Indice dei contenuti
Nel mondo del riscaldamento a pavimento radiante si possono trovare diversi equivoci in merito al fatto di quale tubo utilizzare in un’installazione a pavimento radiante. In particolare, sorgono domande sul fatto che PEX sia più efficiente dell’EPDM. Poiché PEX utilizza una temperatura del fluido inferiore, alcuni potrebbero dire che il sistema con distribuzione PEX è più efficiente. Ma l’opzione di un tubo è davvero più efficiente?
Per rispondere a questa domanda, dobbiamo capire come il calore viene trasferito attraverso un pavimento radiante. Difatti, non tutto il calore viene creato o distribuito equamente. Esistono tre metodi di riscaldamento: convezione, conduzione e radiante.
Cosa sono i metodi di riscaldamento a convezione, conduzione e radiante
I sistemi convettivi si basano su un mezzo, generalmente aria, per essere spostato da un luogo all’altro con mezzi meccanici, di solito un ventilatore. In un sistema idronico l’aria viene sostituita con l’acqua e il ventilatore viene sostituito con un circolatore. L’acqua trasferisce l’energia termica dalla caldaia alla zona radiante. Molti di voi lo sanno, ma devo dirlo comunque: l’acqua è molte volte più conduttiva dell’aria e molte volte più capace di muovere energia dell’aria.
Il trasferimento conduttivo avviene quando due oggetti di diversa temperatura entrano in contatto. L’oggetto più caldo trasmette energia termica all’oggetto più freddo attraverso l’area di contatto. In un sistema radiante, la conduzione avviene ovunque il tubo radiante sia a contatto con un materiale di pavimentazione, o sottopavimento, o, in alcuni casi, con l’aiuto di una piastra di trasferimento del calore.
Il trasferimento radiante è quando un oggetto più caldo emette energia a un oggetto più freddo tramite onde di energia. Un buon esempio di questo è una lampada termica appesa sopra un cesto di patatine fritte al drive-through locale. Con il calore radiante, la frase chiave da ricordare è che il calore passa da caldo a freddo.
Lavoro di squadra e sistemi radianti a pavimento
Per provare a capire e ad illustrare la meccanica del trasferimento di calore, esaminiamo il seguente esempio: una tipica stanza di 20 x 20 piedi ha un’intensità di riscaldamento di 25 Btuh/piede quadrato e una temperatura ambiente desiderata di 70°F. I nostri calcoli mostrano che la stanza non soddisferà il nostro carico termico di progetto se la temperatura della superficie del pavimento è inferiore a 80°F.
Comprendere le opzioni dei tubi nel riscaldamento a pavimento radiante non è facile.
Il pavimento in questo caso è un pannello radiante e sta trasferendo energia nella stanza perché ha una temperatura elevata di 80°F (ricordate, il caldo si trasforma in freddo). Ha importanza quale sia il rivestimento del pavimento? No, non dal punto di vista della stanza.
Tutto ciò che interessa alla stanza è avere una superficie che abbia la giusta temperatura. Il rivestimento del pavimento influisce sulla dispersione termica della stanza? Non ancora. La perdita di calore della stanza è dettata dalla costruzione complessiva: valore R della parete, area della finestra, lunghezza della parete esposta, ecc. In questo caso la stanza avrà un carico di 25 Btuh/piedi quadrati e dovrà avere una superficie del pavimento di 80°F temperatura indipendentemente dal rivestimento del pavimento.
Lo stesso vale per la costruzione di pavimenti. Possiamo avere una soletta, una lastra sottile o un pavimento a telaio e valgono gli stessi requisiti: la temperatura della superficie del pavimento deve essere di 80°F per soddisfare la perdita di calore di 25 Btuh/piede quadrato. Ciò, però, non significa che il pavimento o il rivestimento del pavimento non siano importanti: lo sono.
La costruzione del pavimento determina il percorso (direzione di minor resistenza termica) che l’energia prende dal tubo radiante alla superficie del pavimento e influisce sul tempo di risposta complessivo. Maggiore è la massa (cioè la lastra), più tempo impiegherà un sistema a rispondere in condizioni mutevoli. Ma, per il nostro esempio, manteniamo tutto lo stesso e concentriamoci solo sui cambiamenti nei tubi.
Il ruolo del pavimento nel riscaldamento radiante
I rivestimenti per pavimenti fanno parte della costruzione del pavimento e quindi del valore R complessivo del pavimento. La modifica dei rivestimenti per pavimenti influirà sulla temperatura del fluido. Rivestimenti più conduttivi consentiranno temperature del fluido più basse mantenendo la stessa temperatura superficiale.
Il calore passa al freddo in un modo molto prevedibile. Maggiore è la variazione di temperatura (delta T, o ∆T), maggiore è il movimento di energia attraverso un dato materiale. Avere un rivestimento del pavimento o una costruzione più restrittivi richiede più energia. O meglio, maggiore è la stessa resistenza del materiale, maggiore deve essere la variazione della temperatura per poter trasferire la stessa quantità di energia attraverso il materiale.
Se cambiamo il rivestimento del pavimento nella nostra stanza di esempio da moquette a piastrella, l’energia richiesta è sempre la stessa e la temperatura della superficie deve essere ancora 80°F. Anche se le condizioni di progettazione sono le stesse, la costruzione non lo è. Da quando abbiamo cambiato il rivestimento del pavimento in piastrelle, la resistenza complessiva del materiale è diminuita, aumentando il valore di conducibilità complessivo del pavimento.
In conclusione
Per cui, abbiamo capito come si abbia ancora bisogno di una temperatura della superficie del pavimento di 80°F, ma adesso è possibile raggiungere l’intensità di riscaldamento richiesta con una temperatura del fluido di alimentazione inferiore. Tra la superficie del pavimento di 80°F e la tubazione, assumendo il resto della struttura del pavimento rimane lo stesso.
Quindi, cosa succede al nostro design se cambiamo le opzioni dei tubi? Per comprendere meglio questo cambiamento, dobbiamo approfondire la meccanica di ciò che sta accadendo tra il fluido all’interno del tubo e il pavimento e quindi dell’aria.
Occorre identificare l’efficienza, il rapporto tra l’energia utilizzabile e l’energia totale fornita. Questa energia totale comprende non solo l’energia fornita all’ambiente, ma anche l’energia dispersa da fonti varie, chiamate perdite di fondo e di bordo. Abbiamo già concluso che l’intensità di riscaldamento della stanza è la stessa poiché il carico è dettato dalla struttura della stanza, non dal pavimento.
Ciò che influisce sull’efficienza ora è la perdita del dorso e dei bordi, che è direttamente influenzata dalla temperatura superficiale, o temperatura cutanea, delle tubazioni radianti. Maggiore è la temperatura della pelle, maggiore è la perdita del dorso e del bordo.
