Introduzione all’uso dei sistemi di riscaldamento “radianti

La lotta al Covid-19, e non solo, porta a nostro parere, ad un approccio diverso nella scelta dei sistemi di “climatizzazione” finora utilizzati, in quanto ci sono buoni motivi per ritenere che essi agiscono come un moltiplicatore degli inquinanti presenti nell’aria degli ambienti, come avremo modo di spiegare meglio nel seguito.

La prima considerazione importante da fare è che la maggior parte dei terminali attualmente installati negli edifici, utilizzano l’aria come veicolo per trasportare il calore negli ambienti e creare le condizioni di “comfort” richiesti normalmente dagli utenti.

Come noto dalla fisica dei gas, l’aria risulta essere un pessimo fluido da utilizzare per riscaldare gli ambienti, a causa del basso calore specifico e dell’elevato volume specifico di questo fluido.

Questo fatto comporta che per trasportare una quantità di energia termica modesta, occorre movimentare migliaia di m3 di aria, con la complicanza di movimentare anche tutte le sostanze presenti in sospensione nell’ambiente da trattare, vedere confronto sotto riportato, fra sistema “convettivo” ad aria e sistema idronico ad acqua “radiante”:

1 m3/h di acqua calda che transita in una tubazione, con una differenza di temperatura tra mandata e ritorno di 20°K, trasporta 23,3 KWh di energia termica, che verrà ceduta all’ambiente attraverso l’uso del sistema “radiante, corrispondentemente per trasportare la stessa quantità di energia allo stesso ambiente, ma con aria trattata da un terminale convettivo, occorre movimentare ben 4.146 m3/h di aria. 
Come è facilmente intuibile, l’utilizzo di sistemi che utilizzano terminali “convettivi”, presentano per la grande quantità di aria trattata, grossi inconvenienti specie per quanto riguarda la igienicità dell’aria stessa e quindi anche dell’ambiente in cui viviamo.

Tra i più diffusi terminali “convettivi” utilizzati per la climatizzazione degli ambienti, si individuano, le seguenti tipologie:

  • Radiatori, per la sola climatizzazione invernale.
  • Termoconvettori, per la sola climatizzazione invernale.
  • Fan-coil, per la climatizzazione estiva ed invernale.
  • Condizionatori “split-system”, per la climatizzazione estiva ed invernale
  • Unità trattamento aria centralizzato, per la climatizzazione estiva ed invernale

Conseguentemente a ciò, la nostra società ha progettato e costruito da oltre 20 anni centinaia di impianti di climatizzazione a parete radiante (sottointonaco) “EcoTermo ®” per varie tipologie di insediamenti, quali: edifici residenziali, uffici, aule, musei, palestre, chiese, etc.

EcoTermo ®”è un sistema esclusivo della nostra società, con nome e marchio registrati presso l’Ufficio Italiano Brevetti e Marchi, N° …62307 del 30.08.2019. che identifica il “know-how” tecnico del sistema.

A sostegno delle considerazioni di cui sopra, riportiamo un passaggio del rapporto scritto dall’Istituto Superiore della Sanità, relativamente all’impiego dei sistemi “convettivi”, (Rapporto ISS COVID-19 n°5, del 23 marzo 2020) in cui a pag.7 si raccomanda quanto segue: …Negli edifici dotati di impianti di riscaldamento/raffreddamento ad esempio pompe di calore, fancoil, termoconvettori, etc, tenere spenti gli impianti per evitare che, il possibile ricircolo in aria del virus SARS-CoV2.

L’abbandono dei sistemi “convettivi” a tutt’aria è la vera garanzia per mantenere gli ambienti puliti, privi di inquinati, esenti dal pericolo di trasmissione di batteri e/o virus che tante preoccupazione assillano ormai la nostra vita quotidiana.

Per tranquillità dei nostri clienti, “Energia & Risparmio” opera altresì come gestore degli impianti, assumendo il ruolo di Terzo Responsabile e svolgendo le attività di conduzione e manutenzione degli impianti di climatizzazione, così come stabilito dalla normativa vigente (Legge 10/91 – DPR 412 –DPR 551-D.L.gs. 192).

Come si sviluppa l’energia “radiante”

Energia radiante

Che cosa è esattamente l’energia “radiante”?
Se mettete la mano sopra una tazza di caffè bollente, sentirete il calore proveniente dal liquido.
La conclusione logica è che il calore sale.
Questa deduzione può essere logica, ma non corretta!

L’aria calda” sale, ma il “calore” può muoversi in ogni direzione.

Infatti, provate ora a mettere la mano nella vicinanza della tazza di caffè, sentirete il calore proveniente dal corpo caldo, questo è energia “radiante”.

Si definisce quindi energia “radiante”, il calore che viene trasmesso da una superficie calda ad un’altra superficie fredda (o comunque ad una temperatura inferiore).

Ogni qualvolta, due superfici a diversa temperatura si “vedono” reciprocamente, esse tenderanno ad eguagliarsi portandosi alla stessa temperatura.

L’energia “radiante” si muove quindi nello spazio senza riscaldare l’aria che costituisce lo spazio circostante, essa comincerà a cedere calore quando incontrerà una superficie fredda.

Il “comfort umano” all’interno di un ambiente si realizza prevalentemente in rapporto alla quantità di calore radiante trasferita dal corpo umano alle superfici fredde che costituiscono l’ambiente, indipendentemente dalla temperatura dell’aria in stato di quiete.

Il modo corretto di operare è quindi quello di verificare e controllare non solo la temperatura dell’aria, ma anche, e principalmente, la temperatura della massa termica che costituisce l’ambiente (temperatura “operante”).

E’ possibile costruire apparecchi di maggiori prestazioni in relazione alla tipologia delle utenze e al volume dell’ambiente da trattare.

In alternativa ai sistema “convettivi”, la nostra società ha sviluppato il sistema a ”parete radiante”,“Ecotermo”, in cui la struttura muraria è riscaldata direttamente con tubi circolanti acqua calda, posti sotto intonaco; l’introduzione in ambiente dell’aria esterna per la ventilazione, non modifica le condizioni di “comfort” precedentemente ottenute, ma ottiene un ulteriore beneficio, grazie alla disponibilità di aria più fresca e ricca di ossigeno.

Il sistema “Ventil-Room ®” prevede la disponibilità di n°5 modelli standard di apparecchiature:

Termografia parete radiante

Che cosa è la massa termica

La “massa termica” è la capacità di un materiale di trattenere il calore.

Per esempio, una pietra calda rimarrà in temperatura più a lungo di un pezzo di legno. Questo perché la pietra ha maggiore densità perciò contiene più massa.

La massa dei muri può essere usata come “volano termico”, specie quando è riscaldata da un sistema radiante.

Come si può facilmente osservare in natura, l’accumulo di calore per mezzo dell’irraggiamento solare, mantiene la struttura muraria calda anche quando viene a mancare l’irraggiamento diretto del sole.

Nello stesso modo la massa termica di un grande ambiente, (abitazioni, capannone, palestra, atrio, chiesa, musei, ecc.) riscaldato con paretiradianti”, si oppone efficacemente al raffreddamento della struttura, anche quando i serramenti sono aperti.

In questo caso, tutto il calore che è stato immagazzinato nei muri viene rilasciato velocemente per controbilanciare l’introduzione di aria fredda che lambisce le pareti e i pavimenti circostanti.

Per questi motivi, gli ambienti climatizzati con pareti “radianti” si prestano favorevolmente all’utilizzo della “Ventilazione Naturale Controllata” “Ventil-Room ®” con aria esterna più fredda.

Come si risparmia energia

Se all’aumento del “comfort” uniamo un risparmio sui consumi di energia, otteniamo una combinazione sicuramente vincente.

Infatti è possibile suddividere in zone gli ambienti di un grande edificio, in modo di poter usare l’energia accumulata nella struttura durante i “picchi” di maggior consumo senza chiedere al generatore di modificare le sue condizioni di funzionamento.

Un altro motivo di risparmio, è quello che la temperatura dell’aria ambiente, può essere ridotta di 2°C circa, rispetto a quella ottenibile con un sistema di riscaldamento “convettivo”, senza alcuna variazione del “comfort”, grazie all’apporto calorico delle pareti.

Il risparmio ottenibile dall’adozione del sistema “radiante” a parete “EcoTermo ®”, rispetto al sistema a “convezione”, è mediamente del 20% al 30% negli edifici residenziali, mentre negli ambienti di grosse dimensioni (palestre, palasport, chiese, musei, etc) il risparmio può essere del 40-50%.

Descrizione del sistema “EcoTermo ®”

Sistema ecotermo

Il sistema “EcoTermo ®” è costituito da tubi riscaldanti di piccole dimensioni (diam. 16-22mm) costruiti in rame o in PE reticolato multistrato con anima in alluminio, posti sotto intonaco a circa 1 cm di profondità fra l’estradosso del tubo e la superficie interna della parete.
La copertura delle tubazioni riscaldanti è eseguita con malta speciale ad alta conducibilità, dove all’interno circola acqua calda ad una temperatura variabile tra 35°C e 50°C, in ragione della temperatura esterna.

In questo modo si viene a crea una fascia interna del muro con una temperatura media di 29°C ca. che scambia calore radiante con la restante parte dell’ambiente.

Il numero dei circuiti da realizzare per ciascun ambiente è funzione del fabbisogno di calore che dipende dalle dimensioni in pianta del locale e dell’altezza di riferimento per lo scambio con le persone.

Oltre i 2 m. di altezza dal pavimento, le superfici disperdenti poco influenzano il “comfort” dell’ambiente, anche con temperature inferiori di 3-4°C dei componenti strutturali.

In definitiva le tubazioni riscaldanti corrono normalmente nei muri perimetrali e nei tramezzi interni evitando di coinvolgere il pavimento; questa prerogativa rende il sistema di facile installazione e adattabile anche alle abitazioni esistenti e abitate.

Dispositivo di regoalzione

I circuiti di riscaldamento fanno capo a una o più cassette collettrici, generalmente in relazione alla suddivisione delle zone da riscaldare, in modo di avere ambienti riscaldati con temperature differenti in orari diversi (p.e. zona giorno-notte) ed escludere i locali eventualmente non occupati.
Le cassette collettrici sono costituite da due collettori (mandata-ritorno) da cui partono e arrivano i vari circuiti, ogni attacco è munito di valvola micrometrica per la regolazione della portata, di un indicatore di temperatura, di un indicatore di flusso e di un comando elettro-termico connesso al termostato di zona.

Le cassette collettrici, sono ubicate in posizione baricentrica rispetto alle zone da servire, ciascuna cassetta sarà munita dei seguenti componenti:

Collettore di mandata completo di:

  • valvola principale di intercettazione a sfera da 1”1/4
  • termometro con pozzetto per la misurazione della temperatura
  • valvola micrometrica per la regolazione della portata del fluido
  • valvola di intercettazione, di scarico e di sfogo dell’aria

Collettore di ritorno completo di:

  • valvola principale di intercettazione.
  • misuratore di portata, autopulente,
  • comando elettrotermico con micro interruttore
  • valvola di intercettazione, di scarico e di sfogo dell’aria

Il sistema “EcoTermo ®” utilizza acqua calda a bassa temperatura (da 30°C a 50°C) opera, quindi, in modo ottimale con generatori di calore a basso consumo di energia, quali: caldaie a condensazione, gruppi frigoriferi a pompa di calore, impianti solari, etc.
Per tutte queste ragioni, il sistema “EcoTermo ®” è particolarmente ben accolto dai progettisti e utilizzatori delle costruzioni rispettosi dei principi della bio-edilizia, ossia del modo più naturale di costruire gli edifici.

Parete radiante

Quali sono i vantaggi più evidenti del sistema “EcoTermo ®”

Molti sono i vantaggi derivanti dall’adozione del sistema di riscaldamento a parete radiante “EcoTermo ®”e di risanamento termico delle murature.

Dal diagramma delle temperature dell’aria ambiente, riportato di seguito, la curva “blu” è tipica delle temperature rilevate nei sistemi “convettivi” in cui l’aria scaldata si accumula nella parte alta del locale aumentando le dispersioni termiche verso l’esterno a scapito del “comfort” dell’ambiente..

Diagramma temperature

La curva “azzurra” tipica dei sistemi “radianti” a pavimento, presenta una temperatura superficiale elevata del pavimento da 26°C a 29°C fastidiosa per molte persone.
La curva “rossa” tipica dei sistemi “radianti” a parete, presenta la situazione migliore con temperatura costante e uniforme su tutta l’altezza del locale.

Di seguito elenchiamo i vantaggi più importanti:

  • Temperature uniformi in tutti gli ambienti riscaldati.
  • Ambienti igienicamente più sani, senza circolazione di polveri inquinanti pericolosi.
  • Assenza di rumorosità.
  • Modularità del sistema, con termostati ambiente riscalda i locali effettivamente utilizzati.
  • Pavimenti e pareti liberi dai corpi scaldanti, utilizzo del 100% degli ambienti
  • Adattabilità del sistema “EcoTermo ®” ad ogni tipo di edificio esistente o nuovo.
  • Regolazione diretta della temperatura desiderata in ciascun ambiente.
  • Drastica riduzione dei consumi di energia (25-30% di risparmio per le abitazioni, 40-50% negli edifici a grande altezza: chiese, musei, capannoni, ecc.).
  • Benessere ottimale all’interno degli ambienti (vedi fig. 1).
  • Eliminazione dell’umidità di condensazione sulle pareti.
  • Valido contributo a contrastare la risalita per capillarità dell’umidità dal terreno.

Il sistema “EcoTermo ®”, valido contributo a contrastare l’umidità negli edifici

Deumidificazione muri

L’installazione delle tubazioni riscaldanti nella muratura, specie quelle a ridosso del terreno, creano una barriera termica nel tratto di muro ove l’umidità risale, favorendo così la progressiva asciugatura spontanea del muro.

La capacità di risalita dell’acqua dal terreno per capillarità è dovuta a vari fattori fisici, ma anche alla temperatura del muro: la forza di capillarità diminuisce con l’aumentare della temperatura.

Conseguentemente a ciò, dopo breve tempo (2-3 mesi) di funzionamento del sistema “EcoTermo ®”, viene anche raggiunta una significativa riduzione del coefficiente di trasmissione termica dei muri, grazie alla diminuzione della quantità d’acqua presente nei materiali di base che costituiscono le strutture murarie.

Un grande vantaggio nei confronti della prevenzione dall’umidità, si ottiene anche dal costante riscaldamento delle pareti, la cui temperatura superficiale viene costantemente tenuta al di sopra dei livelli di possibile condensazione dell’umidità dell’aria (temperatura di rugiada), prevenendo così alla radice il manifestarsi del problema, che genera muffe e macchie di umidità sulle pareti.

Viceversa, il “Ventil-Room ®” prevede l’espulsione dell’aria esausta attraverso le griglie poste normalmente nel muro, in questo caso la disinfezione avviene allo stesso modo dell’arredamento.