HYPOTHERMOS® è il marchio sotto il quale viene proposta in Italia la tecnologia nota nei paesi di lingua tedesca con il nome di Temperierung®.
Si tratta di un sistema per il controllo delle condizioni ambientali microclimatiche che si propone di essere meno invasivo dei sistemi usati nell'edilizia corrente (sistemi a convezione o radianti prefabbricati).
Viene infatti perseguita la ricerca del minimo impatto tanto sulla consistenza fisica delle edificio (in vista della conservazione dell'edificio), quanto sulla variazione delle condizioni di COMFORT (in vista di un maggior benessere, e/o di condizioni omogenee per la conservazione di oggetti mobili).
Tali caratteristiche ne esaltano l'applicazione in edifici vincolati e per usi espositivi, ma il sistema trova larga applicazione anche su nuove costruzioni e ristrutturazioni.
La Temperierung nasce a partire da una esperienza condotta a partire dagli anni Ottanta dalla Bayerische Landesamt für Nicht-Staatlichen Museen, organismo federale di tutela dei beni architettonici del Land Baviera.
Viene installato prevalentemente a parete, ed costituito nella sua declinazione standard da tubazioni in rame incassate o sovrapposte alla muratura, o addirittura alloggiato nello spessore degli intonaci e delle altre finiture, nella ricerca di una compatibilità più possibile ampia con i caratteri e il comportamento dell'edificio.
Il sistema consiste essenzialmente nell'inserimento, alla base delle pareti perimetrali e/o in contatto con il terreno, di tubazioni non coibentate in rame, di opportuno diametro, circolanti acqua calda; grazie a questo sistema vengono portati a temperatura adeguata, continuativamente ad impianto acceso, e quindi per tutta la stagione invernale, tutti i locali interessati. Ulteriori circuiti, in funzione delle specifiche richieste funzionali nonché della tipologia e delle condizioni del singolo edificio sono altresì inseriti nelle pareti.
La temperatura dell'acqua all'interno delle tubazioni di detto sistema è regolata da software di controllo dedicato. La temperatura varia in funzione delle condizioni climatiche esterne.
Un intervento di questo tipo compensa in parte la mancata coibentazione ed è un conveniente mezzo per evitare fenomeni di condensa superficiale (e.g. in caso di murature a piano terra a contatto con il terreno).
Il primo aspetto rilevante nei sistemi di riscaldamento è la dinamica di scambio termico tra la fonte del calore e gli utenti. Esso è caratterizzato da un bilanciamento di due modi di scambio termico sensibile: lo scambio radiante e lo scambio convettivo.
Lo scambio termico convettivo è quello prevalente negli impianti quali caloriferi, termoconvettori, ventilconvettori. In tali impianti l'aria rappresenta, infatti, non solo la miscela di gas naturale in cui siamo immersi bensì anche il fluido termovettore contenente quasi tutta l'energia termica immessa nell'ambiente da climatizzare. I sistemi convettivi scaldano puntualmente l'aria del locale che viene tenuta in continuo movimento creando una situazione nociva alle persone (ventilazione del corpo con evaporazione di liquidi e sensazione di freddo). Inoltre, nonostante le alte temperature dell'aria in prossimità dei corpi scaldanti (30°-35°C), la temperatura superficiale dei muri è frequentemente bassa: le pareti fredde causano una sensazione di differente temperatura tra le varie zone del locale e dunque provocano una riduzione del comfort.
Effetti altrettanto negativi agiscono sugli oggetti delicati, come le pitture murali, i dipinti e tutti gli oggetti che temono le variazioni delle condizioni microclimatiche: il movimento dell'aria provoca circolazione di polvere, stress termici superficiali, aria molto secca.
Le conseguenze di questo squilibrio tra i modi di scambio vengono compensate dai sistemi radianti, nei termini proposti dal sistema HYPOTHERMOS®: in questo caso il fluido termovettore (acqua calda), scorrendo all'interno della struttura edilizia, cede il calore alle murature, instaurando così le condizioni per uno scambio radiante più proficuo. Ne risulta un netto ridimensionamento dello scambio convettivo: l'aria non è più in movimento, la sua temperatura è leggermente più bassa - il suo riscaldamento avviene, infatti, per scambio in modo naturale (conduzione termica e limitati fenomeni microconvettivi) con le superfici interne, producendo considerevoli effetti positivi. Una minore temperatura dell'aria comporta un'umidità relativa superiore. Soprattutto, temperatura e umidità relativa assumono valori stabili e omogenei nell'ambiente.
Il risultato è un maggior benessere: infatti, per mantenere costante la temperatura corporea, il calore prodotto dal metabolismo deve essere continuamente ceduto principalmente nei polmoni attraverso lo scambio tra il sangue e l'aria inspirata e, quando tale funzione risulta insufficiente, p.es. con l'aria troppo calda, attraverso la pelle (sudore). Abbiamo già visto che quest'ultima reazione, a causa del moto d'aria, provoca paradossalmente la sensazione di freddo e la conseguente richiesta di maggior calore ecc. La figura riporta uno schema che mostra l'esistenza di un ben determinato livello di scambio di energia radiante tra corpo e parete che si riflette nelle volute condizioni di benessere ambientale. Il raggiungimento di questo equilibrio è lo scopo della metodologia di progettazione delle applicazioni HYPOTHERMOS®.
Attualmente sono in corso alcune campagne di monitoraggio che si propongono di restituire risultati scientifici significativi sui meccanismi di funzionamento del sistema Temperierung: dal Politecnico di Milano, sul Palazzo Pallavicino a Cremona, e dall'Institut für Bauphysik del Fraunhofer Institut München su diciassette edifici campione tra quelli dotati di Temperierung in tutta la Baviera.
Die Temperierung è il termine che in lingua tedesca identifica questo sistema di riscaldamento radiante. L'etimo, di chiara ascendenza latina, riconduce ai concetti di "temperare", "smorzare" le condizioni ambientali più severe. Il principio di funzionamento di HYPOTHERMOS® è basato su un principio conosciuto da oltre 2000 anni come riscaldamento ad ipocausto, utilizzato in epoca romana per il riscaldamento degli ambienti, in particolare termali.
In questi sistemi di epoca romana, infatti, le condizioni di comfort venivano raggiunte riscaldando la massa inerte delle compagini murarie, facendovi circolare aria calda prodotta a partire dai locali sotterranei.
Notevolmente ridotti sono i consumi energetici riscontrati dalla esperienza pratica delle applicazioni del sistema HYPOTHERMOS®.
Il normale ricambio dell'aria degli ambienti, per motivi igienici, porta con se una minore quota di energia. Si può facilmente capire che questo vantaggio diventa ancora più marcato nelle situazioni in cui i volumi di ricambio dell'aria sono molto elevati per effetto del tipo di uso dei locali e del forte ricambio di persone (ambienti pubblici, musei, esposizioni).
Nel caso specifico di edifici di epoche passate le stanze presentano molto spesso quote superiori alla media ritenuta sufficiente oggi. Riscaldare con aria calda ambienti con alti soffitti è sempre stato difficile. In questo caso invece, poiché il sistema di riscaldamento lavora prevalentemente nella fascia inferiore delle pareti, l'altezza dei locali non è vissuto come un problema particolare.
Infine, un dato importante sia a fini pratici che economici: poiché il sistema HYPOTHERMOS® prevede un'erogazione del calore in modalità costante nel tempo, ne risulta una forte riduzione delle potenze termiche da installare. Le centrali termiche che alimentano questo sistema sono di norma fino a 4 (quattro) volte meno potenti di quelle previste dai sistemi tradizionali in applicazioni analoghe.