Il dimensionamento di un impianto di riscaldamento è un passaggio fondamentale per garantire il comfort abitativo e l’efficienza energetica di un edificio. Un sistema sovradimensionato comporta sprechi energetici e costi elevati, mentre uno sottodimensionato potrebbe non riuscire a mantenere la temperatura desiderata, specialmente nei periodi più freddi.
Vediamo nel dettaglio come calcolare correttamente il fabbisogno termico e scegliere la potenza adeguata per un impianto di riscaldamento efficiente.
Indice
1. Raccolta dei Dati Iniziali per dimensionare un impianto di riscaldamento
Analisi dell’edificio: Per iniziare, è essenziale comprendere a fondo le caratteristiche dell’edificio che deve essere riscaldato. Questo implica misurare la superficie e il volume degli ambienti, nonché identificare la tipologia di edificio (residenziale, commerciale, industriale, ecc.). Un edificio residenziale avrà esigenze di riscaldamento diverse rispetto a uno industriale o commerciale. È altrettanto importante valutare i materiali costruttivi utilizzati per pareti, tetti, pavimenti e finestre, poiché questi influiscono sulle proprietà isolanti dell’edificio.
Caratteristiche climatiche: La zona climatica in cui si trova l’edificio gioca un ruolo cruciale nel dimensionamento del sistema di riscaldamento. Identificare la zona climatica aiuta a stabilire la temperatura esterna di progetto, ovvero la temperatura minima esterna da considerare. Questo dato può essere ricavato dai dati meteorologici locali e determina il carico termico massimo che l’impianto dovrà sopportare.
2. Calcolo del Fabbisogno Termico
Il calcolo del fabbisogno termico è il primo passo per dimensionare correttamente un impianto di riscaldamento. Questo valore dipende principalmente dalle dispersioni di calore dell’edificio e dal clima della zona in cui si trova.
Perdite di calore per trasmissione
Una delle principali cause di dispersione termica è il passaggio di calore attraverso le superfici dell’involucro edilizio, come pareti, finestre, tetto e pavimento. Questo fenomeno si calcola con la formula:
Qt=∑(Ui⋅Ai⋅ΔT)Q_t = \sum (U_i \cdot A_i \cdot \Delta T)
dove:
- Uᵢ è il coefficiente di trasmittanza termica del materiale della superficie (W/m²K),
- Aᵢ è l’area della superficie disperdente (m²),
- ΔT è la differenza di temperatura tra interno ed esterno (K).
Maggiore è la trasmittanza termica di un materiale, maggiore sarà la dispersione di calore. Per questo motivo, l’isolamento termico gioca un ruolo chiave nella riduzione delle perdite.
Come ridurre le perdite per trasmissione?
Per migliorare l’efficienza dell’impianto di riscaldamento è essenziale intervenire sull’involucro edilizio:
✅ Isolamento termico: l’uso di materiali isolanti su pareti, tetti e pavimenti riduce le dispersioni.
✅ Serramenti ad alta efficienza: finestre con doppi o tripli vetri e telai isolati minimizzano la trasmittanza termica.
✅ Corretta progettazione degli spazi: evitare ponti termici e dispersioni nelle giunzioni strutturali.
Perdite di calore per ventilazione
Oltre alle dispersioni per trasmissione, una parte del calore interno viene persa attraverso il ricambio d’aria. Questo fenomeno si calcola con la formula:
Qv=n⋅V⋅ρ⋅cp⋅ΔTQ_v = n \cdot V \cdot \rho \cdot c_p \cdot \Delta T
dove:
- n è il numero di ricambi d’aria all’ora,
- V è il volume dell’edificio (m³),
- ρ è la densità dell’aria (kg/m³),
- cₚ è il calore specifico dell’aria (J/kgK),
- ΔT è la differenza di temperatura tra interno ed esterno.
Se il tasso di ventilazione è elevato, le perdite di calore aumentano, rendendo l’impianto di riscaldamento meno efficiente.
Come ridurre le perdite per ventilazione?
✅ Ventilazione meccanica controllata (VMC) con recupero di calore per riutilizzare l’energia dell’aria espulsa.
✅ Utilizzo di guarnizioni su porte e finestre per limitare le infiltrazioni d’aria.
✅ Evita ricambi d’aria eccessivi nelle ore più fredde per ridurre la perdita di calore.
3. Scelta della Potenza dell’Impianto di Riscaldamento
Tipologia di sistema: La scelta del tipo di sistema di riscaldamento è un altro passaggio cruciale. Esistono vari tipi di generatori di calore tra cui scegliere, come caldaie a gas, a biomassa e pompe di calore. La distribuzione del calore può avvenire tramite radiatori, pannelli radianti a pavimento o ventilconvettori, ognuno dei quali ha vantaggi specifici a seconda delle esigenze dell’edificio e delle preferenze degli occupanti.
1️⃣ Caldaie tradizionali e a condensazione
Le caldaie sono tra le soluzioni più diffuse. Quelle a condensazione recuperano il calore dei fumi di scarico, riducendo i consumi.
2️⃣ Pompe di calore
Utilizzano energia rinnovabile (aria, acqua o suolo) per riscaldare gli ambienti con un’efficienza molto alta. Ideali per edifici ben isolati.
3️⃣ Riscaldamento a pavimento
Funziona a basse temperature ed è molto efficiente, garantendo un calore uniforme.
4️⃣ Stufe a biomassa e pellet
Soluzione ecologica ed economica per integrare il riscaldamento principale.
4. Dimensionamento del Generatore di Calore dell’impianto di riscaldamento
Una volta determinato il fabbisogno termico dell’edificio, è possibile selezionare la potenza necessaria del generatore di calore (caldaia, pompa di calore, stufa, ecc.).
La potenza necessaria si calcola con la formula:
P=Qt+QvηP = \frac{Q_t + Q_v}{\eta}
dove:
- P è la potenza dell’impianto (W),
- Q_t + Q_v sono le perdite di calore totali,
- η è il rendimento dell’impianto di riscaldamento.
Maggiore è il rendimento del sistema, minore sarà la potenza necessaria per ottenere lo stesso livello di comfort.
Fattori da considerare nella scelta della potenza
🔹 Clima locale: nelle zone più fredde servirà una potenza maggiore.
🔹 Tipologia di riscaldamento: un impianto a pavimento, ad esempio, richiede temperature più basse rispetto ai termosifoni, migliorando l’efficienza.
🔹 Isolamento dell’edificio: un involucro ben isolato riduce la potenza necessaria.
5. Progettazione del Sistema di Distribuzione
Calcolo delle tubazioni: Determinare il diametro delle tubazioni è essenziale per garantire un flusso di calore adeguato e una perdita di carico accettabile. Un corretto bilanciamento idraulico assicura una distribuzione uniforme del calore.
Scelta degli emettitori: La scelta degli emettitori di calore, come i radiatori o i pannelli radianti, deve essere fatta in base alla potenza termica necessaria per ogni stanza e alle caratteristiche tecniche degli emettitori stessi. Ad esempio, per dimensionare i radiatori, è necessario calcolare la potenza termica necessaria per ogni stanza, mentre per i pannelli radianti bisogna considerare la superficie disponibile e il fabbisogno termico degli ambienti.
6. Controllo e Regolazione
Termostati e valvole termostatiche: Per un controllo ottimale della temperatura, è fondamentale installare termostati ambiente e valvole termostatiche sui radiatori. Questi dispositivi permettono di regolare la temperatura in ogni ambiente, migliorando il comfort e l’efficienza energetica.
7. Verifica e Collaudo
Test di funzionamento: Una volta installato, l’impianto deve essere sottoposto a test di funzionamento per verificare che risponda correttamente alle esigenze termiche dell’edificio. Eventuali regolazioni finali possono essere necessarie per ottimizzare le prestazioni del sistema.
L’Influenza dell’Inerzia Termica nel Dimensionamento degli Impianti
Cos’è l’Inerzia Termica? L’inerzia termica rappresenta la capacità di un materiale di accumulare calore e rilasciarlo lentamente nel tempo. Questo parametro è cruciale nel contesto degli impianti di riscaldamento poiché influisce sul comportamento termico dell’edificio e, di conseguenza, sul dimensionamento dell’impianto stesso.
Impatto sull’Edificio: Un edificio con elevata inerzia termica, come quelli costruiti con materiali pesanti come il calcestruzzo o il mattone, tende a mantenere una temperatura più stabile nel tempo. Questo significa che, una volta riscaldato, l’edificio rilascia lentamente il calore accumulato, riducendo la necessità di un intervento continuo dell’impianto di riscaldamento. Di contro, edifici con bassa inerzia termica, come quelli costruiti con materiali leggeri, si raffreddano più rapidamente e richiedono un riscaldamento più frequente.
Impatto sul Dimensionamento dell’Impianto: Nel dimensionare un impianto di riscaldamento, l’inerzia termica dell’edificio deve essere considerata per evitare sovradimensionamenti o sottodimensionamenti. Per edifici con alta inerzia termica, potrebbe essere necessario un generatore di calore di potenza inferiore rispetto a un edificio con bassa inerzia termica di pari dimensioni. Inoltre, l’inerzia termica influisce anche sul tipo di sistema di riscaldamento più adatto: per esempio, i pannelli radianti, che forniscono un riscaldamento uniforme e continuo, possono essere particolarmente efficaci in edifici con alta inerzia termica.
5. L’Importanza dell’Isolamento Termico nel Dimensionamento
Un buon isolamento riduce il fabbisogno termico dell’edificio, consentendo di installare un impianto meno potente e più efficiente.
I materiali isolanti più utilizzati sono:
✅ Lana di roccia – Ottimo isolamento termico e acustico.
✅ Polistirene espanso (EPS) – Leggero ed economico.
✅ Fibra di legno – Ecologico e traspirante.
✅ Aerogel – Massima efficienza in spessori ridotti.
Un investimento nell’isolamento termico si ripaga con minori costi energetici e maggiore comfort abitativo.
Conclusione
Dimensionare correttamente un impianto di riscaldamento richiede una serie di passaggi ben definiti e un’attenzione meticolosa ai dettagli. Ogni edificio ha caratteristiche uniche che devono essere considerate per garantire che l’impianto sia efficiente ed efficace. Per consulenze personalizzate e soluzioni su misura, contattate lo studio LSARCH di Arch. Luca Sisti visitando il sito www.lsarch.it.
