitando crepe alle fughe dello stesso.

Queste variabili però possono essere chiarite già in una prima consulenza tecnica magari con sopralluogo dell’edificio.

 

Tipologie di impianti radianti

Gli impianti radianti hanno subito una forte ricerca per ovviare a tutte le problematiche relative alla loro installazione. Oramai esistono diverse tipologie di impianti aventi caratteristiche differenti in grado di soddisfare ogni richiesta che il mercato impone, rendendo gli impianti radianti installabili in ogni situazione.

Innanzi tutto bisogna distinguere tra radianti a PAVIMENTO, a PARETE ed a SOFFITTO

Per ogni categoria abbiamo diverse tipologie di impianto ecco elencate alcune:

PAVIMENTO

PANNELLO BUGNATO

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Lo si potrebbe definire come il “classico” impianto radiante a pavimento ed in genere il meno costoso tra le varie tipologie. E’ costituito da un pannello bugnato in materiale plastico avente dei solchi per contenere e fissare il tubo durante l’installazione, solchi però che tendono ad assorbire parte del calore dalla tubazione anzichè cederlo al massetto che non circonda in maniera uniforme la tubazione in tutta la sua lunghezza. La parte inferiore del pannello in genere è in materiale isolante come EPS disponibile in diversi spessori in base alle necessità di installazione e di coibentazione termica. La tubazione possono essere in genere di 3 tipi: in Pe-x (polietilene reticolato), in Pe-x con barriera ossigeno o in multistrato (Pe-x/Al/Pe-x) in genere quest’ultimo ha delle maggiori proprietà di resistenza fisica a discapito di un pò di trasmittanza del calore e viene usato in edifici con forte carico di calpestio come capannoni industriali.  Il sistema dopo essere stato installato e collaudato viene ricoperto con massetto ad alta conducibilità termica che dovrà rispettare i tempi di asciugatura ed essere sottoposto alle dilatazioni termiche necessarie prima della posa del pavimento finale.

PANNELLO AD ALTE PRESTAZIONI

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Questo sistema radiante a pavimento viene definito ad alte prestazioni avendo un inerzia termica inferiore rispetto ad un pannello tradizionale. La conformazione liscia del pannello permette al massetto di avvolgere interamente la tubazione, inoltre la parte superiore è in materiale altamente riflettente per convogliare tutto il calore verso l’alto incrementandone il rendimento.

La parte inferiore del pannello è costituita da materiale fonoassorbente di diverso spessore come l’EPS a volte additivato con materiali quali la grafite per migliorarne ulteriormente le prestazioni fonoassorbenti e di isolamento termico.

 Il sistema dopo essere stato installato e collaudato viene ricoperto con massetto ad alta conducibilità termica che dovrà rispettare i tempi di asciugatura ed essere sottoposto alle dilatazioni termiche necessarie prima della posa del pavimento finale.

PANNELLO PER RISTRUTTURAZIONI

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Questo sistema chiamato da molti produttori come “a secco” si distingue per l’assenza del massetto ad alta conducibilità termica permettendo la posa del pavimento direttamente sul pannello.

Si ottiene così un ridotto spessore di installazione, in genere 3 cm compreso di pavimento, rendendo questo sistema ideale nel caso di ristrutturazioni, installandolo direttamente sul pavimento esistente ed evitando opere di smantellamento e rifacimento del pavimento, infatti basta limare le porte interne di pochi cm. ed il gioco è fatto.

I pannelli sono costituiti da materiale altamente riflettente che avvolge in buona parte la tubazione, la parte inferiore in genere è di materiale isolante.

Queste caratteristiche lo rendono inoltre uno dei sistemi con minore inerzia termica e quindi più rapido nel diffondere il calore grazie all’assenza del massetto.

PARETE

SISTEMA UMIDO

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 Il sistema per parete umido è costituito da sostegni plastici da applicare a muro che sorreggono il circuito radiante.

In genere vengono utilizzati  in accoppiamento al circuito radiante a pavimento per incrementare l’apporto di calore in situazioni in cui è necessario come bagni, stanze con soffitti molto alti..ecc

L’impianto viene ricoperto con normale intonaco e successivamente può essere piastrellato. Questo sistema non consente di ottenere un isolamento termico ed ha un inerzia termica medio alta in base ai materiali di copertura.

SISTEMA SECCO

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Il sistema per parete secco è costituito da pannelli in gesso rivestito con all’interno i circuiti radianti. Questo sistema viene rifinito con una semplice rasatura e pitturazione. Ha un inerzia termica molto bassa, da verificare in base al produttore, la possibilità di installazione in ambienti umidi.

SOFFITTO

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Il sistema a soffitto rappresenta oggi il miglior impianto di distribuzione presente oggi sul mercato ma anche al tempo stesso forse uno dei più costosi.

E’ costituito da pannelli in fibra di gesso in cui sono annegati i circuiti radianti  e nella parte superiore da materiale isolante EPS di diversi cm. ancorata ad una struttura metallica al soffitto.

Viene rifinito con rasatura e pitturazione

Presenta notevoli vantaggi rispetto ad un impianto a pavimento:

  • Benessere termico superiore ad un impianto a pavimento in modalità raffrescamento grazie alla capacità di scambio termico con l’aria maggiore dovuta al più alto coefficiente di scambio convettivo di una superficie fredda che scambia verso il basso.
    A ciò si aggiunge il fatto che la presenza contemporanea di persone, elettrodomestici o computer crea un movimento di aria calda verso l’alto: l’ effetto globale è di incrementare la potenza scambiata dal soffitto con un  surplus di calore convettivo oltre a quello radiante.
  • Rendimento più alto data la non presenza di arredi e tappeti che diminuiscono l’efficacia di un impianto radiante a pavimento
  • Bassissima inerzia termica perchè non vengono riscaldati altri materiali come massetto e pavimento
  • Non vi sono fenomeni di condensa sul pavimento in modalità raffrescamento
  • Risparmio energetico dato l’alto rendimento dell’impianto vengono usate temperature di mandata ancora più basse (25°-30°C contro i 35°-40°C di un radiante a pavimento)
  • La struttura stessa dell’impianto a soffitto va a creare un intercapedine d’aria che insieme al materiale termoisolante di cui sono costituiti i pannelli vanno ad isolare la parte più importante di un involucro edilizio ovvero il tetto innalzando la classe di efficienza energetica dell’involucro stesso
  • Non richiede costi extra come il costo del massetto ad alta conducibilità termica e della sua fase di asciugatura e dilatazione.
FALSI MITI SUGLI IMPIANTI RADIANTI

E’ vero che gli impianti radianti a pavimento creano problemi di circolazione alle gambe?

I problemi circolatori nelle gambe avvengono camminando per molto tempo su superfici aventi una temperatura maggiore di quella corporea, questo mito era vero negli impianti eseguiti alcuni decenni fa, in cui le tubazioni annegate nel cemento senza isolamento e la grande dispersione termica degli edifici di allora costringevano a mantenere temperature dell’acqua superiori a 55°C. Oggi la progettazione e l’installazione deve seguire i requisiti imposti dalle normative vigenti. La norma UNI EN 1264 stabilisce che la temperatura massima delle piastrelle non superi i 29°C in ambienti quali la camera da letto o il soggiorno. Nei bagni e vicino alle pareti esterne è consentito raggiungere i 33°C per poter avere un ambiente più caldo. Pertanto sono sempre inferiori alla temperatura corporea, non causando quindi alcun problema.

È vero che l’impianto di riscaldamento a pavimento crea molta polvere?

La polvere si genera in modo completamente naturale.
Un impianto tradizionale mette in movimento l’aria e quindi con essa anche la polvere che si va a depositare anche sui mobili ed in parte finisce nelle nostre vie respiratorie con tutte le conseguenze che conosciamo.
Un impianto di riscaldamento a pavimento non genera moti convettivi e quindi la polvere rimane sul pavimento.

Si risparmia rispetto agli impianti di riscaldamento tradizionali?

Le particolari caratteristiche degli impianti di riscaldamento a pavimento radiante consentono di ottenere riduzioni dei consumi di gas combustibile di almeno il 20-25%.
Questo è dovuto a svariati motivi fra i quali la distribuzione delle temperature, la bassa temperatura del fluido vettore, l’ampia superficie riscaldante, la presenza dei pannelli isolanti, un migliore sfruttamento del calore che non sale sopra i due metri circa ecc.

Il sistema di riscaldamento a pavimento genera irritazione delle vie respiratorie?

Assolutamente no. La temperatura del pavimento rimane a livelli così bassi (27-29°C) che non vengono modificate le condizioni di umidità dell’aria. Per questo tipo di impianti non è quindi necessario utilizzare le vaschette umidificatici.

Che tipo di pavimento si può utilizzare sopra l’impianto radiante ?

Va bene qualsiasi tipo, dal marmo al legno. L’importante è che la progettazione tenga conto del pavimento utilizzato. E’ ovvio che un pavimento avente una scarsa trasmittanza termica come il legno rende il comportamento dell’impianto diverso rispetto altri materiali.

Si può utilizzare un impianto a pavimento in un capannone industriale o in un edificio con un soffitto molto alto?

L’impianto di riscaldamento a pavimento è ideale negli ambienti con soffitti molto alti in quanto il calore viene emesso per irraggiamento e arriva ad un’altezza di circa 2 metri, mentre con i sistemi tradizionali il calore si muove per convezione, quindi tende a salire autonomamente verso l’alto.