Pavimento radiante, ventilazione meccanica controllata, travi fredde e unità terminali: vantaggi e svantaggi

Il clima all’interno del luogo dove viviamo quotidianamente, lavoriamo e passiamo il nostro tempo libero ha un ruolo molto importante non solo sulla qualità della nostra vita, ma anche sul nostro stato d’animo e non ultimo sulle  nostre performance.

La necessità quindi di capire e scegliere il sistema di riscaldamento/condizionamento che maggiormente si adatta all’edificio è fondamentale.

Pavimento radiante, ventilazione meccanica controllata, travi fredde e unità terminali rappresentano quasi il 100% dei sistemi di distribuzione del calore attualmente in commercio. Di seguito una breve descrizione ed analisi degli aspetti fondamentali di questi sistemi che ha lo scopo di chiarire alcuni aspetti poco noti.

Impianto radiante

Un sistema radiante consente di avere innanzitutto un elevato benessere all'interno della stanza, una sensazione di calore a 360° irraggiungibile con altre forme di riscaldamento. Oltre a questo vantaggio consente di avere ridotti consumi legati soprattutto all'utilizzo di acqua a bassa temperatura. Il sistema utilizza lo scambio di calore denominato irraggiamento che garantisce il mantenimento dell'umidità relativa, l'assenza di movimentazione delle polveri e la diffusione di calore dal basso verso l'alto.

La trasmissione di energia, e quindi calore, nell'irraggiamento avviene attraverso delle onde elettromagnetiche. Al contrario dello scambio di calore per conduzione e convezione nell'irraggiamento non si ha contatto diretto tra la sorgente di calore e il recettore.

Prerogativa degli impianti radianti, è di non scaldare l'aria, ma direttamente l'uomo. La conseguenza nel non dover riscaldare anche l'aria è un minor utilizzo di energia termica, un'assenza di movimentazione d'aria e di polveri e un miglior grado di comfort termico.

Negli impianti realizzati con radiatori o fan coil, i moti convettivi che si formano hanno conseguenze negative al comfort termico, mettono in circolo particelle di polvere dannose per la salute e riducono il rendimento globale del sistema.

Termoconvettori o fan coil

I termoconvettori o fan coil non sono una novità, così come sono poco utilizzati nel domestico a fronte di una maggiore diffusione nel terziario.

La principale caratteristica dei fan coil è la possibilità di utilizzarli per produrre aria calda o aria fredda. In questo modo possono essere utilizzati per tutto l'anno.

I fan coil di ultima generazione sono facili da installare, le nuove linee risultano molto sottili e silenziose. Possono essere installati sia a pavimento che a soffitto.

La modalità di immissione di calore o di "freddo" nell'ambiente è realizzata per effetto convettivo dell'aria, che forzatamente nel caso dei convettori ventilati (ventilconvettori), o per moto convettivo naturale nel caso dei convettori, si riscalda o raffredda passando in una batteria alettata generalmente in lamelle di alluminio. La batteria a sua volta è attraversata da tubazioni in rame su cui passa acqua calda o fredda, a seconda della richiesta invernale o estiva.

L'aria così riscaldata o raffreddata ricircola nella stanza e cede calore all'ambiente con sistema esclusivamente convettivo.

La scelta dei ventilconvettori, può essere positiva nei seguenti casi:

• Si desidera per motivi economici o pratici realizzare con unico impianto sia il riscaldamento invernale che il raffrescamento estivo;
• Si desidera una veloce messa a regime dell'impianto: camere d'albergo, locali abitati in modo discontinuo, seconde case;
• Si hanno spazi da riscaldare e poche pareti su cui istallare i radiatori tradizionali;

Non essendo inerzia termica, la messa a regime dell'impianto risulta molto veloce . In questo caso non sono necessarie le ore o i giorni di attesa degli impianti radianti.

Questa particolarità risulta ottima per abitazioni o locali utilizzati in modo discontinuo nel corso della giornata o nelle seconde case.

Un altro vantaggio di questa tipologia di impianto è la possibilità di utilizzare acqua ad una temperatura di 35-40°C e poter in tal modo sfruttare fonti energetiche a bassa temperatura come pompe di calore, solare o geotermico.

Le tipologie dei ventilconvettori hanno caratteristiche comuni:

• Le dimensioni sono pressoché constanti per altezza e profondità;
• la larghezza varia in funzione della potenza termica o frigorifera, da 60 fino a 200 cm.
• Le potenze vanno da circa 1 Kw per i modelli più piccoli fino a circa 15 Kw per i modelli di maggiore dimensione.
• Le portate di aria passano da circa 150 mc./h. fino a 1.600 mc./h. dei modelli più grandi.

Tutti i ventilatori in commercio sono dotati di motori a più velocità , da un minimo di 3 ad un massimo di 6 con cui ci si può manualmente o automaticamente adattarsi alle esigenze termiche del carico.

Di seguito alcune tipologie:

Ventilcovettori a pavimento

I ventilconvettori per installazione a pavimento sono tra i modelli più utilizzati.
Sono realizzati da un telaio di supporto in lamiera di acciaio zincato verniciato; all'interno sono presenti la batteria di scambio termico, il ventilatore, la bacinella di raccolta della condensa e il filtro aria.
Nella parte esterna si trovano le connessioni idrauliche del sistema.

Questa tipologia di ventilconvettori è è quella maggiormente utilizzata perché permette una semplice e veloce installazione e ha buone caratteristiche termiche

Ventilcovettori orizzontali

I ventilconvettori orizzontali a soffitto sono analoghi ai precedenti e sono utilizzati quando l'installazione a livello di pavimento è difficile da realizzare.

Usualmente sono installati in opera nel punto di intersezione tra il soffitto e la parete verticale.

Ventilcovettori da incasso a soffitto: Cassette

I ventilconvettori da incasso a soffitto chiamati anche "Cassette", sono ventilconvettori normalmente posti in opera nella controsoffittatura dei locali.

Per la posa in opera hanno la necessità di avere a disposizione un controsoffitto di una certa altezza (minimo 30-40 cm.) e sono utilizzati soprattutto in uffici e negozi.

La potenza può variare da 1 a 15Kw.

I moduli generalmente sono delle dimensioni di 60x60 o multipli, adatti cioè ad essere inseriti in quadrotti standard da controsoffittatura.

TRAVI FREDDE

Il sistema a trave fredda è un sistema di raffreddamento ad acqua per funzionamento a secco (non si ha quindi produzione di condensa) che può integrare le funzioni di ventilazione.

Le travi fredde utilizzano batterie a pacco alettato poste all'interno di strutture dalla forma stretta ed allungata.

Questa soluzione permette di ottenere rese maggiori rispetto a quelle di un soffitto radiante.

Il principio fisico su cui si basa il funzionamento delle travi fredde è l'autoconvezione: l'aria calda dell'ambiente sale naturalmente verso l'alto, viene raffreddata dalla batteria e ridiscende per gravità.

Questa soluzione è caratterizzata da costi impiantistici contenuti, da un'elevata flessibilità e da rese comparabili con tutte le altre tipologia impiantistiche.

Nel tempo sono state sviluppate soluzioni così dette di "tipo attivo", con immissione nella trave dell'aria di ventilazione o aria primaria.

Questa tipologia consente importanti risultati:

1. integrazione in un solo elemento del diffusore d'aria e dell' acqua.
2. Rese elevate; su alcuni modelli di trave si arriva oggi ad oltre 1600 Watt per unità,
3. Crescente attenzione agli aspetti di diffusione dell'aria
4. Livelli di rumorosità estremamente bassi ai 25-30 dB(A).

Ad oggi, due sono le principali tipologie di travi:
• Travi attive: che integrano la funzione di diffusione dell'aria primaria di ventilazione,
• Travi passive: la funzione di ventilazione deve essere fornita da diffusori separati.

Travi attive

Per questa tipologia la soluzione più affermata è la trave induttiva in cui l'aria primaria viene immessa nella trave con una certa pressione, solitamente 60-80 Pa. L'aria immessa esce attraverso un sistema di ugelli che "inducono" l'aria ambiente ad entrare nella trave, ad attraversare le batterie di raffreddamento e, una volta miscelata con l'aria primaria, ad uscire lateralmente.
Ci sono aspetti da considerare per la scelta ottimale di questa tipologia di trave:

• in assenza di aria primaria immessa, la resa della trave diventa nulla; non ci sono quindi fenomeni di convezione, ma solo irraggiamento
• il fenomeno dell'induzione fa sì che la quantità di aria in uscita lateralmente della trave sia 4/5 volte l'aria primaria immessa. Questo comporta la possibile formazione di correnti d'aria in ambiente.
• l'elevata quantità d'aria messa in movimento da una trave induttiva rende necessario predisporre un programma di pulizia e manutenzione molto frequenti

VENTILAZIONE MECCANICA CONTROLLATA

I sistemi di Ventilazione Meccanica Controllata (VMC) sono tecnologie che permettono la ventilazione continuativa delle residenze "controllando" la portata d'aria di rinnovo secondo le esigenze di ogni singola zona.

Questo sistema soddisfa le seguenti esigenze:

• Garantisce una portata d'aria di immissione e estrazione, prestabilita
• Ha la possibilità di variare la portata dell'aria in funzione delle condizioni dell'ambiente
• Fornisce un sistema di filtraggio dell'aria (nei sistemi a doppio flusso)
• Garantisce la possibilità di recupero del calore sull'aria espulsa (nei sistemi a doppio flusso)

Il principio di ventilazione di una abitazione, ad esempio, è composto da due parti:

La prima parte consiste nell'immissione di aria nuova nei cosiddetti locali "nobili", ossia a bassa produzione di inquinanti, quali soggiorni e camere da letto. La seconda parte consiste nella simultanea estrazione dell'aria viziata dai locali "sporchi", ossia a più alta concentrazione di inquinanti, quali le cucine, i servizi igienici e, se esistenti, le lavanderie.

Il sistema indicato in figura è di tipo a semplice flusso.

L'aria nuova entra nell'abitazione attraverso gli ingressi d'aria (speciali dispositivi inseriti nel perimetro dell'abitazione), transita nelle zone interne sfruttando l'area libera di passaggio ricavata nel sottoporta ed è richiamata, per effetto di una depressione, verso i locali tecnici ove sono presenti bocchette di estrazione che convogliano l'aria nei canali/condotti di estrazione.

Ventilazione condominiale

I sistemi di VMC possono essere installati anche in impianti centralizzati quali ad esempio condomini.

In un edificio costituito da più appartamenti si installa un unico ventilatore (nel sottotetto o in esterno) da cui si dirama una serie di canali che collegano le colonne montanti. Nel caso dei sistemi a doppio flusso con recuperatore di calore, gli scambiatori sono generalmente situati a livello di singolo alloggio, cosicché ogni condomino recupera calore in relazione alla temperatura mantenuta nel suo alloggio.

Aspetti energetici del sistema

L'utilizzo di sistemi meccanici per il ricambio dell'aria nelle abitazioni aiuta a contenere le dispersioni termiche.

L'apertura delle finestre è da sempre la modalità di aerazione più dispendiosa di energia perché la quantità di ricambio dell'aria non può essere "controllata" e le dispersioni di calore sono molto elevate.

Questi sistemi utilizzano ventilatori elettronici a basso consumo energetico (solitamente il consumo incide circa dai 20 W ai 35 W per unità).

CONCLUSIONI

Molte sono le tipologie di impianto così come molteplici sono le esigenze dei nuovi edifici.

La scelta deve essere fatta considerando tutti i fattori in gioco: benessere, disponibilità economiche e utilizzo dell'edificio.

È compito del professionista insieme alla committenza proporre un sistema che dovrà accompagnare l'edificio per decenni.