RDZ per la progettazione degli impianti di riscaldamento a pavimento

Per la progettazione degli impianti di riscaldamento a pavimento radiante che utilizzano acqua come fluido termovettore la norma di riferimento per il progettista è la UNI EN 1264.Indice:

• Nota storica
• Il compito del progettista
• Procedimento
• Limiti e condizioni indicati nella Norma
• La centrale termica
• Utilizzo di programmi appositi
• Errori comuni
• Conclusioni

Questa Norma è suddivisa in 4 parti:

• Parte 1: Definizione e simboli
• Parte 2: Metodi per la determinazione delle potenze termiche
• Parte 3: Dimensionamento impianto
• Parte 4: Installazione

Nota storica

Prima dell’avvento di una Norma che dettasse le “regole dell’arte” per l’esecuzione di questi impianti poteva esistere una “cattiva progettazione” di tali sistemi con il rischio di realizzazione di impianti mal eseguiti e conseguenti disagi arrecati all’utente finale.

Una scarsa conoscenza delle tematiche relative a questi impianti riguardava soprattutto gli aspetti di pertinenza alla parte edile: massetti (spessori, costruzione, materiali, tagli e giunti, ecc.), rivestimenti di pavimento (in particolare quelli “rigidi e fragili”, come per esempio marmo e ceramica), spazi di rispetto (rispetto a sorgenti di calore come canne fumarie e/o caminetti), ecc.

Gli impianti a pavimento radiante eseguiti in costruzioni non idonee (prima dell’avvento della Legge 373/76, sostituita poi dalla Legge 10/91, gli edifici erano scarsamente coibentati) potevano incorrere in un tipico problema: l’elevata temperatura raggiunta in superficie dal pavimento causava inevitabilmente problemi alla circolazione sanguigna degli arti inferiori degli occupanti, oltre naturalmente ad un cattivo comfort.

Nei moderni edifici maggiormente isolati termicamente oggi, grazie ad una più attenta progettazione supportata dalle normative disponibili, è possibile affermare che un sistema di riscaldamento a pavimento risulta essere uno tra i migliori se non il migliore in termini di sia di comfort e anche in termini di economia di esercizio.

Il compito del progettista

Dimensionare correttamente l’impianto termico in modo da renderlo adeguato agli ambienti dell’edificio da riscaldare.

Il dato di partenza è la valutazione delle dispersioni termiche, che vengono calcolate secondo la citata Legge 10/91; ai fini delle potenze termiche da erogare all’interno dei singoli locali NON si devono considerare disperdenti le superfici interessate dal pavimento radiante: infatti essendo quest’ultime a temperatura superiore di quella ambiente non consentono il passaggio di calore tra l’interno del locale e l’esterno.

Procedimento

Il dimensionamento dell’impianto a pavimento radiante viene eseguito tenendo conto anche di possibili futuri cambi di rivestimento (per passare da ceramica a parquet, per esempio): la Norma impone quindi di dimensionare in condizioni di pavimento svantaggioso; a tal fine indica un valore di resistenza termica del rivestimento da considerare per tutti i locali (R=0,1 [m2 K/W]), ad esclusione dei bagni.
Determinazione del locale sfavorito: si definisce “locale sfavorito” l’ambiente che tra tutti necessita del maggior flusso areico specifico q [W/m2], ad eccezione dei locali adibiti a bagno per i quali data la limitata superficie radiante disponibile e la maggior temperatura ambiente di progetto a volte hanno bisogno di potenza di integrazione (spesso con termoarredi, a volte con impianti radianti a parete o a soffitto).

Tale locale, sfavorito per il fatto che abbisogna della maggior quantità di calore per unità di superficie, determinerà la temperatura di progetto di mandata dell’acqua: questa si calcola nella condizione di salto termico (temperatura di mandata – temperatura di ritorno) di max 5 °C.

Per tutti i rimanenti locali si deve determinare il passo di posa (e relativo numero di circuiti) al fine di soddisfare il carico termico richiesto: si ricorda che il passo può essere costante oppure variabile, ad esempio con i tubi più ravvicinati nelle zone periferiche (vicino alle superfici disperdenti dell’ambiente) dove la dispersione di calore è maggiore.

La determinazione della massima lunghezza degli anelli è in genere dettata da ragioni idrauliche (la perdita di carico massima ammessa solitamente è compresa tra 20 e 40 kPa, a seconda che l’impianto sia di tipo civile o industriale).

Durante tutto il procedimento di calcolo andrà sempre monitorata la temperatura superficiale del pavimento, la quale non dovrà superare il limite imposto dalla Norma: la massima temperatura superficiale sarà di 29 °C per le zone soggiornali e 35 °C per quelle marginali (fino ad 1 m lungo le pareti esterne). Per i bagni è ammesso il valore di 9 °C oltre la temperatura ambiente: un bagno a 24 °C ambiente potrà quindi ammette una temperatura superficiale di 33 °C.

Limiti e condizioni indicati nella Norma

Al fine di garantire un buon funzionamento dell’impianto e ridurne i consumi la norma suggerisce di usare rivestimenti per le pavimentazioni con resistenza termica non superiore a 0,15 [m2K/W] (a titolo esemplificativo la ceramica ha valore 0,01 [m2K/W] mentre un parquet comune arriva a 0,06 [m2K/W]), per la stessa ragione il grado di isolamento da garantire sotto la tubazione dovrà seguire i valori indicati nella tabella seguente.

Per scaricare la tabella in PDF clicca qui

E’ opportuno ricordare come a volte la mancata disponibilità di spazi in cantiere (leggi spessori a disposizione per gli impianti) obblighi il progettista termotecnico ad ammettere valori di isolamento non conforme alla normativa, optando per spessori più ridotti; dovrà essere garantita l’altezza utile degli ambienti, imposta dalle locali leggi vigenti (lo spessore del massetto sopra la tubazione è in genere di circa 4 cm).

Certamente un miglior dialogo tra i progettisti della parte edile e i progettisti della parte impiantistica eviterebbe soluzioni di compromesso e migliorerebbe il lavoro di tutti con un risultato ottimale.

La centrale termica

Fissato lo spessore dell’isolante sotto l’impianto, il tipo e spessore del massetto, determinati i passi di posa, il numero di circuiti per ambiente e la temperatura media dell’acqua che permettono di ottenere il flusso areico q si procede poi con il calcolo della portata di fluido di progetto, che deve necessariamente tener conto anche delle potenze passive generate dalla parte retrostante del pannello stesso (verso il basso).

A questo punto si dispone di tutti i dati utili al dimensionamento di: caldaia, pompe, organi di termoregolazione e colonne di alimentazione dei collettori.

Utilizzo di programmi appositi

Attualmente, grazie allo sviluppo di software dedicati, è difficile immaginare un progettista che risolva con calcolatrice e/o diagrammi cartacei le articolate equazioni riportate nella Norma 1264: l’utilizzo di computer è prassi consolidata.

Va detto inoltre che sfruttando i programmi di calcolo è possibile sviluppare un maggior numero di varianti al progetto in tempi ridotti scegliendo conseguentemente quella più opportuna (per esempio variando il passo di posa, temperatura dell’acqua, numero di circuiti, tipo di circolatore).

Errori comuni

Tra gli errori di progettazione più comuni vanno ricordati:

• Sovrastima dei carichi termici effettivi: questo comporta in generale un sovradimensionamento dell’impianto, ma potrebbe anche portare a ritenere il sistema non idoneo allo scopo.
• Non corretto bilanciamento dell’impianto: la lunghezza dei circuiti è determinata da fattori fisici, quali interasse di posa e superficie del locale;
• Tutti i circuiti serviti da una stessa pompa dovranno soddisfare le richieste termiche avendo a disposizione la stessa pressione per la circolazione del fluido: per adeguare le portate d’acqua alle necessità si utilizzano le valvole di bilanciamento presenti sui collettori di distribuzione situate in corrispondenza di ogni circuito, tuttavia queste valvole possono determinare perdite di carico localizzate come desiderato solo entro determinati limiti; di qui la necessità che il calcolo e la suddivisione dei circuiti sia eseguita con oculatezza (creando anelli il più possibile bilanciati idraulicamente).
• Riscaldamento parziale di locali con le adduzioni dei circuiti di altre stanze: in tal modo le condizioni ottenute in ambiente sono interdipendenti e non sono gestibili autonomamente.

Tra gli errori di esecuzione più comuni vanno ricordati:

• Sostituzione dei pannelli isolanti con altri di spessore inferiore (a causa di spazi a disposizione che vengono a mancare): questo determina una maggiore emissione di calore verso il basso. Errore da parte dell’installatore termoidraulico, in genere derivato da cattiva Direzione Lavori.
• Applicazione di tipi di rivestimento di pavimento diversi da quelli previsti: se il rivestimento presenta valori di resistenza termica eccessiva (anche superiore ai limiti indicati nella Norma) la prestazione dell’impianto potrebbe anche non risultare adeguata. Errore da parte del posatore dei pavimenti, spesso indotta da richiesta specifica da parte della committenza.
• Errata applicazione del rivestimento del pavimento, per esempio interponendo starti di materiale isolante tra massetto e rivestimento. I valori di resistenza termica verso l’alto potrebbero risultare eccessivi e la prestazione dell’impianto potrebbe anche non risultare adeguata. Errore da parte del posatore dei pavimenti, che agisce in difformità da quanto previsto dai progettisti e dalla Direzione Lavori.
• Errata esecuzione dei massetti, o per consistenza o per spessore: se la resistenza meccanica degli stessi non viene garantita si possono avere delle rotture anche dei rivestimenti superficiali (piastrelle, marmi). Il materiale costituente il massetto deve avere caratteristiche termiche idonee all’applicazione.
• Mancata esecuzione dei tagli di contrazione, o di giunti di dilatazione opportuni: le grandi superfici devono essere adeguatamente frazionate; anche sui passaggi delle porte devono essere eseguiti dei tagli di contrazione;il mancato rispetto di questa prescrizione potrà comportare future rotture superficiali dei pavimenti. Errore da parte del posatore dei pavimenti, unitamente ad una cattiva Direzione Lavori.

Conclusioni

Da quanto si è potuto vedere dunque la progettazione di impianti radianti a pavimento risulta essere ben articolata; le norme forniscono delle linee guida che se da un lato semplificano l’opera del progettista dall’altro impongono determinate scelte che possono scoraggiare ad eseguire l’impianto in situazioni non opportune.

Questo fa sì che le prestazioni degli impianti correttamente progettati ed eseguiti siano conformi alle aspettative e si evitino situazioni di disagio analoghe a quelle che si verificavano in tempi lontani.

Va altresì aggiunto però che la Norma consente di progettare un impianto a regola d’arte, ma è l’esperienza del progettista che permette di “creare” un ottimo impianto, soprattutto sotto l’aspetto del comfort e dei consumi, un comune impianto radiante a pavimento.

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