Riscaldamento a raggi infrarossi.

Il riscaldamento con pannelli a raggi infrarossi produce calore per irraggiamento interagendo direttamente con le superfici di persone ed oggetti irraggiati, senza passare attraverso l’aria. Il riscaldamento tradizionale con termosifoni o pannelli radianti (sistema di riscaldamento radiante-convettivo) usa l’aria come mezzo principale per il trasferimento del calore. Le onde elettromagnetiche emesse dai pannelli a raggi infrarossi si trasformano in calore a contatto con i corpi ed evitano dispersione di energia termica mediante l’aria.

Riscaldamento-infrarossi e risparmio energetico
Il riscaldamento a infrarossi segue un percorso corpo riscaldante-corpo umano (a favore dell’efficienza energetica) piuttosto che corpo riscaldante-aria-corpo umano, senza innescare movimenti d’aria dal basso verso l’alto, tipici di un riscaldamento tradizionale. Questa caratteristica fa si che, quando il riscaldamento è acceso, le temperature di comfort desiderate sulle superfici di persone ed oggetti investiti direttamente dai raggi infrarossi vengano raggiunte velocemente.
Quando si spegne il riscaldamento, le temperature e quindi il comfort termico interno scendono velocemente. Con il riscaldamento tradizionale, per contro, l’edificio riesce ad immagazzinare l’energia termica trasportata dall’aria per convezione (sfruttando l’inerzia termica), rendendo la temperatura più omogenea, diminuendo gli sbalzi termici e migliorando così il comfort interno.

Per questi motivi il riscaldamento tradizionale è consigliato nei casi di un utilizzo più frequente e duraturo della casa.
Il riscaldamento a raggi infrarossi è più adatto per locali ad uso saltuario e molto alti, tipo palestre, chiese, piscine o all’aperto. Infatti, non riscaldando inutilmente l’enorme volume di aria presente in questi posti, ma agendo direttamente a distanza sui corpi, il riscaldamento a infrarossi permette un elevato risparmio energetico.
Ecco alcune caratteristiche dei pannelli a raggi infrarossi:
  • scaldano per irraggiamento, il calore esce istantaneamente alla velocità della luce; 
  • se i raggi infrarossi incontrano un corpo freddo, l’emissione di raggi IR è massima ed il consumo elettrico è massimo. 
  • se incontrano un corpo caldo (che a sua volta emette infrarossi) il consumo diminuisce leggermente;
  • la bontà di un pannello da appendere al muro la si vede dalla differenza di emissività fra la parte anteriore e quella posteriore. Un ottimo pannello scalda pochissimo il muro e cede il massimo dell’energia verso l’ambiente da scaldare. Il materiale più emissivo di raggi infrarossi in assoluto è l’alluminio ceramizzato nero. Con i pannelli bianchi o colorati il rendimento è inferiore;
  • i pannelli IR possono essere dotati di un varialuce per ridurre il consumo energetico quando non serve la piena potenza; 
  • i pannelli ben studiati limitano le correnti d’aria calda ascensionali che tendono a raffreddarli, portando il calore in alto dove non serve. 
Il riscaldamento a raggi infrarossi è per lo più di tipo direzionale, ovvero riscalda verso particolari direzioni e non a “360 gradi”, vieni riscaldato solo se sei nel cono d’irraggiamento. Per cui, spostandosi in diversi punti della stanza, spesso potrebbe venire a mancare la sensazione di calore perchè non investiti direttamente dai raggi IR o avvertirla in maniera disomogenea. Questa caratteristica accentua fenomeni tipo l’asimmetria radiante (discomfort termico dovuto a temperature superficiali al contorno molto diverse tra loro. Es.: Stanza con tre pareti a 20 °C e una parete vetrata a 10°C) andando a discapito del comfort termico interno

Due applicazioni interessanti del riscaldamento a raggi infrarossi:
  • utilizzo delle lampade all’infrarosso attivate in modo automatico da sensori di presenza, ad esempio in ripostigli o camere che sono quasi sempre vuote, utilizzate saltuariamente; 
  • migliorare il comfort termico nelle stanze con grandi vetrate, che d’inverno danno una sensazione di freddo asimmetrico. In questi casi, invece di agire sulla temperatura della stanza, è più conveniente utilizzare una lampada infrarossi che proietti il suo calore dalla vetrata verso l’interno, compensando l’asimmetria termica radiante. 
La respirazione polmonare è un particolare molto trascurato negli ambienti domestici: ogni giorno inaliamo dai 10 ai 20000 litri di aria. Se ti poni di fronte a una stufa a infrarossi e l’aria è fredda, difficilmente ti scalderai in modo adeguato, poichè perdi calorie attraverso i polmoni. Il fisico diventa freddo internamente e caldo esternamente: ecco quindi che una sorgente infrarossa puo’ non riuscire a equilibrare il tuo fabbisogno termico. Occorre scaldare leggermente anche l’aria del locale, mediante sistemi misti che utilizzano sia gli IR che la convezione.

Il riscaldamento a infrarossi ti consente di avere benessere termico con temperatura dell’aria più bassa rispetto ad un sistema tradizionale e quindi con consumi minori. Questo però si verifica solo se sei irraggiato dai raggi infrarossi! E’ ottimo quindi in situazioni dove la temperatura dell’aria non scende tanto (non sotto ai 16°C circa), come nelle case ad alto isolamento termico e le stanze sono sufficientemente illuminate dai pannelli IR (intero soffitto o le pareti fino ad una certa altezza). Così facendo basterebbe abbinare un sistema di riscaldamento radiante-convettivo a bassa temperatura (30°C) combinati a pannelli solari termici.
Il sistema di riscaldamento a infrarossi non ha bisogno di tubature, caldaie e di impianti elettrici aggiuntivi, ma si installa con soluzioni di montaggio molto pratiche: basta una comune presa di corrente a 230 V.
Le lampade a raggi infrarossi si possono montare a parete o a soffitto, legare alle travi di un gazebo o sotto gli ombrelloni all’aperto. Non accumulano fuliggine, non muovono la polvere e non creano muffe o condense.

Come costruire un sistema di fitodepurazione

Con il termine fitodepurazione si intendono i naturali processi autodepurativi delle aree umide (stagni, laghi e fasce riparie dei corsi d’acqua) che permettono di “digerire” la sostanza organica presente (erba, foglie e rami secchi o animaletti in decomposizione), mantenendo il sistema in equilibrio.

Gli impianti di fitodepurazione sono sistemi ingegnerizzati progettati e costruiti per riprodurre artificialmente i processi depurativi naturali in un ambiente maggiormente controllabile, allo scopo di ottenere il trattamento e la depurazione delle acque reflue.

Le piante hanno un ruolo chiave nella depurazione in quanto:

- pompano ossigeno dall’atmosfera all’apparato radicale e quindi alla porzione di suolo circostante, con conseguente migliore ossidazione del refluo;
- proteggono il sistema dalle basse temperature invernali, permettendo una buona efficienza depurativa anche con temperature esterne di -10 °C;

- all’interno del terreno, creano, con le loro radici, un ambiente favorevole allo sviluppo dei batteri che rimuovono e stabilizzano la sostanza organica e i nutrienti attraverso vari processi fisici, chimici e biologici.

- assorbono le sostanze minerali rese disponibili dal’azione dei batteri (Azoto, Fosforo, ecc.);




Tipologie di sistemi di fitodepurazione

1) A flusso superficiale (FWS- Free Water System): sono costituiti da vasche o canali dove la superficie dell’acqua è esposta all’atmosfera ed il suolo è costantemente sommerso;







2) A flusso sommerso (SFS- Subsurfey Flow System) in cui l’acqua si depura attraversando una vasca, contenente materiale inerte su cui si sviluppano le radici, e nel suo fluire rimane costantemente al di sotto della superficie del medium.

Questi a loro volta si distinguono in:

a) Sistemi a flusso sommerso orizzontale



b) Sistemi a flusso sommerso verticale in cui il refluo da trattare è immesso con carico alternato discontinuo e percola verticalmente.



Applicazioni
La fitodepurazione è un sistema adatto a trattare:
    • liquami di singole unità abitative o gruppi di case sparse;
    • liquami di piccole comunità (sistema appropriato fino a 2000 abitanti);
    • reflui di allevamenti zootecnici;
    • reflui di campeggi, agriturismi e ristoranti;
    • reflui di attività specifiche quali: lavorazioni alimentari, officine, autolavaggi, industrie tessili e cartarie, serigrafie.
    • acque di prima pioggia, acque di dilavamento di strade. Ottimi risultati sono stati ottenuti anche per l’abbattimento di sostanze scarsamente biodegradabili quali idrocarburi clorurati, fosfati e metalli pesanti, così come nell’eliminazione dei germi patogeni e nel trattamento dei percolati di discarica.
      Vantaggi
      Gli impianti di fitodepurazione presentano numerose caratteristiche vantaggiose:
        • elevato potere depurante;
        • buona adattabilità agli sbalzi di carico organico ed idraulico e alle variazioni di temperatura esterna;
        • bassi costi di realizzazione e funzionamento;
        • consumi energetici ridotti o anche nulli;
        • sono sufficienti poche e semplici operazioni di manutenzione (pulizia delle piante ogni 1-2 anni);
        • impatto ambientale favorevole;
        • possibilità di poter riutilizzare l’acqua depurata per gli usi civili e irrigui.
          Garanzia depurativa
          Con un sistema di fitodepurazione, ben progettato e realizzato, si ottiene agevolmente un effluente a norma di tab.3 e tab.4 D.Lgs. N° 152/06 (scarico su suolo o corsi d’acqua superficiali). La sua efficacia è stata riconosciuta dalla legislazione nazionale che ne auspica l’utilizzo (All.5, punto 3 del D.Lgs 152/99 sulla tutela delle acque dall’inquinamento) per depurare gli scarichi di:
          • centri fino a 2000 abitanti;
          • insediamenti in cui la popolazione fluttuante è superiore al 30% della popolazione residente;
          • insediamenti di maggiori dimensioni con popolazione equivalente compresa tra i 2000 e i 25000 abitanti, anche in soluzioni integrate con altri sistemi di trattamento, con funzione di affinamento.
          Alcune piante utilizzate
          Negli ultimi anni la sperimentazione sui rendimenti depurativi dei sistemi di fitodepurazionesi è concentrata anche sull’utilizzo delle piante ornamentali, da quelle più tipicamente acquatiche a quelle in grado di resistere a periodi più o meno brevi senza alimentazione da refluo, tutte hanno dimostrato rendimenti depurativi pari o anche superiori alla specie classicamente più usata, la Phraghmites australis (cannuccia di palude).
          Calla
          Tifa
          Cannacoro
          Carex
          Fior di cardinale
          Iris
          Mazza d’oro
          Menta acquatica
          Mestolaccia
          Oleandro
          Salcerella
          Cannuccia di palude
          Canapa Acquatica

          Passi fondamentali per il raggiungimento del massimo dell'efficienza energetica

          Primo Passo: Analisi dei consumi.

          Il punto di partenza per il raggiungimento del massimo dell'efficienza energetica è l'analisi dei consumi. È essenziale avere una chiara visione di quali siano gli andamenti degli sprechi e, successivamente, progettare gli interventi più idonei. Costruire diagrammi e schemi chiari ed essenziali, risulta essere lo strumento iniziale migliore agli scopi precedentemente accennati.

          I fattori chiave da monitorare sono:
          - GAS (metano)
          - Energia Elettrica
          - Gasolio
          - GPL (Gas di Petrolio Liquefatti)

          Facendo un'analisi dei consumi delle fonti energetiche sopra elencate a partitre dall'inizio degli anni '90 si nota una diminuzione dei consumi per uso domestico del Gasolio dovuta ad una precisa scelta politica. Famosi sono gli incentivi (da quelli regionali a quelli comunali) atti ad eliminare le inquinanti caldaie sostituendole con quelle moderne a Gas metano.  Il GPL  è costante poichè la mentalità istituzionale punta ancora a tale scarto del petrolio per i fabbisogni energetici casalinghi, senza badare alle scomode bombole antiestetiche, norme antincendio ecc.
          L’elettricità ha una crescita evidente negli anni, un po’ per l’aumento demografico (nel 1990 l’Italia contava quasi 57 milioni di persone, nel 2007 più di 59,5 milioni, dati Istat) e un po’ per il frequente utilizzo di elettrodomestici (telefonini, computer, forni microonde e televisori di grosse dimensioni ecc. ).
          L’ultimo, ad essere analizzato con più scrupolo, è il Gas metano che risulta essere il combustibile più utilizzato in Italia. I suoi andamenti altalenanti sono causati dall’avvicendarsi di annate a volte gelide a volte calde. Il picco del 2005 è quindi dovuto al forte freddo di quell’anno.

          Come vengo usate principalmente queste fonti energetiche?
          Dall'analisi dei dati rilevati dal 1990 ad oggi emerge che l’impiego principale è il riscaldamento.
          Diminuire tale consumo, anche di pochi punti percentuali, vuol dire incidere su quantitativi consistenti e quindi significativi vantaggi economici (il metano costa uguale sia per uso cucina che per riscaldamento).  Il consumo per usi elettrici obbligati,  relaziona bene il suo peso rispetto all’utilizzo del Gas metano, ponendo in essere la problematica su due livelli distinti: elettrico (kWhe) e termico (kWht).
          Come diminuire tali volumi? Razionalizzando i consumi ed eliminando gli sprechi con l’apporto di tecnologie a ridotto impatto ambientale, con un conseguente aumento di comfort residenziale.

          Chi si occupa di tutto questo? 
          Un tecnico specializzato chiamato Energy Manager (EM). Da una diagnosi energetica ed una economica dei consumi, si può redigere un piano manageriale adatto al portafoglio della clientela.
          Si può addirittura arrivare ad eliminare l’utilizzo del metano per il riscaldamento e l’Acqua Calda Sanitaria (ACS) ottenendo un surplus di elettricità  da vendere in rete. Le tecnologie oggi a disposizione sono molto migliorate rispetto ad una decina d’anni fa, ed anche i loro costi stanno subendo diminuzioni considerevoli, grazie anche al supporto di incentivi statali e regionali (quando esistono).  

          Secondo Passo: Vagliare le Soluzioni Tecniche Idonee.
          1) Redazione di un Concept (analisi e schema teorico)
          Non esiste MAI una soluzione per tutte le situazioni, ma esistono diverse soluzioni per ogni situazione. Gli EM costruiscono uno schema chiamato concept, una sorta di idea concretizzata a schema, utile per prendere visione dell’insieme delle risoluzioni efficienti da proporre al cliente.


          2) Analisi e proposta Economica
          Il tecnico mostra al cliente tabelle e grafici facilmente comprensibili paragonando investimenti con i rientri (di solito inferiori ai 10 anni) e i guadagni  conseguiti dai miglioramenti proposti.



          Nello scenario moderno attuale la figura dell'Energy Manager risulta vincente per la riduzione drastica degli sprechi. I capitali messi in gioco da tali interventi, sono di notevole entità, ma di rapido recupero (si tende non andare oltre i 10-12 anni). Ciò nonostante può essere difficoltoso lo start-up, a questo pone rimedio una categoria di società definite ESCo (Energy Service Company). Il loro profilo societario è duplice, da una parte si presentano come “gestori di servizi energetici integrati”, dall’altra come finanziatori tramite terzi (FTT) dei lavori. Viene a crearsi un rapporto indiretto, tra cliente e banche,  garantito dalla ESCo con il guadagno conseguito dalla differenza tra la bolletta vecchia e quella nuova. Tale scarto diviene il “versamento” che il cliente rilascia (come la bolletta) per le opere di messa in efficienza, fino ad estinzione del debito, il tutto gestito dal contratto servizio energia (come da D.Lgs. 115/08).
          Nello scenario moderno attuale, tale figura risulta vincente per la riduzione drastica degli sprechi (non consumi). I capitali messi in gioco da tali interventi, sono di notevole entità, ma di rapido recupero. Ciò nonostante può essere difficoltoso lo start-up, a questo pone rimedio una categoria di società definite ESCo (Energy Service Company). Il loro profilo societario è duplice, da una parte si presentano come “gestori di servizi energetici integrati”, dall’altra come finanziatori tramite terzi (FTT) dei lavori. Il finanziamento indiretto, tra cliente e banche, è garantito dalla ESCo con il guadagno conseguito dalla differenza tra la bolletta vecchia e quella nuova. Tale “delta” diviene il “versamento” garantito che il cliente rilascia (come una bolletta) per le opere di messa in efficienza, fino ad estinzione del debito, il tutto gestito dal contratto servizio energia (come da D.Lgs. 115/08).