Soluzioni ibride: quando radiante, VMC e ventilazione naturale lavorano insieme

Sempre più spesso, l'integrazione di più tecnologie in configurazione ibrida si dimostra la strategia più efficace per distribuire in modo razionale ed equilibrato le diverse funzioni tra sottosistemi specializzati. In ambito terziario, una delle architetture più promettenti combina sistemi radianti, ventilazione meccanica controllata (VMC) e ventilazione naturale controllata (VNC): al sistema radiante è affidata la gestione prevalente del carico sensibile; alla VMC il ricambio igienico dell'aria e il controllo termoigrometrico; alla VNC lo sfruttamento delle condizioni climatiche esterne favorevoli, quando disponibili, per ridurre il ricorso ai sistemi meccanici. A fronte di un impianto più complesso sul piano del controllo, si ottengono maggiore efficienza complessiva, comfort più evoluto e riduzione dei consumi.

I sistemi radianti si basano sullo scambio termico per irraggiamento fra superfici a temperatura diversa, con una componente convettiva che resta comunque presente, soprattutto nelle applicazioni a soffitto; a differenza dei sistemi prevalentemente convettivi, essi consentono di gestire il carico sensibile con temperature dell’aria più prossime alla neutralità e con velocità residue molto contenute nella zona occupata, migliorando la qualità percepita del comfort. In regime di raffrescamento, le temperature di esercizio dell’acqua sono generalmente più elevate rispetto ai sistemi tradizionali a tutt’aria o con terminali idronici fortemente convettivi, con effetti favorevoli sull’efficienza delle pompe di calore e sulla possibilità di integrazione con strategie di free cooling. Per pannelli radianti metallici o sistemi analoghi a soffitto, valori dell’ordine di 80-120 W/m2 sono un intervallo plausibile in condizioni favorevoli, tuttavia la resa effettiva è dipendente dalla geometria del sistema, dal salto termico disponibile e, soprattutto, dal vincolo imposto dal punto di rugiada; il limite strutturale dei sistemi radianti in regime estivo, infatti, è l’assenza di una capacità autonoma di deumidificazione e di rinnovo dell’aria. Il corretto funzionamento del sistema sottostà al mantenimento di condizioni igrometriche compatibili con la temperatura superficiale dei pannelli, così da evitare la condensazione, per questo motivo nei sistemi ibridi il radiante non può essere considerato un sottosistema autosufficiente, ma deve essere sempre coordinato con un sistema di ventilazione capace di controllare il carico latente.

A questo punto il ruolo della VMC diventa centrale: provvede al ricambio igienico dell'aria, al contenimento del carico latente, alla filtrazione dell'aria esterna e, più in generale, al presidio della qualità dell'aria interna. In un sistema radiante ben progettato, la portata d’aria primaria non deve più farsi carico in modo prevalente del carico sensibile, e può quindi essere dimensionata con maggiore aderenza ai requisiti di ventilazione e deumidificazione. Il recente passaggio dai riferimenti storici della UNI 10339 ai criteri più aggiornati della UNI EN 16798-1 imposta il progetto della ventilazione in funzione della qualità dell’aria interna attesa, della tipologia di occupanti e della categoria prestazionale dell’ambiente: questo spostamento di paradigma è importante poiché porta il progettista a ragionare per classi di qualità e condizioni di esercizio e non più per valori prefissati in una logica “statica”. Il recupero energetico dall’aria in espulsione è un elemento chiave per l’efficienza globale del sistema: gli scambiatori statici consentono il recupero di energia sensibile, cioè della sola differenza di temperatura tra aria espulsa e aria esterna, mentre i recuperatori entalpici permettono il trasferimento sia di calore sensibile sia di umidità contribuendo anche alla riduzione del carico latente e quindi incidendo direttamente sulla stabilità igrometrica dell’ambiente e sulla riduzione del rischio di condensa. In applicazioni virtuose, le efficienze entalpiche dei recuperatori rotativi possono collocarsi nell’intervallo 75-85% con vantaggi particolarmente evidenti nei climi caldo-umidi o in tutte le situazioni in cui il trattamento dell’aria esterna comporta un onere significativo di deumidificazione.

La VNC si differenzia dalla ventilazione naturale "tradizionale" perché l'apertura dei serramenti non è lasciata al solo comportamento degli occupanti, ma è governata da una logica di controllo basata su informazioni provenienti da sensori interni ed esterni: temperatura, umidità, CO₂, qualità dell'aria, velocità del vento, pioggia e, talvolta, previsioni meteo a breve termine. Queste informazioni vengono integrate nel BMS, che decide quando attivare le aperture motorizzate e quando mantenere prevalente il funzionamento meccanico, ottimizzando efficienza e consumi ed evitando, tra l'altro, l'incremento del carico latente dovuto all'introduzione di aria esterna con contenuto entalpico elevato.
Questa impostazione consente di utilizzare strategie come il night purge: la ventilazione notturna sottrae il calore accumulato dalle strutture e riduce il carico di raffrescamento richiesto il giorno successivo. Particolarmente utile negli edifici a elevata massa termica, l'entità del beneficio dipende dal clima, dalla massa disponibile, dalla configurazione dei percorsi d'aria e dalla qualità del controllo: si possono raggiungere riduzioni significative in casi favorevoli.