ISSN 2307-8928
31/12/2020 - Un articolo quadro che analizza quelli che sono i sistemi radianti idronici maggiormente utilizzati nell'ambito della riqualificazione, la normativa di riferimento e i criteri di dimensionamento di un impianto radiante.
Il tema delle riqualificazioni energetiche ha visto grande attenzione da parte dei progettisti, installatori e aziende nel 2020, anche grazie al potenziamento delle detrazioni fiscali per interventi di questo tipo.
Per riqualificazione energetica dell'edificio si intende tutte le operazioni - di involucro, di impianto e gestionali - che puntano al raggiungimento di una migliore qualità della costruzione, sia sotto il profilo dei consumi, che sotto il profilo della qualità degli ambienti interni.
Molteplici sono gli interventi di riqualificazione energetica che si possono applicare agli edifici esistenti; questi variano in funzione della qualità e delle caratteristiche dell’edificio prima degli interventi e del livello di migliorie che si vuole apportare.
Indipendentemente dalla tipologia di intervento - sull'involucro, sugli impianti o su entrambi - le riqualificazioni presentano obiettivi comuni quali:
Alcune delle tecnologie disponibili sul mercato sono ormai consolidate e rappresentate da interventi standard, altre tecnologie invece sono nuove e sempre in continua evoluzione. I sistemi radianti sono una tecnologia consolidata che presenta però aspetti innovativi e sempre al passo con le evoluzioni tecnologiche nell’ambito dei sistemi di emissione (pavimenti, soffitti e pareti radianti), nell’ambito dei sistemi di regolazione e nell’ambito dei sistemi di trattamento dell’aria.
I sistemi radianti idronici (ovvero con fluido termovettore acqua) sono composti da tubazioni annegate nelle strutture normalmente isolate dai locali attigui. Nelle tubazioni circola acqua a bassa temperatura in riscaldamento (circa 30/35°C) e alta in raffrescamento (circa 18°C). Si integrano e abbinano perfettamente con sistemi di generazione ad elevata efficienza, o con fonti rinnovabili.
I sistemi radianti presentano molteplici vantaggi, tra questi la possibilità di installazione in edifici con diverse destinazioni d’uso come ad esempio edifici residenziali, uffici, musei, luoghi di culto e gli edifici industriali. Sono particolarmente adatti per le riqualificazioni. I sistemi radianti si differenziano in sistemi per il solo riscaldamento e impianti che possono funzionare anche in regime di raffrescamento e che possono essere integrati con sistemi di deumidificazione e di trattamento dell’aria. Obiettivo di quest’ultimi è la grande attenzione al controllo dell’umidità relativa interna.
Le diverse tipologie di sistemi radianti per le riqualificazioni sono riportate di seguito in figura.
Tipologie di sistemi radianti per le riqualificazioni
I sistemi radianti a pavimento scelti per le riqualificazioni sono quelli a basso spessore e bassa inerzia. Tali sistemi sono stati sviluppati appositamente per le ristrutturazioni, o per altri interventi, dove vi sono limiti nelle altezze disponibili. Le caratteristiche dei sistemi a basso spessore molteplici e dipendono dalla stratigrafia del sistema e dalle esigenze di progetto e della committenza.
Due principali caratteristiche accomunano tutti i sistemi:
Alcuni sistemi presentano caratteristiche aggiuntive quali:
Le tipologie di sistemi radianti per le riqualificazioni sono schematizzate di seguito. Alcune di queste, ovvero le più installate, sono descritte nella nuova edizione della norma UNI EN 1264, che verrà pubblicata nel 2021.
Sistemi radianti a pavimento per le riqualificazioni con isolante (anche sottile)
Sistemi radianti a pavimento per le riqualificazioni senza isolante
I sistemi radianti a soffitto sono sempre più utilizzati negli edifici residenziali e negli uffici: garantiscono un alto livello di comfort e la perfetta integrazione nelle strutture da riqualificare. Tra le tipologie disponibili sul mercato i più diffusi sono i sistemi a controsoffitto, composti da una struttura metallica di sostegno e da pannelli con serpentine nelle quali circola acqua riscaldata o raffrescata. Nei controsoffitti radianti, viene utilizzata l’intercapedine come vano tecnico per i sistemi di illuminazione, allarme, ventilazione ecc.
Uno dei vantaggi consiste nella possibilità di utilizzare una superficie che a differenza del pavimento non viene occupata da elementi di arredo. Esempio di edifici nei quali possono essere installati tali sistemi sono il residenziale, gli uffici, gli edifici industriali, le strutture alberghiere e ospedaliere.
I vantaggi derivanti dall'uso di sistemi radianti sono numerosi. Il corpo umano, infatti, è predisposto per lo scambio termico radiante: è in grado di scambiare fino al 50% del proprio calore per irraggiamento. I sistemi radianti sono il miglior veicolo per lo scambio termico sia in raffrescamento che in riscaldamento.
L'impiego della tecnologia radiante nella climatizzazione contribuisce a realizzare un risparmio energetico, che aumenta ulteriormente con l'adozione di sistemi di generazioni efficienti e fonti rinnovabili.
I vantaggi dell’utilizzo di sistemi radianti a soffitto per le riqualificazioni sono elencati di seguito:
La suddivisione tra norme di prodotto e norme di sistema ha confini non chiaramente definiti. A livello di concetto le norme di prodotto dovrebbero definire i requisiti e le prestazioni dei sistemi radianti che i produttori devono seguire. Ad esempio, una norma di prodotto deve contenere le prescrizioni per le tubazioni dei sistemi radianti. Le norme di sistema invece, dovrebbero essere utilizzate dai progettisti per la realizzazione dei calcoli e del dimensionamento, ovvero dovrebbero contenere le prescrizioni per l’utilizzo di sistemi radianti negli edifici.
Questa suddivisione è oggi oggetto di discussione nei gruppi di lavoro WG8 (internazionale) e WG9 (Europeo), a causa della revisione delle principali norme di settore.
Le principali normative di prodotto sono elencate di seguito, insieme ad una breve descrizione dei contenuti.
UNI EN 1264. Sistemi radianti alimentati ad acqua per il riscaldamento e il raffrescamento integrati nelle strutture. La norma è disponibile in inglese ed è composta da 5 parti:
La norma è il principale riferimento per i sistemi radianti annegati (ovvero inseriti nelle strutture). I contenuti della norma riguardano la progettazione, l’installazione, le prove di laboratorio e le metodologie di calcolo della resa.
UNI EN 14037. Pannelli radianti sospesi a soffitto per riscaldamento e raffrescamento alimentati con acqua a temperatura minore di 120°C. La norma è disponibile in inglese ed è composta da 5 parti:
La norma definisce le specifiche tecniche e i requisiti dei pannelli prefabbricati montati a soffitto con intercapedine d’aria tra la struttura e il corpo scaldante, alimentati con acqua a temperatura inferiore a 120°C. La norma definisce inoltre i dati generali aggiuntivi che il costruttore deve fornire agli operatori del settore per assicurare la corretta applicazione dei prodotti.
UNI EN 14240. Ventilazione degli edifici - Soffitti freddi - Prove e valutazione (rating)
La norma specifica le condizioni e i metodi di prova per determinare la potenza frigorifera dei soffitti radianti in raffrescamento.
Le principali normative di sistema sono elencate di seguito, insieme ad una breve descrizione dei contenuti.
UNI EN ISO 11855 (2015). Progettazione dell'ambiente costruito - Progettazione, dimensionamento, installazione e controllo dei sistemi di riscaldamento e raffreddamento radianti integrati. La norma è disponibile in inglese ed è composta da 5 parti:
La norma è in fase di revisione e la nuova versione verrà pubblicata a metà/fine 2021. Molti contenuti sono ad oggi ancora in fase di discussione
ISO 18566:2017. Building environment design – Design, test methods and control of hydronic radiant heating and cooling panel systems. La norma è disponibile in inglese ed è composta da 4 parti:
La norma ISO 18566 riguarda i pannelli radianti a soffitto, ovvero i sistemi composti da una parte attiva (elementi con tubazioni nelle quali circola acqua) e una intercapedine d’aria retrostante. La norma non verrà recepita a livello europeo e italiano, rimane comunque un riferimento applicabile anche in Italia per questa tipologia di sistemi. La parte 6 dal titolo “Input parameters for the energy calculation” è attualmente in fase di scrittura.
A livello italiano è stata pubblicata nel 2016 la norma UNI/TR 11619:2016 dal titolo “Sistemi radianti a bassa temperatura - Classificazione energetica”. La norma descrive il calcolo dell’indice di efficienza definito RSEE (Radiant System Energy Efficiency), che rappresenta un indicatore complessivo che coinvolge la stratigrafia, i componenti del sistema radiante, le logiche di regolazione e gli ausiliari. Oggetto della classificazione sono i sistemi radianti a bassa differenza di temperatura a pavimento, soffitto e parete in riscaldamento invernale.
La determinazione dell’indice globale RSEE prevede il seguente iter:
Il 21 marzo 2019 è stata pubblicata la norma UNI 11741:2019 dal titolo “Attività professionali non regolamentate - Installatori di sistemi radianti idronici a bassa differenza di temperatura - Requisiti di conoscenza, abilità e competenza”.
La norma definisce i requisiti di conoscenza, abilità e competenza per gli installatori di sistemi radianti a bassa differenza di temperatura (sistemi a pavimento, parete e soffitto installati in edifici civili, industriali e con altre destinazioni d'uso, nuovi e da riqualificare) abbinati a strategie di regolazione, sistemi di deumidificazione e controllo della qualità dell’aria ambiente, con funzionamento invernale ed estivo. La norma prevede due livelli di qualifica definiti, livello base e avanzato.
Per i sistemi radianti a pavimento vi sono prescrizioni collegate alla posa delle pavimentazioni, in funzione dei materiali e della tipologia di posa:
Le norme contengono indicazioni sulla posa della barriera al vapore (quando è necessaria e le sue caratteristiche), sullo spessore dei massetti e sulle modalità di messa in opera.
Per quanto riguarda i massetti il principale riferimento è la UNI EN 13813:2004 dal titolo “Massetti e materiali per massetti - Materiali per massetti - Proprietà e requisiti”.
La norma specifica i requisiti per i materiali per massetti da utilizzare nella costruzione di pavimentazioni in interni, ovvero anche quelli utilizzati in caso di pavimenti radianti, nonostante nel testo non vi sia uno specifico richiamo a questa applicazione.
La scelta e il dimensionamento di un sistema radiante dipendono dalla temperatura media dell’acqua all’interno delle tubazioni e dal limite di temperatura superficiale (come ad esempio 29°C per i sistemi radianti a pavimenti - zone nel quale si soggiorna).
Verificati i limiti di comfort o condensa della temperatura superficiale (in raffrescamento), occorre definire la tipologia di sistema radiante (passo tra i tubi, diametro, spessore e materiale di cui è composto il tubo) e la resistenza termica superficiale del rivestimento.
Per ogni locale poi si può calcolare il flusso specifico di progetto e selezionare l’ambiente con fabbisogno maggiore (da questo calcolo sono esclusi i bagni).
Scelto l’impianto e il passo dei tubi, la potenza termica di un pavimento riscaldante viene calcolata per ogni ambiente.
La lunghezza delle tubazioni, assieme al diametro delle stesse, deve essere scelta in modo da verificare le perdite di carico per circuito. Note le perdite lineari il progettista deve valutare la lunghezza totale di tubo per ciascun ambiente (j), come rapporto tra l’area attiva (Aattiva) e il passo tra i tubi Τ:
Ltotale,j = (Aattiva,j)/T
Dividendo Ltotale,j per la lunghezza di ciascun circuito si ottiene il numero di circuiti per quell’ambiente.
Noti i circuiti il progettista dovrà individuare il sistema di derivazione dal circuito secondario, ossia decidere se distribuire l’acqua con un sistema a collettori o con ritorno inverso o con entrambi.
Per quanto riguarda la disposizione dei tubi vi sono diverse possibilità, ma generalmente riconducibili a distribuzioni a spirale che possono essere ad interasse fisso o variabile.
La norma UNI EN 1264, nell’allegato A propone le seguenti misure di passo dei tubi: 5 cm, 7.5 cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm, 22.5 cm. 30 cm, 37.5 cm e 45 cm. Tuttavia, la sempre più ampia disponibilità di tipologie e modelli sul mercato ha portato a passi anche diversi in funzione di specifiche necessità di produzione.
Possibili layout delle tubazioni
La temperatura di mandata di progetto si calcolo, per l’ambiente che richiede la più alta potenza espressa in W/m2 (Ø*max).
Il riferimento normativo nazionale sul tema del trattamento dell’acqua degli impianti termici è la norma UNI 8065:2019, aggiornata lo scorso anno. L’applicazione di una norma tecnica è in genere di carattere volontario. Tuttavia, vi sono casi in cui la mancata applicazione della norma può essere contestata: rinvio formale da parte di una norma cogente.
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