17 Giugno 2021 Articoli
Guida ai sistemi radianti a soffitto caldo/freddo: comfort, efficienza e qualità dell’aria
Gli addetti ai lavori specializzati conoscono bene i principi di diffusione del calore e del freddo negli ambienti domestici e negli ambienti di lavoro ma, per comprendere meglio quale possa essere la migliore soluzione in termini di risparmio energetico, è bene riassumere i principi di confort abitativo, efficienza energetica e qualità igienico/sanitaria dell’aria che respiriamo.
Di seguito indichiamo alcuni concetti fondamentali da conoscere per comprendere meglio gli aspetti che riguardano la climatizzazione invernale ed estiva degli ambienti.
Lo scambio di calore dell’uomo con l’ambiente
In inverno, in caso di individuo sedentario, possiamo registrare le seguenti caratteristiche di scambio del calore solare:
- irraggiamento: 40 -50%;
- convezione: 25-30 %;
- evaporazione: 20-25 %;
- conduzione: trascurabile
Parametri per definire una sensazione termica piacevole da effetto radiante:
| Estate | Inverno | |
| T. Aria | 26 | 20 |
| Umidità | 30%<U<60% | 30%<U<50% |
| V. Aria | 0,1-0,2 m/s | 0,05-0,1 m/s |
| T. operante | 24-25°C | 21°C |
L’insoddisfazione di una persona per le condizioni termiche può essere dovuta a:
- disagio per il caldo o per il freddo che prova il corpo nel suo complesso
- non desiderato raffreddamento (o riscaldamento) di una particolare parte del corpo (es. da corrente d’aria o esposizione ad una superficie troppo calda o fredda)
- differenza verticale di temperatura tra testa e caviglie troppo elevata
- pavimento troppo caldo o freddo
- asimmetria della temperatura radiante troppo elevata (es. pareti laterali troppo fredde o calde)
- energia metabolica troppo elevata
- abbigliamento non adeguato
Il benessere abitativo e il ruolo della temperatura
Il comfort abitativo è definibile come la sensazione di benessere fisico e mentale o come la condizione in cui un individuo esprime soddisfazione nei confronti dell’ambiente che lo circonda.
In generale una persona si trova in stato di benessere quando non percepisce nessun tipo di sensazione fastidiosa ed è quindi in una condizione di neutralità assoluta rispetto all’ambiente circostante.
Già dalla definizione è chiaro che il benessere è una quantità non misurabile analiticamente ma solo statisticamente perché dipende da troppe variabili di cui alcune strettamente soggettive e di natura psicologica. Le variabili sono:
- il benessere termico e igrometrico;
- il benessere olfattivo (legato alla qualità dell’aria);
- il benessere visivo (relativo all’illuminazione);
- il benessere psicologico.
A livello della temperatura un ruolo importante viene svolto dal parametro conosciuto come Temperatura Media Radiante ovvero la media di tutte le temperature superficiali delle pareti intorno alla persona, più questo parametro è uniforme più ci si avvicina ad una situazione ottima.
In questo caso facciamo notare che i sistemi di climatizzazione radianti a soffitto hanno il notevole vantaggio di rendere la Temperatura Media Radiante più uniforme rispetto ai sistemi radianti a pavimento o parete, questo perché abbiamo un fattore di vista (superficie libera della parete) molto elevato, cosa non possibile per i sistemi radianti a pavimento/parete (presenza di tappeti, tavoli, e mobili in genere).
Riassumendo, il comfort termico dipende fondamentalmente da:
- parametri fisici: temperatura dell’aria, temperatura media radiante, umidità relativa, velocità dell’aria, pressione atmosferica;
- parametri esterni: attività svolta che influenza il metabolismo, abbigliamento;
- fattori organici: età, sesso, caratteristiche fisiche individuali;
- fattori psicologici e culturali.
La percezione della temperatura da parte dell’uomo viene determinata dallo scambio di calore che viene prodotto nel corpo e l’ambiente circostante. La temperatura percepita (Temperatura Operante) è la media aritmetica tra la temperatura dell’aria dell’ambiente e la temperatura delle superfici quali soffitti, pareti, pavimenti (Temperatura media radiante).
La maggiore efficienza energetica, rispetto ad altri sistemi, deriva principalmente dai seguenti fattori:
- Fattore di vista pari ad 1, in quanto 1 mq di soffitto radiante attivo “vede” e quindi irraggia senza ostacoli qualsiasi corpo e/o parete esposta al di sotto
- Temperatura di lavoro del fluido termo-vettore molto bassa e quindi maggior resa delle pompe di calore abbinate al sistema (ogni 5°C di temperatura in meno una pompa di calore consuma il 20% in meno di energia elettrica), a tal riguardo nei grafici di cui sotto si vedono le elevate potenze in caldo e freddo dei moduli radianti a soffitto anche con acqua solo a 30°C (caldo) e 16°C (freddo).
- Bassa inerzia del sistema e risposta veloce ai cambiamenti interni, quindi adatto anche per ambienti dove il numero di persone può variare nel tempo (ristoranti, alberghi etc)
- Totale Integrazione con sistemi in pompa di calore e impianti ad energie rinnovabili tipo solare fotovoltaico, solare termico o Solare Termo-Fotovoltaico (PVT) di ultima generazione.
Dall’analisi di queste considerazioni ed ipotesi possiamo senza ombra di dubbio affermare che i sistemi di climatizzazione radianti a soffitto sono i più performanti a riguardo dell’efficienza energetica e del benessere e confort abitativo.
Un parametro importante da sottolineare sono i vantaggi dal punto di vista igienico/sanitario e della qualità dell’aria.
I sistemi tradizionali (ad esempio i sistemi a radiatori o fan-coil) muovono importanti quantità di aria nell’ambiente ed in più tale aria contiene polveri sottili contenenti anche sostanze combuste (soprattutto in presenza di radiatori ad alta temperatura 65°C) e quindi tossiche, causando una pessima qualità dell’aria.
Queste correnti d’aria generate dai sistemi tradizionali (climatizzatori, fan-coil etc) che si formano all’interno degli ambienti e raggiungono velocità dell’aria fino a 2 m/s causano significativi dis-comfort termici (le famose sensazioni di percepire delle lame d’aria sulla testa o sul collo) e, dal punto di vista igienico sanitario, possono essere importanti vettori di batteri e virus. A tale riguardo è importante uno studio effettuato in Cina a gennaio 2020 riguardante la trasmissione del Corona Virus (COVID19) a partire da un caso asintomatico che è arrivato ad infettare altre 9 persone che erano sottocorrente d’aria (vedi immagine sottostante) mentre non hanno avuto problemi le altre 73 persone che erano nel locale nello stesso giorno.
(Vedi articolo “Coronavirus, studio su ristoranti e aria condizionata: «Due metri di distanza potrebbero non bastare»” pubblicato sul sito del Corriere della Sera e lo studio originale pubblicato sulla rivista del CDC (Centro per il Controllo e la Prevenzione delle Malattie degli Stati Uniti).
Nella puntata del 6 maggio della trasmissione radiofonica Circo Massimo, in onda su Radio Capital, è intervenuto il prof. Pier Luigi Lopalco, epidemiologo e Consigliere scientifico della Regione Puglia:
“Mentre in casa l’aria condizionata non ha nessun tipo di effetto sulla trasmissione del virus, il problema nei locali pubblici potrebbe derivare dai flussi d’aria creati dai condizionatori e dai ventilatori, che potrebbero spostare le goccioline infette oltre il fatidico metro di distanza.”
Quindi, volendo riassumere e semplificare gli studi citati e alcune dichiarazioni rilasciate a riguardo da immunologhi ed epidemiologi, non dovrebbe essere l’aria condizionata, in quanto tale, a trasmettere il virus, ma il forte flusso d’aria creato in ambienti chiusi che, agendo come “effetto vento”, potrebbe trasportare le goccioline di virus presenti nell’aria come bio-aerosol oltre la distanza di sicurezza.
Un buon ricambio d’aria con l’esterno e un ridotto flusso di portata sono in grado di ridurre questa problematica.
Come abbiamo visto precedentemente, un sistema radiante a soffitto muove una quantità di aria molto minore ed a velocità molto contenuta (velocità massima 0,3-04 m/s in prossimità delle
bocchette di aereazione) poiché in inverno serve per coprire il fabbisogno di calore latente, in estate per la deumidificazione dell’aria e, in maniera generale, per il ricambio primario dell’aria nell’ambiente finalizzato a mantenere il livello elevato della qualità indoor dell’aria.
Parlando di numeri possiamo quindi affermare che il movimento di aria si riduce quasi del 90%, in quanto il valore percentuale della quota riscaldamento e raffrescamento da attribuire all’effetto radiante varia dal 75% all’85% mentre la quota da attribuire all’effetto convettivo dell’aria varia dal 15% al 25%.
Sistemi radianti a soffitto: un esempio realizzativo
Nelle immagini a seguire possiamo vedere un esempio di un impianto radiante realizzato a soffitto dalla società Energain Srl in ambito uffici che utilizza la tecnologia THERMAL-ONE.
I moduli utilizzati sono lamiere attive in tecnologia Roll Bond con passaggio di fluido e ricoperte di ulteriore lamiera estetica di colore bianco per uno sviluppo di circa 600 mq.
I parametri reali dell’impianto sono i seguenti:
| Superficie Utile | 600 mq |
| Volume Netto | 1800 metri cubi |
| Numero Bocchette diffuse immissione aria | 60 |
| Ricambi Aria | 1 per ora (locali a media densità di permanenza) |
| Velocita aria in prossimità bocchette | Minore di 0,3 m/s |
| Numero di riprese aria ambiente | 3 |
| Velocità aria in prossimità delle riprese aria | Minore di 0,33 m/s |
Riferimenti economici
Molti si domanderanno a quali costi si andrà incontro con sistemi radianti così performanti e sicuri?
La risposta non è banale e dipende da molti fattori, come in generale per tutti gli impianti complessi. Possiamo però affermare che il prezzo finale mediamente non si discosta molto da impianti più classici a parità di servizi e funzionalità svolte. Anzi in molte situazioni che riguardano le ristrutturazioni complete il costo potrebbe essere anche inferiore ad altre soluzioni standard.
In linea di massima un impianto completo radiante a soffitto per un utilizzo area uffici ha un costo di circa 130 € / mq comprensivo della struttura in alluminio del contro-soffitto, della centrale termica in pompa di calore e del sistema ricambio e diffusione aria.
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