Caso di studio: Sostituzione di una caldaia a gas con riscaldamento a infrarossi a soffitto invisibile in una casa di 100m²

Questa ristrutturazione residenziale nel Regno Unito dimostra come un proprietario di casa abbia sostituito con successo un sistema tradizionale a caldaia a gas e termosifoni a parete con un impianto di riscaldamento elettrico a infrarossi invisibile a soffitto iHelios.

Agendo come un'installazione chiave a basse emissioni di carbonio nello Yorkshire, il proprietario ha cercato di eliminare i rischi legati alle tubature dell'acqua, liberare spazio sulle pareti e ottenere un controllo climatico localizzato stanza per stanza utilizzando una moderna automazione intelligente. Abbinando la pellicola riscaldante ultrasottile da 0,50 mm di iHelios direttamente a tariffe energetiche locali a fasce orarie e a una batteria di accumulo domestica da 20 kWh, il progetto stabilisce una tabella di marcia altamente replicabile per le abitazioni fuori rete del gas in tutto il Regno Unito.

Panoramica del progetto

Questo progetto residenziale mostra come un proprietario di casa abbia sostituito un tradizionale sistema a caldaia a gas e termosifoni con un sistema di riscaldamento a infrarossi invisibile a soffitto, completamente elettrico.

Il proprietario desiderava rimuovere completamente la caldaia, i termosifoni e le tubature dell'acqua. Voleva inoltre un controllo indipendente in ogni stanza e un sistema di riscaldamento che potesse funzionare insieme all'accumulo a batteria e al futuro fotovoltaico.

iHelios ha progettato un sistema di riscaldamento a soffitto multizona per la proprietà di 100 m² utilizzando pellicola riscaldante a infrarossi iH405 da 500 mm.

L'installazione completata ha una potenza termica totale collegata di 7,4 kW, suddivisa in otto zone controllate in modo indipendente.

Le bollette elettriche della proprietà mostrano che il consumo domestico totale ha raggiunto un massimo di circa 35 kWh al giorno durante l'inverno, includendo riscaldamento, acqua calda, cucina, illuminazione, elettrodomestici e ogni altra richiesta elettrica.

Riepilogo del progetto

Dettaglio progetto	Specifica
Tipo di proprietà	Abitazione residenziale
Dimensioni proprietà	100 m²
Sistema di riscaldamento primario	Riscaldamento a infrarossi a soffitto invisibile iHelios
Pellicola riscaldante	Pellicola riscaldante a infrarossi iH405 da 500 mm
Metodo di installazione	Nascosta all'interno della struttura del soffitto
Potenza termica totale collegata	7,4 kW
Zone di riscaldamento	8 zone indipendenti
Termostati intelligenti	8
Programmazione riscaldamento	Fino a 8 ore al giorno
Precedente sistema di riscaldamento	Caldaia a gas e termosifoni
Accumulo a batteria	20 kWh
Capacità utilizzabile della batteria	Circa 18 kWh al 90%
Tariffa elettrica notturna	Circa 7p/kWh
Tariffa elettrica diurna	Circa 26p/kWh
Massimo uso elettrico invernale verificato	Circa 35 kWh al giorno
Quota stimata del riscaldamento	Circa 60%
Solare fotovoltaico	Pianificato per futura installazione

Costi di esercizio del riscaldamento a infrarossi nel Regno Unito: casa da 100m²

Per questa casa di 100 m² nel Regno Unito, il consumo massimo verificato di elettricità in inverno è stato di circa 35 kWh al giorno, inclusi riscaldamento a infrarossi, acqua calda, cucina, illuminazione, elettrodomestici e altro consumo elettrico domestico.

Si stima che il riscaldamento ambientale rappresenti circa 21 kWh al giorno, sebbene il riscaldamento non sia stato sotto-contabilizzato separatamente.

Con una tariffa elettrica diurna standard di 26p per kWh, il costo stimato del riscaldamento a infrarossi sarebbe di circa 5,46 sterline al giorno, o 163,80 sterline per un mese invernale di 30 giorni.

Utilizzando una batteria da 20 kWh caricata durante la notte a circa 7p per kWh, il costo illustrativo del riscaldamento potrebbe essere ridotto a circa 2,04–3,41 sterline al giorno, a seconda di come l'elettricità immagazzinata viene allocata tra riscaldamento e altre richieste domestiche.

Queste cifre sono specifiche per questa proprietà. I costi di esercizio del riscaldamento a infrarossi variano in base alla dispersione termica dell'edificio, all'isolamento, alla potenza installata, alle impostazioni del termostato, alla programmazione del riscaldamento, al clima locale e alla tariffa elettrica.

Gli obiettivi del proprietario di casa

Il proprietario di casa voleva abbandonare il gas e creare una casa completamente elettrica.

Le sue priorità erano:

• rimuovere definitivamente la caldaia a gas;
• eliminare i termosifoni e le tubature di riscaldamento;
• recuperare spazio utilizzabile sulle pareti;
• controllare ogni stanza in modo indipendente;
• evitare di riscaldare stanze inutilizzate;
• utilizzare elettricità notturna a basso costo;
• integrare l'accumulo a batteria;
• preparare la proprietà per un futuro solare fotovoltaico;
• ridurre la manutenzione associata a caldaie e impianti di riscaldamento a umido.

Piuttosto che sostituire la caldaia esistente con un altro apparecchio per il riscaldamento centralizzato, il proprietario ha scelto un sistema di riscaldamento distribuito controllato separatamente in ogni stanza.

Perché è stato selezionato il riscaldamento a infrarossi a soffitto

Il proprietario cercava un sistema di riscaldamento che non influisse sulla disposizione dei mobili o sul design degli interni.

La pellicola riscaldante iHelios è stata installata all'interno della struttura del soffitto e nascosta dietro la superficie finita del soffitto. Una volta installata, non ci sono emettitori di calore visibili nelle stanze.

Il sistema a soffitto fornisce calore radiante alle superfici della stanza, ai mobili e agli occupanti, riscaldando contemporaneamente l'aria circostante.

L'installazione elimina la necessità di:

• termosifoni a parete;
• tubi di riscaldamento;
• una pompa di circolazione;
• una caldaia a gas;
• manutenzione annuale della caldaia.

Il soffitto è rimasto disponibile in tutta la proprietà, rendendolo un luogo pratico per distribuire la potenza termica senza ridurre lo spazio utilizzabile a pavimento o a parete.

Progettazione del sistema di riscaldamento

La proprietà ha una superficie totale di circa 100 m².

Il sistema di riscaldamento completo ha una potenza collegata di 7,4 kW, equivalente a una media di circa 74 W per metro quadrato in tutta la proprietà.

Questa cifra rappresenta la potenza totale disponibile del sistema. Non significa che la proprietà consumi continuamente 7,4 kW ogni volta che il riscaldamento è programmato.

La potenza installata è stata distribuita su otto zone di riscaldamento. Ogni zona è controllata dal proprio termostato, consentendo alle stanze di raggiungere la temperatura e spegnersi in modo indipendente.

Il consumo effettivo di elettricità dipende da:

• temperatura esterna;
• dispersione termica della stanza;
• isolamento;
• vetrate;
• setpoint del termostato;
• occupazione;
• programmi delle stanze;
• guadagni di calore interni;
• numero di zone che richiedono calore contemporaneamente.

Controllo intelligente a otto zone

La proprietà è stata suddivisa in otto zone di riscaldamento controllate in modo indipendente, ciascuna con il proprio termostato intelligente.

Ciò consente al proprietario di impostare temperature e tempi di funzionamento differenti per stanze diverse.

Ad esempio, le zone giorno possono essere riscaldate durante il mattino e la sera, mentre le camere da letto possono seguire orari più brevi in base all'occupazione.

La strategia di controllo fornisce:

• temperature individuali per ogni stanza;
• programmi separati;
• riscaldamento solo dove richiesto;
• temperature più basse nelle stanze inutilizzate;
• meno riscaldamento non necessario dell'intera casa;
• controllo del comfort più preciso.

Questa è un'importante distinzione rispetto a un tradizionale sistema a caldaia a controllo centralizzato, dove diverse stanze possono essere riscaldate insieme anche quando non vengono utilizzate tutte.

Funzionamento programmato

Il sistema di riscaldamento è programmato per un massimo di circa otto ore al giorno durante l'inverno.

Tuttavia, la pellicola riscaldante non rimane continuamente alimentata durante quelle otto ore.

Ogni termostato accende e spegne la propria zona man mano che la stanza raggiunge e mantiene la temperatura selezionata.

Se il sistema completo da 7,4 kW funzionasse continuamente per otto ore, il consumo massimo teorico di riscaldamento sarebbe:

7,4 kW × 8 ore = 59,2 kWh

Quello scenario richiederebbe che ogni zona richiedesse calore continuamente durante l'intero periodo programmato.

Le bollette elettriche della proprietà mostrano che l'intera casa—inclusi il riscaldamento e ogni altro carico elettrico—non ha utilizzato più di circa 35 kWh al giorno durante il periodo di massimo utilizzo invernale.

Ciò conferma che il sistema di riscaldamento non funziona continuamente alla sua piena potenza collegata.

Consumo elettrico invernale verificato

Il consumo massimo di elettricità invernale di circa 35 kWh al giorno si basa sulle bollette elettriche del cliente.

Questa cifra copre l'intera casa e include:

• riscaldamento ambientale a infrarossi;
• acqua calda sanitaria;
• cucina;
• illuminazione;
• elettrodomestici;
• perdite della batteria e dell'inverter;
• uso generale di elettricità domestica.

Si stima che il riscaldamento ambientale rappresenti circa il 60% del consumo totale di elettricità invernale.

Quota stimata del riscaldamento

35 kWh × 60% = circa 21 kWh al giorno

Il restante consumo elettrico domestico è quindi di circa:

35 kWh − 21 kWh = circa 14 kWh al giorno

Uso elettrico	Consumo giornaliero
Riscaldamento ambientale a infrarossi stimato	21 kWh
Altra elettricità domestica	14 kWh
Consumo invernale totale massimo verificato	35 kWh

La cifra di 35 kWh è verificata dalle bollette elettriche. La suddivisione tra riscaldamento e altro uso domestico è una stima perché il sistema di riscaldamento non è sotto-contabilizzato separatamente.

Ciclo di lavoro stimato del sistema di riscaldamento

Il sistema completo potrebbe teoricamente consumare 59,2 kWh durante un programma di otto ore se tutte le zone rimanessero accese continuamente.

L'uso effettivo stimato del riscaldamento è di circa 21 kWh al giorno.

Il ciclo di lavoro medio equivalente implicito è quindi:

21 kWh ÷ 59,2 kWh = circa 35,5%

Ciò significa che, durante il periodo di riscaldamento programmato, le zone hanno funzionato a un ciclo di lavoro medio equivalente di circa il 35%.

Alcune stanze potrebbero funzionare più a lungo di altre e le singole zone cicleranno in momenti diversi a seconda della dispersione termica, delle impostazioni di temperatura e dell'occupazione.

Costo dell'elettricità senza spostamento tramite batteria

La tariffa elettrica diurna è di circa 26p per kWh.

Se l'intero consumo domestico giornaliero di 35 kWh fosse acquistato a questa tariffa, il costo sarebbe:

35 kWh × £0,26 = £9,10 al giorno

In un mese invernale di 30 giorni:

£9,10 × 30 = £273,00

Questo è il costo stimato per il consumo elettrico totale della proprietà, non solo per il riscaldamento.

Costo stimato del riscaldamento alla tariffa diurna

Se il riscaldamento rappresenta circa 21 kWh al giorno:

21 kWh × £0,26 = £5,46 al giorno

I restanti 14 kWh di domanda domestica costerebbero:

14 kWh × £0,26 = £3,64 al giorno

Insieme, questi producono il costo giornaliero totale di 9,10 sterline.

Accumulo a batteria e ricarica notturna

La proprietà dispone di un sistema di accumulo di energia a batteria da 20 kWh.

Utilizzare il 90% della capacità dichiarata fornisce circa:

20 kWh × 90% = 18 kWh di energia immagazzinata utilizzabile

La batteria viene caricata durante la notte a circa 7p per kWh.

Il costo della ricarica di 18 kWh durante la notte è:

18 kWh × £0,07 = £1,26

Con un consumo domestico totale massimo di 35 kWh al giorno, il fabbisogno residuo dalla rete diurna è di circa:

35 kWh − 18 kWh = 17 kWh

Il costo dell'elettricità rimanente a 26p per kWh è:

17 kWh × £0,26 = £4,42

Costo giornaliero domestico massimo realistico

Fonte di energia	Consumo	Tariffa	Costo
Ricarica notturna della batteria	18 kWh	7p/kWh	£1,26
Rete elettrica diurna rimanente	17 kWh	26p/kWh	£4,42
Uso totale elettricità domestica	35 kWh	—	£5,68 al giorno

In un mese invernale di 30 giorni:

£5,68 × 30 = circa £170,40

Rispetto all'acquisto di tutta l'elettricità alla tariffa diurna, questo rappresenta una riduzione illustrativa di:

£273,00 − £170,40 = £102,60 al mese

La batteria e la tariffa a fasce orarie riducono il costo massimo giornaliero stimato dell'elettricità di circa il 38%.

Allocazione realistica dei costi di riscaldamento

Si stima che il riscaldamento rappresenti circa il 60% del consumo totale di elettricità invernale.

Se il 60% del costo domestico corretto dalla batteria viene allocato al riscaldamento:

£5,68 × 60% = circa £3,41 al giorno

In un mese invernale di 30 giorni:

£3,41 × 30 = circa £102,30

Questa è un'allocazione proporzionale piuttosto che un costo di riscaldamento contabilizzato separatamente.

Un altro modo per illustrare il potenziale costo del riscaldamento è presumere che l'elettricità notturna immagazzinata venga utilizzata per coprire prima la domanda di riscaldamento.

Domanda stimata di riscaldamento:

21 kWh al giorno

Contributo della batteria:

18 kWh a 7p = £1,26

Domanda residua di riscaldamento:

3 kWh a 26p = £0,78

Costo illustrativo del riscaldamento ambientale:

£1,26 + £0,78 = circa £2,04 al giorno

In pratica, la batteria fornisce energia all'intera casa in modo dinamico, inclusi acqua calda, illuminazione, cucina ed elettrodomestici. Il costo effettivo del riscaldamento si trova quindi all'interno della bolletta elettrica domestica complessiva anziché essere addebitato separatamente.

Perché la potenza installata e il consumo elettrico sono diversi

Un malinteso comune è presumere che un sistema di riscaldamento da 7,4 kW consumi 7,4 kWh ogni ora per tutto il giorno.

La cifra di 7,4 kW è la potenza collegata massima disponibile se tutte e otto le zone di riscaldamento funzionano simultaneamente.

Il consumo effettivo è inferiore perché:

• ogni stanza ha un termostato separato;
• le stanze funzionano su programmi diversi;
• le zone si spengono dopo aver raggiunto la temperatura;
• non tutte le stanze richiedono calore contemporaneamente;
• i guadagni di calore interni riducono la domanda di riscaldamento;
• i modelli di occupazione variano durante il giorno.

Le bollette elettriche verificate forniscono un quadro più realistico rispetto al semplice moltiplicare la potenza collegata per il numero di ore in un giorno.

Precedente sistema di riscaldamento

Prima dell'installazione, la proprietà si affidava a una caldaia a gas e termosifoni a parete.

Il precedente assetto includeva:

• una caldaia centrale;
• tubature piene d'acqua;
• termosifoni che occupavano spazio a parete;
• controllo del riscaldamento centralizzato;
• manutenzione annuale della caldaia;
• dipendenza continua dal gas.

Il nuovo sistema rimuove questi componenti e li sostituisce con un riscaldamento elettrico nascosto suddiviso in otto zone controllate in modo indipendente.

Prima e dopo

Prima	Dopo
Caldaia a gas	Riscaldamento a infrarossi completamente elettrico
Termosifoni a parete	Riscaldamento a soffitto invisibile
Tubature a umido	Nessun circuito d'acqua di riscaldamento
Riscaldamento centralizzato	Otto zone indipendenti
Manutenzione caldaia	Nessuna manutenzione annuale della caldaia
Spazio a parete limitato	Pareti libere da termosifoni
Nessuna integrazione di batteria	Accumulo a batteria da 20 kWh
Riscaldamento a combustibili fossili	Strategia di riscaldamento completamente elettrico
Nessuna integrazione solare	Solare fotovoltaico previsto

Preparazione per un futuro impianto solare fotovoltaico

Il solare fotovoltaico non era ancora stato installato al momento della registrazione delle bollette elettriche invernali.

Il proprietario di casa prevede di aggiungere in futuro pannelli solari sul tetto.

Una volta installato, il sistema solare sarà in grado di:

• fornire parte del carico domestico diurno;
• ridurre l'elettricità importata dalla rete;
• caricare la batteria utilizzando la produzione solare in eccesso;
• supportare il riscaldamento in condizioni di luce diurna idonee;
• aumentare l'uso dell'elettricità autoprodotta.

La produzione solare varierà in base alla stagione e al meteo. Non si deve presumere che il solare sul tetto copra l'intero fabbisogno di riscaldamento invernale, ma può ridurre il consumo annuo dalla rete e migliorare le prestazioni complessive del sistema energetico completamente elettrico.

Costo di installazione

Materiali: £3.295,63

Installazione: £1.395,00

Costo totale installato: £4.690,63, comprensivo di materiali e installazione locale.

Risultati

Il progetto completato ha portato a:

• completa rimozione della caldaia a gas;
• nessun radiatore a parete;
• nessuna tubazione per riscaldamento a umido;
• riscaldamento a soffitto a scomparsa;
• otto zone controllate indipendentemente;
• otto termostati intelligenti;
• riscaldamento programmato fino a otto ore al giorno;
• una potenza totale collegata di 7,4 kW;
• consumo elettrico domestico massimo invernale verificato di circa 35 kWh al giorno;
• uso stimato per il riscaldamento degli ambienti di circa 21 kWh al giorno;
• una batteria da 20 kWh con una capacità utilizzabile di circa 18 kWh;
• ricarica della batteria notturna a basso costo;
• preparazione per un futuro impianto solare fotovoltaico;
• maggiore spazio utilizzabile sulle pareti;
• riduzione della manutenzione dell'impianto di riscaldamento meccanico.

Nota importante sulle prove

La cifra del consumo massimo di elettricità in inverno di circa 35 kWh al giorno si basa sulle bollette elettriche dell'immobile.

L'allocazione stimata del 60% al riscaldamento degli ambienti si basa sui programmi di riscaldamento, sul funzionamento del termostato e sugli altri carichi elettrici domestici. Non si basa su una contabilizzazione separata del riscaldamento.

I calcoli dei costi utilizzano tariffe elettriche di:

• circa 7p/kWh per la ricarica notturna;
• circa 26p/kWh per l'elettricità diurna.

I calcoli escludono i costi fissi poiché si applicano indipendentemente dal sistema di riscaldamento installato.

Le perdite di conversione della batteria, le impostazioni di riserva e le variazioni tariffarie possono influenzare anche i costi effettivi.

Conclusione

Questo caso studio dimostra come una casa di 100 m² abbia abbandonato una tradizionale caldaia a gas per adottare un sistema di riscaldamento a soffitto completamente elettrico e invisibile.

L'immobile utilizza ora una pellicola riscaldante a infrarossi iH405 da 500 mm con una potenza totale collegata di 7,4 kW, suddivisa in otto zone controllate indipendentemente.

Sebbene il sistema possa fornire 7,4 kW quando tutte le zone richiedono calore, non funziona continuamente a piena potenza. Le bollette elettriche mostrano che il consumo massimo totale invernale dell'abitazione è rimasto di circa 35 kWh al giorno, includendo il riscaldamento e ogni altra richiesta elettrica nell'immobile.

Si stima che il riscaldamento rappresenti circa 21 kWh al giorno, equivalenti a un ciclo di lavoro medio di circa il 35% durante il periodo di riscaldamento programmato di otto ore.

Caricando circa 18 kWh di capacità utilizzabile della batteria durante la notte a 7p/kWh, il costo massimo illustrativo dell'elettricità domestica totale viene ridotto da circa £9,10 a circa £5,68 al giorno.

L'aggiunta prevista di solare fotovoltaico completerà la strategia più ampia del proprietario di casa di combinare riscaldamento elettrico, accumulo a batteria e generazione rinnovabile in loco.

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