Tutto sul raffrescamento con i sistemi radianti

Come risolvere il problema dell'elevata umidità

A causa della contenuta differenza di temperatura tra l’acqua e l’ambiente i sistemi radianti sono denominati a ‘bassa’ temperatura in riscaldamento e ad ‘alta’ temperatura in raffrescamento, ovvero sistemi a bassa differenza di temperatura.

L'utilizzo più frequente dei sistemi radianti è per la climatizzazione invernale. Vi sono però sempre maggiori novità anche nell'ambito della climatizzazione estiva con i sistemi radianti, nei quali l'acqua circola ad una temperatura di circa 18°C.

Gli sviluppi nel campo del condizionamento degli ambienti con sistemi radianti stanno stimolando anche l’interesse verso le tematiche relative al trattamento dell’aria. In particolare, negli impianti con sistemi radianti, è di fondamentale importanza il controllo dell’umidità nel funzionamento estivo.

Il problema dell’elevata umidità specifica si presenta nella stagione estiva perché in inverno, anche in condizioni di elevata umidità relativa esterna (ad esempio nel caso di giornate piovose o nebbiose), l’umidità specifica è bassa.

Un sistema radiante fornisce potenza sensibile, ovvero riduce la temperatura dell'aria; non può però fornire potenza latente ovvero ridurre l'umidità. In questo caso tutta la potenza latente richiesta dall’ambiente deve essere fornita dal trattamento dell’aria. 

Molti sono i sistemi con cui è possibile apportare all’ambiente potenza frigorifera latente questi presentano consumi energetici e comfort interno di diversi livelli.

La problematica estiva

L’aria che ci circonda viene tecnicamente definita “aria umida”, cioè data dalla miscela di aria secca e vapore acqueo.

Caratteristiche importanti dell’aria umida sono l’umidità specifica per la quale si intende la massa di vapor d’acqua contenuta nell’unità di volume dell’aria secca, e l’umidità relativa che invece è data dal rapporto tra l’umidità specifica e l’umidità massima che si raggiunge nelle condizioni di saturazione.

L’energia fornita all’aria umida che produce una variazione di temperatura prende il nome di “calore sensibile”, mentre il calore associato ad una variazione di umidità specifica quindi alla vaporizzazione (o condensazione) dell’acqua contenuta nell’aria prende il nome di “calore latente”.

In estate si verifica spesso che l’umidità specifica esterna sia maggiore rispetto a quello che viene usualmente considerato il valore massimo accettabile nell’ambiente interno, 12 gv/kgas (secondo UNI EN 15251). Oltre tale valore di umidità specifica c’è il rischio che a seguito di un raffrescamento ad umidità specifica costante, ci si porti a livelli elevati di umidità relativa aumentando il rischio di condensazione.

Bisogna poi tener conto che la generazione interna di vapore contribuisce ulteriormente ad incrementare il livello di umidità specifica nell’ambiente interno. Da qui la necessità, in estate, di deumidificare l’aria.

Come funziona il raffrescamento radiante

Il raffrescamento radiante, similmente al riscaldamento, ha come obiettivo la variazione della temperatura interna del locale da climatizzare. Nelle tubazioni del circuito radiante circolerà acqua ad una temperatura di circa 18°C.

Nello schema in Figura 1 è rappresentato un esempio di climatizzazione con un soffitto radiante. L’acqua presenta una temperatura di mandata di 17°C e una temperatura di ritorno di 20°C. I 3°C di salto termico forniscono all’ambiente 71.5 W/m2 in raffrescamento. 

La temperatura media dell’acqua all’interno delle tubazioni è data dalla seguente formula  ϑi + ?ϑ_C :

dove ϑ_V è la temperatura di mandata, ϑ_R quella di ritorno, ϑ_i quella dell’ambiente da climatizzare. 

La temperatura media dell’acqua nelle tubazioni sarà quindi 26-7.4°C = 18.6°C.

Figura 1. Esempio di raffrescamento con soffitto radiante

Per la progettazione di sistemi radianti in raffrescamento devono essere considerati due aspetti: le potenzialità del sistema (ovvero il coefficiente di scambio termico e la resa massima) e il comfort.

Per i sistemi a pavimento vi è infatti un limite fisiologico dettato dallo standard UNI EN ISO 7730 che è la temperatura minima che non deve essere superata. Tale valore è 19°C.

I limiti per il soffitto e le pareti sono invece meno stringenti e riguardano l’asimmetria della temperatura piana radiante. 

Per tutte le soluzioni (a pavimento, parete e soffitto) è necessario evitare la formazione di condensa superficiale, mantenendosi lontani dal punto di rugiada.

 
Figura 2. Sistemi radianti a pavimento, parete e soffitto in raffrescamento: coefficienti e limiti