Comfort per sistemi radianti abbinati a pavimentazioni in legno

Un’interessante disamina sul benessere abitativo – e sul risparmio energetico – in relazione al tipo di riscaldamento e alla tipologia di pavimentazione utilizzata.

Il tema del comfort termico sta acquistando sempre maggiore rilevanza a causa di molteplici aspetti, tra questi:

  • il comfort incide sulla produttività (uffici, scuole…);
  • il comfort incide sui consumi (invernali, estivi);
  • le persone pretendono sempre maggiori livelli di comfort interno.

Obietti principali del comfort sono la riduzione della sensazione di caldo o di freddo percepita dagli occupanti nei confronti dell’ambiente e la garanzia di poter regolare, gestire e adattare l’ambiente termico in funzione delle proprie volontà.

La condizione di comfort termico, anche detta di benessere termoigrometrico, può essere definita, dal punto di vista psicologico, come lo stato psicofisico in cui il soggetto esprime soddisfazione nei riguardi dell’ambiente termico, oppure, dal punto di vista termosensoriale, come la condizione in cui il soggetto non ha né sensazione di caldo né sensazione di freddo, cioè una condizione termicamente neutra.

I parametri coinvolti nella definizione di comfort termico sono la temperatura dell’aria, la temperatura superficiale delle pareti, l’umidità relativa, la velocità dell’aria, l’abbigliamento, l’attività compiuta dagli occupanti e il loro adattamento.

 

Comfort per sistemi radianti

Un impianto di riscaldamento convettivo (come ad esempio un radiatore o un ventilconvettore) trasferisce calore all’aria la quale cede successivamente calore alle altre superfici; nel caso di riscaldamento radiante la superficie attiva cede calore sia alle altre superfici che all’aria dell’ambiente. I sistemi radianti riscaldano e raffrescano tutte le superfici vicine per irraggiamento aumentando la temperatura media radiante e creando un ambiente con temperature omogenee. Una temperatura omogenea, come quella offerta dai sistemi radianti, corrisponde a un maggiore comfort. La combinazione ottimale di temperatura dell’aria in ambiente e temperatura media delle superfici, la cosiddetta temperatura media radiante, si traduce in minor consumo di energia da parte del corpo umano e ad un risparmio di energia per climatizzare gli ambienti.

 

Un’interessante ricerca

In una ricerca realizzata dal Consorzio Q-RAD sono stati confrontati due ambienti con la stessa temperatura, ma riscaldati con sistemi diversi, convettivo e radiante, documentando come nel caso di radiatori e fan coil, all’interno dell’ambiente ci sia una differenza di 6 gradi tra la temperatura dell’aria interna e quella delle superfici dell’ambiente. Con un sistema radiante, al contrario, questo divario si riduce a 0,5 gradi assicurando una temperatura più omogenea. Tali aspetti hanno inoltre una ricaduta sui consumi, che risultano maggiori nel caso dei sistemi convettivi.

In Figura 1 si può notare come una distribuzione delle temperature non omogenea (esempio a sinistra – radiatori) sia causa sia di punti freddi nell’ambiente che di punti di sovrariscaldamento (in bianco). Al contrario, nella figura di destra l’ambiente climatizzato con un sistema radiante garantisce una maggiore uniformità di temperatura.

figura1

Distribuzione delle temperature. A sinistra riscaldamento convettivo (radiatori) e a destra riscaldamento radiante.

Benessere e pavimenti radianti

Le persone percepiscono come confortevoli temperature di pavimenti radianti che sono superiori a 19 °C in raffrescamento e inferiori di 29 °C in riscaldamento. Tali limiti sono riportanti anche nello standard UNI EN ISO 7730 che ferma la temperatura delle pavimentazioni al range 19 °C – 29 °C per motivi fisiologici.

Quando le pavimentazioni sono climatizzate all’interno di questo intervallo la maggior parte delle persone che indossano normali calzature proveranno una sensazione di benessere.

Sulla base di ricerche e studi fatti in Danimarca durante gli anni Settanta, il range di temperatura 23 ˚C – 25 °C rappresenta la condizione in cui la minor quantità di persone si lamentano (approssimativamente la percentuale di persone insoddisfatte sarà il 6%).

 

Sistemi radianti e pavimentazioni in legno: comfort e risparmio energetico

Per classificare diverse finiture superficiali per le pavimentazioni si può utilizzare una formula per calcolare il coefficiente di contatto che integra le caratteristiche della pavimentazione. Il metodo descrivere l’influenza di pavimentazioni per persone con piedi nudi.

Il coefficiente di contatto per pavimentazioni

dove

b = coefficiente di contatto per pavimentazioni

k = conduttività termica

b = densità

c = calore specifico

Più alto risulta il coefficiente di contatto del pavimento più efficace sarà il passaggio di calore dalla superficie ai piedi.

Nella Tabella 1 sono riportati alcuni valori del coefficiente di contatto per materiali per pavimentazioni.

Per risparmiare energia le pavimentazioni da abbinare ai sistemi radianti, devono essere scelte con un basso coefficiente di contatto (come ad esempio le pavimentazioni in legno oppure quelle con ampi tappeti). Tale aspetto può eliminare il desiderio di elevate temperature ambiente causato dal freddo ai piedi. Queste raccomandazioni dovrebbero essere seguite anche nelle scuole, dove i bambini giocano spesso direttamente sul pavimento.

Tabella 1. Materiali per pavimentazioni e coefficiente di contatto

Pavimentazione Coefficiente di contatto per pavimentazioni
Acciaio 180
Calcestruzzo 25
Linoleum 9
Legno di quercia 7
Legno di pino 4
Sughero 2

 

L’importanza del materiale della pavimentazione

Per molte tipologie di pavimenti utilizzati da persone con piedi nudi (piscine, palestre, spogliatoi, bagni e camere da letto) il materiale della pavimentazione è di fondamentale importanza. In uno studio effettuato dal Prof. Olesen nel 1977 è stata analizzata la percezione di un gruppo rappresentativo di persone che camminavano a piedi nudi su diverse tipologie di pavimenti. Lo studio è stato condotto all’interno di una camera climatica nei laboratori dell’Università Tecnica della Danimarca (DTU), sono state valutate le temperature superficiali dopo 1 minuto e dopo 10 minuti chiedendo alle persone di valutare la propria sensazione utilizzando una scala a 7 punti.

Nel grafico in Figura 2 si evidenzia che la temperatura ottimale per le pavimentazioni in legno è pari a 25.5 °C, mentre risulta pari a 27.5 °C per le pavimentazioni in calcestruzzo. Tale risultato si può tradurre con la seguente frase: per garantire il comfort degli occupanti nelle pavimentazioni in legno servirà una minore temperatura superficiale, che implica un risparmio energetico.

figura2

Finiture superficiali e percentuale di persone insoddisfatte dopo 10 minuti.

Risultati simili allo studio effettuato dal Prof. Olesen sono riportati in altre pubblicazioni datate 1969 e 1971. I risultati sono riportati in Tabella 2.

Tabella 2. Pavimenti a confronto

Temperatura ottimale del pavimento dopo 1 minuto Temperatura ottimale del pavimento dopo 10 minuti
Legno di quercia 25°C 25°C
Legno di pino 26°C 26°C
Marmo 30°C 29°C
Piastrelle in vinile 30°C 28.5°C

I risultati evidenziano che il range ottimale di temperatura per il marmo e le piastrelle è maggiore: tale aspetto indica che, per raggiungere lo stesso livello di comfort in inverno dovrò avere una temperatura superficiale maggiore rispetto alla pavimentazione in legno.

di Clara Peretti

__________________________________________________

Bibliografia

ANSI/ASHRAE Standard 55 -2010, Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy). American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.

Olesen, B.W., Thermal comfort requirements for floors occupied by people with bare feet, ASHRAE Transactions No. 2451, 1977, pp. 41–57

Chrenko, F.A., The Effects of the Temperatures of the Floor Surface and of the air on Thermal Sensations and the Skin Temperature of the Feet, British Journal Industrial Medicine, 1957 January; 14(1): 13–21.

Estimation of Comfort Conditions, The British Medical Journal, August 15, 1936