Pannelli Radianti a Raggi Infrarossi

Quanto Risparmio Energetico Rispetto a Sistemi Tradizionali? – Parte 1

I sistemi di riscaldamento con pannelli radianti a raggi infrarossi sono poco conosciuti in Italia e non sono nemmeno considerati dalle leggi sul risparmio energetico negli edifici, tra cui quella sulle detrazioni fiscali 55%. Ci sono lampade a raggi infrarossi e pannelli radianti a raggi infrarossi. Le prime sono utilizzate per un riscaldamento di tipo puntuale, utili per un uso esterno, per fabbriche ed edifici di grandi dimensioni, dove riscaldarne l’aria sarebbe troppo dispendioso. I pannelli a infrarossi, invece, esprimono la loro convenienza in termici di comfort e di consumi energetici negli edifici residenziali. Di seguito una trattazione svolta dal collega Francesco per valutare la bontà dei pannelli radianti a raggi infrarossi rispetto a impianti convenzionali per il riscaldamento invernale. Cerchiamo di prendere i dati in maniera critica in quanto ottenuti con simulatori di calcolo semplificati. Proprio per questo nei prossimi articoli, visto l’interesse, cercheremo di affinare il calcolo, ovviamente con metodologie più accurate (oltre a presentare, se riusciamo, dei dati reali presi da un monitoraggio di un edificio).

 

Esistono diversi studi sul confronto tra i sistemi di riscaldamento tradizionali e quelli con pannelli a raggi infrarossi effettuati in case abitate. Alcune di queste ricerche sono state eseguite anche dal Dott. Ing. Peter Kosack, dell’università di Kaiserslautern. I risultati della ricerca sui pannelli a raggi infrarossi del Ing. Kosac dimostrano diversi vantaggi rispetto ai sistemi di riscaldamento convenzionali:

• risparmio energetico: il riscaldamento a raggi infrarossi consuma 2,5 volte meno energia rispetto al sistema a gas a bassa temperatura
• minore onere economico a carico dell’utente finale per l’installazione e l’utilizzo: in termini di energia consumata, il riscaldamento a infrarossi costa 1,4 volte meno rispetto a un sistema a gas a bassa temperatura
• assenza di rischi per le persone: al contrario, si ottengono solo benefici a livello fisico e psichico
• riduzione di emissioni di CO2: 1,4 volte meno CO2 emessa rispetto al sistema a gas
• assenza di produzione in loco di polveri sottili: le emissioni sono concentrate e controllate nei luoghi di produzione dell’energia elettrica da fonti non rinnovabili
• risparmio di acqua potabile per l’impianto di riscaldamento.

Ho voluto quindi riproporre un’analisi simile a quella del Dott. Kosac per capire se e quanto fosse vantaggioso utilizzare sistemi di riscaldamento a raggi infrarossi.

Riscaldamento a Raggi Infrarossi: Simulazioni e Confronti con Sistemi Tradizionali

Lo studio è stato effettuato su edifici residenziali e terziari, tenendo conto di differenti gradi di isolamento termico e quindi classi energetiche, per dimostrare che non esiste un unico sistema che possa andare bene per tutte le tipologie edilizie e classi energetiche, ma ogni caso deve essere studiato e progettato a parte. Non sono state considerate le strutture dedicate alla produzione industriale in quanto tali fabbricati sono scarsamente isolati e composti da ampi spazi: i pannelli radianti ad infrarossi perdono di efficacia ad una distanza superiore ai 6 metri. Per cui sono affidabili per edifici residenziali o uffici, ma non per capannoni, serre e ampi spazi non isolati.  Le simulazioni di calcolo del sistema a raggi infrarossi sono state eseguite utilizzando un foglio di calcolo della ditta Celsiuspanel. I sistemi radianti alimentati da pompa di calore, sono stati invece ricavati da simulatori presenti in rete.

I risultati ottenuti sono confrontabili con il caso dell’abitazione studiata dall’università di Kaiserslutern:

• Caso studio Università di Kaiserslutern: abitazione di 106 mq riscaldata per 14 ore al giorno per 6 mesi all’anno con temperatura esterna -10 °C, interna di 20 °C e classe energetica di isolamento delle pareti D (110 kWh/m² * anno).
• Caso studio in esame: abitazione di 100 mq calpestabili, vani con altezza di 2,8 m (volume riscaldato di 280 mc), superficie delle finestre pari a 20 mq, pareti, pavimento e soffitto disperdenti verso l’esterno. È stato considerato un riscaldamento che operi 14 ore al giorno per 6 mesi con temperatura esterna minima di -5 °C e temperatura interna di 20 °C.

I calcoli sono stati ripetuti per diverse classi energetiche dell’involucro edilizio.

 

N.B.: I dati seguenti sono in fase di revisione con metodi di calcolo più accurati.

* Costo unitario metano: €/m³ 0,80
** Costo unitario elettricità €/kWh 0,21
*** Calcoli da sito impostando: zona Trieste, 1 persona – € 30 anno per ACS, Pompa di calore AIR+ HT Rossato Group, pannelli radianti, tipo regolazione modulante
N.B.: In rosso dati estrapolati

 

Confrontando i dati risulta che per abitazioni di classe A+, A e B il sistema ad infrarossi è migliore del sistema radiante a pavimento con pompa di calore aria acqua. Si ha il pareggio tra infrarossi e sistemi radianti con pompa di calore aria acqua per classi C e D, mentre per abitazioni di classe inferiore, E, F e G il sistema di riscaldamento meno energivoro è la pompa di calore aria acqua. Nelle classi energetiche più basse si può recuperare le prestazioni del sistema a raggi infrarossi installando una controparete interna in cartongesso ed una lastra di alluminio. In tal modo le radiazioni infrarosse vengono riflesse nell’ambiente, anziché essere disperse all’esterno per mancanza di isolamento termico. Ovviamente questa soluzione andrà progettata con cura tenendo in considerazione eventuali problemi dovuti alla riduzione della capacità termica areica della parete che essa provoca.

Quindi i sistemi con superfici radianti alimentate da fonte elettrica, in edifici molto isolati termicamente, usano meno energia rispetto a quelli alimentati a gas, inoltre sono esenti dai costi fissi annuali/biennali imposti dalla legge per l’analisi fumi delle caldaie a gas.

Altri Impianti a Corredo del Riscaldamento a Raggi Infrarossi

In una abitazione di civile abitazione è necessario avere anche impianti per la produzione di acqua calda sanitaria, impianti per il raffrescamento estivo e impianti per la cottura dei cibi. Per questi ultimi esistono in commercio ottime piastre ad induzione che permettono la riduzione dei tempi di cottura e la riduzione della spesa energetica (al limite il pareggio con la bolletta del gas, ma senza i pericoli e le spese fisse di controllo e manutenzione degli impianti a gas).
La produzione di acqua calda sanitaria può essere ottenuta con pompe di calore ad accumulo, molto più economici nelle spese di gestione dei bollitori a resistenza elettrica. La stessa tecnologia ad infrarossi può essere utilizzata per l’ACS, ma è in fase di sviluppo e ci vorrà ancora del tempo per avere sul mercato i primi prodotti.
Infine per il raffrescamento estivo, considera che una pompa di calore con riscaldamento a pavimento, se la si vuole sfruttare anche per raffreddare in estate, ha bisogno comunque di un sistema di deumidificazione. Si tratta quindi di un doppio impianto.

Nel caso di un sistema di riscaldamento ad infrarossi, è conveniente nell’economia dell’investimento iniziale, affiancare ad esso un sistema di raffrescamento ad espansione diretta (pompa di calore aria – aria). Con questi tipi di impianto si ottiene, oltre al freddo, il movimento d’aria indispensabile per creare il benessere d’estate.

I prossimi articoli saranno dedicati ad approfondire sia il funzionamento dei pannelli a raggi infrarossi e come essi influiscono sui consumi energetici e sul comfort termo-igrometrico, sia i costi di installazione, gestione e manutenzione rispetto ad altri tipi di impianti.

 

Fonte: Ing. Francesco Veronese