Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet

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1 Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet Andrea Cavaleri 26 novembre 2010

2 POLITECNICO DI TORINO - Dipartimento Ricerca Didattica Risorse umane Contatti Il Dipartimento promuove, coordina e gestisce le attività di ricerca, di formazione e di consulenza sui problemi complessi dell edilizia e del territorio Si tratta di ambiti in cui il Dipartimento si è connotato per le particolari capacità maturate nel far interagire, nella scia della cultura politecnica, la sempre più vasta gamma delle competenze scientifiche e tecnologiche utili ai processi di analisi, progetto, produzione e gestione

3 Il contributo scaturisce dagli esiti di ricerche sviluppate negli anni, presso il laboratorio del premessa Sistemi edilizi e territoriali del Politecnico di Torino per conto di due aziende leader nei settori del rivestimento di pavimentazione in legno su sottofondi sciolti e dell impianto di riscaldamento a pannelli radianti Le ricerche sono finalizzate a determinare efficacia e potenzialità dei sue sistemi abbinati

4 PREMESSA METODOLOGICA premessa da un breve inquadramento della ricerca nel tema complesso della eco-sostenibilità alla positiva sperimentazione di laboratorio come dimostrazione della integrabilità tra sistemi costruttivi e come conferma che, secondo la teoria della complessità, il tutto può essere maggiore della somma delle sue parti

5 sostenibilità IMPORTANZA DEL PROGETTO TECNOLOGICO Nel progettare, gli aspetti di relazione reciproca tra le discipline che trattano dell Energia (in particolare quella necessaria a garantire il comfort negli ambienti confinati) e quelle che trattano di Materiali sono ancora molto spesso sottovalutati. In un atteggiamento meccanicistico e riduzionistico di semplice controllo dei rapporti tra causa e effetto, si tende ad ottenere ottime soluzioni a problemi sempre più circoscritti al soddisfacimento di singoli requisiti tecnologici, tuttavia perdendo di vista il progetto ed il comportamento in servizio del sistema nel suo insieme.

6 sostenibilità In un atteggiamento sistemico ed ecologico, invece, devono assumere una sempre maggiore importanza le relazioni tra i diversi sistemi. Devono essere valorizzati appunto i valori intrinseci del progetto quali, ad esempio la smontabilità la disarticolabilità per funzioni la manutenibilità la riparabilità la decostruibilità l integrabilità degli impianti Tali valori si traducono, nel Progetto operativo, in tecniche costruttive a secco, che inoltre sono di minor impatto ambientale per il cantiere

7 sostenibilità Nel PROGETTO TECNOLOGICO assumono inoltre sempre maggiore importanza i valori intrinseci dei materiali, determinati dalla loro natura chimico-fisica e dall utilizzo di materie prime rinnovabili o di materie prime secondarie

8 sostenibilità LA VIA TECNOLOGICA passa attraverso Rivalutazione di ricerche e sperimentazioni nel campo dell'utilizzo di tecnologie e materiali tradizionali e/o innovativi Progettazione e produzione di semilavorati e manufatti per i quali l impiego di materie prime, le lavorazioni, il processo di produzione, il trasporto, il montaggio e la posa in opera, l utilizzo siano di sempre minor "impatto ambientale e con costi energetici sostenibili

9 sostenibilità Le ricerche che stiamo presentando vanno in questa direzione Positivo è stato riscontrare che ci sono aziende, come la Tolin parquet, disposte ad investire in ricerca, mettendo a disposizione le loro conoscenze specifiche ed a collaborare con altre di diversi settori, consapevoli che i loro sistemi integrandosi ne formano uno nuovo diverso e più complesso La partizione interna orizzontale con prestazioni radianti è qualcosa di più che la somma di una struttura, di un impianto radiante, di un rivestimento di pavimentazione,..

10 CONTENUTI DELLA RICERCA ricerca ESITI DELLE SPERIMENTAZIONI DI LABORATORIO

11 ricerca L uso di sabbia sciolta quale materiale per la realizzazione dello strato radiante si presenta come una componente innovativa della soluzione tecnologica, ma ha tuttavia radici profonde nella storia delle tecniche costruttive (specialmente quando la pavimentazione è completata da rivestimenti in legno), costituendo pertanto un interessante punto di incontro fra innovazione e tradizione.

12 ricerca La ricerca condotta presso il laboratorio del è stata finalizzata ad incrementare il livello delle prestazioni complessive del sistema edificioimpianto, attraverso un processo reiterativo di valutazione delle prestazioni delle soluzioni disponibili, l introduzione di accorgimenti migliorativi e la validazione dei nuovi risultati. In particolare le sperimentazioni sono state condotte nell ottica di massimizzare le rese termiche dei pavimenti radianti senza compromettere i vantaggi derivanti dall uso delle tecnologie di posa a secco.

13 SOLUZIONI SPERIMENTATE ricerca 1.strato di rivestimento in parquet inchiodato, 2.strato di collegamento in fibra dura di legno, 3.strato di freno al vapore, 4.strato radiante in sabbia, 5.tubo scaldante 17x2mm in polietilene reticolato, 6.piastra isolante SEPPELFRICKE FBSD, 7.strato di ripartizione dei carichi in doppio pannello da 10mm di fibra di gesso, 8.strato di posa in fibra morbida di legno, 9.strato a copertura della distribuzione impiantistica in granulato di origine minerale, 10.strato portante, 11.strato di rivestimento in parquet incollato, 12.strato di allettamento, 13.massetto radiante in calcestruzzo additivato, 14.strato a copertura della distribuzione impiantistica in getto di calcestruzzo alleggerito.

14 SOLUZIONI SPERIMENTATE ricerca 15.strato di collegamento in fibra di gesso (15mm), 16.strato radiante in sabbia (20mm), 17.strato di ripartizione dei carichi in fibra di gesso (15mm), 18.rivestimento in materiale ceramico, 19.strato di allettamento, 20.strato di collegamento in fibra di gesso (10mm), 21.rivestimento in materiale ceramico, 19.strato di allettamento.

15 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet SPERIMENTAZIONE di LABORATORIO Solaiodi prova con schema di impianto

16 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet SPERIMENTAZIONE di LABORATORIO Costruzione di una porzione di solaio Posa dello strato di ripartizione dei carichi in pannelli di fibra di legno e fibra di gesso Sottofondo a secco in granulato minerale a copertura degli impianti tecnici Posa della piastra isolante e del tubo scaldante

17 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet SPERIMENTAZIONE di LABORATORIO Rigonatura del massetto radiante in sabbia asciutta Posa del rivestimento in parquet Posa dello strato di freno vapore e dello strato di posa Parquet posato

18 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet

19 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet DISPERSIONI VERSO IL BASSO

20 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet COSTI ENERGETICI DI PRODUZIONE Fonte dei dati: - ARCVISION n 6 - pagg Combustibile Gas naturale - PCi: 35MJ/kg - Produzione di CO 2 : 2kg/Nm 3

21 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet La ricerca ha portato inoltre all individuazione di un particolare fuso granulometrico di sabbia silicea con elevate prestazioni di conducibilità termica e ridotta frazione di granulometrie fini. In questo modo, da un lato sono state massimizzate le rese del sistema radiante, dall altro sono state limitate le produzioni di polvere in cantiere, limitando dunque gli impatti del cantiere stesso. ricerca sviluppata da Alessandra Guadagno come tesi di laurea Magistrale in Ingegneria Edile del Politecnico di Torino dal titolo Ottimizzazione di granulometrie di sabbie sferoidali per la realizzazione di strati radianti da posare a secco, relatori prof. e ing. Andrea Cavaleri, dicembre 2009

22 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet dispositivo di prova

23 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet

24 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet È stata condotta la misurazionedelle temperatureraggiunte dallo strato insabbiaal variare della granulometriae della compattazionee quindi al variare del valore della conducibilità termica del materiale granulare, per otto diversi scenari

25 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet distribuzione delle temperature andamento vettoriale del flusso termico

26 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet Dal grafico si può osservare come la miscela ottimaledi sabbieutilizzata abbia un comportamento prestazionale migliore rispetto a quello della sabbia commerciale. Il divario tra le curve aumenta poi notevolmente quando la miscela viene vibrata T= 2.6 C

27 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet Confronto con le temperature rilevate durante le prove Valutazione della conducibilità termica Tipologia di miscela Conducibilità termica [W/mK] Commerciale Commerciale vibrata Sperimentata Sperimentata vibrata 0.525

28 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet Le soluzioni individuate come ottimali dagli esiti della sperimentazione hanno dimostrato rese termiche del tutto comparabili con quelle ottenibili da analoghi pavimenti radianti, ma realizzati con tecniche convenzionali ad umido e hanno confermato e quantificato i vantaggi noti derivanti dall utilizzo di tecniche costruttive a secco (minori tempi di posa, migliore manutenibilità e flessibilità dell impianto, efficace smontabilità del sistema radiante e riuso o recupero dei materiali e dei prodotti, a fine vita, ecc )

29 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet I risultati ottenuti in laboratorio sono stati validati attraverso monitoraggi in servizio e nei cantieri. Gli stessi monitoraggi hanno confermato la capacità delle soluzioni a secco di operare a bassa temperatura e quindi di poter sfruttare a pieno i moderni sistemi di generazione del calore (caldaie a condensazione, pompe di calore, ecc )

30 sperimentazione Efficacia e potenzialità del sistema di riscaldamento a pavimento abbinato alla posa su sabbia dei parquet Gli esiti della ricerca sono divulgati e in parte confluiti in parte nel deposito di due brevetti. Il primo ha come oggetto l utilizzo di strati radianti sciolti in sabbia silicea con le caratteristiche granulometriche illustrate. Il secondo tratta invece la partizione a secco nel suo complesso con particolare enfasi sulle tecniche individuate per interfacciare strati in materiale sciolto e strati realizzati con pannelli (rigidi). deposito del brevetto di invenzione n. TO2007A Strato radiante sciolto per il riscaldamento ed il raffrescamento radiante a pavimento e del brevetto di modello di utilità n. TO2007U Partizioni radianti posate a secco

31 ASPETTI PROGETTUALI E RISPETTO DEI PARAMETRI DELL ECOSOSTENIBILITA Strumenti di valutazione in Italia valutazione ITACA, Istituto per la Trasparenza degli Appalti e la Compatibilità Ambientale - Associazione Federale delle Regioni e delle Provincia Autonome Per la promozione e la diffusione delle buone pratiche nei servizi, forniture e lavori pubblici per la qualità urbana e la sostenibilità ambientale.

32 famiglie di criteri valutazione aree di valutazione

33 valutazione Sistemi di certificazione dei prodotti materiali da costruzione previsti nell ambito del protocollo ITACA

34 valutazione Mappatura LEED dei prodotti per l'edilizia

35 valutazione LEED non certifica i materiali, ma la scelta dei materiali da costruzione può incidere nella valutazione fino al 50%

36 EFFICACIA E POTENZIALITÀ DEL SISTEMA DI RISCALDAMENTO A PAVIMENTO ABBINATO ALLA POSA SU SABBIA DEI PARQUET grazie (carlo.caldera@polito.it) Andrea Cavaleri (andrea.cavaleri@polito.it) 26 novembre 2010