Impianto Idraulico di Riscaldamento a Pavimento: Schema, Componenti e Progettazione

La progettazione di un impianto di riscaldamento a pavimento richiede la valutazione del fabbisogno termico dell’edificio in ottemperanza alla legge 10/91 e successive modifiche ed aggiornamenti. Nello specifico la norma UNI EN 1264-3:2009 definisce le modalità di dimensionamento di un impianto radiante per il funzionamento invernale ed estivo.

Considerazioni Importanti sulla Temperatura

Per quanto riguarda la potenza massima che un impianto radiante può fornire all’ambiente, con particolare attenzione agli impianti a pavimento, è importante che la temperatura superficiale non causi problemi di salute per gli occupanti, come la cattiva circolazione sanguigna degli arti inferiori. A tale scopo la norma definisce dei valori limite per le temperature superficiali: i 35°C per le zone perimetrali, pari a 175 W/mq.

Fasi della Progettazione

Il primo passo nella progettazione di un impianto di riscaldamento a pavimento è la valutazione dei carichi termici di progetto. Inoltre, è necessario considerare la potenza di ripresa, che identifica la potenza necessaria all’impianto per raggiungere nuovamente la temperatura desiderata.

Per determinare la temperatura di mandata, ci basiamo sull’analisi dei carichi termici eseguita al passo precedente e scegliamo di partire dal locale con la richiesta maggiore, escludendo le zone perimetrali o i bagni. Nella valutazione della temperatura di mandata, dobbiamo considerare che l’impianto viene gestito con una temperatura uniforme e che la scelta della temperatura di mandata influisce sulla resa termica del pannello.

Inoltre, la resa termica e il passo dei tubi influenzano la temperatura superficiale del pannello. Le tubazioni dell’impianto saranno posizionate alla profondità di 58 cm, annegate nel cemento (in umido), al di sopra del materiale isolante. Utilizzando una temperatura di mandata pari a 45°C, il pannello scelto ha una resa di circa 98 W/mq al passo di 15 cm, adeguata per la cucina che dobbiamo servire.

Generalmente per i locali normalmente abitati con una richiesta di potenza nell’ordine delle decine di kW, il passo consigliato è alternativo tra 15 e 20 cm. Dopo aver stabilito la temperatura di mandata e calcolato le rese termiche, è possibile tracciare il pannello nella cucina e collegarlo al collettore dell’unità.

La lunghezza totale delle tubazioni impiegate per coprire l’area del pannello è pari all’area del pannello diviso il passo, ovvero: 23 mq / 0,15 m = 142 m. È importante notare che tale lunghezza è elevata per un unico pannello e comporta una perdita di carico significativa. In questo caso, la perdita di carico totale del pannello della cucina è pari a oltre 160 kPa, un valore molto elevato.

Di conseguenza, una soluzione alternativa è quella di coprire la superficie della cucina attraverso due pannelli, ciascuno dei quali serve metà del carico termico dell’ambiente. Nell’esempio dell’edificio precedente, per il bagno il carico specifico di progetto al mq è elevato e non può essere soddisfatto interamente dal pannello radiante.

Errori Comuni nella Progettazione

Nella progettazione di un impianto di riscaldamento a pavimento, sono comuni alcuni errori che possono compromettere la corretta funzionalità del sistema. Tra gli errori di progettazione più frequenti, si può ricordare la sovrastima dei carichi termici effettivi, che può portare ad un sovradimensionamento dell’impianto o a ritenere il sistema non adatto allo scopo.

Tutti questi errori possono derivare da una cattiva Direzione Lavori o da una mancata attenzione del posatore dei pavimenti.

Posa dei Pannelli e Tubazioni

I pannelli vanno posati normalmente partendo dal lato più lungo della stanza, e dal punto più esterno della stanza e avanzando poi verso l’interno. Fare attenzione che la prima fila di pannelli posati mostri l’incastro maschio verso la fila successiva. I pannelli devono essere posati sfalsati. Allo stesso modo, a meno di fortunate coincidenze, al completamento della stanza ti troverai con una fila di pannelli da tagliare lungo il lato più lungo.

Evita di calpestare eccessivamente il manto di pannelli isolanti posati (se bugnati) per non compromettere la forma delle bugne che devono servire come incastro per il tubo che verrà posato successivamente. Innanzitutto consulta il progetto esecutivo per avere le debite indicazioni sulla corretta disposizione dei circuiti nei vari locali.

Durante la posa delle tubazioni utilizza un apposito svolgitubo per evitare torsioni del tubo stesso. Annotare la lunghezza del circuito posato osservando e rilevando la misura marcata sul tubo stesso (ad ogni metro) sia all’inizio che alla fine. In alcune zone (dette periferiche) può rendersi necessario, come da progetto, variare i passi di posa in funzione delle potenze richieste per quelle aree.

Ad esempio in prossimità di grandi vetrate verso l’esterno le dispersioni termiche possono essere superiori e quindi la serpentina deve essere più fitta. Questo può avvenire con un circuito separato o come parte del circuito di quell’area.

Giunti di Dilatazione

Al fine di preservare l’integrità del pavimento devi inserire i giunti di dilatazione. Essi hanno infatti lo scopo di compensare le dilatazioni/contrazioni dimensionali del massetto in calcestruzzo riscaldato. Naturalmente la posa deve avvenire secondo le indicazioni del progetto esecutivo. I giunti di dilatazione non devono mai attraversare l’intero circuito di riscaldamento ma solo i tubi di connessione che arrivano fino al punto di svolgimento del circuito. In questo caso i tubi di connessione devono essere protetti da una guaina corrugata di almeno 30 cm onde proteggere il tubo dalle sollecitazioni.

Schema Impianto Idraulico: Come è Fatto

Lo schema impianto di riscaldamento rappresenta la mappa dettagliata del sistema che permette di distribuire calore in maniera efficiente all’interno di un edificio. Una progettazione accurata di questo schema è fondamentale per garantire un comfort termico ottimale, minimizzando gli sprechi energetici e contribuendo alla sostenibilità ambientale.

Progettare un impianto termico è complesso in quanto richiede una competenza accurata. È essenziale effettuare calcoli precisi e rigorosi, poiché anche un minimo errore potrebbe provocare disfunzioni nel sistema. Per evitare qualsiasi problematica e risparmiare tempo prezioso, è opportuno utilizzare un software impianti termici: un supporto professionale per il dimensionamento, la verifica, i calcoli e l’ottenimento automatico di relazioni tecniche dettagliate, tavole grafiche esaustive e il computo preciso.

Componenti Chiave dello Schema

Gli impianti di riscaldamento composti da diversi componenti che collaborano sinergicamente per creare un ambiente confortevole. La corretta progettazione e installazione di questi componenti garantiscono non solo un’esperienza termica ottimale, ma anche notevoli risparmi energetici. Ecco un’analisi dettagliata dei componenti principali che costituiscono un impianto di riscaldamento:

• Caldaia: è il motore dell’impianto di riscaldamento. Essa riscalda l’acqua utilizzando varie fonti di energia, come il gas, il gasolio o l’elettricità. L’acqua calda prodotta dalla caldaia è poi distribuita attraverso tubi e circuiti verso i radiatori o altri dispositivi di riscaldamento.
• Radiatori o dispositivi di riscaldamento: i radiatori sono responsabili della distribuzione del calore all’interno degli ambienti. Sono posizionati strategicamente in tutta l’abitazione e consentono il trasferimento termico dall’acqua calda ai locali. Questi dispositivi possono variare in dimensioni e design, ma il loro obiettivo principale è generare calore e mantenerlo costante.
• Tubi e circuiti: costituiscono il sistema di trasporto dell’acqua calda nell’impianto di riscaldamento. Essi collegano la caldaia ai radiatori e ad altre unità di riscaldamento. I circuiti sono percorsi chiusi attraverso cui l’acqua fluisce, permettendo al calore di essere trasferito in modo efficiente da un punto all’altro.
• Valvole di controllo: regolano il flusso dell’acqua all’interno dell’impianto. Posizionate lungo i tubi, queste valvole consentono di bilanciare la quantità di acqua che raggiunge i radiatori. Ciò garantisce una distribuzione uniforme del calore e previene squilibri termici tra gli ambienti.
• Termostati e termostatici: svolgono un ruolo fondamentale nel mantenere la temperatura desiderata. I termostati centrali controllano l’accensione e lo spegnimento della caldaia in base alla temperatura ambiente. I termostatici, invece, regolano il flusso dell’acqua all’interno dei radiatori, mantenendo una temperatura costante in ogni stanza.
• Pompe di circolazione: favoriscono il movimento dell’acqua attraverso l’impianto. Questi dispositivi assicurano che l’acqua calda venga distribuita in modo uniforme e che il flusso sia costante. Le pompe contribuiscono anche a mantenere un’efficienza energetica ottimale riducendo la resistenza al flusso dell’acqua.
• Espansione e serbatoi di accumulo: sono componenti che gestiscono i cambiamenti di volume dell’acqua causati dalla variazione di temperatura. L’acqua tende ad espandersi quando si riscalda e questi componenti consentono alla pressione dell’acqua di essere regolata in modo sicuro.

Tipi di Impianto di Riscaldamento

Esistono diversi tipi di impianti di riscaldamento, ognuno con le proprie caratteristiche. La scelta del tipo di impianto di riscaldamento dipende dalle preferenze personali, dalle caratteristiche dell’edificio e dalle esigenze di riscaldamento. Ogni tipo di impianto ha vantaggi e caratteristiche uniche che possono influenzare il tuo comfort e i tuoi costi energetici. Di seguito analizziamo nel dettaglio le diverse tipologie di impianti di riscaldamento e le loro peculiarità.

• Radiatori: Un classico tra gli impianti di riscaldamento è quello a radiatori. Questo sistema utilizza una caldaia per riscaldare l’acqua, che poi viene distribuita attraverso una rete di radiatori posizionati nelle stanze.
• Impianto elettrico: L’impianto di riscaldamento elettrico, sebbene non sia una novità, può essere migliorato utilizzando energie rinnovabili come il fotovoltaico.
• Impianto con caldaia: L’impianto di riscaldamento con caldaia, abbinata ai termosifoni, è uno dei più diffusi.
• Impianto a soffitto: Questo sistema si basa su un impianto radiante a soffitto che copre una grande parte dello spazio dell’abitazione, diffondendo il calore in modo uniforme.
• Impianto a parete o battiscopa: Questi sistemi funzionali includono l’impianto di riscaldamento a parete o nel battiscopa. I tubi possono passare dietro le pareti, migliorando l’estetica della casa.
• Impianto di riscaldamento a pompa di calore: Questo sistema sfrutta le fonti energetiche rinnovabili, come il fotovoltaico, e rappresenta un’opzione ad alta efficienza energetica.
• Impianto centralizzato: L’impianto di riscaldamento centralizzato è spesso adottato in edifici multi-unità, come condomini o uffici.
• Impianto a pavimento: L’impianto di riscaldamento a pavimento è sempre più popolare grazie alla sua capacità di fornire un calore uniforme e confortevole in tutta la casa.
• Impianto a muro: L’impianto di riscaldamento a muro è una scelta ideale per coloro che desiderano un riscaldamento localizzato in specifiche aree della casa.

Simboli negli Schemi di Riscaldamento

La lettura degli schemi richiede la comprensione dei simboli comuni. Le valvole termostatiche, di zona e di chiusura sono rappresentate graficamente insieme a pompe e scambiatori di calore. Gli schemi possono essere unifilari, mostrando la sequenza del flusso, o funzionali, evidenziando l’interazione tra i componenti. Interpretare flussi e connessioni è fondamentale per diagnosticare eventuali problemi.

Gli schemi di impianti di riscaldamento sono arricchiti da simboli grafici che rappresentano diversi elementi, ad esempio:

• la caldaia è generalmente rappresentata da un rettangolo con un triangolo al centro, simboleggiante il fuoco;
• i tubi sono spesso mostrati come linee con frecce che indicano la direzione del flusso dell’acqua calda.

È importante comprendere appieno questi simboli poiché essi rendono più agevole l’interpretazione degli schemi.

Flusso di Acqua, Energia e Calore

Il flusso dell’acqua, dell’energia e del calore all’interno degli impianti di riscaldamento è un processo complesso che svolge un ruolo fondamentale nell’assicurare un’efficienza termica ottimale. Capire come queste componenti interagiscono può aiutare a mantenere l’impianto in condizioni ottimali e per garantire il comfort termico all’interno degli edifici, minimizzando gli sprechi energetici e ottimizzando l’efficienza.

Ecco alcuni punti chiave da considerare:

• Ciclo di circolazione dell’acqua: il flusso dell’acqua rappresenta il cuore pulsante dell’intero impianto di riscaldamento. L’acqua fredda viene prelevata dalla fonte, ad esempio dalla caldaia e circola attraverso una rete di tubi verso i radiatori o altre unità di riscaldamento. L’acqua assorbe il calore e trasferisce l’energia termica all’ambiente.
• Caldaia e riscaldamento dell’acqua: l’acqua fredda entra nella caldaia, dove viene riscaldata attraverso il bruciatore a gas o altre fonti di calore. L’acqua calda viene quindi distribuita attraverso i tubi verso i radiatori. Una volta raffreddata, l’acqua ritorna alla caldaia per essere nuovamente riscaldata.
• Trasferimento di calore: l’energia termica contenuta nell’acqua calda viene trasferita all’ambiente attraverso i radiatori o altri dispositivi di riscaldamento. Le superfici dei radiatori si riscaldano e irradiano calore nell’ambiente circostante. Questo processo di trasferimento termico garantisce una temperatura confortevole all’interno dell’edificio.
• Ritorno dell’acqua raffreddata alla caldaia: dopo aver ceduto il calore agli ambienti, l’acqua raffreddata ritorna alla caldaia attraverso un circuito chiuso. Questo flusso costante di ricircolo consente all’acqua di essere riscaldata nuovamente, mantenendo il ciclo di riscaldamento in atto.
• Bilanciamento del flusso: è fondamentale che il flusso dell’acqua sia bilanciato in modo uniforme tra i diversi radiatori o unità di riscaldamento. Ciò evita che alcune parti dell’edificio siano surriscaldate mentre altre rimangono fredde. Le valvole di controllo poste lungo i tubi consentono di regolare il flusso, assicurando una distribuzione uniforme del calore.
• Efficienza energetica: un flusso dell’acqua ben progettato e bilanciato contribuisce all’efficienza energetica dell’impianto. Un corretto bilanciamento riduce lo spreco di energia e assicura che il sistema operi al massimo delle sue potenzialità, mantenendo bassi i costi operativi.

Strati di un Pavimento con Sistema Radiante

Una progettazione precisa, che definisca la stratigrafia corretta per un pavimento con sistema radiante, può fare la differenza in termini di prestazioni, comfort e risparmio energetico:

• Barriera o freno al vapore: le caratteristiche devono essere scelte in funzione della collocazione del sistema radiante e della tipologia di pavimentazione.
• Strato acustico: tale strato può essere indipendente oppure pre-accoppiato allo strato isolante.
• Strato isolante: i valori di resistenza termica dovranno essere conformi alle prescrizioni degli standard UNI EN 1264-4 e UNI EN ISO 11855-5.
• Strato di protezione dello strato isolante: la sua funzione è quella di proteggere l’isolante dal getto del massetto.
• Tubazioni: in materiale plastico, i diametri variano in funzione della tipologia del sistema.
• Strato di supporto: può essere realizzato in opera oppure prefabbricato e a secco.
• Strato di posa per la pavimentazione: dipende dalla tipologia di posa e dal materiale della pavimentazione.
• Pavimentazione: di norma su un impianto di riscaldamento e raffrescamento radiante è possibile posare qualsiasi tipo di pavimentazione.

Le prescrizioni di tale strato riportante negli standard UNI EN 1264 e UNI EN ISO 11855 riguardano il valore massimo di resistenza termica.

Giunti di Dilatazione e Frazionamento

Il sistema radiante subisce variazioni di temperatura e fenomeni di ritiro idraulico, determinando tensioni più o meno evidenti, legati alle dimensioni della lastra costituita. Le tipologie di giunti più utilizzate per i sistemi radianti sono i giunti di dilatazione perimetrale, i giunti di dilatazione e quelli di frazionamento (o di tensione).

La scelta del rivestimento da abbinare ad un sistema radiante deve essere fatta conoscendo le caratteristiche e i limiti normativi in funzione della tipologia.

Tabella Riassuntiva degli Strati del Pavimento Radiante

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