Sistemi radianti a basso spessore e bassa inerzia

I sistemi radianti a basso spessore

Le caratteristiche dei sistemi radianti a basso spessore

Le principali caratteristiche dei sistemi radianti a basso spessore sono:

• Ridotto spessore rispetto ai sistemi radianti tradizionali dato dalla somma di isolante + strato di supporto + pavimentazione;
• Bassa inerzia ovvero tempo per il raggiungimento della temperatura superficiale desiderata e della temperatura dell’aria in ambiente;
• Per alcuni sistemi: possibilità di applicazione sulla pavimentazione esistente senza demolizioni;
• Per alcuni sistemi: velocità di posa;
• Per alcuni sistemi: peso ridotto;
• Per alcuni sistemi: velocità di utilizzo subito dopo aver posato.

Figura 1: Sistemi radianti a basso spessore

La valutazione dell’inerzia nei sistemi radianti

In fisica, in particolare in meccanica, l'inerzia di un corpo è la proprietà che determina la resistenza alle variazioni dello stato di moto, ed è quantificata dalla sua massa inerziale.

Applicare questo concetto ai sistemi radianti è complesso perché molte sono le condizioni al contorno che ne influenzano le prestazioni. 

I fattori che influiscono sull’inerzia del sistema sono: 

• Caratteristiche del sistema (materiali, spessore, conducibilità termiche);
• La temperatura iniziale;
• La temperatura dell’ambiente da climatizzare;
• La collocazione del sistema (interpiano oppure a contatto con l’esterno).

Una metodologia rapida e precisa per la valutazione dell’inerzia è la realizzazione di simulazioni dinamiche agli elementi finiti su sezioni di impianto. Un esempio dei risultati ottenibili è riportato in Figura 2 dove sono rappresentate le temperature superficiali di due sistemi radianti in funzione del tempo. Per il sistema a basso spessore con le lastre in acciaio come supporto (in viola nel grafico) il tempo che impiega a raggiungere la temperatura superficiale desiderata è inferiore a 30 minuti. Per il sistema tradizionale composto da isolante e massetto cementizio il tempo che impiega a raggiungere la temperatura superficiale è maggiore.

Tale aspetto dovrà essere considerato nella progettazione della regolazione del sistema, per garantire le temperature desiderate all’interno di tutta la giornata. Infatti l’aspetto dell’inerzia risulta importante anche in fase di spegnimento dell’impianto: un sistema a bassa inerzia impiegherà meno tempo a raffreddarsi rispetto ad un sistema tradizionale.

Figura 2. Temperatura superficiale e tempo per sistemi radianti a basso spessore e tradizionali

L’isolante nei sistemi radianti a basso spessore

Per tutti i sistemi radianti (alto o basso spessore, a pavimento, a parete e a soffitto) valgono le indicazioni della norme UNI EN 1264-4 che riporta, in funzione delle condizioni di installazione, la resistenza termica minima dell’isolante. I limiti sulla resistenza termica sono stati inseriti per favorire la direzionedel flusso di calore del sistema, ovvero ridurre le dispersioni di calore verso gli ambienti da non climatizzare.

Spesso i sistemi radianti a basso spessore vengono utilizzati nelle riqualificazioni e una domanda che può sorgere spontanea è: “Devo rispettare i limiti di resistenza termica prescritti dalla norma UNI EN 1264-4 oppure posso derogarli visto che si tratta di una riqualificazione?” La riposta più rapida è che i limiti vanno sempre rispettati, indipendentemente dalla tipologia di installazione (su edificio nuovo o riqualificato). Vi sono però delle casistiche nelle quali risulta difficile, per mancanza di spazio in altezza o problemi di posa in opera, installare lo spessore dell’isolante richiesto dalla normativa. In questi casi dovrà essere fatta un’analisi sulla stratigrafia esistente per quantificare l’effettiva perdita di calore verso il basso. Uno strumento per effettuare questa analisi sono le simulazioni agli elementi finiti (FEM), definite all’interno della norma UNI EN ISO 11855.

In Figura 3 sono rappresentate due configurazioni uguali a meno dello spessore dell’isolante. Nel caso a sinistra l’isolante ha resistenza termica R = 1.25 m2 K/W, mentre nel caso a destra la resistenza è R = 0.60 m2 K/W. A parità di resa verso l’alto la perdita di calore del caso con minore resistenza termica è maggiore e passa da 14 W/m2 a 22 W/m2. 

Altri aspetti importanti da tenere in considerazione sono la presenza di strati isolanti oltre a quello del sistema radiante, gli strati acustici (che possono avere anche funzione termica), la collocazione del sistema (su interpiano, su porticato, su cantina, ecc.) e le condizioni climatiche esterne (temperatura di progetto invernale).

Figura 3.Simulazioni agli elementi finiti di un sistema radiante a pavimento con isolanti con diversa resistenza termica

Le tipologie di sistemi radianti a basso spessore

Sul mercato sono disponibili diversi sistemi radianti a basso spessore e bassa inerzia. Questi sono di seguito elencati e descritti.

Sistema radiante a pavimento di Tipo B (secondo UNI EN 1264 e UNI EN ISO 11855)

Il sistema, rappresentato in Figura 4 è composto da uno strato isolante all’interno del quale sono alloggiate le tubazioni e da tre possibili tipologie di massetto. Tra la tubazione e l’isolante sono collocati elementi diffusivi che aiutano a distribuire il calore più uniformemente. Per quanto riguarda la finitura superficiale questa dovrà rispettare le indicazioni del produttore nonché le prescrizioni della norma UNI EN 1264-4.

Figura 4.Sistema radianti a basso spessore (Fonte: LOEX)

Diverse sono le tipologie di lastre isolanti disponibili in commercio. In Figura 5 è rappresentato un sistema a secco di Tipo B secondo UNI EN 1264.

Figura 5. Sistema radianti a basso spessore (Fonte: Emmeti)

Sistema radiante fresato

Il sistema, rappresentato in Figura 6 viene realizzato in opera attraverso la fresatura di un supporto, che può essere il massetto esistente, una livellina, lastre in gessofibra oppure un massetto autolivellante. Gli spessori sono variabili. Sotto allo strato di supporto sarà collocato l’isolante.

Figura 6. Sistema radianti a basso spessore (Fonte: Eurotherm)

Sistema radiante con elementi in plastica per l’ancoraggio delle tubazioni

Il sistema, rappresentato in Figura 7 può essere realizzato su diversi supporti, che influiscono sullo spessore dell’autolivellante. Nella configurazione senza strato separatore e senza isolante (a sinistra nella Figura 6) gli elementi in plastica vengono incollati alla pavimentazione esistente: in questo caso lo spessore del massetto autolivellante sarà di 8 mm sopra il tubo. In caso di strato separatore o di isolante sotto agli elementi in plastica lo spessore dell’autolivellante sarà di 20 mm sopra il tubo.

Figura 7.Sistema radianti a basso spessore (Fonte: Uponor)

Sistema radiante a secco

Il sistema è costituito da pannelli in gessofibra, dellospessore di 18 mm, opportunamente fresati per l’alloggiamento della tubazione e ricoperti da uno speciale strato rasante ad alta resistenza meccanica. Grazie al livellante cementizio posato in sostituzione del massetto, il sistema è compatibile con qualsiasi tipo di rivestimento, con le indicazioni di posa prescritte dal produttore del sistema radiante.

Figura 8. Sistema radianti a basso spessore (Fonte: RDZ)

Sistema radiante con binario in materiale plastico su pavimentazione esistente

Il binario di fissaggio (Figura 9) è realizzato in polipropilene resistente agli urti ed stabile. È ideale per il fissaggio di tubi intermedi su superfici solide, ad esempio piastrelle. L’interasse di posa dei tubi può essere di 2,5 cm e multipli. Il binario di fissaggio non permette alcuna torsione alle tubazioni.

Figura 9. Sistema radianti a basso spessore (Fonte: Rehau)

Sistema radiante con gabbia in acciaio

Il sistema è costituito da una speciale gabbia in acciaio che garantisce minimo spessore e resistenza ai carichi. Due sono le tipologie di gabbia in acciaio, come rappresentato nelle sezioni di Figura 10. Oltre allo spessore delle gabbie nei due sistemi variano i diametri delle tubazioni. Segue la posa delle tubazioni il riempimento con un massetto liquido speciale.

Figura 10. Sistema radianti a basso spessore (Fonte: Eurotherm)

Riferimenti

• UNI EN 1264. Sistemi radianti alimentati ad acqua per il riscaldamento e il raffrescamento integrati nelle  strutture
• UNI EN ISO 11855. Progettazione dell'ambiente costruito - Progettazione, dimensionamento, installazione e controllo dei sistemi di riscaldamento e raffreddamento radianti integrati