IL RISCALDAMENTO ELETTRICO DELLA CASA

Per esporre i sistemi elettrici bisogna che prima venga prima analizzato il sistema classico, onde poter evidenziare i limiti di questo e le potenzialità dei sistemi descritti di seguito.
I sistemi di riscaldamento tradizionali sono realizzati principalmente usando il principio della convezione. Il sistema è composto da una caldaia che brucia generalmente a gas metano ad una temperatura intorno ai 1500 gradi centigradi. L’acqua a questo punto raggiunge una temperatura che, generalmente, si attesta sui 70 gradi. Da qui la pompa della caldaia spinge il liquido caldo verso il collettore (o i collettori nel caso di impianto a più zone), da dove vengono distribuite a stella le tubazioni di andata e ritorno sui vari ambienti.
A questo punto nei locali si possono ottenere due soluzioni classiche: termosifoni (ghisa o acciaio) o termoconvettori. Questi ultimi generalmente vengono adottati in caso di ambienti grandi, quindi difficilmente scaldabili se non con molti termosifoni tradizionali, che però “tappezzerebbero” letteralmente le pareti con risultati estetici non molto graditi.
I termoconvettori sono dotati di ventole che accellerano il ricambo d’aria fredda con quella calda, a prezzo di una temperatura in uscita però maggiore, intorno agli 80 gradi.
In entrambi i casi l’aria a questo punto diventa il veicolo che ci consente di percepire il caldo. Un termosifone non raggiunge quasi mai i 70 gradi. Tra l’uscita della caldaia e il collettore già si ha una forte dispersione (che ricordo è sempre maggiore in relazione diretta con la temperatura, quindi maggiore è la temperatura di un corpo, maggiore è la sua capacità dispersiva), che aumenta con la distribuzione successiva verso i radiatori.
Il termosifone nel migliore dei casi non raggiunge i 60 gradi, per scaldare l’aria che, però, essendo ora più leggera, tenderà a salire verso la parte alta delle stanze.
Insomma si scalda prima il soffitto, poi, man mano che l’aria fredda scande, si scalda a sua volta e risale, creando appunto il movimento convettivo.
Gli ambienti hanno sempre punti più freddi o più caldi, e non sono mai confortevoli in modo uniforme; spesso sono troppo caldi e si ha l’impressione di non riuscire a respirare bene. Anche parzializzando l’accensione dell’impianto non si ha granchè di risparmio.
A parità di temperatura con 15 mc al giorno su 130 mq, scaldandone (chiudendo circuiti per un equivalente del 50% della metratura) il consumo per metro cubo si riduce al 70% del precedente, poco meno di 10mc al giorno. Il perché è semplice: gran parte del consumo si ha semplicemente perché “la caldaia è accesa”, ed il circuito, fino al collettore, disperde parte dell’energia termica.
Su questi sistemi si è detto di tutto e di più: che creano circolazione di polvere, che sono nocivi per chi soffre di asma e allergie, che sono poco efficienti (1500 gradi in combustione per avere si e no 19 gradi ambiente in effetti…), rimane la cruda realtà che tutt’ora sono di gran lunga i più usati. E non certo per motivi di costo.
Occorre anche analizzare la tipologia di installazione e di uso di questi sistemi. Come si sa, programmare l’accensione a singhiozzo durante la giornata e la serata forse può permettere di risparmiare sulla bolletta, ma crea tutta una serie di conseguenze raramente vengono analizzate con cura. Proverò a dare qualche esempio.
Inanzitutto la muratura (principalmente quella perimetrale) di una stanza scarsamente riscaldata essendo composta da laterizio e cemento, tenderà a raffreddarsi. Con l’accensione del riscaldamento inizialmente si comporterà “come una spugna” assorbendo il calore dall’aria, che circolerà fredda. La frase “sento l’aria fredda” dentro le case ormai è un classico. Tutti pensano alle finestre, ma se sono in buone condizioni il problema è derivato dal moto convettivo. Quindi per tempi che vanno dai pochi minuti a qualche ora con il gas si scaldano i muri, ed intanto si battono i denti…Nella case vecchie a pietra questo succede praticamente sempre. Le pietre fanno da ponte termico “assorbendo” il calore ed il contenuto del portafogli del proprietario. In questo caso almeno, si recupera d’estate con la frescura (derivata dall’accumulo enorme di umidità durante il periodo invernale). Per il resto sono solo dolori.
C’è poi il problerma della condensa. Essendo la formazione di questa direttamente legata alla temperatura è ovvio che con un continuo saliscendi di questa si avrà formazione di condensa su muri e finestre. Particolarmente gradita la relativa formazione di muffa sopra gli infissi, che le signore si ostinano ad asportare con la varechina, che a sua volta però rovina la pittura….e la pazienza dei mariti che durante le vacanze devono provvedere…..
Il tutto ovviamente pagando bollette in vertiginoso aumento. E stando al fresco.
Negli ultimi 20 anni, progressivamente, si sono inseriti i sistemi sottopavimento. Qui ci sono altre considerazioni da fare:
In un’abitazione questi sistemi sono di gran lunga i più confortevoli. Abbinati ad una caldaia a condensazione lavorano a bassa temperatura e devono essere tenuti accesi sempre, 24 su 24, dall’autunno alla primavera.
C’è anche chi per risparmiare tende a tenere le serpentine larghe (quindi con meno tubo) ma questo comporta un aumento della temperatura in caldaia con esponenziale aumento dei costi di gestione. Le serpentine devono essere quanto più strette possibile, in modo che la scarsa superficie dei tubi riesca a scaldare più agevolmente il massetto.
Questi sistemi hanno alcuni inconvenienti: costano di più nell’installazione, in gestione (costano meno a pari ore di funzionamento, ma lavorano più ore, e di conseguenza…), tendono a creare depositi calcarei nelle tubazioni, nonostante gli additivi forniti dalle aziende produttrici. In caso di settimana bianca conviene tenere l’impianto acceso, in quanto al ritorno passerebbe una giornata intera prima che la casa si sia riscaldata e l’energia dispersa per questa operazione sarebbe quasi equivamente a quella risparmiata
nella settimana di spegnimento. Questi sistemi generalmente non creano una convezione tale da impensierire per polveri, pollini ed acari.
Economicamente sia i sistemi di riscaldamento a pavimento che a termosifone vengono quantificati in € a mq, però in questo costo non sono mai inclusi atri costi di installazione che però sono pesanti, e precisamente:

Caldaia, canne fumarie, impianto gas, impianto scarico per caldaia, impianto elettrico per allacciamento, punti termostato, punti elettrovalvole.

Questi costi finiscono per far raddoppiare il preventivo. Ci sono poi bollettini annuali della provincia, abbonamento per il controlo fumi, e, dulcis in fundo, se si rovina una guarnizione della caldaia (€0,1) si ferma tutto.
Generalmente succede il Sabato pomeriggio…..
Il tutto sperando che Russia ed Ucraina si accordino (poi tra 20 anni amen, ma quest’ultimo concetto lo conosciamo bene, l’abbiamo sempre fatto!).

Tra le varie opportunità che ci offrono le nuove tecnologie a parere dello scrivente quella più promettente è certamente derivata dallo sviluppo dei sistemi elettrici.
C’è prima però da fare un distinzione tra i vari modi di riscaldare elettricamente, altrimenti si rischia di fare una certa confusione.
E’ opportuno non prendere neppure in considerazione le classiche stufette, quelle di varia forma e colore, che consumano energia a più non posso. Per scaldare un’ ambiente di 15 mq con 2000Watts si fa fatica. E neppure la gran parte delle Pompe di Calore (di seguito PDC), le quali, pur essendo concettualmente validissime, hanno evidenti limiti, che esporrò brevemente.
Inanzitutto lo scambio di calore è efficace sino ad una certa temperatura esterna, e precisamente intorno ai 5 – 7 gradi centigradi, usata come riferimento per riportare i consumi elettrici. Sotto questa temperatura, (parliamo sempre di riscaldamento) nell’unità interna si attiva una banalissima resistenza elettrica (camuffata con il nome di “integrazione”) che consuma come le comuni stufette citate in precedenza, con costi di gestione superiori ai sistemi a GPL.
In assenza di questa resistenza gli ambienti sono sempre freddi.
Con le PDC con serpentina interrata o in un serbatoio di acqua la resa migliora drasticamente, in quanto il calore è facilmente recuperabile con pochissima energia. Le limitazioni di questa soluzione sono però dovute all’impossibilità di realizzazione nel caso di assenza di aree prediposte all’alloggiamento della serpentina.
Ma i nuovi (si fa per dire, girano da 10 anni…) sistemi sono decisamente più performanti: si tratta di pannelli o membrane con elementi conduttori che, all’attraversare della corrente, per effetto Joule, si scaldano in modo uniforme e, senza l’uso di ventilatori, irradiano il calore in modo diretto sotto forma di raggi infrarossi (ricordo che tutti i corpi caldi emettono infrarosso).
L’irraggiamento avviene in modo lineare, quindi non devono esserci ostacoli davanti ai pannelli (per le guaine è diverso perché scaldano il massetto, e solo indirettamente l’ambiente). Questi hanno misure di varia grandezza per consentuire un’alloggiamento praticamente ovunque.
L’emissione in IR consente di avere un consistente effetto deumidificatore. Nei bagni e cucine anche dopo aver fatto la doccia o scolato la pasta l’umidità sui vetri sparisce in poco tempo (generalmente un’ora) e non si hanno più fenomeni di condensa e muffa.
Ovvio che l’aerazione serve sempre, ma si può fare nelle ore centrali della giornata, quando la temperatura esterna è maggiore.

Nell’immagine è mostrato un pannello da 500W di potenza, di dimensioni 33 x 180 cm.
Grazie alla larghezza contenuta questo modello può essere installato su un pilastro, quindi in posizione centrale di ambienti grandi. Con questo modello è possibile riscaldare tranquillamente un’ambiente di 8 -10mq.
L’irraggiamento di questo modello si percepisce chiaramente da 4 metri di distanza.
I pannelli emettono raggi infrarossi in tutte le direzioni, “saturando” l’ambiente che assume una temperatura uniforme anche in altezza. I termostati possono essere installati a 50 cm come a 2 metri ma leggono la medesima temperatura. Per ambienti alti sono eccellenti.
Le signore gradiscono la sensazione di calore alle gambe, che spesso nel gentil sesso sono fredde, proprio grazie alla “saturazione” degli ambienti.
Questa tecnologia non scalda l’aria. L’effetto è quello del Sole in una giornata invernale. L’aria è fredda ma al Sole si sta bene. Il nostro corpo con l’aria calda ha malessere (vedi l’estate); è del calore da irraggiamento che abbiamo bisogno, non dell’aria calda.Sono due cose diverse.
Senza scaldare l’aria la dispersione degli ambienti crolla drasticamente. Stanze mal coibentate possono arrivare a ridurre i consumi oltre il 50%. Qualcuno dice anche più (basti pensare ai capannoni industriali, negozi ed uffici con grosse vetrate, Chiese).

 

Esistono anche versioni più rifinite. Ad esempio quello mostrato nella figura sotto è uno scaldasalviette che uso regolarmente nel mio bagno. Potenza 300W, con termostato incluso. Mi asciuga l’ambiente e riscalda efficacemente fino a 6 mq.
Un’ulteriore funzione di questi scaldasalviette è data dalla possibilità di programmare lo spegnimento in 30,60,90 e 120 minuti, così che, in caso di necessità, è possibile asciugare (anche biancheria, specie l’intimo) e spegnersi successivamente senza sprechi di energia elettrica.
Sono eccellenti come integrazione ai sistemi sottopavimento, che spesso sono sottodimensionati nei bagni a causa dell’impronta di vasche e docce che diminuiscono la superficie radiante, proprio nel locale che più necessita di calore.
Quando nevica ho notato che questo modello mi permette di evitare l’apertura della finestra a seguito di più docce consecutive, riuscendo a deumidificare l’ambiente completamente in poco più di due ore.

 

In aggiunta ai modelli esterni ci sono le membrane sottopavimento. Queste sono veramente un prodotto eccellente. Robustissime, pratiche e sottili. Il modello esposto è riferito al mio campionario portabile. La guaina è lunga 10 metri e copre circa il 50% della superficie. Una volta alimentata (tensioni tra 5 e 20V) riesce a riscaldare facilmente 5 mq di ambiente. In realtà questo inverno l’ho disposta sopra il pavimento del mio ufficio per farla vedere ad alcuni clienti. Risultato: con il riscaldamento spento ha scaldato fino a Dicembre 2008 ben 10 mq. Il consumo è di 250W/h, verificato con una pinza amperometrica (1,05 Ampere). La potenza, per tutti i modelli, è relazionata alla tensione di rete.

 

Il sistema è alimentato da un trasformatore toroidale, reperibile praticamente ovunque, alloggiato all’interno di una cassetta metallica dotata di un robusto coperchio.
La parte elettronica è ridotta all’essenziale e quindi gestisce solo il termostato ed eventuali guaine aggiuntive necessarie solo per ambienti sopra i 20 mq. Il sistema è assolutamente silenzioso.
Personamente preferisco realizzare l’impianto elettrico con linee dirette dal quadro elettrico (che assume a questo punto un’importanza vitale e viene realizzato in metallo con dimensioni anche di 72 moduli DIN) stanza per stanza, sezionate da magnetotermici differenziali per ogni ambiente. Consiglio anche l’uso di cavi schermati, in quanto guaine e pannelli hanno emissioni elettromagnetiche ampiamente sotto i limiti di legge, ed altrettanto è opportuno fare per le linee di alimentazione.
Coin questa soluzione spariscono caldaie, collettori, valvole di zona, canne fumarie, impianti a gas con le relative incombenze annuali quali bollettini alla Provicia ed abbonamenti per la verifica dei fumi. Per non parlare dei rischi (ormai purtroppo metabolizzati) derivati dall’avere in casa un gas esplosivo. Gli incidenti relativi sono ormai all’ordine del giorno.
Il dimensionamento si effettua in base all’ambiente di installazione. Sovradimensionamenti o sottodimensionamenti portano agli stessi effetti dei sistemi tradizionali.
Nel caso dei sottodimensionamenti il sistema, non riuscendo a raggiungere la temperatura impostata sui termostati, tende a rimanere sempre acceso. Il risultato è un costo di impianto inferiore ma consumi più alti uniti ad ambienti freddi.
Nel caso l’impianto venga sovradimensionato il costo di installazione ovviamente aumenta, ma, per contro, i tempi di risposta per il riscaldamento degli ambienti sono molto contenuti.
Ovviamente le tabelle utilizzate per i calcoli termici della legge 10/91 sono solo di riferimento per questi impianti. Occorre procedere con una base di 50W/mq con temperatura di progetto + 1°, e sovradimensionare in base alle condizioni ambientali.
Nel caso dei sottopavimento lo spessore dei massetti gioca un ruolo cruciale: massetti più spessi comportano un tempo di risposta maggiore, bilanciato da un’inerzia termica a circuito spento più lunga (effetto simile ai radiatori in ghisa).
Un massetto più sottile comporta le condizioni opposte: pronta risposta e riscaldamento più veloce, e raffreddamento altrettanto veloce (ma sempre in relazione alla coibentazione degli ambienti).
A parere dello scrivente la seconda ipotesi è da preferirsi, unita a cappotti esterni e vetri multicamera (minimo 3 vetri con Argon), in quanto il peso del massetto incide nel calcolo statico pesantemente, oltre a complicare la vita per l’altezza dei locali ai fini dell’abitabilità.
Contrariamente ai sistemi a gas è possibile prevedere i costi anticipatamente. I kw non sono eleatori come i mc di gas. Se un’abitazione richiede 5 kw/h per il riscaldamento, in una città con temperatura di progetto+1 avrà un consumo annuo intorno ai 6.000 – 6.500kw annui. Se il Kw costa €0,22 iva inclusa il costo annuo di riscaldamento non supererà i 1400€, notte e giorno per 5 mesi abbondanti.
Questi dati sono stati ricavati dallo scrivente, sulla base delle installazioni effettuate e sono assolutamente affidabili. Essendo impiantista preferisco ragionare con il metodo di S. Tommaso, quindi mi affido poco (anche perché non di mia competenza) a calcoli generici su rendimenti, C.O.P. ecc, e più alla reale resa di ogni componente che installo.
Per questo posso confermare che la potenza di riferimento è 50w/mq, e che un soggiorno male isolato di 36 mq con vetrate con forte dispersione lo scorso inverno si scaldava agevolmente con 2.000w. con temperatura esterna di – 2° e 10 -12 ore di funzionamento giornaliere effettive nei due mesi più freddi e 4 - 5 ore giornaliere negli altri mesi. Il tutto con accensione impianto su tutta la giornata.
Una nota è relativa alla grande versatilità del prodotto: Nel Gennaio 2007 è stato riscaldato l’intero campo di calcio di un notissima squadra TOP di seria A. In rete è disponibile la lettera di apprezzamento della dirigenza della squadra.

CONSIDERAZIONI:

Inutile dire che usando i sistemi di riscaldamento elettrico i consumi si sposterebbero dal gas all’elettricità. Tuttavia questa si può generare, mentre il gas no. Inoltre i pericoli derivanti dall’elettricità sono enormemente inferiori al gas. Nel periodo di maggior utilizzo vi è una parziale compensazione con l’aumento di produttività dell’idroelettrico (che ormai è attestato oltre il 20% della fabbisogno elettrico nazionale), che ha ancora ampi margini di potenziamento. Nelle annate nere (come nell’inverno 2006 – 2007, denominato l’anno senza inverno), la produzione idroelettrica ha comunque mantenuto un rispettabile 12% dovuto allo stop anticipato degli impianti, ma quell’anno il fabbisogno per riscaldamento è è stato notevolmente inferiore per lo stesso motivo. Nel mini idro, che lo scrivente ha avuto modo di seguire, il potenziale di sviluppo è largamente superiore alle aspettative.
Nel periodo estivo chi dispone di un impianto fotovoltaico può contribuire a compensare il calo idroelettrico per soddisfare le esigenze di condizionamento, garantendo una continuità della disponibilità elettrica ed accumilando gran parte dei kw necessari nel periodo invernale per riscaldare casa.
L’energia necessaria ad un’abitazione di 100mq medi per una stagione si attesta tra i 6.000 ed i 6.500 kw annui, per coprire i quali occorre un impianto fotovoltaico ben orientato di 4,5 KWP.
La generazione di energia elettrica a livello nazionale o mondiale rimane comunque l’unico obbiettivo imperativo se non si vuol rischiare tra 20 anni una corsa indiscriminata verso pallet o legna (in prossimità del picco del metano) che creereebbe un inquinamento da Co2 consistente, cosa che sta già avvenendo (immaginarsi 60 milioni di italiani che si scaldano a pallet o legna….).
E’ inutile discriminare il carbone e poi scaldarsi con pallet e stufe….
Le soluzioni sono ampie e variegate ma non sono argomento di questa relazione; quotidianamente vengono studiati sistemi per poter mantenere e potenziare la produzione elettrica con dibattiti anche accesi.
Concludo solo sottolineando che i sistemi riscaldanti a basso consumo hanno un potenziale di sviluppo che è enorme, mentre i sistemi a Gas sono ormai giunti al termine, come una macchina da formula 1 vecchia di 4 anni. Inutile spendere ancora tempo per sistemi obsoleti e dal futuro assai limitato. Meglio investire in sistemi più efficaci, sicuri e con un ampio margine di sviluppo.