I sistemi radianti negli edifici per uffici

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1 I sistemi radianti negli edifici per uffici Ing. Clara Peretti Libera professionista, Segretario Generale Consorzio Q-RAD Ottobre 2017 Sistema radiante a in edificio per uffici. Fonte: Eurotherm Introduzione Negli edifici per il terziario si producono o forniscono servizi. In questa tipologia di edifici rientrano gli edifici per uffici, che presentano caratteristiche molto diverse dagli edifici residenziali, sia per configurazione degli spazi e delle strutture, sia per utilizzo e gestione. I requisiti degli edifici adibiti ad ufficio sono determinati dall elevato standard di qualità ambientale richiesto per realizzare un ambiente di lavoro salubre e confortevole, garantendo al tempo stesso la flessibilità nell utilizzazione degli spazi interni richiesta da un complesso di attività spesso variabili. In particolare l aspetto della qualità degli ambienti interni coinvolge un insieme di requisiti di comfort termoigrometrico e controllo della qualità dell aria, comfort visivo (in particolare per gli ambienti in cui si utilizzano computer) e comfort acustico (ad esempio per garantire la privacy negli uffici open space).

2 Accanto alle suddette esigenze di comfort e sicurezza, gli edifici per uffici devono inoltre spesso rispondere ad elevati standard di qualità e riconoscibilità architettonica, coerenti con l immagine che il committente intende veicolare. L insieme dei fattori sopra elencati contribuisce a definire un quadro esigenziale che guida nella scelta delle soluzioni progettuali per l involucro edilizio e per i sistemi impiantistici. Nel presente articolo vengono approfondite soluzione impiantistiche a pavimento e soffitto radianti, costituite da ampie superfici che provvedono al riscaldamento e raffrescamento, integrate con sistemi impiantistici per la deumidificazione e il ricambio dell aria. Sistemi impiantistici e edifici per uffici Gli impianti HVAC degli edifici per uffici devono garantire un elevato standard di comfort termoigrometrico e di qualità dell aria, sia per rispettare la legislazione sulla tutela della sicurezza dei lavoratori, sia perché vi è una stretta correlazione fra qualità ambientale e produttività del lavoro. Al tempo stesso le tipologie prescelte devono permettere una sufficiente flessibilità di gestione. Soprattutto quest ultima esigenza ha indotto a privilegiare, le tipologie di impianto misto aria-acqua, utilizzando come terminali ambiente soprattutto ventilconvettori. Nel nostro Paese gli impianti a tutt aria a portata variabile hanno avuto limitata diffusione. Gli impianti ad aria primaria e ventilconvettori rispondono all esigenza di flessibilità e regolazione individuale dei singoli terminali, ma non permettono un controllo preciso della distribuzione dell aria e comportano un inevitabile emissione acustica dovuta alla presenza del ventilatore. Per questi motivi, nei casi in cui si intende raggiungere livelli superiori di qualità ambientale, si preferisce ricorrere a sistemi più sofisticati, quali i soffitti o pavimenti radianti accoppiati a sistemi evoluti di distribuzione dell aria (ad es. a dislocamento). Inoltre, i sistemi radianti appartengono alla categoria dei sistemi cosiddetti a bassa differenza di temperatura e si prestano quindi ad essere accoppiati in modo ottimale con sistemi di generazione termofrigorigena di elevata efficienza (ad es. pompe di calore, caldaie a condensazione, ecc.). I vantaggi dei sistemi radianti negli edifici per uffici I vantaggi derivanti dall uso di sistemi radianti sono numerosi. Il corpo umano, infatti, è predisposto per lo scambio termico radiante: è in grado di scambiare fino al 50% del proprio calore per irraggiamento. I sistemi radianti sono il miglior veicolo per lo scambio termico sia in raffrescamento che in riscaldamento. Negli ambienti lavorativi è molto importante mantenere elevati livelli di comfort, perché condizioni di malessere possono pregiudicare la produttività del lavoro. Per questo motivo l adozione di sistemi radianti nel terziario è una soluzione vantaggiosa per garantire il comfort degli occupanti. E necessario, però, compiere un analisi dei carichi termici tipici di questa destinazione d uso per valutare l effettiva compatibilità con questo tipo di impianti che è caratterizzata da un comportamento termico diverso rispetto ad altre tipologie impiantistiche. L impiego della tecnologia radiante nella climatizzazione annuale, contribuire a realizzare un risparmio energetico, che aumenta ulteriormente con l adozione di sistemi di generazioni efficienti e fonti rinnovabili. Gli ambienti adibiti a terziario sono caratterizzati da elevati apporti gratuiti, dovuti a computer, lampade, ecc.. Nella stagione estiva i carichi da asportare possono essere elevati, soprattutto se vi sono ampie vetrate (l involucro vetrato è una grande fonte di apporti solari) e elevati carichi interni (persone, terminali, illuminazione ecc.).

3 Di fronte a carichi così elevati può risultare difficile raffrescare in modo ottimale l ambiente attraverso il solo sistema radiante, delegando all impianto ad aria esclusivamente il compito di trattamento e rinnovo dell aria. Inoltre la resa dei pannelli è limitata dalla possibilità di condensazione sulla superficie fredda. E così evidente che parte del carico potrà essere asportato da un impianto integrativo. In questo caso può essere conveniente un trattamento di deumidificazione dell aria in modo tale da poter utilizzare temperature del fluido termovettore minori senza possibilità di condensazione sulla superficie fredda. La scelta della tipologia del sistema radiante da adottare, va effettuata valutando l inerzia termica dell involucro e quella dei sistemi radianti, analizzando inoltre la tipologia dei carichi che si hanno in ambiente. E necessario, pertanto, operare le opportune valutazioni sulle esigenze sia invernali che estive per definire le migliori scelte progettuali. I vantaggi dell utilizzo di sistemi radianti negli edifici per gli uffici sono elencati in Figura 1. Figura 1. Vantaggi dei sistemi radianti negli edifici per uffici L inerzia termica dei sistemi radianti in passato era tra una delle principali critiche al sistema: sistemi ad elevata inerzia non erano infatti in grado di rispondere prontamente alle rapide variazioni di carichi interni ed esterni e alle elevate esigenze degli occupanti. Con i moderni sistemi a soffitto e a pavimento, caratterizzati da tempi di risposta molto ridotti (inferiori a 30 minuti) la tecnologia radiante è confrontabile con i sistemi ad elevata risposta quali ad esempio i ventilconvettori e i sistemi a tutt aria.

4 Tipologie di sistemi radianti negli edifici per uffici Le principali tipologie di sistemi radianti per gli edifici per uffici sono rappresentate in Figura 2. Tra le tipologie disponibili sul mercato per le destinazioni d uso uffici, i più diffusi sono i sistemi a soffitto, composti da una struttura metallica di sostegno e da pannelli con serpentine nelle quali circola acqua riscaldata o raffrescata. Un alternativa ai sistemi a soffitto consiste nell installazione di sistemi radianti a pavimento, in particolare quelli a bassa inerzia. Tali sistemi sono in grado di rispondere velocemente alle variazioni di set-point imposte dagli occupanti e alla variazioni di carico dovute agli apporti interni ed esterni. Un ultima tecnologia, meno diffusa in Italia, ma molto diffusa nei paesi nordici è rappresentata dai sistemi TABS. Il nome TABS - Thermo-Active Building Systems descrive la principale caratteristica di funzionamento: sono infatti sistemi radianti che sfruttano l inerzia termica della struttura edilizia. L elevata inerzia termica caratterizzante i solai di calcestruzzo interposti tra un piano e l altro viene sfruttata al fine di provvedere sia al raffrescamento che al riscaldamento di edifici multipiano, generalmente del terziario. Esempi di edifici nei quali sono installati i TABS sono le biblioteche, università e scuole, edifici per uffici e, in generale, edifici con medesime destinazioni d uso nei diversi piani. Figura 2. Tipologie di sistemi radianti idronici negli edifici per uffici Casi studio delle aziende del Consorzio Q-RAD Sono di seguito presentati quattro casi studio relativi all installazione di sistemi radianti a soffitto e a pavimento in edifici per uffici.

5 Sistema radiante acustico a soffitto (Fonte: Eurotherm) È stata effettuata una riqualificazione degli uffici ubicati all interno della palazzina storica dell azienda Dabringer, specializzata in riciclaggio e smaltimento rifiuti speciali. Per gli uffici è stato installato un sistema radiante a soffitto acustico (120 m 2 ). Grazie alle proprietà fonoassorbenti, il sistema ha regalato agli spazi lavorativi non solo il comfort termico, ma anche quello acustico. Per una scelta estetica è stata utilizzata una lastra fonoassorbente con fori quadrati, anziché tondi. Gli impianti di illuminazione sono perfettamente integrati all interno degli uffici. Un avanzata regolazione PID gestisce la climatizzazione degli ambienti. Figura 3. Controsoffitto radiante acustico in cartongesso. (Fonte: Eurotherm)

6 Elementi metallici per il sistema radiante a soffitto in un ufficio ad Ancona. (Fonte: RDZ) Figura 4. Quadrotti radianti metallici a soffitto (Fonte: RDZ) Per la realizzazione dei nuovi uffici di un agenzia di rappresentanza di Ancona lo studio di progettazione in collaborazione con la ditta installatrice e il committente hanno scelto di utilizzare l innovativo sistema di climatizzazione degli ambienti all insegna del comfort, dell efficienza, della salubrità e del risparmio energetico. Attraverso il dialogo di tre componenti fondamentali, il sistema radiante a soffitto, il trattamento dell aria e la termoregolazione, viene garantito un elevato livello di qaulità degli ambienti interni durante tutto l arco dell anno. Per i 140 m 2 di superficie suddivisi su due piani (piano terra con ingresso, area bar, sala meeting e formazione, bagno; primo piano con tre uffici e bagno) sono stati utilizzati quadrotti radianti 600x600 mm costituiti da un plafone metallico in acciaio 5/10 post verniciato con base 15 mm e ribassato di 8 mm ad angolo retto con superficie microforata e bordo liscio da 20 mm. Sul plafone è fissato tramite un diffusore metallico in alluminio il circuito idraulico realizzato mediante tubazione in PB diametro 6 mm. Un pannello isolante in polistirene stampato e opportunamente sagomato, con uno spessore di 40 mm e una densità di 30 Kg/m³, completa il sistema e ne garantisce l isolamento termico. I quadrotti radianti 600x600 sono di semplice e rapida installazione, possono essere rimossi per interventi di ispezione e manutenzione anche ad impianto funzionante e grazie alla superficie microforata fonoassorbente migliorano il comfort acustico all interno di ambienti. Il caldo e il freddo sono generati da una pompa di calore aria acqua della potenza di 12 KW. Per garantire il massimo delle prestazioni nel funzionamento estivo ed invernale, l impianto radiante è stato integrato con un sistema di termoregolazione. Per il trattamento dell aria è stata installata nel controsoffitto una UTA (Unità di Trattamento Aria) costituita da un deumidificatore abbinato ad un recuperatore di calore, una macchina in grado di garantire le funzionalità di deumidificazione, ventilazione, rinnovo aria (con recupero di calore), integrazione di potenza sensibile estiva ed invernale. La portata d aria nominale è di 1000 m 3 /h e quindi è ideale per l uso in ambito terziario, per ambienti di media volumetria e con discreto affollamento, come il caso specifico. Nuovi uffici Steelco Spa. (Fonte: Fraccaro Officine Termotecniche) Figura 5. Controsoffitto con tubazioni in rame. (Fonte: Fraccaro Officine Termotecniche)

7 Il progetto è caratterizzato da elevato comfort e risparmio energetico per la climatizzazione estiva ed invernale degli uffici. Il progettista termotecnico e il committente hanno scelto di realizzare l impianto con soffitto radiante in cartongesso. Il sistema radiante è formato da una serpentina in rame con tubazione di diametro esterno 12 mm e un diffusore in alluminio da 80 mm, che sono agganciate alla struttura del cartongesso con speciali staffe a molle che garantiscono una perfetta aderenza tra le attivazioni e il cartongesso. Ogni attivazione viene collegata all altra con curve in rame saldate. Il punto forte del sistema è la facilità di installazione, la completa riciclabilità del prodotto (rame/alluminio/acciaio) e l affidabilità dei raccordi saldati che evitano ogni possibile perdita. La superficie di progetto è di m 2 di cui attivati 550 m 2 (50% del soffitto). Il trattamento del calore sensibile di ventilazione, dell umidità e dei ricambi aria sono gestiti da una U.T.A. dedicata, con recuperatore di calore a flusso incrociato. Sistema radiante a pavimento a basso spessore - Cascina Gambara. (Fonte: LOEX) Cascina Gàmbara è un edificio storico polifunzionale di Travagliato in provincia di Brescia, che fa parte dell immenso patrimonio di cascinali rurali della Lombardia, molti dei quali considerati veri e propri gioielli architettonici di cui la Bassa Pianura Padana è ricca. In particolare una prima sezione della costruzione interessata dalla riqualificazione ha visto l installazione di un sistema radiante a basso spessore e bassa inerzia appositamente studiato per interventi di ristrutturazione. Figura 6. Edificio storico polifunzionale Cascina Gàmbara di Travagliato (Brescia). (Fonte: LOEX) La struttura di Cascina Gàmbara ha pianta quadrata e cortile interno e si articola sui quattro lati ognuno dei quali è disposto su due piani. Fa parte del complesso anche una serra impiegata per ospitare vari eventi. La prima parte del recupero ha previsto l intervento su uno dei lati della struttura, dove al piano terra si trova un ristorante e al piano superiore un open space per uso commerciale. Proprio per quest ultimo, destinato a ospitare gli uffici dell azienda Acquaviva Italia, è stato individuato l impianto radiante a pavimento a basso spessore come soluzione più adatta a soddisfare le esigenze della committenza che ha richiesto massimo comfort e bassi consumi. Figura 7. Sistema radiante a pavimento nell azienda Acquaviva Itali. Particolare dell ancoraggio delle tubazioni (Fonte: LOEX)

8 L impianto di climatizzazione radiante è stato installato in combinazione con un pannello isolante piano da 23 mm ad alte prestazioni isolanti e meccaniche. Per l ancoraggio della tubazione è stata utilizzata la barra di fissaggio in PVC riciclato. L impianto di climatizzazione ha incluso anche un sistema di controllo dell umidità e un recuperatore a flussi incrociati che consente di gestire il condizionamento dell aria in tutto l open space. La semplicità di posa ha permesso di completare l installazione sui 750 mq di spazio in poco più di due settimane. A copertura del sistema di riscaldamento e raffrescamento, il massetto speciale di soli 3 cm con la dichiarazione di resistenza ai sovraccarichi anche per locali adibiti a ufficio, che ha consentito di realizzare sia le operazioni tecniche sia le lavorazioni artigianali garantendo un risultato finale ottimale. L impianto radiante è collegato a una centrale termica composta da due caldaie a condensazione, serbatoi inerziali e un gruppo frigo. Inoltre, due unità di trattamento aria complete di recuperatore forniscono la temperatura richiesta, la giusta umidità in ogni singola stanza e la ventilazione meccanica controllata. Figura 8. Posa del massetto fluido (Fonte: LOEX) Riferimenti Atti del Convegno Nazione AICARR: RIDUZIONE DEI FABBISOGNI, RECUPERO DI EFFICIENZA E FONTI RINNOVABILI PER IL RISPARMIO ENERGETICO NEL SETTORE DEL TERZIARIO - PADOVA 2009 De Carli M, Peretti C Impianti radianti a bassa differenza di temperatura. Approfondimenti per l installazione. EdicomEdizioni ISBN: UNI EN Sistemi radianti alimentati ad acqua per il riscaldamento e il raffrescamento integrati nelle strutture. UNI EN ISO 7730:2006. Ergonomia degli ambienti termici - Determinazione analitica e interpretazione del benessere termico mediante il calcolo degli indici PMV e PPD e dei criteri di benessere termico locale.