Tipi di sistemi di riscaldamento domestico

Esistono diversi tipi di sistemi utilizzati per fornire calore in una casa e all'interno di ogni tipo generale ci sono molte variazioni. Alcuni sistemi di riscaldamento condividono componenti con le apparecchiature di raffreddamento della casa e alcuni sistemi forniscono sia il riscaldamento che il raffreddamento. Il termine HVAC - riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria - viene utilizzato per descrivere il sistema di climatizzazione generale di una casa.

Indipendentemente dal sistema HVAC utilizzato, lo scopo di tutti gli apparecchi di riscaldamento è quello di attingere l'energia termica da una fonte di combustibile e trasferirla negli spazi abitativi per mantenere una temperatura ambiente confortevole. I sistemi di riscaldamento possono utilizzare una varietà di fonti di carburante, tra cui gas naturale, propano, olio combustibile, biocarburanti (come il legno) ed elettricità. Alcune case hanno più di un sistema di riscaldamento, ad esempio quando un seminterrato aggiuntivo o finito viene riscaldato da un sistema diverso rispetto al resto della casa.

Il sistema HVAC di gran lunga più diffuso nelle moderne case nordeuropee è il sistema di ventilazione forzata che utilizza un forno con un ventilatore che fornisce aria calda ai vari ambienti della casa attraverso una rete di condotti. I sistemi di aria forzata regolano molto rapidamente la temperatura di una stanza e, poiché i sistemi di condizionamento dell'aria possono condividere lo stesso ventilatore e le stesse condutture, questo è un sistema HVAC globale efficiente.

Fonti di combustibile: i forni che alimentano i sistemi ad aria forzata possono essere alimentati da gas naturale, propano liquido (LP), olio combustibile o elettricità.

Distribuzione: L' aria riscaldata dal bruciatore del forno o dall'elemento riscaldante viene distribuita attraverso una rete di condotti ai registri di riscaldamento dei singoli locali. Un altro sistema di condotti restituisce l'aria al forno attraverso i ritorni di aria fredda.

Vantaggi:

• I sistemi ad aria forzata possono essere filtrati per rimuovere polvere e allergeni. Tuttavia, possono anche aumentare la quantità di allergeni dispersi nell'aria.
• L'apparecchiatura dell'umidificatore (o deumidificatore) può essere integrata nel sistema di aria forzata.
• I forni ad aria forzata sono relativamente economici.
• Questi forni possono raggiungere i valori AFUE (Annual Fuel Utilization Efficiency) più alti di qualsiasi sistema di riscaldamento (ma ciò non significa necessariamente che questo sia il modo più efficiente per riscaldare una casa).
• I sistemi ad aria forzata possono combinare il raffreddamento con la capacità di riscaldamento.

Svantaggi:

• Richiede canalizzazione e occupa spazio nei muri.
• I ventilatori del forno possono essere rumorosi.
• L'aria in movimento può distribuire allergeni.
• L'aria in movimento può diventare secca se non viene umidificata.
• Poiché i sistemi ad aria forzata riscaldano l'aria e non gli oggetti in una stanza, non è considerata la forma di riscaldamento più confortevole.

Un precursore dei sistemi ad aria forzata, i forni ad aria a gravità distribuiscono anche l'aria attraverso un sistema di condotti metallici, ma invece di forzare l'aria tramite un ventilatore, i sistemi di aria a gravità funzionano secondo la semplice fisica di aria calda che sale e aria fredda affonda. Un forno a gravità in un seminterrato riscalda l'aria, che poi sale nelle varie stanze attraverso dei condotti. L'aria fredda ritorna al forno tramite un sistema di condotti di ritorno dell'aria fredda. I cosiddetti forni "polpo" trovati in molte case più vecchie sono forni ad aria a gravità.

I sistemi ad aria gravitazionale non sono più installati, ma in molte case più vecchie continuano a funzionare in modo efficiente.

Fonte di combustibile: i forni ad aria forzata possono essere alimentati da gas naturale, propano liquido (LP), olio combustibile o elettricità.

Distribuzione: l'aria condizionata viene fatta circolare attraverso una rete di condotti metallici.

Vantaggi:

• I sistemi a gravità non hanno parti mobili e possono durare per molti decenni.
• L'attrezzatura del sistema è molto affidabile e richiede poca manutenzione.

Svantaggi:

• L'aria non può essere filtrata efficacemente.
• L'efficienza energetica è inferiore rispetto ai forni più recenti.
• Le regolazioni della temperatura sono lente perché i sistemi funzionano con semplici correnti di convezione.

Il moderno riscaldamento a pavimento è un tipo di sistema di riscaldamento radiante. Il riscaldamento radiante è diverso dal calore ad aria forzata in quanto riscalda oggetti e materiali, come mobili e pavimenti, piuttosto che solo l'aria. La maggior parte dei sistemi radianti di tutta la casa distribuisce il calore tramite l'acqua calda riscaldata in una caldaia o in uno scaldabagno.

Il riscaldamento a pavimento prevede tubi dell'acqua in plastica installati all'interno di pavimenti in lastre di cemento o attaccati alla parte superiore o inferiore dei pavimenti in legno. È silenzioso e generalmente efficiente dal punto di vista energetico. Tende a riscaldarsi più lentamente e impiega più tempo per adattarsi rispetto al riscaldamento ad aria forzata, ma il suo calore è più consistente.

Esistono anche sistemi a pavimento che utilizzano cavi elettrici installati sotto i materiali del pavimento, tipicamente ceramica o piastrelle di pietra. Questi sono meno efficienti dal punto di vista energetico rispetto ai sistemi di acqua calda e vengono generalmente utilizzati solo in stanze piccole come i bagni.

Fonti di combustibile: i sistemi di tubazioni dell'acqua calda sono generalmente riscaldati da una caldaia centrale, che può essere alimentata a gas naturale, propano liquido (LP) o elettricità. L'acqua calda può anche essere fornita dai sistemi solari di acqua calda, che sono comunemente usati per integrare i sistemi a combustibile.

Distribuzione: i sistemi a pavimento sono generalmente distribuiti dall'acqua calda che scorre attraverso tubi di plastica.

Vantaggi:

• I sistemi radianti forniscono un calore confortevole e uniforme.
• Quando riscaldati da caldaie, i sistemi radianti possono essere molto efficienti dal punto di vista energetico.

Svantaggi:

• I sistemi radianti sono relativamente lenti a riscaldarsi e adattarsi ai cambiamenti di temperatura.
• L'installazione di sistemi a pavimento può essere costosa.
• È difficile accedere alle tubazioni nascoste se emergono problemi di manutenzione.
• I sistemi basati su caldaia non possono essere combinati con l'aria condizionata.

Le vecchie case e condomini nel Nord Europa sono spesso riscaldate con caldaie e radiatori tradizionali. Questi includono una caldaia centrale che fa circolare il vapore o l'acqua calda attraverso i tubi alle unità di radiatori posizionate strategicamente intorno alla casa. Il classico radiatore, un'unità verticale in ghisa solitamente posizionata vicino alle finestre, è spesso chiamato radiatore a vapore, sebbene questo termine a volte sia impreciso.

In realtà, ci sono due tipi di sistemi utilizzati con questi vecchi radiatori. Le vere caldaie a vapore in realtà fanno circolare il vapore gassoso attraverso i tubi ai singoli radiatori, che quindi si condensa di nuovo in acqua e ritorna alla caldaia per il riscaldamento. I moderni sistemi di radiatori fanno circolare l'acqua calda ai radiatori tramite pompe elettriche. L'acqua calda rilascia il suo calore al radiatore e l'acqua raffreddata ritorna alla caldaia per un ulteriore riscaldamento. I sistemi di radiatori ad acqua calda sono molto comuni in Europa.

Fonti di carburante: i sistemi di caldaie / radiatori possono essere alimentati a gas naturale, propano liquido, olio combustibile o elettricità. Le caldaie originali potrebbero persino essere state alimentate a carbone.

Distribuzione: Il calore è prodotto dal vapore o dall'acqua calda che circola attraverso tubi metallici a radiatori sagomati per facilitare il trasferimento di energia termica.

Vantaggi:

• Il calore radiante è abbastanza confortevole e non secca l'aria come fa il calore ad aria forzata.
• I radiatori possono essere aggiornati a radiatori a battiscopa o pannelli a parete a basso profilo.
• Quando le vecchie caldaie vengono sostituite, le caldaie moderne possono offrire un'ottima efficienza energetica.

Svantaggi:

• I radiatori possono essere antiestetici.
• La posizione dei radiatori può limitare il posizionamento dei mobili e dei rivestimenti delle finestre.
• I sistemi basati su caldaia non possono essere combinati con l'aria condizionata.

Un'altra forma più moderna di calore radiante è un sistema a battiscopa ad acqua calda, noto anche come sistema idronico. Questi sistemi utilizzano anche una caldaia centralizzata per riscaldare l'acqua che circola attraverso un sistema di tubi dell'acqua a unità di riscaldamento a battiscopa a basso profilo che irradiano il calore dall'acqua nella stanza attraverso sottili alette metalliche che circondano il tubo dell'acqua. Questa è essenzialmente solo una versione aggiornata ed evoluta dei vecchi sistemi di radiatori verticali.

Fonti di combustibile: le caldaie per sistemi idronici possono essere alimentate a gas naturale, propano liquido (GPL), olio combustibile o elettricità. Possono anche essere aiutati da sistemi di riscaldamento solare.

Distribuzione:

• Acqua calda riscaldata da caldaia e convogliata a battiscopa a "tubi alettati" montati lungo le pareti. Le alette aumentano la superficie di dissipazione del calore per l'efficienza.
• Il calore viene distribuito per convezione naturale: l'aria riscaldata sale dal battiscopa, mentre l'aria fredda scende verso l'unità per il riscaldamento.

Vantaggi:

• I sistemi idronici possono offrire un'eccellente efficienza energetica.
• I sistemi idronici sono silenziosi perché non ci sono ventilatori o soffianti.
• La temperatura può essere controllata con precisione.
• I sistemi di radiatori sono molto resistenti e richiedono poca manutenzione.

Svantaggi:

• Le unità di radiazione / convezione del battiscopa devono rimanere libere e possono fornire sfide nel posizionamento dei mobili e nella progettazione delle tende.
• I radiatori si riscaldano lentamente.
• I sistemi di acqua calda non possono essere combinati con i sistemi di condizionamento.
• Se il calore si spegne per un lungo periodo, i tubi del riscaldamento possono essere a rischio di congelamento.

La più recente tecnologia di riscaldamento (e raffreddamento) domestico è la pompa di calore. Utilizzando un sistema simile a un condizionatore d'aria, le pompe di calore estraggono il calore dall'aria e lo forniscono alla casa tramite un dispositivo di trattamento dell'aria interno. I sistemi domestici standard sono pompe di calore ad aria che traggono calore dall'aria esterna. Ci sono anche pompe di calore geotermiche o geotermiche che estraggono calore dalle profondità del terreno, nonché pompe di calore a fonte d'acqua che si basano su uno stagno o un lago per il calore.

Un tipo popolare di pompa di calore ad aria è il sistema mini-split, o senza condotti. Questo ha un'unità di compressione esterna relativamente piccola e uno o più gestori d'aria interni che sono facili da aggiungere alle aggiunte della stanza o alle aree remote di una casa. Molti sistemi a pompa di calore sono reversibili e possono essere commutati in modalità di condizionamento in estate. Le pompe di calore possono essere efficienti dal punto di vista energetico, ma sono adatte solo a climi relativamente miti; sono meno efficaci in climi molto caldi e molto freddi.

Fonti di combustibile: le pompe di calore sono generalmente alimentate da elettricità, sebbene siano disponibili anche modelli a gas naturale.

Distribuzione: il calore (e il raffreddamento) sono forniti da unità montate a parete che soffiano aria attraverso le serpentine dell'evaporatore collegate a una pompa esterna che estrae o assorbe il calore dall'esterno.

Vantaggi:

• I sistemi offrono sia il riscaldamento che il raffreddamento.
• Le pompe di calore possono essere molto efficienti dal punto di vista energetico.
• I singoli pensili consentono un controllo preciso di ogni stanza.
• I ventilatori sono più silenziosi dei sistemi ad aria forzata centralizzata.
• Non è richiesta alcuna canalizzazione.

Svantaggi:

• Le pompe di calore sono più adatte per climi relativamente miti.
• La distribuzione dell'aria calda o fredda può essere limitata perché proviene da una singola unità (in ogni stanza o area).

I riscaldatori elettrici a battiscopa e altri tipi di riscaldatori elettrici non sono comunemente usati per i sistemi di riscaldamento domestico primario, principalmente a causa dell'elevato costo dell'elettricità. Tuttavia, rimangono un'opzione popolare per il riscaldamento supplementare negli scantinati finiti, negli uffici domestici e nelle stanze stagionali (come portici e solarium per tre stagioni). I riscaldatori elettrici sono facili ed economici da installare e non richiedono condutture, pompe, sistemi di trattamento dell'aria o altre apparecchiature di distribuzione. Le unità sono economiche e non hanno parti mobili e non richiedono praticamente alcuna manutenzione.

Oltre ai tradizionali riscaldatori a battiscopa, ci sono riscaldatori elettrici radianti che riscaldano con la radiazione. Questi in genere sono installati vicino al soffitto e sono diretti verso gli occupanti della stanza, fornendo un calore più concentrato di quello che si ottiene con le unità a battiscopa. I riscaldatori radianti sono anche più efficienti dal punto di vista energetico rispetto alle unità a battiscopa.

Distribuzione: i riscaldatori a battiscopa utilizzano la convezione naturale per far circolare il calore in tutta la stanza. I riscaldatori a parete e molti riscaldatori speciali (come i riscaldatori per i toekick) di solito hanno ventole interne che emettono aria calda.

Vantaggi:

• Le unità di riscaldamento sono versatili e possono essere installate quasi ovunque.
• I sistemi richiedono solo un circuito elettrico per l'alimentazione.
• Le unità senza ventole funzionano silenziosamente.
• I riscaldatori elettrici radianti riscaldano gli oggetti della stanza, in modo simile al calore radiante nel pavimento.
• Non sono necessarie condutture o installazioni costose.

Svantaggi:

• I riscaldatori elettrici sono molto costosi da utilizzare.
• Consumano molta elettricità e quindi contribuiscono in modo sproporzionato all'eccessivo utilizzo della rete elettrica e ai problemi correlati.
• La maggior parte dell'elettricità è generata da centrali elettriche a carbone, quindi i riscaldatori elettrici, pur essendo puliti, contribuiscono in modo significativo all'inquinamento atmosferico e al carbonio atmosferico.