Il riscaldamento a pavimento è un sistema di riscaldamento invisibile e sempre più diffuso poiché garantisce un ottimo comfort e consente, in molte circostanze, un notevole risparmio energetico. Si tratta inoltre di un sistema eccellente per essere integrato con tutte le fonti energetiche rinnovabili.
- Come funziona un impianto di riscaldamento a pavimento?
- Quale pavimento per una resa ottimale dell’impianto?
- La conducibilità termica del gres porcellanato e degli altri materiali da pavimentazione.
- Quindi?
Come funziona un impianto di riscaldamento a pavimento?
Il sistema si basa sostanzialmente su un circuito chiuso di tubi in materiale sintetico, dentro i quali circola acqua calda, annegati nello strato di supporto del pavimento e disposti (a spirale o a serpentina) in modo da coprire tutta la superficie disponibile del pavimento: in pratica è come se una specie di grande termosifone fosse annegato sotto il pavimento…
Rispetto ai radiatori tradizionali a parete, essendo la superficie radiante disponibile molto più estesa, la temperatura necessaria per riscaldare adeguatamente l’ambiente è molto più bassa: la temperatura di mandata dell’acqua è normalmente compresa tra i 30°C e i 40°C, contro gli oltre 70°C necessari per i termosifoni tradizionali.
Il pavimento giusto ottimizza la resa dell’impianto!
Può la scelta di un pavimento influire sulla resa dell’impianto di riscaldamento? Nel caso di riscaldamento a pavimento, come si vedrà, il tipo di pavimento influisce notevolmente…
Dal momento che i tubi scaldanti sono annegati nel massetto, per evitare di disperdere calore verso il basso, questi sono poggiati su uno strato isolante: senza questa barriera, la metà del calore generato dalla caldaia (e quindi dal denaro che spendiamo in energia per farla funzionare…) sarebbe di fatto perduto.
D’altra parte, il massetto stesso e il pavimento, costituiscono potenzialmente una barriera alla diffusione del calore verso l’alto (cioè nella stanza): maggiore è la capacità dei materiali costituenti il massetto e la pavimentazione di condurre calore, minore sarà la quantità di calore prodotto dalla caldaia (e quindi pagato…) che rimarrà imprigionato sotto al pavimento senza contribuire al riscaldamento della stanza.
In ogni caso, se volete installare un riscaldamento a pavimento sotto il parquet, le piastrelle o altri materiali, se volete installare il riscaldamento a pavimento durante una ristrutturazione, prima di fare la vostra scelta sarà fondamentale prendere in considerazione tutti i parametri rilevanti.
La conducibilità termica del gres porcellanato e degli altri materiali da pavimentazione.
La conducibilità termica di un materiale si misura in Watt per Metro Kelvin. In pratica (allerta tecnicismo! Se vi interessa, continuate a leggere se no saltate pure allegramente questa frase):
- si prende 1 m2 di materiale
- spesso 1 m
- si pongono i due lati a una temperatura differente di 1 Kelvin
- si misura il flusso di calore (in Watt)
Il gres porcellanato ha una conducibilità termica pari circa a 1,3 W/(mK). Per fare un confronto, ecco i valori di altri materiali:
- Cotto: 0,9 W/(mK) – la differenza rispetto al gres sta nella maggiore porosità: a livello microscopico ci sono più spazi vuoti isolanti.
- Parquet stratificato incollato: 0,16 W/(mK) circa. Nel caso si utilizzasse un parquet flottante la conducibilità peggiorerebbe notevolmente e l’utilizzo di questa tecnica di posa è sconsigliabile nel caso di pavimento radianti.
- Marmo: 3,4 W/(mK)
- Linoleum: 0,18 W/(mK)
- Moquette: 0,09 W/mK
Esistono altri materiali che hanno capacità termica molto superiore ma che non sono normalmente utilizzati nelle pavimentazioni: la ghisa (con cui sono fatti i normali termosifoni) conduce 50 W/mK, il rame addirittura 390 W/mK!
Quindi?
Di per sé questi valori non dicono molto. E’ invece interessante provare a stimare quanto cambi la resa dell’impianto al variare del tipo di pavimentazione.
Impresa non semplice: il dimensionamento e la progettazione di un impianto di riscaldamento a pavimento dipendono da una molteplicità di fattori. Limitandoci alla stima del flusso di calore emesso dal pavimento questo dipende (1):
- dalla superficie del pavimento
- da un fattore che dipende dalla temperatura del fluido in mandata e del fluido in ritorno (oltre che dalla temperatura ambiente)
- da un fattore relativo alle caratteristiche del tubo (materiale, diametro esterno, diametro interno)
- da un fattore relativo all’interasse tra i tubi che compongono la serpentina
- da un fattore che dipende dallo spessore del massetto sopra i tubi
- e ovviamente da un fattore che dipende dalla resistenza termica del pavimento (che è in pratica l’opposto della conducibilità)
Nella pratica, noto il fabbisogno di calore di picco dell’ambiente da riscaldare – valore che dipende da molti fattori: la superficie, l’altezza, la tipologia di edificio, l’orientamento, la temperatura degli ambienti attigui, il posizionamento geografico, ecc. – lo si divide per la superficie e si trova il fabbisogno di calore specifico (in pratica, il flusso di calore a m2 necessario) e si dimensiona l’impianto in modo da ottenere questo fabbisogno nel modo più efficiente possibile.
La tabella seguente mostra i risultati di uno studio in cui, per diverse fasce di potenza termica specifica, si va a calcolare la temperatura di mandata dell’acqua dell’impianto necessaria per diversi materiali. I parametri fissati sono:
- la temperatura ambiente desiderata: 20°C
- il salto termico, cioè la differenza tra la temperatura dell’acqua di mandata e quella di ritorno, impostato a 5 K.
- lo spessore del massetto sopra i tubi: 45 mm
- tre livelli di interasse tra i tubi: 10, 15 e 20 cm
Si nota come, per potenze termiche superiori a 50 W/m2 (valori di picco più bassi sono adeguati soltanto per edifici con efficienza termica molto elevata o posti in condizioni particolarmente favorevoli) sia necessaria una temperatura d’acqua in mandata di 4-5 K superiore nel caso del parquet (considerando 0,085 m2K/W di resistenza termica) rispetto al gres porcellanato (0,010 m2K/W di resistenza termica, tra l’altro sovrastimata rispetto ai materiali moderni)
In pratica, la tabella sopra mostra di quanto bisogna aumentare la temperatura di mandata dell’acqua per compensare la maggiore resistenza termica del parquet rispetto alla ceramica.
In altri termini, meno rigorosi ma forse più facilmente comprensibili, possiamo supporre di dimensionare l’impianto per il gres porcellanato, ipotizzare di sostituirlo con del parquet e stimare la riduzione del flusso di calore specifico a parità di tutte le altre condizioni (in particolare, la temperatura di mandata dell’acqua)
Dimensionando l’impianto in modo che produca un flusso di calore specifico verso l’alto di 70 W/m2 utilizzando un pavimento in gres porcellanato (con gli stessi parametri visti sopra e utilizzando un interasse di 15 cm tra i tubi) e ipotizzando di modificare soltanto il pavimento in un parquet incollato (spessore 12 mm, resistenza termica 0,0850 m2K/W), si può calcolare che il flusso di calore verso l’alto si riduce fino a 47 W/m2 (2): circa un 30% di resa in meno (attenzione tecnicismo 2 : in realtà la differenza di resa sarebbe inferiore, poiché la temperatura della stanza si abbasserebbe facendo aumentare il flusso di calore e riducendo questa differenza)
NOTE:
La norma relativa ai pannelli radianti è la UNI EN 1264 cui rimandiamo per eventuali approfondimenti. Secondo questa norma, la potenza termica di un impianto viene calcolata secondo una equazione che tiene conto di vari parametri: q= B* ab* at* au* ad* ΔΘH, dove:
- Q è la potenza termica (in W/m²)
- B è un parametro che vale 6,7 W/m² per un tubo con conduttività λ= 0,35 W/(m*K) e spessore s=2 mm
- ab è il parametro relativo al tipo di pavimento (in funzione della resistenza termica del rivestimento del pavimento e della conduttività termica dello strato di supporto)
- at è il parametro relativo al passo tra i tubi (in funzione della resistenza termica del rivestimento del pavimento)
- au è il parametro relativo al ricoprimento (in funzione del passo dei tubi e della resistenza termica del rivestimento del pavimento)
- ad è il parametro relativo al diametro esterno del tubo (in funzione del passo e della resistenza termica del rivestimento del pavimento)
- ΔΘH è il salto termico medio tra le temperature dell’acqua e dell’aria.
Il flusso di calore è calcolato applicando in modo analitico il modello di calcolo di cui alla nota (1)
