Sistemi radianti a bassa differenza di temperatura: i requisiti per i sistemi di qualità

I sistemi radianti sono una soluzione altamente efficiente che consente di utilizzare il pavimento come corpo scaldante, regalando una sensazione di grande comfort abitativo

In Italia, la maggior parte degli edifici esistenti è costituita da abitazioni realizzate negli anni del dopoguerra. Nonostante la grande varietà di tipologie edilizie, un fattore comune sono gli elevati consumi energetici. Esistono soluzioni che permettono di migliorare il comfort termico e di ridurre i consumi elettrici e di combustibile, come indicato nelle attuali linee guida europee che prevedono sensibili riduzioni di emissioni di CO2 favorendo l’utilizzo di fonti rinnovabili.

Tra i sistemi di emissione, i sistemi radianti presentano notevoli potenzialità, sia per il raggiungimento del comfort interno, sia per gli obiettivi di risparmio energetico richiesti dalla legislazione.

Il panorama normativo attuale e futuro

L’elevato numero di norme sui sistemi radianti e le relative interazioni possono determinare incertezze in merito all’utilizzo delle stesse. La normativa europea e italiana in materia di sistemi radianti è infatti il risultato del lavoro di tre diversi Comitati Tecnici del CEN.

Tipologie di sistemi radianti

I sistemi radianti idronici disponibili sul mercato si differenziano per tipologie, materiali, componenti, metodologie di installazione. Essi si dividono in:

Sistemi per il riscaldamento e il raffrescamento con tubazioni integrate nella struttura (nella normativa definiti “embedded”, ovvero annegati)

Nel caso di pavimenti radianti, la posa può avvenire inglobando le tubazioni nel massetto posizionando i tubi al di sopra dello strato isolante che può essere piano o bugnato. Questi impianti sono denominati di tipo A secondo la norma UNI EN ISO 11855.

Nel sistema definito di tipo B, le tubazioni sono alloggiate all’interno di una lamina conduttiva a contatto con lo strato isolante; la lamina metallica ha la funzione di aumentare lo scambio termico e l’uniformità della temperatura in corrispondenza del livello tubi (sistema a secco).

sistemi radianti di tipo A e B
Sistema radiante a pavimento annegato con strato di supporto ad alto e basso spessore

Sistemi per il riscaldamento e il raffrescamento a soffitto con intercapedine d’aria retrostante (nella normativa definiti “free hanging”, ovvero appesi)

sistemi radianti appesi
Pannello radiante soffitto (con intercapedine d’aria retrostante).

Le principali norme e il relativo approccio per il calcolo

NORMATIVA APPROCCIO
UNI EN ISO 11855 – parte 1, 2, 3, 4, 5, 6 Computazionale per il calcolo della resa e il dimensionamento + FEM/FDM
UNI EN 1264 – parte 1, 2, 3, 4, 5 Computazionale per il calcolo della resa e il dimensionamento. Sperimentale con scambiatori per il calcolo della resa
UNI EN 14037 – parte 1, 2, 3, 4, 5 Sperimentale in camera di prova, in assenza di carichi interni
UNI EN 14240 Soffitti freddi, approccio sperimentale, in camera di prova, in presenza di carichi interni

Le tipologie prima descritte sono riportate nelle principali norme sui sistemi radianti UNI EN ISO 11855 e UNI EN 1264 (entrambe ad oggi in revisione) che definiscono la metodologia di calcolo e di prova per determinare la resa degli impianti radianti. Tale norma definisce anche i criteri di dimensionamento e di installazione dei sistemi radianti convenzionali. La norma UNI EN 14240 definisce invece i metodi di prova per soffitti freddi.

Le specifiche tecniche e i requisiti delle strisce radianti alimentate con acqua a temperatura inferiore a 120°C, appese solitamente al soffitto di grandi ambienti, sono descritti nella norma UNI EN 14037. I sistemi radianti a soffitto realizzati non integrati nella struttura del solaio non sono oggetto della normativa UNI EN 1264.

La norma UNI EN ISO 11855 dal titolo “Building environment design – Design, dimensioning, installation and control of embedded radiant heating and cooling systems” riguarda i sistemi radianti annegati (ovvero con massetto), mentre la norma ISO 18566 si focalizza sui sistemi integrati nelle strutture dell’edificio, ovvero con intercapedine d’aria posteriore (definiti “with open air gap”).

La classificazione energetica dei sistemi radianti: UNI/TR 11619:2016

La classificazione energetica dei sistemi radianti è un progetto realizzato dal Consorzio Q-RAD e dal Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università degli Studi di Padova che ha avuto inizio nel 2013. Per la preparazione del progetto sono stati coinvolti diverse figure: il Politecnico di Milano, il TIS Innovation Park di Bolzano e l’Agenzia per l’Energia Alto Adige – CasaClima. La Classificazione dei sistemi radianti è riportata nella normativa UNI/TR 11619:2016.

La classificazione definisce i riferimenti normativi e la metodologia di calcolo per la determinazione dell’indice di efficienza energetica dei sistemi radianti a bassa differenza di temperatura (sistemi a pavimento, parete e soffitto) abbinati a strategie di regolazione, bilanciamento e pompe di circolazione in fase di riscaldamento.

Obiettivi della classificazione energetica dei sistemi radianti

Fornire un indice complessivo che aiuti il progettista nella scelta di sistemi efficienti di regolazione e far capire che è possibile ottenere un risparmio energetico e un elevato comfort solo se tutti i componenti del sistema radiante sono accuratamente scelti, progettati e installati.

Diversi sono gli obiettivi della classificazione. Tra questi fornire un indice complessivo che aiuti il progettista nella scelta di sistemi efficienti di regolazione. Aspetto fondamentale risulta inoltre il bilanciamento del sistema, che viene coinvolto nel calcolo dell’indice. L’aggiunta del coefficiente che diversifica le tipologie di circolatore (quali pompe a portata costante oppure variabile) è stata suggerita dall’Agenzia CasaClima, che ritiene di grande importanza il consumo elettrico degli ausiliari.

Un altro importante obiettivo è far comprendere ai progettisti, agli installatori e agli utenti finali che un sistema radiante è composto da una molteplicità di componenti e che è possibile ottenere un risparmio energetico e un elevato comfort solo se tutti i componenti sono accuratamente scelti, progettati e installati.

La classificazione inoltre punta alla valorizzazione di tutti i componenti, come la regolazione, i circuiti e le pompe di circolazione, che vanno ad integrare un sistema radiante che necessariamente deve rispettare le normative del settore quali UNI EN 1264 e altre.

L’indice RSEE

L’indice RSEE è definito come Radiant System Energy Efficiency e rappresenta l’efficienza complessiva di un sistema radiante composto da tubazioni a parete, soffitto o pavimento, collegamenti, collettore, sistema di regolazione. Viene inoltre considerato il bilanciamento complessivo del sistema, definito di seguito.

La determinazione dell’indice globale RSEE prevede il seguente iter:

  1. Valutazione dell’efficienza di emissione
  2. Valutazione dell’efficienza di regolazione
  3. Valutazione del bilanciamento e dell’efficienza dei circolatori
  4. Calcolo dell’indice di efficienza globale del sistema RSEE.

RSEE = ηe × ηrg × ηbal × ηcirc

Attraverso il prodotto dei quattro rendimenti è possibile determinare l’indice RSEE che corrisponde alle classi sotto riportate:

sistemi radianti indice RSEE
sistemi radianti - classificazione RSEE

Il principale riferimento della classificazione è la norma UNI TS 11300-2, aggiornamento 2014. Come si evince dalla tabella non vengono differenziati sistemi ad alta oppure bassa inerzia; l’unica differenza tra i sistemi di emissione è la collocazione, che può essere a pavimento, a parete oppure a soffitto.

I rendimenti di bilanciamento (ηbal) sono riportati nella normativa UNI EN 15316-2-1 (2007). Un impianto è bilanciato quando il collettore di distribuzione è dotato di valvole micrometriche di regolazione delle portate nel singolo circuito. Nel caso di impianto con più di un collettore devono inoltre essere presenti valvole di regolazione nella linea di alimentazione.

L’efficienza dei circolatori (ηcirc) si riferisce all’indice di efficienza energetica del circolatore IEE riportato nel Regolamento CE 641 del 2009. Tale indice è stato ricavato attraverso un’analisi condotta dal Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università degli Studi di Padova, confrontando un vecchio circolatore a portata fissa con un novo circolatore ad alta efficienza a portata variabile.

Esempi pratici

Di seguito riportiamo due esempi pratici per meglio comprendere come la classificazione possa essere utilizzata come strumento per orientare le scelte progettuali.

Esempio 1

Appartamento di 70 mq, con sistema radiante a pavimento, un unico termostato nel soggiorno (regolazione solo di zona), ON/OFF, sistema bilanciato e con un vecchio circolatore poco efficiente.

Per calcolare l’indice RSEE si utilizza la formula:
RSEE = ηe • ηrg • ηbal • ηcirc

Nell’esempio 1 risulta:
RSEE = 0.99 • 0.91 • 1.00 • 0.98 = 0.883

Il sistema rientra quindi nella Classe C ovvero la classe con RSEE tra 0.88 e 0.90.

Tale configurazione non rientra nelle raccomandazioni della Direttiva Tecnica
CasaClima R.

sistema radiante - esempio 1
sistema radiante - esempio 2

Esempio 2

Appartamento di 70 m2, con sistema radiante a pavimento, un sensore in ogni zona con una sonda climatica esterna (regolazione per singolo ambiente + climatica), Regolazione PID, sistema bilanciato e con un circolatore efficiente.

Per calcolare l’indice RSEE si utilizza la formula:
RSEE = ηe • ηrg • ηbal • ηcirc

Nell’esempio 2 risulta:
RSEE = 0.99 • 0.99 • 1.00 • 1.00 = 0.980

Il sistema rientra quindi nella Classe AAA ovvero la classe con RSEE maggiore di 0.98.

Bibliografia

ISO 18566. Building environment design – Design, test methods and control of hydronic radiant heating and cooling panel systems.
Regolamento (CE) N. 641/2009 della commissione del 22 luglio 2009 recante modalità di applicazione della direttiva 2005/32/CE del Parlamento europeo e del Consiglio in merito alle specifiche per la progettazione ecocompatibile dei circolatori senza premistoppa indipendenti e dei circolatori senza premistoppa integrati in prodotti.
UNI EN 1264. Sistemi radianti alimentati ad acqua per il riscaldamento e il raffrescamento integrati nelle strutture.
UNI EN 14240:2005. Ventilazione degli edifici – Soffitti freddi – Prove e valutazione.
UNI EN 15316-2-1: Impianti di riscaldamento degli edifici – Metodo per il calcolo dei requisiti energetici e dei rendimenti dell’impianto – Parte 2-1: Sistemi di emissione del calore negli ambienti.
UNI EN ISO 11855. Building environment design – Design, dimensioning, installation and control of embedded radiant heating and cooling systems.
UNI TS 11300-2:2014: Prestazioni energetiche degli edifici – Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria.
UNI/TR 11619:2016. Sistemi radianti a bassa temperatura – Classificazione energetica

A cura di: Ing. Clara Peretti e Matteo Rondoni
Articolo tratto dalla Rivista CasaClima_DueGradi

Agenzia CasaClima

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