Riscaldamento ad Infrarosso: Funzionamento e Vantaggi

Maggiore Efficienza e Meno Sprechi con i Raggi Infrarossi

Tra i sistemi per il riscaldamento domestico, si sta facendo sempre più largo nelle abitudini degli italiani il riscaldamento con pannelli ad infrarossi.

Questa speciale tecnologia sfrutta le proprietà dei raggi infrarossi, che rappresentano un tipo di radiazione invisibile all’occhio umano. Similmente a quanto succede con i raggi solari, i raggi infrarossi riscaldano direttamente il corpo umano, senza necessità di riscaldare l’aria circostante.

In tal modo i pannelli a infrarossi operano un riscaldamento mirato, che presenta diversi vantaggi rispetto a quello offerto dai sistemi più tradizionali. In questo articolo analizzeremo, pertanto, le caratteristiche di questo innovativo sistema ed i benefici che garantisce a chi lo installa nella propria casa.

Come funziona il riscaldamento con pannelli ad infrarossi

Il sistema di riscaldamento a infrarosso si avvale di uno o più pannelli con una superficie in vetro, anche a più strati, da installare a parete. La principale caratteristica di questo sistema è quello di sfruttare l’energia elettrica per generare calore, che viene irradiato dalla superficie di ogni pannello in maniera molto diversa da quanto avviene con i classici termosifoni.

Questi ultimi, infatti, sfruttano i principi della convezione termica per riscaldare l’aria più vicina al radiatore. La circolazione dell’aria fa il resto: l’aria calda tende a salire verso il soffitto e si crea un circolo di aria calda, che però si distribuisce in maniera disomogenea all’interno della stanza. Il risultato è un riscaldamento lento e mal distribuito che, in particolare, lascia una temperatura piuttosto bassa in prossimità del pavimento, e quindi vicino ai nostri piedi.

Il sistema di riscaldamento con pannelli ad infrarossi, invece, provvede a riscaldare direttamente le superfici delle pareti e degli oggetti presenti nella stanza, come tavoli e ripiani, e assicura un’immediata sensazione di calore anche sulla nostra pelle.

Ciò è dovuto alle proprietà fisiche dei raggi infrarossi, che scaldano le superfici degli oggetti circostanti anziché l’aria che li circonda, provocando uno sviluppo di calore al loro interno. Proprio per questo motivo, i raggi infrarossi sono anche conosciuti come radiazioni termiche. Gli infrarossi irradiati da ciascun pannello agiscono per un raggio di alcuni metri, e allo stesso modo riscaldano la nostra pelle.

I vantaggi del riscaldamento ad infrarosso

La capacità di sfruttare l’energia elettrica per generare calore rappresenta un primo grande vantaggio del sistema a pannelli ad infrarossi e consente di risparmiare sul combustibile altrimenti necessario per il riscaldamento degli ambienti domestici. A questo proposito, va però precisato che un impianto differente rimane indispensabile per la produzione di acqua calda sanitaria ad uso domestico.

I pannelli ad infrarossi assicurano un riscaldamento uniforme dell’ambiente e perciò non risulta necessario provocare l’aumento della temperatura dell’aria per donare calore alle persone. Anzi, la sensazione di tepore avvertita dall’uomo in presenza di pannelli ad infrarossi risulta più gradevole, rispetto a quella offerta dai sistemi a termoconvezione, proprio perché viene avvertita in maniera omogenea in tutto il corpo.

Ma non è tutto: i pannelli ad infrarosso, infatti, rappresentano un sistema più sano a livello di igiene, poiché previene la formazione delle muffe e non comporta il movimento all’interno della stanza di polveri e batteri, come invece accade con i sistemi che sfruttano la circolazione dell’aria.

Rispetto si sistemi di riscaldamento tradizionale, inoltre, l’impianto con pannelli ad infrarossi presenta l’indiscusso vantaggio di poter essere facilmente disinstallato in caso di trasferimento in un’altra abitazione. Sotto questo aspetto, l’impianto si dimostra molto versatile, risultando adatto ad essere utilizzato anche nell’ambito di uffici e case per le vacanze.

Conclusioni: l’impianto a pannelli ad infrarossi conviene?

Questo tipo di impianto è consigliato a chi può contare su una potenza al contatore più alta dei canonici 3 kW domestici e rappresenta una soluzione sicuramente da considerare per chi ha un’abitazione con classe energetica alta. Come detto, la presenza di un impianto fotovoltaico ne incrementa la convenienza, specialmente se quest’ultimo è dotato di batterie di accumulo.

La possibilità di regolazione dei parametri da centralina, inoltre, consente un’ottima adattabilità alle esigenze di riscaldamento che si presentano di volta in volta.

Inoltre, un altro punto a favore di questo sistema è la facilità di installazione, che può essere effettuata anche direttamente dall’acquirente con l’ausilio di un semplice trapano ed un normale collegamento alla presa elettrica. In questo modo è anche più semplice decidere quanti pannelli installare in ciascuna stanza.

Da rilevare, infine, che oltre ad una più piacevole percezione del calore, rispetto ai tradizionali sistemi di riscaldamento, l’impianto con pannelli ad infrarossi rappresenta anche una gradevole soluzione di design: oltre ai pannelli in tinta uniforme neutra, infatti, sono disponibili in commercio diversi modelli colorati e addirittura anche dei pannelli che riportano sulla superficie la riproduzione di dipinti famosi, in modo da poter essere utilizzati come vere e proprie opere d’arte all’interno del proprio appartamento.

Calore infrarosso per la lavorazione degli alimenti

Lavorazione della cioccolata, farcitura dei cioccolatini, precottura di piatti pronti o riscaldamento dello strato superficiale degli alimenti – in diversi processi dell’industria alimentare servono temperature precise e tali da non surriscaldare i prodotti alimentari.

Gli irraggiatori all’infrarosso trasmettono il calore in assenza di contatto e solo per il tempo necessario. Il calore viene quindi erogato senza la fase di preriscaldamento con un impiego efficiente dell’energia nel momento in cui serve.
Inoltre gli irraggiatori all’infrarosso reagiscono con estrema rapidità e possono perciò essere azionati e controllati in modo efficiente. E tutto ciò è importante per la qualità dei prodotti alimentari.

Cottura all’infrarosso

Le radiazioni infrarosse fanno parte dello spettro elettromagnetico: sono quelle con lunghezza d’onda compresa tra 700 nm e 1 mm, con frequenza inferiore a quella della luce visibile ma superiore a quella delle onde radio. Vengono spesso associata ai concetti di “calore” o “radiazione termica”: ogni oggetto emette spontaneamente radiazioni infrarosse.

Vi è poi l’utilizzo degli infrarossi per la cottura degli alimenti: se paragonati all’utilizzo del calore convenzionale per es. tipico di un forno tradizionale, ha il vantaggio di non richiedere il riscaldamento dell’aria all’interno del forno come mezzo di trasmissione del calore all’alimento.

Questo fatto ha gli indubbi vantaggi di permettere riduzione dei costi e migliore risultato qualitativo sull’alimento, che non tende a “seccarsi” come nel forno convenzionale. Le apparecchiature per cuocere ad infrarossi sono in genere piuttosto compatte e permettono un accurato controllo della temperatura, e il calore può essere applicato in maniera uniforme ad ampie aree di alimento. Gli infrarossi di media lunghezza d’onda sono impiegati già da tempo per cuocere alcuni alimenti, per es. per grigliare alcuni tipi di carne come gli hamburger. Questa fonte di calore è infatti particolarmente idonea alla carne, specialmente di piccola pezzatura, poiché permette di cuocerla rapidamente mantenendone inalterata la succosità. Utilizzando lunghezze d’onda maggiori (lontano infrarosso) e di conseguenza meno potenti, si ottiene una maggiore efficienza energetica, con più rapido innalzamento della temperatura al cuore del prodotto, e si ha una minore perdita di liquidi dalla carne, con minori tempi di cottura e migliore resa del prodotto, a causa dei motivi di seguito esposti. Le radiazioni con lunghezza d’onda inferiore (vicino e medio infrarosso) penetrano la superficie dell’alimento in modo più efficiente, ma vengono rapidamente rallentate a causa dell’effetto evaporativo che consuma buona parte del calore e della formazione di una “crosta” superficiale che ostacola l’ulteriore penetrazione del calore. Le radiazioni con lunghezza d’onda maggiore (lontano infrarosso) provocano invece un minor riscaldamento dell’alimento, causando minore evaporazione (e di conseguenza anche maggiore resa) e più lenta formazione della “crosta”, inoltre in genere il costo per generare raggi nel lontano infrarosso (meno ricchi di energia) è in genere minore. Di contro, il risultato sensoriale ottenuto con le radiazioni del medio infrarosso può però essere migliore (odore, sapore e aspetto più “croccante” ed “abbrustolito”): la scelta più idonea dipende in gran parte dal tipo di alimento cucinato (pezzatura, contenuto di grasso, etc.). Per es. nel caso della carne il contenuto di grasso va tenuto in considerazione per l’impostazione dei parametri di cottura, poiché all’aumentare della percentuale di grasso aumenta anche la velocità di diffusione del calore nel prodotto e quindi diminuisce il tempo di cottura. Gli infrarossi possono essere applicati agli alimenti non solo per la loro cottura, ma anche per es. per trattamenti superficiali di pastorizzazione da applicarsi prima del confezionamento.

L’applicazione di infrarossi si è dimostrata efficace nel debellare anche microrganismi patogeni quali Listeria monocytogenes, appositamente inoculata sulla superficie di preparazioni a base di carne, senza necessità di raggiungere temperature che potessero provocare danneggiamento qualitativo del prodotto (come verificato attraverso prove colorimetriche). Un altro esempio di applicazione particolare degli infrarossi consiste nel loro abbinamento ai processi di affumicatura (tipicamente molto lunghi), per renderli più rapidi e ottenere prodotti più salutari: in tal modo l’affumicatura si può svolgere anche in pochi minuti anziché in varie ore, e può essere effettuata in linea anziché all’interno dei tradizionali forni di affumicatura discontinui.

Trattamenti ohmici

Il riscaldamento ohmico è un elettro-riscaldamento che consiste nel passaggio diretto di corrente elettrica attraverso l’alimento, utilizzando una apposita cella contenente due elettrodi. Consente di riscaldare molto rapidamente alimenti solidi (carne, verdure, etc.), semisolidi (salse, condimenti, etc.) o contenenti pezzi solidi (macedonie, giardiniere, salse con pezzi, etc.) attraverso la generazione di calore all’interno degli stessi. Poiché la parte liquida non viene surriscaldata, non trattandosi di un convenzionale riscaldamento per conduzione dall’esterno verso il cuore, si evita lo scadimento qualitativo e sensoriale dell’alimento per es. sapore di cotto, aspetto imbrunito o comunque perdita del colore brillante, perdita di aromi, e così via. Si ha quindi la possibilità di ottenere prodotti che mantengono spiccate caratteristiche sensoriali, quasi come se fossero “fatti in casa”. Questo tipo di alimenti è sempre più gradito e richiesto dai consumatori. Ulteriori vantaggi sono rappresentati dalla velocità, con conseguente accorciamento dei tempi di processo e spesso rese produttive maggiori, e dalla maggiore efficacia nell’abbattimento microbico, con l’ottenimento di prodotti più sicuri e meglio conservabili nel tempo. La semplicità del processo rende gli impianti ohmici affidabili e spesso utilizzabili in continuo, o almeno per alimenti in grado di fluire (compresi fluidi contenenti pezzi). La maggiore difficoltà applicativa consiste nell’individuare i parametri per ogni tipo di prodotto. Un tipico alimento a cui questa tecnica si applica bene è la passata di pomodoro, per la quale esistono già numerose realizzazioni produttive. Il processo può essere tarato in modo più o meno spinto a seconda che si desideri un prodotto minimamente trattato (per es. macedonie di frutta per il catering) oppure un prodotto più stabile e con maggiore shelf life, pastorizzato o sterilizzato: in tal caso l’utilizzo del trattamento ohmico diviene particolarmente interessante poiché può consentire, in un unico passaggio, sia la cottura che la sterilizzazione dell’alimento. Tra i punti di debolezza di tale tecnologia vi sono l’elevato fabbisogno di energia elettrica per il riscaldamento, la necessità di calibrare finemente i parametri del processo al variare del tipo di alimento trattato, e la necessità di prevedere il confezionamento in asettico per sfruttare appieno le potenzialità della tecnologia stessa.

Irragiamento, trasmissione del calore

L’irraggiamento è una forma di trasmissione del calore e quindi di energia per mezzo di onde elettromagnetiche – raggi infrarossi – che si trasformano in calore a contatto con qualsiasi tipologia di corpo.

Questa energia, o meglio, queste onde elettromagnetiche viaggiano alla velocità della luce ed hanno la prerogativa di non riscaldare l’aria, ma bensì le superfici. Già da questo si può capire che con questa tecnologia si può ottenere un notevole risparmio nel consumo di energia oltre che condizioni di comfort ideali per l’uomo.

Il principio che regola il riscaldamento ad infrarossi è molto semplice.

L’elemento di resistenza elettrica posto all’interno del pannello si riscalda per mezzo della corrente elettrica e successivamente viene riscaldata la superficie della piastra anteriore tramite la quale si crea la lunghezza d’onda di energia in infrarosso (7-10 μm). Questa energia, una volta entrata in contatto con qualsiasi corpo, si trasforma in calore andando a riscaldare qualsiasi superficie.

Le onde di calore che riscaldano la parte superiore della parete, del pavimento e del soffitto vengono assorbite dai muri delle stanze in cui è installato il pannello e questa energia viene in buona parte nuovamente irradiata nel locale andando a creare una temperatura confortevole.

La differenza rispetto ai tradizionali termosifoni o fan coil è evidente. Questi ultimi, infatti, scaldano l’aria e l’aria a sua volta scalda l’ambiente circostante con un dispendio di energia determinato da questo inutile passaggio che crea inefficienza. Il riscaldamento ad infrarossi, invece, elimina un passaggio in quanto i raggi riscaldano direttamente le persone e gli oggetti senza riscaldare l’aria.

Il calore prodotto dai raggi infrarossi, come il calore del sole, ha effetti estremamente positivi sulla temperatura ambientale e sulla salute. I vantaggi sono molteplici in quanto non crea nessun moto d’aria, non produce polvere, non determina la formazione di muffe, non produce aria secca, non rilascia emissioni di fuliggine o CO2 ed è assolutamente silenzioso.

Le applicazioni di questo sistema vanno dal residenziale al terziario, all’industria. Nel terziario trova impiego nel riscaldamento da esterno per riscaldare tavolini di ristoranti, pub o postazioni di lavoro esterne mentre nell’industria trova impiego nel riscaldamento delle postazioni di lavoro degli operai senza dover necessariamente riscaldare tutta l’area intorno ad essi.

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