Tecnologia

Spettro elettromagnetico

I raggi infrarossi appartengono alla luce invisibile e la loro banda nello spettro elettromagnetico è immediatamente inferiore a quella della luce visibile del colore rosso, da cui il termine infrarosso, che letteralmente significa “sotto il rosso” (dal latino infra, “sotto”).

Come esemplificato dallo schema, gli oggetti a bassa temperatura emettono onde lunghe e a bassa frequenza del tutto innocue per gli esseri umani, come le onde radio e l’infrarosso, mentre gli oggetti ad alta temperatura emettono onde corte ad altissima frequenza. Queste ultime sono dannose per il corpo umano, in quanto capaci di rimuovere elettroni dagli atomi che incontrano (il cosiddetto processo di ionizzazione).
Tra queste vi sono i raggi gamma, i raggi X e gli ultravioletti

I raggi infrarossi si collocano quindi nello spettro sotto la frequenza del colore rosso, e non sono altro che onde elettromagnetiche invisibili emesse da qualsiasi oggetto moderatamente caldo. Per questo motivo quando un oggetto diventa incandescente si colora di arancione, perché ha raggiunto una temperatura sufficiente ad emettere onde nella frequenza del rosso, e diverrebbe azzurro se si surriscaldasse ancor di più.

Equilibrio termico e benessere

Cosa accade al nostro corpo quando non abbiamo né troppo caldo né troppo freddo? Cosa accade quando ci sentiamo bene?

Per capirlo dobbiamo approfondire il funzionamento del tatto, uno dei cinque sensi degli esseri umani. Il tatto, infatti, si divide in tatto termico e tatto meccanico, in quanto nella nostra cute esistono recettori sensibili alla temperatura e recettori sensibili alla pressione. A seconda della temperatura dell’ambiente in cui ci troviamo, i recettori del freddo e del caldo (rispettivamente corpuscoli di Krause e Ruffini) inviano degli impulsi al cervello a una certa frequenza. Per fare un esempio: se ci trovassimo ad attraversare il deserto del Sahara sotto il sole, tutti i recettori del caldo distribuiti nella nostra pelle invierebbero molti impulsi al secondo al cervello, consumando parecchia energia elettrochimica. Stessa cosa accadrebbe con i recettori del freddo se scalassimo l’Everest in pantaloncini. Come si può vedere dal grafico qui sotto, alla temperatura superficiale di 36 gradi, i recettori del caldo e del freddo inviano impulsi al cervello alla stessa frequenza (due al secondo), consumando il minimo quantitativo di energia elettrochimica. Abbiamo quindi trovato l’equilibrio termico, in quanto a queste condizioni il corpo non deve compensare deficit energetici e percepisce una sensazione di benessere.

A questo punto potremmo pensare che sia sufficiente raggiungere tale condizione di equilibrio per ottenere uno stato di confort ottimale, ma non è così. Immaginate di trovarvi in montagna, colpiti dal tepore dei raggi solari che vi scaldano il viso, e poi immaginatevi in una stanza con un tubo che vi spara aria calda in faccia. In entrambe le condizioni la temperatura superficiale della pelle sarebbe di 36 gradi, ma nel secondo caso i sensori del tatto meccanico, colpiti dall’aria sparata in faccia, ne invierebbero a una frequenza altissima. Non solo, i recettori del tatto meccanico sono presenti nell’epidermide in quantità fino a 33 volte maggiori rispetto a quelli termici, consumando molta più energia elettrochimica. Qui sta la grande differenza tra i classici sistemi di riscaldamento a convezione, che necessitano di creare correnti di aria calda per scaldare l’epidermide, e il riscaldamento per irraggiamento dei pannelli Scaldaquore. Utilizzando i raggi infrarossi ad onda lunga si può ottenere l’equilibrio termico scaldando direttamente i corpi, senza stressare l’organismo e senza consumare più energia del necessario, per poterla così impiegare in altre attività, fisiche o intellettuali.

Analisi termografica dei pannelli Scaldaquore

Con l’ausilio di una termocamera sensibile alle onde nello spettro dell’infrarosso possiamo “vedere” il comportamento dei pannelli Scaldaquore e dei corpi con i quali interagisce.

In Figura 1 possiamo intravedere come la resistenza all’interno dello specchio Mirage distribuisca in maniera omogenea il calore lungo il pannello, così da sfruttare al meglio tutta la superficie radiante e irraggiare la massima porzione possibile degli ambienti.

In Figura 2 la parete frontale, situata a 6 metri, viene caricata di energia dai raggi infrarossi, raggiungendo temperature vicine ai 23 gradi. A sua volta, la parete così riscaldata, riemetterà nell’ambiente raggi infrarossi, contribuendo così a creare un microclima caldo e confortevole.

Confrontiamo ora gli effetti di un tradizionale fancoil sul corpo umano (Figura 3) rispetto all’irraggiamento dei pannelli Scaldaquore (Figura 4). La differente intensità della colorazione ci permette di notare come nel primo caso la distribuzione del calore sia disomogenea, concentrandosi soprattutto sulla zona colpita dal moto convettivo del fancoil. Nel caso dei pannelli Scaldaquore, al contrario, l’irraggiamento riscalda la superficie dei corpi in modo omogeneo, contribuendo in questo caso a raggiungere l’equilibrio termico su tutta la superficie dell’epidermide, per una sensazione di confort ottimale.