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Caratteristiche generali Sistema di riscaldamento a pavimento

Cenni storici

L’impianto di riscaldamento a pavimento veniva utilizzato già al tempo dei romani ed era noto con il nome di “Ipocausto”, logicamente con sistemi diversi dagli attuali, veniva realizzato un focolare interrato, i cui fumi caldi erano convogliati attraverso un sistema di intercapedini sotto pavimento nelle stanze dell’abitazione.

Negli anni ‘50 si cominciarono a vedere i primi impianti di riscaldamento a pavimento che sfruttavano acqua calda all’interno di tubi annegati nel pavimento; purtroppo lo scarso isolamento degli edifici, le elevate temperature del liquido scaldante e la mancanza di sistemi di regolazione adeguati fecero accantonare questa tipologia di impianto per parecchio tempo. La crisi energetica degli anni settanta e l’emanazione di leggi europee sull’isolamento termico resero possibile il ritorno a questo tipo di riscaldamento. Le svariate soluzioni impiantistiche disponibili ne permettono la massima flessibilità ed adattabilità ad ogni tipo di edificio ed esigenza costruttiva, inoltre l’utilizzo di fluido termovettore a bassa temperatura unito alla particolare stratificazione del calore negli ambienti si traduce in un importante risparmio di energia.

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Igiene

L’impianto di riscaldamento a pavimento evita la formazione di zone umide a pavimento e quindi non si generano le condizioni per la formazione di acari e batteri e non si formano muffe sulle pareti. Non c’è combustione del pulviscolo atmosferico che provoca arsura e irritazione della gola e non vi sono correnti convettive che favoriscono il trasporto di polveri nel locale.

Estetica

L’impianto di riscaldamento è praticamente invisibile, vi è quindi la totale libertà nell’arredamento dei locali, soprattutto nel caso di edifici di importanza architettonica ed artistica, dove l’inalterabilità degli ambienti è un requisito essenziale. Eliminando il problema delle condense e delle muffe, non vi è il degrado degli intonaci dei pavimenti in legno e dei serramenti.

Benessere

Il Comfort termoigrometrico è lo stato di neutralità termica del corpo umano in cui il suo accumulo termico è nullo e l’organismo mantiene quasi inattivi i meccanismi di termoregolazione (assenza di sudorazione in ambienti caldi o di brividi in ambienti freddi) e di termoregolazione vasomotoria (assenza di vasodilatazione e vasocostrizione). In pratica si può dire che il comfort termoigrometrico è lo stato psicofisico di soddisfazione che un individuo prova per le condizioni (temperatura, umidità, velocità dell’aria, ecc.) in cui si trova. Il corpo umano produce energia termica in funzione dell’attività svolta. Una persona in attività sedentaria produce 100 W mentre sotto sforzo può produrre 1000 W e questa energia termica deve essere dissipata per mantenere sotto controllo la sua temperatura e per evitare quindi situazioni di stress termico (discomfort). Il corpo umano è quindi una macchina termodinamica che scambia energia (calore e lavoro) con l’ambiente e su di esso deve essere mantenuto il bilancio energetico nel quale intervengono la quota di calore latente connessa all’evaporazione e alla respirazione e la quota di calore sensibile scambiata per convezione e irraggiamento.

Risparmio Energetico

Perchè il riscaldamento a pavimento consente di risparmiare energia?

Gli impianti a pannelli radianti, rispetto quelli di riscaldamento tradizionale, a parità di temperatura ambiente consentono un risparmio energetico medio superiore al 20%. I motivi di questo risparmio considerevole dipendono dal fatto che l’elevata superficie scambiante costituita dal pavimento fa si che si possa riscaldare con basse temperature del fluido termovettore. Questo rende conveniente l’uso di sorgenti di calore la cui resa aumenta al diminuire dalla temperatura richiesta (pompe di calore, caldaie a condensazione, pannelli solari, sistemi di recupero del calore, sistemi di teleriscaldamento). Il gradiente termico che si viene a generare con un impianto di riscaldamento a pavimento è tale che le dispersioni termiche sono minori rispetto ad un impianto di riscaldamento tradizionale. Questo perché, a differenza di questi ultimi tipi di impianto, si riesce a recuperare quel calore che generalmente viene sprecato per effetto della stratificazione dell’aria che raggiunge temperature più alte in prossimità del soffitto; tale recupero aumenta all’aumentare dell’altezza dei locali. Con un impianto di riscaldamento a pavimento si raggiunge la condizione di benessere con una temperatura media ambiente generalmente inferiore di 1°C rispetto a quella che si ha con un impianto tradizionale e quindi a parità di comfort si ha un risparmio energetico. L’impiego di pannelli isolanti che servono di supporto al tubo ma che riducono notevolmente le dispersioni termiche contribuiscono ad aumentare la resa energetica dell’impianto; i sistemi di riscaldamento tradizionali non necessitano, dal punto di vista impiantistico, di tali pannelli che quindi non vengono quasi mai impiegati.

Isolamento del pavimento

Il sistema di riscaldamento a pavimento è caratterizzato dalla presenza (richiesto dalla normativa UNI EN 1264) di uno strato isolante di supporto alle serpentine. Lo strato isolante può essere realizzato con pannelli sagomati o pannelli lisci e ha spessori minimi di circa 20 mm. La funzione dell’isolamento oltre che quella di supporto meccanico per il tubo è anche quella di isolamento termico verso gli ambienti sottostanti e di riduzione dell’inerzia termica dell’impianto.Figura 1

 

Ridotta stratificazione della temperatura dell’aria

Uno degli ulteriori vantaggi del sistema con pannelli radianti è la ridotta stratificazione della temperatura dell’aria. Nei sistemi tradizionali, l’elemento scaldante incrementa notevolmente la temperatura dell’aria (35°C-40°C) favorendo la distribuzione delle masse d’aria calde in prossimità del soffitto. Un effetto di questa stratificazione dell’aria è amplificata in ambienti con soffitti molto alti dove le differenze di temperatura fra pavimento e soffitto possono arrivare anche a 10°C (Figure sotto). In un sistema di riscaldamento a pavimento la distribuzione delle temperature è differente, si ha una temperatura intorno ai 22°C in prossimità del pavimento e 18°C in prossimità del soffitto (in un ambiente civile). Questa distribuzione di temperature fa si che l’energia termica sia “spesa” dove serve e quindi ad altezza uomo. Questa notevole differenza nella distribuzione delle temperature introduce ulteriori vantaggi per il risparmio energetico.

casa

Bassa temperatura dell'acqua di impianto

L’elevata superficie scambiante costituita dal pavimento radiante fa si che si possano riscaldare ampi volumi con basse temperature del fluido termovettore. Questo rende conveniente l’uso di sorgenti di calore la cui resa aumenta al diminuire dalla temperatura richiesta quali le pompe di calore, le caldaie a condensazione, i pannelli solari. Le temperature di mandata ai circuiti vanno mediamente dai 30°C ai 40°C in funzione delle condizioni climatiche del luogo; in un impianto tradizionale la temperatura di mandata è mediamente di 70°C, questa notevole differenza consente un ulteriore risparmio energetico poiché consente di incrementare il rendimento di distribuzione dell’impianto. Più basse sono le temperature del fluido vettore minori saranno le perdite energetiche nel tratto di distribuzione dalla caldaia ai collettori.

La trasmissione del calore negli impianti di riscaldamento

Il trasferimento di calore dal massetto riscaldato dal tubo, avviene per effetto combinato di irraggiamento e convezione. In questo caso però la componente convettiva è trascurabile rispetto a quella di irraggiamento. Con questi sistemi si genera una stratificazione ideale del calore fra il pavimento e il soffitto, cioè la temperatura è più alta vicino a pavimento e diminuisce salendo verso il soffitto. Questa stratificazione si avvicina alle condizioni ideali di benessere termico. 

Figura 4

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