L’impianto di riscaldamento perfetto

Pro, contro e caratteristiche delle principali tipologie di impianti di riscaldamento e come scegliere quello adatto alle proprie esigenze

In Italia da decenni l’impianto di riscaldamento più diffuso è quello con caldaia a gas e termosifoni: un sistema abbastanza efficace, di semplice installazione e dai costi relativamente contenuti. 

Ma, sebbene la tecnologia a supporto di tale sistema sia stata perfezionata nel corso degli anni, non è di sicuro la più efficiente. In un periodo storico in cui il costo dell’energia è in continuo aumento e in cui la questione ecologica è diventata di primaria importanza, per chi deve scegliere un nuovo impianto di riscaldamento conoscere le principali alternative è fondamentale, sia che si tratti di una casa di nuova costruzione sia che si tratti di una ristrutturazione. 

Nei prossimi paragrafi parleremo di impianti di riscaldamento: vedremo prima quali sono i principali elementi da cui sono formati e poi faremo una panoramica sui principali sistemi che attualmente vengono installati, con i pro e i contro di ognuno. 

Non si tratterà di un compendio tecnico, impossibile nel poco spazio di un articolo e probabilmente inutile, ma di una panoramica generale che consenta al lettore di orientarsi in modo più consapevole ed eventualmente di approfondire autonomamente, o coi propri tecnici, i temi di maggiore interesse.

Anatomia di un impianto di riscaldamento

Sebbene gli impianti di riscaldamento possono essere sistemi molto complessi, vi sono alcuni elementi che sono sempre presenti e sono indispensabili per il loro funzionamento: 

1. Un generatore di calore;
2. Un fluido vettore;
3. Un sistema di distribuzione
4. Dei terminali.

Infatti, il funzionamento di tutti gli impianti di riscaldamento è bene o male il seguente: il generatore riscalda un fluido che, attraverso un sistema di distribuzione, trasporta il calore fino ai terminali che lo cedono all’ambiente. Il principio è abbastanza semplice.

Il generatore di calore è la caldaia; il fluido vettore può banalmente essere dell’acqua (ma vedremo che non è l’unico); il sistema di distribuzione sono i tubi che corrono sotto i pavimenti, nei muri o a soffitto; i terminali sono i termosifoni, i ventilconvettri, gli split e quant’altro.

Ognuno degli elementi di questa catena riveste un ruolo importante, però non c’è dubbio che il generatore di calore ne sia il cuore pulsante. Vediamo quali sono le principali tipologie utilizzate in ambito residenziale. 

Generatori di calore e fonti di energia primaria

Il primo generatore di calore che viene in mente è la classica caldaia a gas installata sul balcone. Ma chiaramente non è l’unico esistente. 

Uno dei fattori che differenziano i vari generatori di calore è la fonte di energia primaria utilizzata, cioè quella fonte di energia grezza da cui viene ricavato il calore. I generatori di calore in ambito domestico sfruttano principalmente tre fonti di energia primaria: il gas (metano o gpl), l’aria e le biomasse.

Potrebbe stupire l’assenza dell’energia elettrica in questo elenco, indispensabile ad esempio per il funzionamento delle pompe di calore. Il motivo è che non è la fonte di energia primaria utilizzata da questi apparecchi. Tra l’altro è utile evidenziare che l’energia elettrica non è considerata una fonte di energia primaria, in quanto non si trova in natura ed è il prodotto di altre trasformazioni precedenti. 

Vediamo per ognuna delle tre fonti di energia primaria qual è il generatore di calore più comune associato.

Gas: caldaia a condensazione

In Italia il gas più utilizzato ai fini domestici è il metano. Dove la rete di distribuzione non arriva è possibile sopperire con serbatoi (o bombole) a metano o a gpl. I generatori che sfruttano il gas come fonte di energia primaria sono le cosiddette caldaie, il cui funzionamento è abbastanza semplice. 

Il cuore della caldaia è il bruciatore, in cui il gas viene infiammato generando calore. In questo modo viene scaldato uno scambiatore, al cui interno passano le tubazioni dell’acqua (il fluido termovettore). A valle dello scambiatore troviamo il circolatore, cioè una pompa che spinge l’acqua calda nel circuito del riscaldamento. 

Negli anni la tecnologia si è evoluta e siamo passati dalle caldaie con fiamma a vista (a camera aperta) a caldaie a camera stagna e con tecnologia a condensazione, le uniche che possono essere immesse in commercio ad oggi. Questa tecnologia, invece di disperdere i fumi di scarico nell’ambiente, ne sfrutta il calore residuo convogliandolo nuovamente verso lo scambiatore. Alla fine di questo processo il fumo condensa e si trasforma in goccioline d’acqua, mentre ciò che resta viene disperso nell’aria ad una temperatura di circa 40° inferiore rispetto ad una caldaia normale.

L’efficienza di una caldaia a gas viene misurata con il rendimento, cioè quanto calore è in grado di estrarre dalla fonte di energia primaria. L’unità di misura del rendimento è la percentuale (%): una caldaia tradizionale di buona qualità ha un’efficienza di circa il 90%, una caldaia a condensazione supera il 105%.

Gli aspetti positivi delle caldaie a condensazione (e a gas in genere) sono due:

• Producono acqua ad alte temperature, arrivando senza grossi problemi fino a 80°;
• Generano calore istantaneamente, aspetto utile soprattutto per l’acqua sanitaria, solitamente rendendo inutili i serbatoi di accumulo.

Gli aspetti negativi invece sono:

• Utilizzano una fonte di energia primaria fossile, quindi soggetta ad esaurimento nel lungo periodo;
• Inquinano, perché, tra i sottoprodotti di scarico, anche nelle caldaie a condensazione sono presenti ossidi di azoto e monossidi di carbonio, seppure in concentrazione molto bassa.

Ci sono infine da considerare tutte le problematiche legate al costo e alla fornitura del gas metano, che si sono evidenziate negli ultimi mesi.

Aria: pompa di calore

Il secondo generatore di cui parliamo sfrutta l’aria come fonte di energia primaria: stiamo parlando delle pompe di calore. Erroneamente si crede che la fonte di energia primaria che utilizzano sia l’elettricità ma, sebbene sia fondamentale per il loro funzionamento, serve “solo” ad eseguire il lavoro necessario ad estrarre il calore dall’aria. In realtà lo stesso lavoro potrebbe essere svolto anche dal gas (infatti esistono pompe di calore a gas), ma per vari motivi quelle più diffuse sono elettriche. 

Se la fonte di energia primaria non fosse l’aria, staremmo semplicemente parlando di stufette elettriche, cioè in cui il calore è generato da una resistenza che si scalda grazie all’effetto Joule.

C’è un altro aspetto da evidenziare: le pompe di calore più diffuse sono quelle ad aria, ma questa tecnologia è in grado di estrarre calore da altre fonti, come il terreno (pompe di calore geotermiche) e l’acqua. Queste due tecnologie, sebbene siano generalmente più efficienti, sono molto più costose e non sempre applicabili, quindi hanno avuto meno fortuna.  

Il principio che sta alla base del funzionamento di una pompa di calore è il ciclo termodinamico inverso: cioè estrarre energia termica da una fonte a temperatura più bassa e immetterla in un ambiente che si trova a temperatura più alta. Intuitivamente va contro la logica, però per capire come sia possibile è necessario chiarire tre concetti: 

1. L’aria, anche a temperature molto basse (sotto lo zero per intenderci), possiede una certa quantità di energia termica;
2. Il volume d’aria a disposizione è enorme, mentre il volume d’aria da riscaldare è ridotto (quello degli ambienti), quindi abbiamo tanto calore a disposizione per scaldare piccoli spazi;
3. Per estrarre il calore è necessario del lavoro esterno, cioè quello che fa la pompa di calore con l’energia elettrica.

Il lavoro necessario per estrarre il calore dall’aria è svolto dai compressori. Però non viene compressa l’aria esterna, in quanto sarebbe un processo poco efficiente. Si utilizzano dei liquidi refrigeranti, che circolano all’interno della pompa di calore. Il funzionamento, semplificando, è questo:

1. Una ventola convoglia l’aria esterna verso un evaporatore attraversato da tubazioni che contengono il fluido refrigerante;
2. Il fluido refrigerante, molto freddo, si scalda grazie all’aria e si trasforma in un gas freddo a bassa pressione;
3. Il gas viene fatto passare attraverso un compressore a valle del quale rimane in forma gassosa ma ad alta pressione, scaldandosi;
4. Il fluido gassoso passa attraverso uno scambiatore dove cede il calore ad un fluido termovettore o direttamente all’ambiente;
5. All’uscita dallo scambiatore il fluido è diventato un liquido freddo;
6. Il fluido passa attraverso una valvola di espansione dove si raffredda ulteriormente.

Il ciclo è così concluso e può ricominciare.

Inoltre il ciclo può essere invertito: cioè è possibile estrarre calore dagli ambienti interni e cederlo agli ambienti esterni per raffrescare. Questo è il principio con cui funzionano i condizionatori.

Ma perché un meccanismo così complesso per generare calore? Semplicemente perché è molto efficiente: ci vuole poca energia elettrica per estrarre tanta energia termica dall’aria.

L’efficienza di una pompa di calore si misura con il COP (Coefficiente di prestazione), dato dal rapporto tra l’energia termica immessa negli ambienti e l’energia elettrica utilizzata dalla macchina. Le moderne pompe di calore hanno COP superiori a 4, quindi viene immessa quattro volte più energia termica di quanta energia elettrica sia utilizzata per il funzionamento. Chiaramente ci sono tanti altri parametri da considerare per valutare l’efficienza effettiva di una pompa di calore. Infatti il COP varia al variare della temperatura esterna: banalmente più fa freddo più basso è tale coefficiente (e quindi minore è l’efficienza).

Invece, l’efficienza del ciclo di raffrescamento viene calcolato con il parametro EER (Energy Efficiency Ratio) ed è il rapporto tra il calore sottratto all’ambiente e l’energia elettrica utilizzata dal climatizzatore per estrarre questo calore. Anche qui i valori delle macchine più efficienti si aggirano intorno a 4.

C’è un’ultima cosa da dire sulle pompe di calore, che ci tornerà utile quando vedremo le tipologie di impianti di riscaldamento: se la pompa di calore cede il calore dal fluido refrigerante all’acqua è di tipo idronica, cioè aria/acqua, se invece cede calore dal fluido refrigerante all’aria è di tipo a espansione diretta, cioè aria/aria.

Vedremo che le prime sono collegate principalmente ai ventilconvettori (ma non solo) e le seconde ad apparecchi tipo gli split.

Biomassa: caldaia (o stufa)

La biomassa è l’insieme degli organismi (animali e vegetali) presenti in un determinato ambiente. Anche noi siamo biomassa. Però la biomassa, o almeno una parte di essa, è un’importante fonte di energia. 

Una definizione efficace di questa porzione di biomassa la si può trovare nella direttiva 2009/28/CE: “la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l’acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani“.

L’energia termica presente in questi prodotti di scarto viene sfruttata per produrre calore nel modo più semplice immaginabile: bruciandola. Quindi, il principio di funzionamento è esattamente lo stesso delle caldaie a gas, cambia solo la fonte di energia primaria.

Un esempio di generatore di calore a biomassa sono i termovalorizzatori, di cui si sta tanto parlando in questo periodo per le polemiche legate a quello che si vuole realizzare a Roma.

Tornando all’ambito domestico, le biomasse utilizzate sono sostanzialmente il legno e i suoi derivati come pellet, segatura e cippato. In particolare il pellet ha avuto una grossa diffusione in quanto è quello che garantisce i rendimenti più elevati, pari a circa il 90% (ad esempio le caldaie a legna arrivano al massimo all’80%).

Una delle problematiche maggiori delle caldaie a biomassa è quella di doverle rifornire regolarmente di materiale da bruciare. Generalmente sono dotate di recipienti in cui è possibile caricarne una certa quantità, garantendo quindi un po’ di autonomia, anche se non lunghissima. Il problema è che le caldaie di questo tipo non possono trovarsi all’interno della casa ma devono avere degli ambienti dedicati (quindi per gli appartamenti in condominio sono off-limits).

Differente la questione per le stufe a biomassa, la cui differenza più evidente rispetto alle caldaie, oltre alle minori potenze erogate, è non avere il recipiente di accumulo e quindi richiedono un rabbocco abbastanza continuo. 

A differenza dei due precedenti tipi di generatore di cui abbiamo parlato, nel caso della biomassa non è raro trovare sistemi totalmente ad aria, sebbene siano meno efficienti.

Fluidi termovettori

Prima di passare a definire le varie tipologie di impianto spendiamo due parole sui fluidi termovettori. Abbiamo già detto che sono il mezzo con cui il calore viene trasportato dai generatori ai terminali. In sostanza, è ciò che scorre all’interno delle tubazioni che si trovano nei muri, sotto i pavimenti o nei controsoffitti. Ne parliamo perché definire in modo chiaro quali siano i fluidi termovettori è essenziale ai fini della classificazione degli impianti di riscaldamento. 

Possono essere di tre tipi: acqua, fluido refrigerante, aria.  

L’acqua è quello più diffuso, utilizzato negli impianti a termosifoni, pannelli radianti e ventilconvettori. Si tratta di un buon vettore perché riesce a immagazzinare grandi quantità di calore in volumi relativamente piccoli. E naturalmente è disponibile in grande quantità. Dei fluidi refrigeranti abbiamo parlato in relazione alle pompe di calore: abbiamo visto che sono essenziali per il processo con cui questi apparecchi producono il calore e, in impianti aria/aria come i condizionatori, trasportano il calore attraverso le tubazioni che collegano la pompa di calore e gli split. 

Esistono centinaia di fluidi refrigeranti, solo pochi però sono adatti all’utilizzo per il riscaldamento e il raffrescamento. Nei condizionatori ad esempio solitamente si trova l’R-32, diffluorometano (conosciuto anche come freon). Il problema di questi fluidi è che, se dispersi nell’ambiente, contribuiscono all’effetto serra. 

Infine, l’ultimo fluido termovettore è l’aria, che però in ambito domestico è meno diffusa rispetto ai precedenti perché, a fronte di una disponibilità illimitata, ha una bassa capacità di immagazzinare il calore. Questo significa che il volume d’aria calda necessario per scaldare un ambiente è abbastanza significativo e pertanto richiede condotte di dimensioni adeguate. Nelle case, soprattutto negli appartamenti, non è sempre possibile trovare lo spazio necessario per far passare tante condotte di grosse dimensioni, quindi è poco utilizzato, se non nei tratti finali di impianti che usano altri fluidi termovettori (i ventilconvettori canalizzati ad esempio). 

Tipologie di impianti di riscaldamento

Arrivati a questo punto abbiamo tutti gli elementi necessari per parlare delle principali tipologie di impianti di riscaldamento che è possibile prevedere in ambito domestico. La classificazione che faremo si basa sulla tipologia di terminali utilizzati. In particolare parleremo di impianti a:

• Termosifoni;
• Pannelli radianti;
• Battiscopa radianti;
• Ventilconvettori;
• VRF.

Infine, spenderemo qualche parola su altri sistemi che hanno quote di mercato molto marginali, soprattutto a causa di alcune problematiche e limitazioni. 

I primi tre impianti dell’elenco qui sopra sono classici sistemi ad acqua, in cui cioè il terminale trasferisce il calore dal fluido termovettore all’ambiente senza ulteriori passaggi. Invece, gli ultimi due sono sistemi ad aria, in cui cioè il calore viene trasportato dall’acqua o dal fluido refrigerante fino ai terminali al cui interno l’aria viene convogliata, scaldata e spinta forzatamente nell’ambiente, anche attraverso canalizzazioni. 

Impianti a termosifoni

A costo di essere banali i termosifoni sono scambiatori di calore modulari metallici, cioè composti da più elementi collegati tra loro, all’interno dei quali passa acqua calda. L’acqua scalda il metallo che cede il calore all’aria circostante riscaldando l’ambiente. 

Ogni elemento di cui è composto un termosifone è in grado di generare una determinata potenza termica, calcolata in Watt. Per determinare di quanti elementi deve essere composto il termosifone bisogna calcolare la potenza termica totale necessaria per riscaldare l’ambiente, influenzata da vari fattori tra cui la temperatura esterna, quella interna richiesta, il volume dell’ambiente e le caratteristiche dell’involucro. 

Il principio fisico con cui i termosifoni scaldano gli ambienti è quello della convezione: cioè viene scaldata una piccola porzione di aria nelle vicinanze del termosifone, questa sale naturalmente verso l’alto e lo spazio che lascia libero viene sostituito da aria fredda la quale viene a sua volta scaldata dal termosifone e così via in un ciclo continuo. In questo modo si creano i cosiddetti “moti convettivi” che portano l’aria calda in tutta la stanza.

Siccome la massa d’aria da riscaldare (quella della stanza) è molto maggiore rispetto alla dimensione del termosifone, per riuscire a fornire calore dappertutto l’acqua che scorre al suo interno deve essere a temperatura elevata, solitamente almeno 70°. Vedremo che questo aspetto è importante per la scelta del generatore di calore.

Fino agli anni ’50 del secolo scorso i termosifoni erano realizzati prevalentemente in ghisa, mentre attualmente sono realizzati quasi esclusivamente in alluminio, materiale che garantisce una maggiore velocità di riscaldamento. 

Non ci scordiamo delle valvole termostatiche

Un elemento importante a supporto dei termosifoni, e di sviluppo relativamente recente, sono le valvole termostatiche. 

Ogni termosifone è predisposto con una valvola che ha lo scopo di aumentare o diminuire il flusso di acqua che scorre al suo interno. La pecca di questa valvola è che si tratta di uno strumento totalmente manuale: cioè è l’utente che a sua discrezione decide quando e quanto aprire o chiuderla.

Le valvole termostatiche invece, che vanno in sostituzione delle valvole classiche, hanno la cosiddetta “testa termostatica”, cioè un sensore che rileva la temperatura ambiente. Quando la temperatura ambiente rilevata si avvicina alla temperatura impostata nella scala graduata riportata sulla valvola, questa comincia a chiudersi automaticamente facendo affluire meno acqua calda all’interno del termosifone, fino a chiuderlo completamente al raggiungimento della temperatura desiderata. La stessa cosa avviene al contrario. 

Questo meccanismo non è elettrico ma avviene grazie all’espansione e contrazione dei materiali presenti all’interno della testa termostatica, che reagiscono al calore. 

I generatori di calore abbinati agli impianti a termosifoni

Con gli impianti a termosifoni possono essere utilizzati tutti i generatori di calore di cui abbiamo parlato. Quelli più diffusi sono le caldaie a gas, poiché riescono a produrre istantaneamente acqua calda alle temperature richieste da questi impianti. È possibile utilizzare anche le pompe di calore, che devono essere del tipo “idronico”, cioè progettate per scaldare acqua come fluido termovettore. Ma c’è una considerazione da fare: la maggior parte delle pompe di calore in commercio riescono a scaldare l’acqua fino ad una temperatura massima di circa 55°, mentre abbiamo detto che l’impianto a termosifoni richiede circa 70°. È possibile sopperire a questo problema abbinando una caldaia a gas a supporto della pompa di calore, creando un impianto detto “ibrido”. 

Alternativamente si possono dimensionare i termosifoni per fornire abbastanza potenza termica a bassa temperatura (i 55° di cui parlavamo prima), anche se raramente è una soluzione conveniente in quanto i termosifoni sarebbero sovradimensionati rispetto agli ambienti. C’è infine da evidenziare come stanno cominciando a diffondersi nel mercato pompe di calore con moduli idronici in grado di portare la temperatura dell’acqua a circa 70° (pompe di calore ad alta temperatura), quindi adatte ai termosifoni.

Nei sistemi a pompa di calore, soprattutto se serve per generare anche acqua calda sanitaria, potrebbe essere abbinato un “puffer”, cioè un serbatoio in cui accumulare l’acqua calda e mantenerla a temperatura. La sua presenza è utile in quanto le pompe di calore non generano acqua calda istantaneamente.

In merito alle caldaie a biomassa abbiamo detto che funzionano come una normale caldaia a gas, quindi producono acqua calda istantaneamente. Spesso, per renderne maggiormente efficiente il funzionamento, sono anche loro abbinate ai puffer di accumulo, che evita continue accensioni e spegnimenti della caldaia, ottimizzando i consumi e le emissioni in atmosfera.

Pro e contro degli impianti a termosifoni

Gli impianti a termosifoni sono una tecnologia consolidata, di facile installazione ed economica. Però hanno alcuni contro: il riscaldamento non è uniforme all’interno degli ambienti, rende l’aria secca e, poiché l’aria è in continuo movimento, le persone allergiche potrebbero avere dei problemi. Inoltre, a livello di consumi, non è il sistema più efficiente.

Riscaldamento a pannelli radianti

Quando parliamo di pannelli radianti ci riferiamo ai riscaldamenti a parete e a soffitto, ma la tipologia più diffusa è senza dubbio quello a pavimento. 

Si tratta di un impianto ad acqua: cioè nel massetto sotto il pavimento vengono installate delle tubazioni in cui si fa passare acqua calda. Il calore scalda il massetto che diventa un enorme termosifone che cede il calore all’ambiente.

Questa tipologia di impianto di riscaldamento scalda per irraggiamento e non per convezione, fenomeno che abbiamo quando una fonte di calore è molto grande rispetto al volume d’aria da riscaldare. Nel riscaldamento a pavimento una grossa massa di calore compatta si irraggia dal basso per scaldare l’ambiente comportando due benefici per chi occupa la stanza: il riscaldamento è uniforme, non si creano moti convettivi.

Ma il riscaldamento a pavimento è efficiente anche dal punto di vista energetico: infatti per ottenere una temperatura ambiente di 20°, è sufficiente portare l’acqua a circa 35° di temperatura. Circa la metà rispetto ai 70° di un impianto a termosifoni. Però, a differenza di questi ultimi, il riscaldamento a pavimento non produce calore istantaneo: i tempi per portare a temperatura il massetto sono lunghi, anche se sono stati sviluppati sistemi a bassa inerzia che consentono di accelerare questo processo.

In ogni caso questi impianti devono funzionare a regime continuo “modulante”: cioè devono rimanere costantemente accesi, e la temperatura dell’acqua viene semplicemente modulata durante le ore della giornata. Nonostante ciò il riscaldamento a pavimento consuma molto meno di un tradizionale impianto a termosifoni. 

Ma gli impianti radianti presentano anche un altro aspetto positivo: facendo passare acqua fredda nelle tubazioni, possono raffrescare gli ambienti. In questo caso bisogna però avere l’accortezza di installare anche un deumidificatore, in quanto altrimenti si corre il rischio di formazione di condensa sul pavimento.

Generatori di calore abbinati ai pannelli radianti

Essendo un impianto ad acqua valgono le stesse considerazioni fatte per gli impianti a termosifoni, cioè possono essere utilizzati tutti i generatori di calore di cui abbiamo parlato. Con una differenza per le pompe di calore: essendo sufficiente acqua a temperatura relativamente bassa, non è necessario abbinarci una caldaia a gas e nemmeno utilizzare una pompa di calore ad alta temperatura.

Anzi in realtà, qualora si volesse utilizzare tale impianto anche in regime di raffrescamento estivo, la pompa di calore è il generatore perfetto, proprio perché in grado di invertire il ciclo e produrre acqua fredda.

Pro e contro del riscaldamento a pavimento

Gli aspetti positivi dei riscaldamenti a pavimento sono molti: dalla qualità del calore, uniforme in tutte le aree della casa, ai bassi consumi, alla possibilità di utilizzarlo anche per il raffrescamento, al fatto che non produce movimenti d’aria (quindi ottimo per le persone allergiche).

Per contro si tratta di un sistema sensibilmente più costoso degli impianti tradizionali e richiede la disponibilità di un certo spessore a pavimento. Infatti, oltre allo spazio necessario per far passare le tubazioni e il massetto superiore a copertura, è necessario inserire un pannello isolante sottostante per evitare che il calore prodotto si disperda verso il basso. Tra l’altro tutto questo pacchetto va posizionato sopra il tradizionale massetto per il passaggio degli impianti, aumentando ulteriormente gli spessori.

Questo lo rende una soluzione non sempre applicabile in caso di ristrutturazioni, soprattutto in virtù della necessità di rispettare le altezze minime degli ambienti secondo le attuali disposizioni di legge.

Battiscopa radianti

Tra i sistemi ad acqua rientra anche il riscaldamento a battiscopa, sebbene poco diffuso in Italia. Il funzionamento è uguale a quello di qualsiasi impianto ad acqua, solo che il terminale è il battiscopa. 

Non stiamo però parlando di un battiscopa normale, ma di un battiscopa di dimensioni maggiorate: solitamente sono profondi 3cm e alti 15 cm. Al suo interno passano due tubi di rame in cui scorre l’acqua calda di mandata e quella fredda di ritorno. I tubi sono a loro volta avvolti da delle lamelle metalliche che trasferiscono il calore all’ambiente.

L’acqua all’interno dei tubi scorre a circa 50° di temperatura, superiore a quella del riscaldamento a pavimento ma inferiore a quella dei termosifoni. Per contro serve veramente poca acqua per scaldare i battiscopa, rendendolo un sistema efficiente ed economico.

Anche in questo caso il funzionamento è per irraggiamento: una parte del calore viene emessa nell’ambiente direttamente dal battiscopa, quindi lungo tutto il perimetro della stanza, un’altra parte viene emessa dalle pareti. Infatti il calore del battiscopa le scalda uniformemente fino a circa 2 metri di altezza, trasformandoli in veri e propri pannelli radianti.

Pro e contro del riscaldamento a battiscopa

Questa tipologia di impianto di riscaldamento può essere una valida alternativa nelle ristrutturazioni in quanto non richiede grandi opere murarie per essere installato, inoltre ha bassi consumi, garantisce un riscaldamento uniforme e tiene asciutte le pareti.

Per contro bisogna porre attenzione all’arredamento: mobili posti davanti al battiscopa ne limitano tantissimo l’efficacia, quindi va studiato bene in fase progettuale. 

Essendo un impianto che funziona per irraggiamento, sfruttando l’inerzia termica delle pareti, ha bisogno di tempo per garantire una buona qualità del calore, quindi deve funzionare continuativamente, modulando la temperatura durante la giornata, come il riscaldamento a pavimento. 

Ventilconvettori

I ventilconvettori, o fan-coil, esteticamente possono essere molti simili ai condizionatori; la grossa differenza è il fluido vettore da cui sono alimentati: sono infatti impianti ad acqua, come i più classici dei termosifoni. La principale differenza rispetto ai termosifoni, è la presenza, dentro il ventilconvettore, di una batteria di scambio (delle lamelle metalliche attraversate dai tubi con l’acqua calda) e di una ventola che spinge forzatamente l’aria climatizzata nell’ambiente. 

Il principio con cui vengono riscaldati gli ambienti quindi è lo stesso dei termosifoni: per convezione. La differenza è che nel caso dei ventilconvettori il flusso d’aria è maggiormente percepibile proprio per la presenza della ventola. In compenso l’acqua circola a temperature più basse: parliamo di circa 50°.

I ventilconvettori sono sistemi abbastanza diffusi in ambito terziario e commerciale, ma ultimamente stanno avendo una certa fortuna anche in ambito domestico, grazie a generatori più compatti e maggiormente efficienti, oltra alla possibilità di generare caldo e freddo con un unico impianto.

Tipologie di ventilconvettori

Apriamo una breve parentesi su quali sono le tipologie di ventilconvettori più diffuse. Sul mercato ce ne sono varie tipologie, legati principalmente alla posizione in cui sono installati. Abbiamo:

• Console;
• Unità a muro;
• Unità a soffitto;
• Unità a controsoffitto a vista;
• Unità canalizzabili.

Le console sono posizionate in basso, poco sollevate dai pavimenti, solitamente nella posizione che sarebbe dei termosifoni; le unità a muro sembrano in tutto e per tutto dei classici split; e vi sono infine tutta una serie di unità che vengono posizionate a soffitto, forse la posizione principe per questa tipologia di macchine: possono essere a vista, semplicemente appese al soffitto, oppure incassate in un controsoffitto ma comunque a vista, e infine totalmente incassate a controsoffitto con delle bocchette di ripresa e mandata dell’aria. In questo ultimo caso gli impianti possono essere parzialmente canalizzati: cioè a partire dal ventilconvettore si diramano delle tubazioni che arrivano nei vari ambienti, in cui passa l’aria calda.

Quest’ultima soluzione consente anche di migliorare in modo significativo il confort ambientale, infatti è possibile distribuire le bocchette di mandata in modo uniforme all’interno della stanza, oppure utilizzare bocchette lineare di lunghezza maggiorata, per minimizzare la massa d’aria che esce da un solo punto (e quindi l’effetto vento).

C’è un aspetto importante da evidenziare: le unità che funzionano ad aria, tipo i ventilconvettori appunto (ma anche i VRF di cui parleremo tra poco) devono prevedere non solo una mandata dell’aria ma anche una ripresa. In caso contrario (cioè in cui sia presente solo la mandata dell’aria) si possono creare delle sovrapressioni all’interno degli ambienti. Questo aspetto è particolarmente importante nelle case moderne (nuove o appena ristrutturate) che solitamente non presentano spifferi, quindi sono sigillate rispetto all’esterno.

Generatori di calore abbinati ai ventilconvettori

Essendo sistemi ad acqua in teoria possono essere utilizzati tutti i generatori di calore di cui abbiamo parlato. Tra l’altro, circolando l’acqua a bassa temperatura (50°), è garantita una buona efficienza energetica. C’è da dire però che, date le caratteristiche specifiche di questi sistemi, la pompa di calore (idronica) è il generatore maggiormente indicato: infatti è possibile sfruttare la sua capacità di generare calore in inverno e fresco in estate, avendo un unico impianto integrato.

A tal proposito in molti hanno il timore che con le basse temperature invernali, soprattutto al nord Italia, tale apparecchio non riesca a generare acqua sufficientemente calda. In questi casi, sebbene non siano quasi mai timori giustificati, è possibile abbinare alla pompa di calore una caldaia a gas, creando un impianto ibrido come abbiamo già visto per i termosifoni. 

Pro e contro dei ventilconvettori

Tra i vari motivi per scegliere un impianto a ventilconvettori c’è che scalda più velocemente degli impianti che abbiamo visto finora, anche dei termosifoni, grazie alle ventole presenti nei terminali. Inoltre, se da un lato è vero che funzionano con lo stesso principio dei termosifoni, cioè la convezione, l’aria che esce dai terminali dovrebbe essere pulita grazie alla presenza di filtri, quindi più adatti ai soggetti allergici.

Sono anche sistemi efficienti dal punto di vista energetico perché l’acqua non scorre a temperature molto alte (abbiamo detto circa 50°) e non richiede un’accensione continua. E infine sono in grado di generare caldo e freddo con un unico impianto. Questi aspetti positivi però sono in parte bilanciati da aspetti negativi. Infatti se l’impianto è in grado di scaldare velocemente, appena viene spento smette totalmente di fornire calore: mentre i termosifoni continuano ad essere caldi per qualche tempo, i ventilconvettori si raffreddano subito. In una casa ben isolata non è un problema perché l’involucro sopperisce a questo inconveniente, però in una casa poco isolata potrebbe essere un problema.

Infine non bisogna sottovalutare gli ingombri di questi impianti: non tanto perché i ventilconvettori siano apparecchi particolarmente grossi, ma perché in caso di installazioni nascoste con bocchette sono necessari controsoffitti generosi: bisogna stare attenti alle altezze minime dei locali in cui sono installati e ad eventuali ostacoli nel percorso delle tubazioni. Tra l’altro bisogna sempre mettere in conto che ogni ventilconvettore, esattamente come i condizionatori, deve avere uno scarico di condensa collegato al sistema di raccolta delle acque della casa.  

VRF

Finora abbiamo parlato di impianti che sfruttano come fluido termovettore principale l’acqua. Passiamo ora ad un impianto che lavora senza acqua ma sfrutta solo l’aria e il fluido refrigerante: sono gli impianti a “flusso refrigerante variabile” (Variable Refrigerant Flow), abbreviato in VRF (o VRV).  Il loro funzionamento è identico a quello dei normali condizionatori, con la differenza che, invece di avere tanti apparecchi separati da controllare autonomamente, sono integrati in un unico impianto con un vero e proprio sistema di regolazione centralizzato. 

Come per i ventilconvettori, si parla di un impianto “ad aria”, in particolare aria/aria (o ad espansione diretta) perché lo scambio termico avviene tra l’aria esterna e l’aria interna senza nessun altro passaggio (ad eccezione del fluido refrigerante).  Il generatore di un impianto VRF è sempre una pompa di calore, quindi il funzionamento è garantito sia in regime di riscaldamento che di raffrescamento.

Le unità interne, esattamente come per i ventilconvettori, possono essere i classici split a parete, delle console da terra o ancora degli apparecchi a controsoffitto, canalizzati o meno, e con bocchette di mandata e ripresa dell’aria. Sebbene non sembrano esserci differenze tra gli impianti a ventilconvettori (idronici) e i VRF, alcune ci sono e sono anche significative. Non tanto per il livello di comfort ambientale che garantiscono quanto per questioni di efficienza energetica e di impatto ambientale.

Solitamente gli impianti VRF, a parità di tecnologia, sono più efficienti proprio grazie all’assenza di un fluido intermedio (l’acqua) che permette di saltare uno scambio di calore. In compenso a livello ambientale sono più impattanti: infatti viene utilizzato un maggiore quantitativo di liquido refrigerante, che abbiamo detto essere inquinante. Per ovviare a questo problema, alle volte è necessario dividere i terminali su più generatori di calore, così da avere meno liquido refrigerante in ogni circuito. Solitamente però nelle case questo accorgimento non è necessario.

Quali altri impianti?

Con questo abbiamo finito la panoramica sui principali impianti di riscaldamento attualmente in commercio. Spendiamo però un paio di parole per citarne alcuni di cui si parla sempre più frequentemente ma che presentano delle evidenti criticità. 

Parliamo dei sistemi di riscaldamento che sfruttano l’effetto joule, cioè quell’effetto per cui qualsiasi conduttore percorso da una corrente elettrica ne dissipa una parte in calore. Questi sono veri e propri impianti elettrici.

Riscaldamento a pavimento elettrico

Si tratta di una variante dei pannelli radianti, in cui il calore viene prodotto facendo attraversare dei cavi posizionati sotto il pavimento da un flusso elettrico.  Dal punto di vista del benessere interno questi impianti presentano tutti i vantaggi di un classico riscaldamento a pavimento. Inoltre, hanno alcuni vantaggi aggiuntivi: si tratta di un sistema molto sottile, non c’è infatti bisogno di realizzare un massetto sopra i cavi che si possono trovare subito sotto le piastrelle; non serve la caldaia, essendo collegato direttamente al contatore elettrico, quindi è di facile e rapida installazione.

Chiaramente i consumi elettrici sono elevati, soprattutto se paragonati a quelli di una pompa di calore. Prima che il costo del gas salisse vertiginosamente il confronto era impietoso. Ora forse la situazione si è riequilibrata un po’ ma si tratta comunque di impianti energivori. Solo in caso di case ben isolate possono essere convenienti.

Riscaldamento a infrarossi

Questa tipologia di impianto è composta da pannelli che, attraversati da una corrente elettrica riscaldano per irraggiamento emettendo raggi infrarossi. Sebbene i pannelli siano di dimensioni contenute, il funzionamento è simile a quello dei pannelli radianti, con la differenza che non scaldano l’aria ma direttamente i corpi con cui gli infrarossi vengono a contatto.  Gli aspetti positivi sono l’uniformità di riscaldamento che garantiscono, i tempi rapidi con cui riescono a riscaldare gli ambienti, la semplicità di installazione e l’economicità.

I contro sono la scarsa efficienza in ambienti di grandi dimensioni (riescono a scaldare fino ad una distanza di pochi metri) e i consumi abbastanza elevati, che potrebbero andare a mangiarsi tutto il vantaggio dell’economicità di installazione. A fronte di questi aspetti possono essere considerati sistemi validi in piccole case che hanno un buon livello di isolamento e quindi richiedono poco riscaldamento.

Attenzione ad un aspetto però, che vale per entrambe queste tipologie di riscaldamento: utilizzare l’elettricità come fonte di energia primaria non è ben visto dalla normativa che disciplina l’uso efficiente dell’energia, in quanto si tratta di una fonte scarsa e non rinnovabile. Basti pensare che la classificazione energetica di un immobile si basa su quanta energia primaria utilizza e che il fattore di conversione dei combustibili fossili in energia primaria è pari a circa 1,1, mentre quello dell’elettricità è superiore a 2,5. Significa che a parità di consumo effettivo un riscaldamento elettrico è molto penalizzato. 

Qual è il miglior impianto di riscaldamento?

Dopo tutto quello che abbiamo detto credo sia chiaro che dare una risposta univoca a questa domanda è impossibile: l’impianto di riscaldamento ideale è quello che tiene conto di una serie di elementi variabili da casa a casa. A partire dalle condizioni dell’involucro (isolamento e infissi), alle caratteristiche fisiche della casa (altezze, dimensione degli ambienti, spazi a disposizione), all’ubicazione della stessa (nord o sud, pianura o montagna), senza scordarsi delle modalità ed esigenze di chi utilizzerà l’impianto (tipologia di confort ricercato, eventuali patologie, integrazione caldo/freddo, orari di utilizzo, etc.).

I classici impianti a termosifoni, che ancora adesso sono quelli preferiti dalla maggioranza delle persone, rappresentano sicuramente una soluzione economica e di rapida esecuzione, ma non efficiente. Al contrario impianti radianti, a ventilconvettori o VRF rappresentano alternative maggiormente costose e non sempre attuabili, ma che possono fornire risultati più soddisfacenti in termini di qualità indoor e risparmio energetico. 

Alessandro Mezzina

Architetto e autore di www.ristrutturazionepratica.it