Pareti o soffitti radianti: garantiscono lo stesso comfort?

Comfort termoigrometrico: cosa è? Come valutarlo?

Prima di fare delle valutazioni puntuali su quali tra questi sistemi risulti maggiormente efficiente partiamo con la definizione del concetto di comfort. Con comfort ambientale si intende la condizione di benessere psicofisico percepita dagli utenti in un determinato ambiente. È un insieme di sensazioni derivanti da stimoli esterni e interni al nostro corpo, dipendente da parametri soggettivi, legata quindi alle percezioni sensoriali degli individui e ad altri parametri oggettivi, che è possibile controllare tramite un’attenta progettazione. Capiamo subito quanto sia complesso valutare il raggiungimento del benessere in un ambiente in quanto dipendente da molteplici fattori che si influenzano tra loro e che possono variare molto rapidamente.

A livello normativo si distinguono diverse classi di benessere, ognuna caratterizzate da diversi livelli di comfort ottimale, si fa riferimento alla norma UNI EN 16798 per affrontare i temi di:

• Benessere termo-igrometrico: definito come condizione di soddisfazione verso l’ambiente termico circostante;
• Benessere respiratorio e qualità dell’aria (IAQ): volto a garantire la salubrità dell’aria e evitare l’esposizione prolungata a sostanze inquinanti;
• Benessere acustico: si verifica quando il livello sonoro dell’ambiente è ritenuto accettabile e non ostacola lo svolgimento delle normali attività degli individui in quei determinati locali;
• Benessere visivo o luminoso: da soddisfare sia di giorno che di notte; in ogni ambiente deve esserci la giusta quantità di luce in modo da evitare affaticamento visivo o fenomeni di abbagliamento.

A partire dagli anni ’60 sono stati condotti diversi studi indaganti il concetto di benessere termoigrometrico e le possibili strategie per il suo raggiungimento. Si è capito essere dipendente dalle relazioni che si instaurano tra le variabili soggettive e le variabili ambientali.

Come dice il nome stesso le variabili soggettive cambiano da individuo a individuo, in base all’età, al sesso etc. e riguardano l’abbigliamento, ovvero la resistenza termica conduttiva ed evaporativa degli indumenti, e il dispendio metabolico dell’individuo definito come energia prodotta durante lo volgimento di un’attività.

La resistenza termica dell’abbigliamento è un parametro che viene considerato uniforme su tutta la superficie corporea ed è possibile ricavarlo teoricamente in modo tabellare secondo quanto indicato nelle UNI EN ISO 9920 e UNI EN ISO 7730. Il calcolo del metabolismo energetico invece risulta un po’ più complesso, è possibile calcolarlo sia con metodi diretti, consultando la normativa UNI EN ISO 8896, sia con metodi indiretti, ad esempio in base al tipo di attività svolta, seguendo le tabelle riportate nella UNI EN ISO 7730.

Le variabili ambientali invece sono strettamente correlate alle condizioni climatiche esterne ed interne all’edificio e possono modificare concretamente e in modo repentino la percezione dell’ambiente termico da parte degli occupanti. Compito del progettista è proprio quello di valutare e controllare questi parametri, definiti dalle grandezze termoigrometriche interne all’ambiente:

• Temperatura dell’aria (C°);
• Umidità relativa dell’aria (%)K;
• Temperatura media radiante (C°);
• Velocità dell’aria (m/s).

Risulta chiaro come la valutazione del comfort indoor sia una condizione dipendente da moltissimi fattori, alcuni dei quali difficilmente controllabili dal progettista. Come fare quindi a determinare in modo univoco i parametri di comfort? Come possiamo capire se l’ambiente costruito sarà in grado di soddisfare i bisogni degli occupanti? Si fa riferimento alla teoria di Fanger per stimare la percezione termica di un corpo in un dato ambiente. Partendo dalle sei variabili appena descritte si calcola l’indice PMV – Predicted Mean Vote (Voto Medio Previsto) e PPD – Percentage of People Dissatisfied (Percentuale Prevista di insoddisfatti).

Il Voto Medio Previsto è un indice espresso da una funzione matematica con risultati che variano da -3 a +3 in cui il valore 0 indica lo stato di benessere, i valori negativi indicano una percezione di troppo freddo mentre i valori positivi il troppo caldo. Rappresenta la sensazione media di comfort percepita dagli individui in un ambiente. A questo parametro statistico è stato affiancato l’indice indicante la percentuale di insoddisfatti prevista, valore che indica il livello di insoddisfazione e che secondo le prescrizioni normative deve essere inferiore al 10% cioè che meno del 10% degli occupanti percepiscano disagio termico.

La stretta relazione tra PMV e PPD è espressa da un grafico a curva simmetrico dal quale si evince come la condizione ideale si verifichi quando il PMV è compreso nei valori di ± 0,5 e per cui si ha un PPD del 10%. È bene fare presente che la percentuale di insoddisfatti non potrà mai essere uguale a 0 anche nel caso in cui PMV si stimi essere 0 (quindi indicante il benessere per gli occupanti) e il PPD relativo sarà uguale al 5%.

Dopo questa breve e non esaustiva spiegazione del concetto di comfort termo-igrometrico, vediamo come i sistemi radianti siano una valida soluzione per il soddisfacimento di questo requisito, che siano pannelli a soffitto o a parete, cercando di soffermarci sulle particolarità di ogni sistema e sugli accorgimenti necessari in fase di progettazione.

I pannelli radianti

I sistemi radianti sono una tecnologia presente sul mercato già da diversi anni, che ha visto un interesse sempre crescente data dalla sua versatilità e facilità di installazione. Questo ha portato ad una costante evoluzione, all’implementazione di questa tecnologia che può essere posizionata a pavimento, a soffitto e a parete, seguendo diverse strategie. Sono numerose le motivazioni che spingono sempre più progettisti a preferire l’utilizzo di questa soluzione tecnologica rispetto sistemi più tradizionali come i radiatori.

Questa tecnologia è composta da serpentine formate da tubi in rame, polipropilene o polietilene dal diametro ridotto, dove circola acqua calda a basse temperature come fluido termovettore. Le tubazioni, distribuite sull’intera area di progetto, sono poi generalmente isolate dalla superficie di supporto che sia essa la parete, il soffitto o il pavimento e successivamente rifinite sulla faccia a vista.

Le tecnologie costruttive di tali sistemi possono essere le più svariate: dalla creazione manuale delle serpentine su substrati specifici precedentemente preparati, a pannelli prefabbricati già integrati con lo strato di coibentazione e finitura sul lato interno all’ambiente.

I sistemi radianti, che siano a parete o a soffitto, presentano alcune caratteristiche comuni che li rendono molto performanti. Vediamo quali.

La trasmissione del calore avviene tramite conduzione, convezione e irraggiamento. Il sistema a pannelli radianti è stato studiato per cedere calore all’ambiente tramite irraggiamento termico. Questo risulta particolarmente vantaggioso per il raggiungimento del comfort termico poichè non vi sono spostamenti d’aria dovuti alla convezione che creano quelle fastidiose correnti che modificano localmente la temperatura percepita.
Un ulteriore vantaggio, strettamente legato al comportamento fisico dei pannelli e che permette di migliorare sensibilmente il comfort interno è che questo sistema presenta una distribuzione del calore omogenea sulla superficie su cui viene installato.

A differenza dei sistemi ad aria o dei radiatori, dove lo scambio di calore tra l’ambiente e l’elemento scaldante è localizzato in una zona precisa, con i sistemi radianti il calore viene ceduto uniformemente, evitando le correnti d’aria o punti di discomfort termico dovuti alla vicinanza o alla eccessiva distanza dall’elemento caldo.

Questi sistemi possono essere facilmente “nascosti”: a differenza dei radiatori, spesso ingombranti o posti in punti della stanza poco comodi, sono elementi che possono essere inglobati nei componenti architettonici che non limitano in alcun modo la fruizione dello spazio, anzi permettono di gestire e arredare gli ambienti molto più liberamente. Questo può essere un grosso vantaggio quando ad esempio si interviene su un edificio esistente in cui è prevista una modifica della distribuzione interna e/o un cambio di destinazione d’uso, dove spesso la trasformazione degli spazi non è banale.

Tematica di fondamentale importanza e che deve sempre guidare la progettazione riguarda il sistema impianto nel suo complesso. Come sappiamo gli impianti termici sono composti dal sistema di generazione, di distribuzione, di emissione e di regolazione. I pannelli radianti fanno parte del sistema di emissione ma la scelta di questa tecnologia deve dipendere anche dal tipo di generatore presente. Peculiarità dei sistemi radianti infatti è il loro funzionamento a basse temperature, tipicamente tra i 30° e i 40° in riscaldamento.

Ciò porta ad un notevole risparmio energetico in particolare quando abbinato ad un sistema di generazione a pompa di calore. Infatti, la resa delle pompe di calore è fortemente influenzata dalla temperatura di mandata, in particolare il COP (Coefficent Of Performance) è inversamente proporzionale alla differenza di temperatura tra la sorgente fredda (tipicamente l’aria esterna) e il fluido termovettore caldo. Per questo risulta particolarmente consigliato l’abbinamento di questi due sistemi tecnologici, che combinati garantiranno certamente un risparmio energetico in termini di costi ed efficienza rispetto ad un sistema a radiatori.

Inoltre, se collegati ad una pompa di calore è possibile usare il sistema radiante anche per il raffrescamento estivo, in questo caso le temperature di mandata saranno tra i 16° e i 18°. Con lo stesso sistema è quindi possibile soddisfare il servizio di climatizzazione invernale ed estiva, portando notevoli vantaggi anche in termini di costi degli impianti e della manutenzione.

Vi sono numerose normative sui sistemi radianti, per questo si ritiene utile citare solo le norme di sistema cioè le norme a servizio della progettazione, utilizzate dai tecnici del settore per effettuare i calcoli e il dimensionamento dell’impianto. Si fa riferimento alla norma UNI EN ISO 11855 e alla UNI EN 1264 per la progettazione, il calcolo e l’installazione dei sistemi radianti a pavimento, a parete e a soffitto; la norma ISO 18566:2017 è invece specifica per i sistemi a soffitto appesi.

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Nei prossimi paragrafi si parlerà di:

• Pannelli radianti a soffitto;
• Pannelli radianti a parete;
• Conclusioni della trattazione.