Irraggiamento: Cos’è e come funziona

Direttamente dal sole, un riscaldamento naturale, duttile ed economico ideale per riscaldare realtà industriali, capannoni, magazzini, hangar e officine ferroviarie e ambienti sportivi.

In una bella giornata invernale, passando da una zona d’ombra ad una in pieno sole, proviamo un’immediata sensazione di tepore. Ciò significa che non è l’aria a determinare il calore, ma l’esposizione diretta ai raggi solari. 

Questa propagazione naturale del calore è definita irraggiamento e consiste nella trasmissione di radiazioni infrarosse a onda lunga e morbida comprese nello spettro dell’energia elettromagnetica del sole.

Cosa significa irraggiamento?

L’irraggiamento è un fenomeno naturale che consiste nella emissione di energia sotto forma di onde elettromagnetiche la cui intensità dipende dalla temperatura dei corpi irradiati, ovvero riscaldati, la quale comporta una variazione di temperatura nei corpi assorbenti, ovvero quelli che lo recepiscono.
Lo stesso principio grazie al quale il Sole, attraverso l’energia emessa, riesce a raggiungere e riscaldare la Terra.

Questa energia viene definita “radiazione infrarossa”.
Il termine “infrarosso”, ovvero inferiore del rosso, indica che la sua frequenza si trova subito sotto quella del colore rosso della luce visibile. Ogni corpo, dunque, emette radiazione in questa banda, se la sua temperatura è superiore allo zero assoluto (la temperatura di 0 K (Kelvin) uguale a -273,15 °C).

Più alta la temperatura del corpo, più alta la sua emissione di calore e quindi di radiazione infrarossa.

Quali sono le proprietà delle radiazioni infrarosse?

Le proprietà delle radiazioni infrarosse sono molteplici.
Tra le principali troviamo le seguenti:

  1. si propagano in linea retta, in tutte le direzioni e sono riflesse solo da alcuni materiali
  2. si propagano naturalmente nel vuoto senza bisogno di energia supplementare
  3. non sono assorbite dall’aria
  4. sono assorbite dai corpi solidi che le trasformano immediatamente in energia termica

Come funziona l’irraggiamento nei capannoni industriali?

Sia i recenti sistemi radianti ad uso domestico e per piccoli spazi, che le più consolidate applicazioni per il riscaldamento delle grandi aree industriali, fanno del riscaldamento a irraggiamento una delle soluzioni migliori esistenti.

Le superfici emittenti vengono appese al soffitto dell’ambiente da riscaldare, in modo tale da colpire direttamente e senza dispersioni il pavimento, le macchine e le persone che si desiderano riscaldare. A seconda dell’area da riscaldare i vari emittenti di calore vanno distribuiti in modo tale da ottenere un’omogeneità di flusso del calore.

La prima reazione che si ha entrando in una stanza riscaldata con radiazione ad infrarosso è di comfort.

Quali sono i principali vantaggi di un sistema ad irraggiamento?

A parità di comfort un impianto di riscaldamento ad irraggiamento offre numerosi vantaggi rispetto ad un impianto a convezione.
Prendiamo come esempio la seguente immagine e andiamo a vedere quali sono i vantaggi paragonando i due impianti.

1. Maggior comfort con minor temperatura dell'aria

La percezione di comfort di un ambiente è legata non solo alla temperatura dell’aria (TA) (come abitualmente si pensa), ma anche alle temperature delle superfici che circondano il corpo (Temperatura media radiante TMR).

Nel grafico si analizzano le condizioni di comfort per gli operatori di un capannone industriale, impegnati alle macchine utensili, con abbigliamento medio e velocità dell’aria in ambiente non superiore a 0,5 m/s. Nel caso di un impianto convettivo il comfort può essere raggiunto per una temperatura dell’aria e delle pareti di 17°C; utilizzando un impianto radiante si può ridurre la temperatura dell’aria ad appena 15°C, portando la temperatura media radiante a 22°C.

2. Assenza di gradiente termico e quindi minori dispersioni

Nei locali riscaldati con impianti ad irraggiamento, l’assenza di un marcato gradiente termico riduce la stratificazione dell’aria e quindi il carico termico necessario al riscaldamento del locale.

La figura a lato riporta la temperatura dell’aria al variare dell’altezza di un edificio con riscaldamento convettivo e di uno con riscaldamento radiante. Si può notare come nell’impianto a convezione la stratificazione termica porti ad avere delle temperature molto elevate nella parte alta dei locali, creando così un notevole aumento delle dispersioni.

In quello ad irraggiamento il calore si concentra invece nella parte inferiore dell’ambiente, senza riscaldare l’aria in prossimità del soffitto. Per questo motivo il riscaldamento ad irraggiamento trova efficace applicazione in particolar modo negli edifici con altezza elevata, riducendo notevolmente le dispersioni di calore.

3. Benessere e rispetto dell'ambiente

Un’azienda interessata alla protezione dell’ambiente e al benessere delle risorse umane deve adottare un impianto di riscaldamento industriale che operi in due direzioni: contenere le emissioni nocive in atmosfera e garantire il massimo comfort nel posto di lavoro. La produzione di calore negli impianti ad irraggiamento avviene tramite generatori alimentati a gas, una fonte d’energia con residui di combustione a basso impatto ambientale.

É proprio dove si lavora che si misurano i vantaggi esclusivi di questa tecnologia: l’assenza di fluidi in movimento non provoca correnti dannose e sollevamento di polveri, le piccole differenze di temperatura tra le zone alte e quelle basse attenuano gli strati di calore nell’aria e riducono i fenomeni di condensa sui corpi solidi e l’assenza d’aria calda forzata concorre al mantenimento di una quantità corretta d’ossigeno.

4. Possibilità di riscaldamento a zone

Si possono riscaldare singole zone o posti di lavoro senza dover riscaldare l’ambiente in tutta la sua estensione e con possibilità di regolazione della temperatura ambiente zona per zona

Le strutture dei grandi spazi operativi sono organizzate a livelli funzionali: aree gestionali, produttive, magazzini, corsie. Ognuna di queste parti ha una sua identità definita e precisa, anche in termini di fabbisogno energetico; ad esempio, un reparto produttivo con operatori richiede una temperatura di comfort costante non indispensabile in una zona di transito. 

Queste differenti esigenze di climatizzazione spesso entrano in pieno conflitto con la disposizione fisica dei posti di lavoro, distinti funzionalmente ma contenuti dentro un unico ambiente, senza elementi di separazione, pareti o isolamento. In questi casi l’applicazione delle tradizionali tecniche di riscaldamento può essere dispersiva e inefficace: troppo calore dove non serve e troppo poco dove serve. 

Oggi le nuove tecnologie d’irraggiamento consentono di superare definitivamente questi limiti, se adeguatamente valorizzate da una progettazione strategica capace di ottimizzare le tre componenti di questo tipo d’impianti: i generatori di calore, le linee radianti, i dispositivi elettronici di controllo.

5. Risparmio di combustibile

Punto di forza del riscaldamento radiante è la miglior resa rispetto ad altri sistemi di pari potenzialità, con evidenti risparmi (anche più del 45%) nei consumi di combustibile grazie a:

  • minori dispersioni dovute ad una minor temperatura dell’aria e all’assenza di stratificazione termica;
  • minor tempo di funzionamento dell’impianto, grazie alla bassa inerzia termica;
  • possibilità di riscaldamento a zone, accendendo l’impianto solo dove serve.

La rapidità di messa a regime anche dopo soste prolungate ed i bassissimi costi di manutenzione vanno a completare il quadro d’economia gestionale degli impianti ad irraggiamento.

6. Nessun movimento d'aria e assenza di pulviscolo in sospensione

Negli impianti a convezione la polvere e le eventuali particelle, più o meno nocive, dovute alle lavorazioni vengono continuamente tenute sospese in aria a causa della ventilazione tipica di tali impianti.

Negli impianti ad irraggiamento non c’è movimentazione d’aria; ciò rende ideale l’adozione degli impianti ad irraggiamento in qualsiasi fabbricato con qualsiasi lavorazione.

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