I pannelli radianti sono sistemi di riscaldamento che utilizzano il calore proveniente da tubazioni collocate dietro le superfici dell'ambiente da riscaldare.
Tipologie Si suddividono generalmente in tre categorie:
Pannelli radianti a pavimento Pannelli radianti a parete (o con listello radiante a battiscopa) Pannelli radianti a soffitto
Pannelli radianti a pavimento mini|Thermische Stellantriebe Il principio si basa sulla circolazione di acqua calda a bassa temperatura (in genere tra i 30 e i 35 °C) in un circuito chiuso, che si sviluppa coprendo una superficie radiante molto elevata. Il calore dell’acqua che passa nella serpentina sotto il pavimento viene trasmesso via via verso l'alto, fino a riscaldare l’ambiente della stanza in maniera costante e uniforme.
Vi sono attualmente sistemi che utilizzano l'energia elettrica, sistemi composti da cavi scaldanti o strisce di vario genere, anche se il principio è quello tecnico/scientifico dell'effetto joule (sinteticamente: un conduttore attraversato da una corrente elettrica dissipa energia sotto forma di calore).
Le disposizioni possibili delle tubazioni sono due: a spirale (o chiocciola), dove i tubi di mandata viaggiano paralleli a quelli di ritorno, a serpentina, dove i tubi vengono posati a zig-zag
Tecniche base di realizzazione
Vi sono diversi tipi di struttura di pavimenti radianti: la norma UNI EN 1264 (parte 1 e 4) ne distingue tre: Tipo A: Impianti con tubi annegati nello strato di supporto Tipo B: Impianti con tubi sotto lo strato di supporto Tipo C: impianti annegati in uno strato livellante, in cui lo strato aderisce ad un doppio strato di separazione.
Nella versione più semplice (tipo A), il sistema viene realizzato inserendo un isolante sopra la soletta portante del pavimento; il materiale più diffuso è il polistirene espanso in lastre, lisce o con sagomature particolari, ma sono presenti sul mercato anche la fibra di legno, il sughero, il poliuretano e altri. Al di sopra dell'isolante vengono posate le tubazioni o i conduttori scaldanti, che vengono annegate completamente nello strato di supporto (il "massetto"), generalmente costituito da calcestruzzo. Infine, si ricopre il massetto con il rivestimento finale: solitamente piastrelle, ma anche parquet, linoleum, moquette, ecc.
Le tubazioni previste dalla norma per impianti ad acqua sono di polietilene reticolato (PE-X), polibutilene (PB), polipropilene (PP), rame; l'uso dell'acciaio è stato abbandonato, sebbene i primissimi impianti fossero eseguiti con questo materiale. Il passo di posa è variabile, perfino all'interno dello stesso locale: il progettista può scegliere di infittire i passi laddove è necessaria una maggiore emissione termica, cioè vicino alle pareti esterne. Per impianti realizzati con conduttori elettrici specifici, il sistema di installazione non varia, ma essendo essi di più facile lavorabilità, la realizzazione di un impianto risulta più semplice e veloce.
Per gli impianti ad acqua, le tubazioni in materiale plastico, in particolare quelle in PE-X, sono le più comuni: essendo flessibili e leggere, hanno una maggiore facilità di posa; esse devono essere dotate di uno strato barriera all'ossigeno, per proteggere l'impianto dalla corrosione. Seppure meno diffuse sul mercato, vengono installate anche tubazioni in rame. Il vantaggio di queste consiste nella loro altissima conduttività termica (390 W/(m*K)), che permette una efficienza altrimenti non raggiungibile; il rame ha passi più ampi (in genere 20–25 cm), è impermeabile all'ossigeno e presenta una dilatazione termica più vicina a quella del massetto in cui è immerso.
Dal punto di vista storico, il primo edificio italiano di una certa importanza riscaldato con pannelli radianti è stato il Duomo di Lodi, per il quale nei primi anni sessanta è stato scelto un impianto in rame, tuttora funzionante.
Con o senza massetto Una delle domande principali sull'installazione di pannelli radianti a pavimento riguarda la scelta di inserire o non inserire uno strato di massetto tra l'impianto e la pavimentazione.
La maggior parte dei sistemi a pavimento sono posati con uno strato di massetto sopra per creare una superficie piana e regolare su cui posare il pavimento. L'aggiunta di questo elemento edilizio richiede anche un mese di tempo: è importante che il cemento asciughi a dovere prima di posare il rivestimento desiderato.
Inoltre il massetto può appesantire la struttura, un fattore importante se i pannelli vengono posati ai piani alti. Un massetto cementizio aumenta anche l'inerzia termica dell'impianto, raccogliendo il calore e rilasciandolo nell'aria più lentamente, un aspetto da non sottovalutare se serve un impianto di riscaldamento reattivo e per poche ore al giorno. Infine aumenta lo spessore finale del pavimento, un aspetto da non sottovalutare in fase di ristrutturazione. Il lato positivo è il minor costo del materiale di realizzazione.
Negli impianti con pannelli radianti a pavimento senza massetto la serpentina di tubazioni è rivestita di solito con uno speciale foglio di alluminio, che aiuta il calore a propagarsi in maniera più uniforme su tutta la superficie del pavimento.
Il pavimento radiale senza massetto (detto anche a secco per distinguerlo dal sistema con massetto) è preferibile per il minor peso che apporta alla superficie piana dell’edificio. Per di più impiega meno tempo ad asciugare rispetto al calcestruzzo, prima di poter essere calpestato. L'assenza dell'elemento cementizio migliora i tempi di risposta del sistema di riscaldamento e abbassa la sua inerzia termica. Tuttavia l'installazione risulta molto più dispendiosa per via dei materiali tecnici adoperati.
Vantaggi
Rispetto ai tradizionali corpi scaldanti, cioè i radiatori, il pavimento radiante ha i seguenti vantaggi: Minori costi di esercizio sul funzionamento 24h su 24h se paragonato ai tradizionali corpi scaldanti. Questo perché è un sistema a bassa temperatura, con tubazioni o conduttori elettrici che lavorano a circa 30-40 °C (nei comuni caloriferi: 60-75 °C). È stato calcolato che un riscaldamento a pavimento consente una diminuzione delle spese energetiche del 30% rispetto ad un normale e tradizionale riscaldamento. Assenza di costi di manutenzione in quanto le tubazioni sono annegate nel pavimento e non richiedono alcun intervento di manutenzione periodico (per lo stesso motivo bisogna che i materiali utilizzati siano di prima qualità e posati solo da personale specializzato, in quanto eventuali perdite nel pavimento porterebbero a costi di riparazione elevatissimi che vanificherebbero tutti i vantaggi iniziali). Distribuzione del calore più uniforme rispetto ad altri sistemi di distribuzione che prevedono fonti di calore localizzate. Gradienti termici verticali in linea di massima più contenuti grazie alle basse temperature di esercizio. Mancanza di elementi che occupano spazio sulle pareti come i radiatori e in più essendo nascosti sotto il pavimento non presentano alcun impatto visivo. Nessun moto convettivo dell'aria. Le polveri e i batteri contenuti nella stanza non vengono spostati dai moti di aria calda e fredda (come nel caso dei radiatori), con un beneficio sulla salute della persona, soprattutto per chi soffre di allergia.
Una nota per quanto riguarda i vantaggi degli impianti elettrici di riscaldamento è che oltre a sfruttare il solito concetto di quelli ad acqua, non necessitano né di caldaia, né di canna fumaria né di tubazioni di distribuzione e non hanno bisogno di alcun tipo di manutenzione. Sul fronte economico il riscaldamento elettrico ha dei costi elevati, pertanto è interessante solo dove l'energia elettrica è abbondante ed economica. In Francia, ad esempio, questo sistema è reso conveniente dal massiccio impiego di energia nucleare e dall'esigenza di smaltire l'energia prodotta in eccesso durante le ore notturne.
Svantaggi Analogamente, il sistema a pannelli radianti presenta svantaggi da tenere presenti: Costi di realizzazione superiori: sono più elevati poiché è presente più materiale e maggiore risulta la relativa manodopera che deve essere necessariamente specializzata. Costi elevati di progettazione: necessità di una progettazione accurata e personalizzata: temperature superficiali del pavimento che si discostano dall'ottimale anche solo di qualche grado possono risultare non gradite agli occupanti del locale. Sistema di regolazione rigida: la regolazione in genere è affidata a complesse centraline programmabili che tengono conto di molte variabili sia interne che esterne al sistema edificio-ambiente. La sua inerzia termica elevata, inoltre, non consente un abbassamento o innalzamento della temperatura in maniera repentina. Alta inerzia termica: il sistema a pannelli radianti ha un'alta inerzia termica: ciò significa che devono funzionare 24h su 24h per raggiungere l'efficienza voluta. Ne consegue che il risparmio energetico maggiore si ottiene se l'abitazione è occupata nell'intero arco della giornata (case di riposo, ospedali, etc.). Per chi la casa l'ha occupata unicamente nelle ore serali e mattutine (lavoratori, famiglie moderne, etc.) è necessario utilizzare sistemi radianti con massetto a basso spessore e sistemi di programmazione degli orari di funzionamento, con possibilità di gestione da remoto tramite applicazione su smartphone. Spessori del pavimento: i pannelli radianti richiedono uno spessore supplementare 7–10 cm sul pavimento, anche se esistono sul mercato attualmente sistemi che richiedono altezze minori (1 - 4 cm) e di conseguenza portano inerzie più contenute. Per ottenere la massima efficacia, questo tipo di sistema andrebbe realizzato contestualmente alla fase costruttiva dell'abitazione.
Gli impianti a pannelli radianti con massetto ad alto spessore sono caratterizzati dall'avere un'elevata inerzia termica in quanto, per cedere calore, tutta la massa della struttura in cui sono annegati i pannelli stessi deve essere portata alla temperatura di progetto.
In ambienti riscaldati con una certa continuità (e con buon isolamento sotto i pannelli) l'inerzia termica di questi impianti non pone alcun problema e consente:
un buon adeguamento dell'impianto alle condizioni climatiche esterne; interruzioni o rallentamenti di funzionamento, con tempi di attivazione e disattivazione dell'impianto che vanno normalmente anticipati di due ore.
Per contro in ambienti riscaldati solo per brevi periodi (ad esempio case di fine settimana) l'inerzia termica degli impianti a pannelli ad elevato spessore, comporta sensibili sfasamenti tra i tempi di avviamento e quelli di effettivo utilizzo. Pertanto in questi casi conviene ricorrere a sistemi a pannelli radianti a basso spessore, abbinati ad una gestione di avviamento da remoto dell'impianto termico.
Pannelli radianti a parete
Questi pannelli radianti vengono installati nelle pareti del locale rivolte verso l'esterno: con questo accorgimento si limitano le dispersioni termiche, dal momento che sotto le tubazioni vengono inseriti gli isolanti, e vengono annullate o ridotte le differenze di temperatura tra pareti calde e pareti fredde. La superficie occupata dalla parte radiante delle pareti dipende dalla temperatura di progetto (più alta rispetto ai sistemi a pavimento), ma in genere varia da 1/3 a 1/2 della superficie calpestabile. Le tubazioni non si estendono oltre i 2 metri d'altezza.