Pannelli radianti comportamento termico e prestazioni

Pannelli radianti: 

comportamento termico 

e prestazioni 

ing. Stefano Paolo Corgnati, Ph.D. 

POLITECNICO DI TORINO 

Dipartimento di Energetica 

stefano.corgnati@polito.it 

1

Pannelli radianti: comportamento termico e prestazioni Stefano Corgnati, maggio 2007 

Indice delle tematiche 

Comfort termoigrometrico 

Tipologie di pannelli radianti 

Dinamiche di asportazione dei carichi 

termici 

Prestazioni (in riscaldamento e 

raffrescamento) dei pannelli radianti 

Accoppiamento dei pannelli radianti con le 

strategie di ventilazione (miscelazione e 

dislocamento) 

2



Comfort globale – parametri ambientali: 

Temperatura dell’aria 

convezione 

Temperatura dell’aria 

Temperatura media radiante 

Umidità relativa dell’aria 

Velocità dell’aria 

irraggiamento 

Pannello radiante 

4



Comfort globale – parametri soggettivi: 

Attività metabolica 

Resistenza dell’abbigliamento 

Indici di comfort globale (Fanger): 

Voto Medio Previsto: -0,5



Discomfort locale – aspetti: 

Correnti d’aria (draft( 

risk, , DR) 

Temperatura pavimento 

Gradiente verticale temperatura dell’aria 

Asimmetria radiante 

Pannello radiante 

7



Discomfort locale: 

Draft risk (rischio di correnti d’aria, ISO 7730) 

dovuta alla caduta del getto nella zona occupata 

PD DR = DR = (34-T a ) (V-0.05) 0.62 (0.37 V Tu + 3.14) 

8



Discomfort locale: 

Temperatura del pavimento 

Livelli di temperatura superficiale del 

pavimento: 

accettabile una temperatura del pavimento 

compresa tra 18°C C e 30°C (ottima intorno a 

25°C), limiti ai quali corrisponde una 

percentuale prevista di insoddisfatti di circa 

il 10%. 

Questi limiti di comfort influenzano 

direttamente la resa in raffrescamento e 

9 

riscaldamento del pavimento radiante.



Temperatura del pavimento 

10



Temperatura del soffitto 

Livelli di temperatura superficiale del soffitto: 

la massima temperatura accettabile è 

influenzata numerosi fattori, tra i quali il più 

significativo è l’altezza del soffitto. 

Nell’edilizia edilizia residenziale, con una tipica altezza 

di 3 metri e temperatura dell’aria a 20°C, la 

pratica consiglia di non superare temperature 

di 35°C. 

11



Temperatura del soffitto 

la minima temperatura non è legata a problemi 

di benessere, abbondantemente soddisfatto 

con le usuali temperature di esercizio. 

Il vincolo è legato ai problemi di condensa 

superficiale, , quando la sua temperatura scende 

al di sotto di quella di rugiada dell’aria 

ambiente. Indicativamente, con una 

temperatura dell’aria di 26°C C la temperatura di 

rugiada varia da 12°C C per U.R. del 40% a 18°C 

12 

per U.R. del 60%.



Asimmetria Radiante 

13

Tipologie di pannelli radianti 

I Sistemi Radianti 

Scambio di calore con l’ambiente circostante 

avviene in larga misura per radiazione 

per riscaldamento 

ELEMENTI RADIANTI 

(piastre,termostrisce 

termostrisce,…) 

per raffrescamento 

PANNELLI RADIANTI 

Sistemi a basso differenziale di temperatura e 

grandi superfici di scambio termico 

14

Tipologie di 

Pannelli Radianti 

Pannelli a capacità 

termica trascurabile 

(p.es. serpentina su 

pannello metallico) 

Pannelli con capacità 

termica 

(serpentina annegata 

nelle strutture) 

Soffitti 

Pareti 

Pavimento 

con moderata attivazione termica della massa 

con elevata attivazione termica della massa 

15

Dinamiche di asportazione 

dei carichi termici 

α c (F f-c ρ f F w-f 

Q & sol ) 

ρ c (F f-c ρ f F w-f 

Q & ) 

sol 

F f-c (ρ f F w-f 

Q & ) 

sol 

ρ s (F f-s ρ f F w-f 

Q & sol ) 

α s (F f-s ρ f F w-f 

Q & sol ) 

sol 

Q & α f (F w-f sol 

ρ f (F w-f 

Q & ) 

sol 

F f-s (ρ f F w-f 

Q & sol ) 

F w-f 

Q & 

sol 

Q & ) 

17



Convective and 

Latent Gains 

Heat 

Gains 

Radiative 

Gains 

Room 

Load 

Cooling 

Load 

Structure heat 

storage capacity 

Direct 

Load 

Radiant Panel 

18



Convective 

Gains 

Sensible 

Heat Gains 

Radiative 

Gains 

Room Load 

(RL) 

Room Transfer 

Function 

1- F 

Air Load (AL) 

Surface Load (SL) 

Direct 

Load (DL) 

F 

Cooling 

Load (CL) 

Panel Load (PL) 

19

Dinamiche di asportazione carichi 

0.20 Controsoffitto Radiante-Locale 

Intermedio 

0.19 

Proprietà ottiche 

ρ w = 0.7 

0.18 

Tipo di pannello 

ρ 

0.17 

c = 0.8 

delle pareti 

0.16 

0.15 

0.14 

Carico direttamente rimosso DL 

ρ ρ = f = 0.6 

ρ = 0.5 

Posizione del locale 

Fsol 

F sol 

0.13 

0.12 

0.11 

Tipo di apporto 

0.10 

0.09 

0.08 

0.07 

0.06 

Geometria del locale 

ρ = 0.4 

ρ = 0.3 

0.05 

1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 

L / h 

L eq / h 

20

Prestazione dei pannelli radianti 

Componenti di carico termico da rimuovere 

180 

HG CL RL DL 

Pavimento Radiante 

Potenza Termica [W/m 2 ] 

Thermal power [W/m 2 ] 

160 

140 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

-20 

Heat Gain 

Cooling Load 

Room Load 

Direct Load 

-40 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 

Time [h] 

Tempo [h] 

21


Componenti di carico termico da rimuovere 

180 

HG CL RL DL 

Controsoffitto Radiante 



160 

140 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

-20 

Heat Gain 

Cooling Load 

Room Load 

Direct Load 

-40 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 

Tempo Time [h] 

22


Confronto potenze termiche di progetto 



160 

150 

140 

130 

120 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

Pavimento Radiante 

Controsoffitto Radiante 

Tutt’aria 

Heat Gain 

Cooling Load 

Room Load 

Direct Load 

HG CL RL DL 

Floor Panel 153 120 69 52 

160 

Ceiling Panel 156 108 93 15 

All-Air 160 105 105 0 

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Prestazioni dei pannelli radianti 

Pavimento 

Soffitto (h=3m) 

Resa [W/m 2 ] 

Riscadamento Raffrescamento (con ∆T = 6°C) 

Emissiva Superficiale Totale 

∆T=9°C 99 42 ordine dei 100, in funzione dell' 

∆T=20°C 120 66 ammontare degli apporti radiativi 

Circa 90 W/m 2 con ∆T = 15°C 


24

Dimensionamento del sistema misto 

pannelli radianti e aria primaria 

Grandezza vincolante: temperatura 

superficiale del pannello (media e minima) 

Limitazione della potenzialità raffrescante 

superficiale del pannello 

quando 

Carico Ambiente (RL) > Capacità 

Raffrescante Superficiale del pannello (SL) 

il carico residuo deve essere rimosso 

dall’aria primaria 

25

Dimensionamento del sistema misto 

pannelli radianti e aria primaria 

Pannelli a capacità termica trascurabile e non 

Il carico sul pannello si traduce 

istantaneamente in carico sull’acqua 

(p.es. controsoffitto radiante) 

Esiste uno sfasamento tra carico 

sul pannello e quello sull’acqua 

(p.es 

pavimento radiante) 


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Considerazioni economiche 

COSTO D’INVESTIMENTO 

Tutt’aria VAV = 120 Euro/m2 

Misto (CC+MV) = 150 Euro/m2 

Sovra-costo Investimento = + 30 Euro /m2 

COSTO DI GESTIONE/ESERCIZIO 

Sovra-costo Gestione/Esercizio = - 5 Euro /m2 

PAY-BACK PERIOD Semplice 

PB = 6 anni 

(nota: appalto di gestione di un Ospedale = 20 anni) 


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Impianti ad aria: 

strategie di ventilazione 

Dislocamento 

(DV) 

Miscelazione 

(MV) 

Problematiche di comfort 

in presenza di elevati carichi termici 

Gradiente verticale di temperatura 

Velocità dell’aria a pavimento 

Correnti d’aria 

Soluzione: Controsoffitti Radianti (CC) 

28 

Soluzione: Controsoffitti Radianti (CC)



Miscelazione (MV) – Obiettivo: 

Rendere uniformi le condizioni 

termoigrometriche 

e la concentrazione di 

contaminati in tutto il locale. La distribuzione 

dell’aria è “guidata” dalle proprietà 

termofluidodinamiche del getto d’aria 

immesso per miscelare l’aria ambiente. 


29



Miscelazione (MV) 

T o , c o 

T oc = T R 

c oc = c R 

T R , c R 


30



Dislocamento (DV) – Obiettivo: 

Creare un gradiente positivo (al crescere 

dell’altezza) sia di temperatura che di 

concentrazione di contaminanti nel locale. La 

distribuzione dell’aria è “guidata” dai 

pennacchi termici delle sorgenti termiche 

presenti nel locale. 


31



Dislocamento (DV) 

T R , c R 

T oc < T R 

c oc < c R 

T o , c o 


32



Dislocamento (DV) 

pennacchio 

termico 

OUT 

T aria 

C contaminante 

IN 


33

Sistemi ad aria primaria: 


Mixing 

Ventilation 

Displacement 

Ventilation 

Problematiche di comfort 

in presenza di elevati carichi termici 

Controsoffitti Radianti 


34

Ventilazione a miscelazione (MV) 

problema: caduta del getto 

IN 

x s 

Lunghezza di 

penetrazione del getto 

OUT 

caduta del getto 

Discomfort per correnti 

zona occupata 

fredde d’aria 

Y 

X 

Problema: elevate velocità e/o basse temperature 


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Displacement Ventilation (DV) 

DV : immissione di aria leggermente 

sottoraffreddata a livello del pavimento 

DV + riscaldamento: accoppiamento 

con pavimento caldo (soluzione ideale) 

DV + raffrescamento: accoppiamento 

con soffitto freddo (soluzione ideale) o 

pavimento freddo 


36


Displacement Ventilation (DV) 

mixed-flow region 

h 

air 

h 

y s t 

wall 

T 

C 

MAX Q tot = 25-45 W/m 2 

Problema con alti carichi: alto gradiente verticale di 

37 

temperatura o bassa temperatura a pavimento


DV + Controsoffitto Radiante 

mixed-flow region 

h 

h 

air 

y st 

wall 

T 

C 

MAX Q pannello = 50 W/m 2 (fino a Q tot 100 W/m 2 ) 

Problema se Q pan /Q tot > 0,5 : 

estensione della mixed-region 

38

Pannelli radianti 

Conclusioni 

Nel caso dei pannelli radianti gli aspetti di comfort 

legati alle temperature superficiali ammissibili 

sono inscindibilmente connessi alle prestazioni (in 

riscaldamento e raffrescamento) del sistema 

I pannelli radianti presentano una singolare 

peculiarità nella dinamica di rimozione dei carichi 

termici (p.s. in presenza di carichi solari la resa di 

rimozione del carico cresce sensibilmente per la 

presenza di un alto carico diretto) ) … ciò deve 

essere attentamente valutato in fase di progetto 


39

Pannelli radianti 

Conclusioni 

I pannelli radianti presentano delle capacità 

superficiali di cessione e asportazione dei carichi 

termici ben definite ed eslusivamente legate alla 

temperatura superficiale imposta 

L’accoppiamento tra pannelli radianti e sistemi di 

distribuzione dell’aria (sia MV e DV) ) permette di 

coprire un elevato numero di casistiche 

progettuali anche in presenza di elevati carichi, 

garantendo contemporaneamente un elevato 

livello di comfort e qualità dell’aria 


40

Pannelli radianti comportamento termico e prestazioni

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