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::: Pavimenti LIGNEI e IMPIANTI di riscaldamento/raffrescamento
    FOCUS di Domenico Adelizzi
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La tecnologia migliora le proprietà, i benefici e i pregi. Ma per il migliore utilizzo è anche bene conoscere limiti e avvertenze ...

Secondo lo studio svolto negli anni novanta dal professor Peters, specialista in medicina del lavoro, direttore e responsabile dell'Istituto di medicina industriale di Westfalia, Germania, nonché insignito del premio "medicina e protezione del lavoro" da parte dell'associazione nazionale dei medici tedesca; con i sistemi radianti si riduce la diffusione delle malattie da raffreddamento nei luoghi di lavoro e, di conseguenza, si ottiene anche una maggiore produttività aziendale. Comodità e benessere soggettivo appartengono alla salute anche secondo il concetto di salute dell'Oms (Organizzazione mondiale della sanità), secondo il quale, la salute non è solo l'assenza di malattie, ma uno stato di benessere corporale spirituale e sociale. In quest’ottica, i benefici che s’ottengono dall’utilizzo dei sistemi radianti si possono suddividere in due gruppi: benefici di ordine generale e benefici legati alle specifiche caratteristiche degli edifici da servire connessi al benessere termico e al risparmio energetico.

::: BENESSERE TERMICO
Nei diagrammi allegati (schemi 1/2) è riporta la curva ideale temperatura/ altezza del benessere termico. Tale curva, ricavata sperimentalmente, ci dice che per avere condizioni termiche ideali si deve mantenere un po’ più calda l’aria a pavimento e un po’ più fredda quella a soffitto. Sempre dai due diagrammi si può evincere che sono proprio gli impianti a pavimento quelli più idonei a offrire simili condizioni e i motivi sono essenzialmente due.
1. La specifica posizione degli elementi riscaldanti/raffrescanti che consentono di mantenere l’aria più calda/fresca in prossimità del pavimento;
2. Il fatto che il calore o il fresco è ceduto soprattutto per irraggiamento: cosa che evita il formarsi di correnti d’aria calda a soffitto e fredda a pavimento.

::: RISPARMIO ENERGETICO
Rispetto ai sistemi di riscaldamento tradizionali, gli impianti a pavimento, a parità di sensazione di caldo, consentono di mantenere l’aria ambientale a una temperatura più bassa di circa 1÷2°C. Questo, comporta nel tempo sensibili risparmi energetici.
Inoltre, visto che funzionano a bassa temperatura, consentono di ottenere elevati rendimenti quando si utilizzano pannelli fotovoltaici, pompe di calore e caldaie a condensazione. Il concetto che vi è alla base di un sistema radiante, è l’innalzamento e abbassamento della temperatura media di un ambiente, grazie alla trasmissione di calore per radiazione attraverso un’ampia superficie che corrisponde al pavimento, al soffitto oppure alle pareti. I sistemi radianti, in genere funzionano a temperature superficiali prossime a quelle dell’ambiente e quindi utilizzano minimamente l’aria come vettore di calore. In questo modo, è possibile conseguire le stesse condizioni di benessere con una minore temperatura dell’aria a cui corrispondono minori dispersioni sia per conduzione sia per il ricambio dell’aria degli ambienti riscaldati e rinfrescati con questo sistema.
I sistemi radianti, una volta posati e messi in funzione, non richiedono particolari interventi di manutenzione tecnica e permettono un oggettivo, reale ed effettivo risparmio grazie alla riduzione dei costi di gestione dovuti a un consumo energetico minore. Escludono inoltre l’utilizzo di antiestetici e ingombranti corpi scaldanti permettendo così il completo sfruttamento dell’intera superficie della parete, eliminando totalmente il problema delle macchie e di “baffi” di polvere sui muri. All’atto pratico, per ogni °C di temperatura dell’aria in meno si ottiene un risparmio energetico del 7% e di conseguenza, su 6 °C di differenza corrisponde il 42% di risparmio energetico. Naturalmente il vantaggio aumenta proporzionalmente al volume da riscaldare, infatti, nei capannoni industriali o nelle chiese il risparmio può anche essere del 70%. Se possiamo ridurre la temperatura dell’aria, possiamo anche eliminare il movimento della polvere e quindi migliorare le condizioni abitative e il livello igienico negli ambienti. Questi tipi d’impianti sono più salubri di altri perché consentono di respirare aria con un maggior contenuto percentuale d’ossigeno, di mantenere il tasso di umidità relativa dell’aria più costante (che fa bene sia al legno che ai materiali naturali traspiranti) e quindi è ideale per tutti coloro che soffrono di malattie allergiche delle vie respiratorie. Il ragionamento che si espone è valido sia per la stagione invernale che estiva perché, potendo lavorare sulle strutture, riscaldandole o raffreddandole, si è in grado di ridurre il trattamento dell’aria al minimo indispensabile necessario per il ricambio e l’eventuale deumidificazione. L’Istituto “Für technische Physik der Frauenhofer Gesellschaft" su incarico del ministro della Repubblica federale tedesca preposto alla programmazione urbanistica, dopo esperienze e ricerche pratiche a lungo termine effettuate per un periodo ininterrotto di dieci anni, con lo scopo di confrontare diversi sistemi di riscaldamento; ha dimostrato che utilizzando impianti di riscaldamento/raffrescamento a pavimento a bassa temperatura, si possono superare risparmi energetici del 35% rispetto agli impianti tradizionali. Dati ottenuti da prove pratiche di confronto compiute su 604 alloggi facenti parte di un complesso edilizio di Geislingen (D) denominato "Geislinger Siedlungs und Wohnungsbau GmbH": metà dei quali riscaldati e raffrescati con pannelli radianti a bassa temperatura e metà con impianti tradizionali, senza dimenticare i benefici specifici in relazione all’uso dell’edifico come visibile nello schema 3.

::: LA RESA TERMICA DELL’IMPIANTO
La resa degli impianti di riscaldamento/raffrescamento dipende dalla temperatura superficiale della parete, del soffitto o del pavimento e dalle condizioni idrotermiche ambientali. In generale, ogni qualvolta la superficie di una parete, di un soffitto o di un pavimento ha una temperatura uguale o inferiore alla temperatura di rugiada dell'aria con cui e' a contatto, sulla stessa superficie condensa la quantità d'acqua che non può essere contenuta nell'aria sotto forma di vapore. Questo fenomeno provoca la formazione di acqua sulle superfici che hanno una temperatura uguale a quella di rugiada. La trasmissione del calore avviene in parte per convezione e in parte per irraggiamento:
• Irraggiamento: più alte sono le differenze di temperatura tra le superfici e più alto è l'irraggiamento, più lontani sono i corpi e minore è lo scambio di energia.
• Convezione: più è bassa la differenza tra la temperatura superficiale e la temperatura dell'aria ambientale e minore è la velocità dell'aria (sulla superficie presa in considerazione) più bassa sarà la trasmissione di calore per convezione.
In pratica, questo vuol dire che più grande è la superficie raffrescante in rapporto alla superficie globale, più bassa è la quantità unitaria di energia scambiata per irraggiamento. Se per esempio in una stanza si raffresca il soffitto e una parete, diminuisce l'irraggiamento, e di conseguenza, la resa del raffrescamento per metro quadro (alle stesse condizioni). In quest’ottica, i pavimenti radianti presentano rese estive limitate in condizioni normali e si preferisce che l’edificio sia bene isolato. Se però vengono irradiati direttamente dal sole, come ad esempio nel caso di ambienti con grandi vetrate, aumenta vistosamente il ΔT e di conseguenza anche la resa termica (fino a 100 W/m2). È molto importante che la temperatura superficiale sia molto omogenea, per questo motivo il differenziale tra mandata e ritorno è sempre di 2-3 °K. Il sistema presenta un’elevata inerzia termica, di conseguenza si consiglia l’uso soprattutto in ambienti con grandi volumi e con vetrate esposte a sud e a ovest, oppure quando il soffitto degli ambienti contiene un grande numero di fari alogeni che emettono molto calore radiante. Inoltre il sistema richiede un controllo dell’umidità relativa molto accurato. Infine, può suscitare insoddisfazione negli ambienti in cui le persone si trovano per molte ore sedute, soprattutto se vestono calzature leggere.

::: L’IMPORTANZA DELL'UMIDITÀ AMBIENTALE
Il valore su cui ruota l’intero sistema è il punto di rugiada, di conseguenza la misurazione e il controllo dell’umidità relativa dell’aria diventa non solo è importante ma anche strategico. Il valore ideale di U.R.A. è tra il 50 ed il 60%; pertanto risulta efficace e di buon auspicio che:
• Le sonde per la misurazione dell’umidità ambientale siano collocate in tutti gli ambienti più soggetti ad affollamento;
• Le sonde comandino il funzionamento del sistema di deumidificazione (ad aria primaria o con deumidificatori di zona) che funzionerà con aria neutra (20-21°C in uscita dalle bocchette);
• La temperatura di mandata dell’acqua possa essere variata in funzione della temperatura interna richiesta e, soprattutto, in funzione del valore di umidità relativa misurata;
• I migliori sistemi per evitare il rischio di condensazione, prevedano l’innalzamento della temperatura di mandata per affrettare l’innalzamento di temperatura superficiale fino a quando la temperatura superficiale non sia salita sopra al punto di rugiada (molto importante per pannelli a pavimento).
• La regolazione per zone o per singoli ambienti può avvenire tramite termostato o sonde di temperatura con funzione estate/inverno.
Si ricorda, che i sistemi migliori di impianti offrono la possibilità di alzare o abbassare la curva della temperatura di mandata in base al tipo di resistenza e massa termica che ha la struttura e ciò risulta particolarmente fondamentale per quei sistemi a pavimento che consentono di ottimizzare sempre al massimo la resa termica dell’impianto. Ad esempio, più è elevata l’inerzia termica del sistema e più grande sarà il tempo di risposta dell’impianto e maggiore sarà il “delta di sicurezza”, ovvero la possibilità di avvicinarsi al limite della temperatura superficiale.

::: EQULIBRIO IGROSCOPICO AMBIENTE/PARQUET
A differenza di altri materiali, il legno non è direttamente sensibile alle variazioni di temperatura mentre viceversa lo è molto alle variazioni di umidità relativa dell’aria. È noto che per quanto concerne l’Europa centro- meridionale l’umidità percentuale del legno ideale compresa tra 10% 12% perché il legno è in equilibrio igroscopico con l'ambiente circostante e non si muove se viene mantenuto in condizioni climatiche costanti e, viceversa, varia il suo contenuto di umidità se varia quello dell’ambiente dove esso è immerso. In estrema sintesi, il legno si comporta come una spugna che assorbe umidità in ambiente più umido e si asciuga in ambiente più secco rispetto al proprio contenuto di umidità. E’ altrettanto vero che anche l’ambiente si comporta come una spugna. Ossia che assorbe umidità dai corpi più umidi in esso contenuti e deposita su di essi quella in eccesso in forma di condensa. Infatti, il massimo di umidità che un ambiente può contenere a una determinata temperatura coincide con il cosiddetto “punto di saturazione” che corrisponde a quello detto di condensa. Oltre questo punto l'umidità si trasforma in acqua.
È ovvio altresì che non ci possa essere quindi un’umidità ambientale superiore al 100% ma solo valori pari o inferiori. Questo valore massimo di umidità non é però fisso ma cresce al crescere della temperatura e cala al calare di essa. Da queste considerazioni teoriche conseguono importanti chiarificazioni pratiche. Se un ambiente chiuso viene raffreddato produce un innalzamento dell’umidità ambientale percentuale. Se questo raffreddamento produce un aumento oltre il limite del 100%, l’umidità in eccesso si condenserà come detto sui corpi solidi più freddi visto che questi sono quasi sempre più lenti a scaldarsi e raffreddarsi dell’aria.
È da notare che l’ambiente tende ad avvicinarsi sempre al suo limite superiore di saturazione con velocità tanto maggiore quanto più alta é la temperatura finale, prelevando dai corpi in esso presenti l’umidità. Se quindi l’ambiente viene riscaldato senza immissione o prelievo di umidità dall’esterno, si osserverà che l’umidità dei corpi tenderà a migrare nell’ambiente seccandoli. In definitiva, si può dire che un ambiente più caldo tende velocemente ad assorbire l’umidità dai corpi fino a giungere all’equilibrio igroscopico con essi e, viceversa, un ambiente che diventa più freddo tende, anche se con minor velocità, a far condensare umidità sui corpi solidi in esso contenuti. Quindi, le parti più fredde di un parquet che sono in genere quelle più vicine al massetto e muri perimetrali, sono quelle più soggette al deposito di eventuale condensa. Questi elementi che in genere nei parquet antichi erano lasciati grezzi sono quindi i più soggetti al depositarsi della condensa, un'umidità superficiale che penetra facilmente attraverso le porosità del legno. In casi estremi queste parti, sono le più soggette anche a muffe e attacchi di insetti xilofagi che prediligono ambienti umidi. È ovvio che se invece un ambiente è provvisto di un sistema umidificatore-deumidificatore con regolazione automatica continua dell’umidità tramite umidostato, le variazioni di temperatura che ci possono essere in un ambiente interno non influenzano minimamente il legno e nemmeno quindi i parquet e i mobili antichi constata che questa metodologia è utilizzata per conservare le opere d’arte nei grandi musei.

::: IL LEGNO E IL CAMBIO DELLE CONDIZIONI AMBIENTALI
E’ palese che se il rapporto legno - acqua - ambiente non è ideale si possono generare ritiri o rigonfiamenti del legno a causa della perdita o assunzione di umidità e, l’entità delle variazioni dimensionali e volumetriche sono condizionate dalle direzioni anatomiche del legno, ossia dalla direzione longitudinale (parallela all’asse di crescita dell’albero) radiale (perpendicolare all’asse longitudinale) e tangenziale (tangente agli anelli annuali). Il legno, passando dallo stato fresco all’umidità normale del 12% (per le zone temperate), evidenzia un ritiro dell’ordine del 0,2 - 0,3% in direzione longitudinale (detta anche assiale), del 2-3% in direzione radiale e del 4-6% in direzione tangenziale, ricordando che questi dati sono espressi in percentuale delle dimensioni allo stato fresco. La diversità tra i due limiti radiale e tangenziale è la causa principale della formazione degli spacchi sui tronchi abbattuti che non vengono mantenuti adeguatamente umidi e delle fessurazioni, imbarcamenti e torsioni che invece si manifestano sia sulle tavole che su listoni, tavolette e lamelle per parquet sia durante le fasi di essiccazione e stagionatura, sia durante la stabilizzazione del legno all’ambiente di posa. Il rapporto tra i due principali ritiri (o rigonfiamenti), è talvolta indicato con il termine nervosità ed è caratteristico di ogni specie legnosa ma, come altre proprietà e caratteristiche del legno, questa può variare anche all’interno di una stessa pianta e, di conseguenza, anche da elemento a elemento, da listone a listone e da tavoletta a tavoletta. Per esempio, se prendiamo un tronco allo stato fresco e lo sezioniamo longitudinalmente ricavandone tavole con le medesime dimensioni, dopo aver atteso l’equilibrio a valori d’umidità prossimi al 12%, si può osservare che le varie tavole si sono comportate in maniera differente: quelle ricavate dalle zone più esterne (in prossimità della corteccia), subiscono deformazioni molto più consistenti di quelle riscontrabili sulle tavole corrispondenti alle zone più interne e vicine al midollo. Il comportamento descritto, è da mettere in relazione alla diversa ampiezza dell’angolo formato dall’anello annuale rispetto ai lati delle tavole che permette al ritiro tangenziale, già naturalmente superiore rispetto a quello radiale, di agire su una maggiore superficie provocando di conseguenza deformazioni consistenti. La deformazione precedentemente descritta, causata dalla diversità del ritiro tangenziale rispetto al ritiro radiale, prende il nome di imbarcamento che, nella prassi comune, s’utilizza per qualsiasi cambiamento nella forma intervenuto dopo la lavorazione di un elemento di legno.

::: POSA DEL PARQUET SU MASSETTI RISCALDANTI/RAFFREDDANTI (IN SINTESI)
La posa del parquet su massetti riscaldanti/rinfrescanti rappresenta sempre nella fase iniziale una condizione a rischio per il parquet vista la naturale igroscopicità del legno e la potenziale “caduta di vapore acqueo” che, già contenuta nelle malte di posa, si disperderà gradualmente nelle fasi successive alla sua accensione. Il condizionamento igrotermico conseguente, non controllabile - se non con un’idonea progettazione eseguita con le dovute precauzioni - può portare a problemi più o meno grandi inducendo sensibili deformazioni dimensionali nei semilavorati di legno. Il legno è provvisto di un alto potere isolante e per questo potrà essere utilizzato in spessori ridotti (10-15 millimetri) allo scopo di attenuare l’effetto eminentemente isolante, rallentando il processo fisico di conduzione del riscaldamento allo strato d’aria. Altro importante requisito richiesto a qualunque sistema radiante, è la continuità morfologica dei vari componenti mancando la quale, viene meno il presupposto fisico indispensabile per lo svolgimento di una corretta conduzione del calore.
Il caso vede specificamente interessati i parquet flottanti i quali semplicemente appoggiati e isolati da uno strato soffice di posa, vedono ridurre la loro capacità radiante a causa dello strato d’aria interposta. Ogni pavimentazione radiante ha delle specificità caratteristiche da verificare sempre nella fase di progetto sia dell’impianto che del parquet con l’aiuto del termotecnico.

::: CONSIDERAZIONI E CONCLUSIONI
L’impianto di riscaldamento/raffrescamento si basa sul principio base della circolazione di acqua calda a bassa temperatura, (28-38°C) dentro a una serpentina di tubi di polietilene annegati nel massetto di calcestruzzo del pavimento. La superficie raggiungerà la temperatura di 26°C-27°C e trasmetterà il calore per irraggiamento, senza essiccare l'aria ma trasmettendosi direttamente all'ambiente e alle persone, eliminando i cosiddetti moti convettivi dell'aria (generati dai radiatori tradizionali) che sollevano e trasportano la polvere e le particelle inquinanti oltre ad annerire le pareti. Poiché il riscaldamento è esteso a tutta la superficie del pavimento, viene anche scongiurata la formazione di muffe dovuta ai fenomeni di condensazione per i ponti termici fra esterno e interno e, poiché su tutte le superfici la temperatura è più alta, a parità di comfort l'aria può essere mantenuta a temperatura più bassa e con 18°C si ha il benessere dei 20°C dei radiatori con il vantaggio di risparmiare sui consumi (dal 20 al 25%) e di mantenere il giusto grado di umidità. Altri possibili vantaggi sono l'eliminazione dei radiatori per lasciare più libertà nell'arredo e, data la bassa temperatura d'esercizio, la possibilità di impiegare energie alternative come la pompa di calore, l'acqua calda di falda o quella industriale di recupero in particolari zone. A causa dell'inerzia termica che condiziona i tempi di avvio e distacco, questo è un tipo di impianto inadatto negli ambienti dove sono richieste frequenti interruzioni di riscaldamento. Con gli impianti di riscaldamento/ raffrescamento si ha anche un altro significativo vantaggio, ossia quello di ottenere il riscaldamento in inverno e il raffrescamento in estate. Nel circuito, infatti, anziché acqua calda può essere immessa acqua raffreddata da un refrigeratore che, rispetto al condizionatore a parete, non genera flussi diretti di aria fredda, ma una diffusione omogenea del fresco in tutto l'appartamento.
La doppia funzione di riscaldare e raffrescare può essere ottenuta anche con un impianto di climatizzazione che ha radiatori ad aria fredda o calda (ventilconvettori), collegati alla centrale refrigerante e alla pompa di calore o alla caldaia vera e propria. Al cambio di stagione basta convertire la funzione. Certamente Il pavimento radiante/raffrescante è uno dei sistemi di riscaldamento preferiti dal nostro organismo anche se nei suoi confronti esiste una generale diffidenza. Gli inconvenienti del passato sono stati risolti e rispetto agli altri sistemi presenta vantaggi funzionali ed economici: maggiore omogeneità di temperature nei diversi locali, minime correnti ascensionali di aria calda e quindi meno polvere in circolo, libertà di arredamento per la mancanza di radiatori e risparmio energetico. Però, in tutto questo contesto, non si deve dimenticare che gli elementi lignei da posa, siano essi grezzi o finiti, monostrato o a più strati hanno i fisiologici e naturali limiti derivanti dalla particolare e complessa struttura morfologica del legno e che, di conseguenza, se negli ambienti non vi è un adeguato sistema di umidificazione/ deumidificazione ambientale collegato all’impianto di riscaldamento/ raffrescamento, non si può pretendere che durante i passaggi da caldo a freddo o mantenimento della temperatura desiderata in inverno o in estate, il parquet rimanga inalterato. Qualche limitata fessura o cretti o sganciamento potrebbero sempre verificarsi anche se il parquet è stato posato nel rispetto di tutte le regole. Se poi non si sono rispettate tutte le regole di verifica e posa, è più che naturale aspettarsi difformità ben più gravi quali ad esempio: distacchi più o meno visibili accompagnati da sollevamenti, nonché distacco dello strato nobile (se l’elemento ligneo è multistrato) dislivelli, dentellature e limitate ma visibili carenze di planarità. Però, tutto ciò può essere facilmente limitato e anche evitato, basta non avere fretta, posare con cura, dare al legno il tempo di adattarsi al mutarsi delle condizioni idrotermiche ambientali e rispettare tutte le direttive, specifiche e istruzioni che sia chi ha installato l’impianto e sia chi ha posto in opera il parquet ha debitamente consegnato al fruitore del parquet. Da quanto scritto, il rapporto tra legno-parquet/impianto di riscaldamento/raffreddamento a pavimento è sicuramente possibile e auspicabile con il consenso della temperatura ed umidità ambientale se mantenute negli intervalli adeguati (°C 18-21/ U.R.A. 45-60%) e sempre che si sappia, si accetti e si sia coscienti che:
• Per evitare il generarsi di difetti (a volte non ripristinabili), occorre sempre verificare i valori dei vari elementi e controllare che il rapporto legno-umidità sia idoneo e corretto in funzione delle condizioni climatiche rilevate nell’ambiente;
• Il legno, tende “sempre” a muoversi, e quindi è sempre utile considerare preventivamente le dilatazioni/restringimenti che, nel tempo facilmente si generano;
• La temperatura, l’umidità relativa dell’aria e l’esposizione alla luce determinano il diverso modo di comportarsi degli elementi lignei;
• Qualche sporadica alterazione/deformazione degli elementi lignei può sempre succedere però, è scontato che il difetto non deve alterare l’equilibrio idrometrico e ambientale/parquet che, con innovazione e tanta fatica si è realizzato.