In Tra Architettura e Psiche
on 18 Ottobre 2014
Il riscaldamento a pavimento, anche se con sistemi notevolmente diversi, era già utilizzato nell’antichità. Risale infatti a più di duemila anni fa l’idea di utilizzare i pavimenti come terminali per cedere calore. Sistemi di riscaldamento che si ispirano a tale concezione furono realizzati da Cinesi, Egiziani e Romani.
Il sistema adottato dai Cinesi e dagli Egiziani era alquanto semplice; consisteva nel realizzare un focolare interrato e nel far passare i fumi della combustione sotto il pavimento di un locale. I Romani, invece, utilizzavano sistemi molto più complessi ed evoluti; con i fumi di un solo focolare esterno, essi riuscivano a riscaldare più locali o addirittura più edifici, realizzando così i primi impianti centralizzati. Nei primi anni del secondo dopoguerra, due furono i principali motivi che portarono al diffondersi del riscaldamento a pannelli: la costante carenza di corpi scaldanti e la facilità d’inserimento dei pannelli nelle solette prefabbricate. La tecnica adottata era quella di annegare nei pavimenti, tubi in acciaio da 1/2” o da 3/4”, senza interporre alcuno strato di materiale isolante. Il ricorso a questo tipo di impianti si rivelò in molti casi un fallimento, tanto che si diffuse tra gli operatori e gli utenti l’opinione comune che questa soluzione di riscaldamento fosse poco affidabile e molto costosa. I principali inconvenienti dei vecchi sistemi erano:
– corrosioni ed incrostazioni;
– elevata inerzia termica;
– disagio ambientale degli occupanti.
Le corrosioni erano presenti soprattutto negli impianti con tubazioni in ferro, che potevano svilupparsi sia all’esterno delle tubazioni per contatto con malte contenenti gesso o cloruri, che all’interno a causa della presenza di ossigeno nell’impianto dovuto ai continui rabbocchi di acqua. Per quanto riguarda l’inerzia termica, negli impianti a pavimento, il componente che irradiava calore era costituito dall’intera soletta, che a causa della sua massa, si riscaldava e raffreddava molto lentamente; pertanto l’impianto risultava poco efficiente e soprattutto poco adattabile alle esigenze degli utenti. Il disagio ambientale era dovuto invece alle temperature del pavimento troppo elevate che determinavano la formazione di pulviscolo atmosferico, gonfiori agli arti inferiori e problemi circolatori per gli occupanti. Gli impianti a pavimento degli anni ’50 furono quindi un vero fallimento; solo successivamente, grazie ad una diversa concezione impiantistica ed all’uso di materiali diversi, si è potuto sviluppare una nuova generazione di impianti, molto più efficienti ed affidabili.
GLI IMPIANTI MODERNI
L’evento che impose una nuova attenzione su questi impianti, fu la crisi energetica degli anni Settanta. Sotto la spinta di tale crisi, quasi tutti i paesi europei emanarono leggi che imponevano un buon isolamento termico degli edifici. Attualmente in Europa gli impianti a pannelli sono realizzati soprattutto nei paesi nordici, dove hanno conquistato il mercato, grazie ai vantaggi che oggi possono offrire. Negli ultimi anni infatti, si è fatto ricorso per la realizzazione delle tubazioni, al polietilene reticolato che per sua natura è completamente insensibile ai fenomeni di corrosione e può essere installato senza giunzioni o saldature. Le pareti interne del tubo sono completamente lisce e questo riduce al minimo le perdite di carico dell’impianto. Inoltre è stata notevolmente ridotta l’inerzia termica dell’impianto, in quanto sotto la serpentina che trasporta il fluido viene sempre posto uno strato isolante che isola la massa riscaldata dal resto del solaio; l’impianto risulta quindi molto più sensibile alle variazioni di temperatura dell’acqua di mandata e di conseguenza, risulta molto più facile la sua regolazione. La possibilità di utilizzare altre componenti moderne come sonde esterne, termostati e caldaie a condensazione ha consentito di migliorare l’impianto, che grazie alle basse temperature di funzionamento può essere integrato con altri sistemi impiantistici quali pannelli solari, pompe di calore ecc. I vantaggi che oggi presenta un impianto con pannelli radianti a pavimento possono così riassumersi:
– funzionamento a basse temperature, (25-45 °C);
– riscaldamento prevalentemente radiante ed in misura minore di tipo convettivo, per cui il comfort è maggiore, grazie ad una temperatura dell’aria più omogenea all’interno dell’ambiente;
– impianto adatto anche ad edifici molto alti (chiese, teatri ecc..);
– possibilità di utilizzo dell’impianto anche per il raffrescamento estivo;
– scarsa formazione di pulviscolo atmosferico, (che causa irritazioni alla gola e allergie) grazie alle basse temperature di funzionamento;
– riduzione delle zone umide a pavimento, che spesso costituiscono l’ambiente ideale ad acari e batteri;
– riduzione delle muffe (e della relativa fauna batterica) sulle pareti esterne che confinano coi pavimenti caldi;
– massima libertà di arredo negli ambienti, in quanto tutto l’impianto risulta “invisibile” e molto adatto quindi anche negli edifici di carattere storico-artistico;
– possibilità di ridurre anche di 2 °C la temperatura ambiente rispetto agli altri sistemi (con risparmio sui consumi anche del 10-15%), mantenendo lo stesso grado di benessere; infatti essendo la velocità dell’aria più bassa rispetto agli altri sistemi, è possibile raggiungere lo stesso livello di comfort anche a temperature più basse.Le temperature massime superficiali del pavimento sono di circa 29 °C per le zone occupate in maniera permanente dagli utenti e di 33-35 °C per i bagni e le zone adiacenti le pareti esterne dell’edificio, dove si verificano maggiori dispersioni termiche.
TECNICHE DI REALIZZAZIONE:
Il sistema viene realizzato inserendo un isolante nel sottofondo del pavimento; i materiali isolanti più utilizzati sono quelli in polistirene e in poliuretano. Talvolta si utilizzano anche calcestruzzi alleggeriti, ma il loro uso è in genere sconsigliato perché comporta elevati valori di inerzia termica. Gli isolanti possono essere a superfici piane oppure a superfici preformate per l’ancoraggio diretto dei tubi. Successivamente si stende sopra lo strato isolante una serie di tubazioni che costituiscono una serpentina di tubo flessibile (generalmente in polietilene reticolato), realizzando un sistema a chiocciola per ogni stanza, e collegando il tutto con appositi collettori. Infine, si realizza il massetto di posa del rivestimento.
ALTRI TIPI DI IMPIANTO CON PANNELLI RADIANTI Oltre agli impianti a pavimento, con i pannelli radianti è possibile realizzare altri due sistemi di riscaldamento:
Pannelli radianti a parete
I pannelli radianti a parete sono principalmente utilizzati come integrazione di altri sistemi di riscaldamento come ad esempio quelli a pavimento.
TECNICHE DI REALIZZAZIONE:
Viene fatta passare all’interno del battiscopa una canalina, spesso di rame, al cui interno scorre del liquido a temperatura più alta. L’aria che entra in contatto con il tubo si surriscalda e sale lungo le pareti riscaldandole. Le pareti, a loro volta, irraggiano calore verso l’interno della stanza. Le pareti risultano perciò calde, anche se non in maniera uniforme. In alternativa, viene usato lo stesso sistema dei pannelli radianti, cioè con tubazione a chiocciola, questa volta posata in verticale, anziché in orizzontale. Tale sistema è utilizzato particolarmente nei bagni dove maggiori sono le esigenze di comfort.
I VANTAGGI:
I vantaggi generali di questa soluzione sono molto simili ai vantaggi dei pannelli radianti a pavimento; inoltre:
- presentano indubbiamente un’installazione più semplice e meno radicale di quella a pavimento;
- I costi di realizzazione sono inferiori rispetto a quella a pavimento;
- Il calore in ascesa sviluppato dal perimetro dell’ambiente provvede ad asciugare le pareti interne e parzialmente anche quelle esterne della costruzione, provocando la quasi totale eliminazione dell’umidità.
- I pannelli radianti a soffitto, costituiti da moduli a tubi o nastri radianti, sono utilizzati soprattutto nei casi in cui vi sia la necessità di riscaldare ambienti molto estesi, come i capannoni industriali.
TECNICHE DI REALIZZAZIONE:
Generalmente l’impianto è costituito da un bruciatore esterno collegato a una condotta che si snoda all’interno dell’edificio, riscaldandolo mediante irraggiamento.
I VANTAGGI:
Vi è il grande vantaggio di non dover intervenire sul pavimento dell’edificio, cosa non di poco conto, se si considera la natura costruttiva e il campo di utilizzo dei capannoni industriali, dove sono spesso presenti numerosi macchinari caratterizzati da peso ed ingombro elevato.
LIMITI E SVANTAGGI DELL’IMPIANTO A PANNELLI
Nonostante le innovazioni intervenute nel tempo, gli impianti a pannelli sono comunque caratterizzati da un’elevata inerzia termica, in quanto, per cedere calore, utilizzano le strutture in cui sono annegati i pannelli ed il pavimento dell’edificio. In ambienti riscaldati con una certa continuità l’inerzia termica di questi impianti non pone alcun problema. Viceversa in ambienti riscaldati solo per brevi periodi (utilizzo per poche ore al giorno o per pochi giorni alla settimana) l’inerzia termica degli impianti a pannelli comporta sensibili sfasamenti tra i tempi di avviamento e quelli di effettivo utilizzo. Pertanto in questi casi può essere più conveniente ricorrere ad altri sistemi di riscaldamento.
Difficoltà progettuali.
A differenza dei sistemi tradizionali a corpi scaldanti, gli impianti a pannelli richiedono:
– maggior impegno per la determinazione dei parametri di progetto. Infatti oltre ai parametri necessari per determinare le dispersioni termiche dei locali, la progettazione richiede anche la conoscenza dettagliata di tutti gli elementi tecnici e costruttivi che riguardano i pavimenti e le solette.
– calcoli più complessi e laboriosi;
– minori tolleranze e minor adattamento ad impianto ultimato, in quanto non è possibile togliere o aggiungere porzioni di pannello come invece è consentito con i radiatori; di conseguenza la progettazione deve essere molto accurata.
Gli impianti a pannello possono essere utilizzati anche per il raffrescamento dei locali.
Si deve tuttavia tenere presente che essi presentano due limiti:
– la ridotta resa frigorifera;
– l’incapacità di deumidificare.
La bassa resa frigorifera dipende dal fatto che negli impianti a pannelli non è possibile abbassare notevolmente la temperatura del pavimento, senza provocare fenomeni di condensa superficiale.
L’incapacità di deumidificare dipende invece dalla natura stessa degli impianti a pannelli i cui terminali (cioè i pavimenti) non possono far condensare parte dell’acqua contenuta nell’aria.
Condizioni igrometriche ottimali si possono pertanto ottenere solo con l’aiuto di deumidificatori: cioè con integrazioni dell’impianto che comportano costi ed ingombri non sempre accettabili.
CONCLUSIONI
I moderni impianti a pannelli radianti costituiscono dei sistemi di riscaldamento molto validi ed efficienti in grado di assicurare vantaggi estetici, condizioni ottimali di benessere ambientale e bassi costi di gestione. Le caratteristiche intrinseche dell’impianto tuttavia obbligano ad una progettazione molto accurata e ad una messa in opera basata su materiali di qualità e mano d’opera specializzata.
di Salvatore De Pascalis
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