Tipi di sistemi di riscaldamento domestici

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Esistono diversi tipi di sistemi utilizzati per fornire calore in una casa e all'interno di ogni tipo ampio esistono molte varianti. Alcuni sistemi di riscaldamento condividono i 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 l'intero sistema di climatizzazione di una casa.

Indipendentemente dal sistema HVAC utilizzato, lo scopo di tutti gli apparecchi di riscaldamento è quello di sfruttare 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 combustibile, tra cui gas naturale, propano, olio combustibile, biocarburante (come il legno) ed elettricità. Alcune case hanno più di un sistema di riscaldamento, ad esempio quando un'aggiunta o un seminterrato finito viene riscaldato da un sistema diverso rispetto al resto della casa.

Sistemi di riscaldamento/raffreddamento ad aria forzata

Il sistema HVAC di gran lunga più comune nelle moderne case nordamericane è il sistema ad aria forzata che utilizza un forno con un ventilatore che fornisce aria calda alle varie stanze della casa attraverso una rete di condotti. I sistemi ad aria forzata sono molto rapidi nel regolare 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 carburante: 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 all'interno dal bruciatore del forno o dall'elemento riscaldante viene distribuita attraverso una rete di condotti ai registri di riscaldamento nelle singole stanze. Un altro sistema di condotti riporta l'aria al forno attraverso 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 presenti nell'aria.
• L'apparecchiatura di umidificazione (o deumidificatore) può essere integrata nel sistema di aria forzata.
• I forni ad aria forzata sono relativamente economici.
• Questi forni possono raggiungere i più alti rating AFUE (Annual Fuel Utilization Efficiency) 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 nelle pareti.
• I ventilatori del forno possono essere rumorosi.
• L'aria in movimento può distribuire gli allergeni.
• L'aria in movimento può diventare secca a meno che non venga 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.

Sistemi di forni ad aria a gravità

Precursori 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 ad aria a gravità funzionano con la semplice fisica dell'aria calda che sale e dell'aria fredda che affonda. Un forno ad aria a gravità in un seminterrato riscalda l'aria, che poi sale nei vari ambienti tramite condotti. L'aria fredda ritorna al forno tramite un sistema di condotti di ritorno dell'aria fredda. I cosiddetti forni a "polpo" che si trovano in molte vecchie case sono forni ad aria a gravità.

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

Fonte di carburante: 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 in modo efficace.
• L'efficienza energetica è inferiore rispetto ai forni più recenti.
• Le regolazioni della temperatura sono lente perché i sistemi funzionano per semplici correnti di convezione.

Sistemi di riscaldamento radiante a pavimento

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 per tutta la casa distribuisce il calore tramite l'acqua calda riscaldata in una caldaia o in uno scaldacqua.

Il riscaldamento a pavimento prevede tubi dell'acqua in plastica installati all'interno di pavimenti in lastre di cemento o fissati 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 calore ad aria forzata, ma il suo calore è più costante.

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

Fonti di carburante: 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 essere fornita anche da sistemi solari per l'acqua calda, comunemente utilizzati per integrare i sistemi a combustibile.

Distribuzione: I sistemi a pavimento sono generalmente distribuiti da acqua calda che scorre attraverso tubi di plastica.

Vantaggi:

• I sistemi radianti forniscono un calore confortevole e uniforme.
• Se 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 ad adattarsi alle variazioni di temperatura.
• L'installazione di sistemi a pavimento può essere costosa.
• È difficile accedere alle tubazioni nascoste se emergono problemi di manutenzione.
• Gli impianti a caldaia non possono essere abbinati alla climatizzazione.

Sistemi tradizionali di caldaie e radiatori

Le case ei condomini più vecchi in Nord America sono spesso riscaldati con caldaie tradizionali e sistemi di radiatori. Questi includono una caldaia centrale che fa circolare vapore o acqua calda attraverso tubi fino a radiatori posizionati strategicamente intorno alla casa. Il classico radiatore - un'unità verticale in ghisa solitamente posizionata vicino alle finestre - è spesso chiamato radiatore a vapore, anche se questo termine è a volte 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 fino ai singoli radiatori, che poi 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 da gas naturale, propano liquido, olio combustibile o elettricità. Le caldaie originali potrebbero anche 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 battiscopa a basso profilo o radiatori a parete.
• Quando le vecchie caldaie vengono sostituite, le caldaie moderne possono offrire un'ottima efficienza energetica.

Svantaggi:

• I radiatori possono essere antiestetici.
• Le posizioni dei radiatori possono limitare il posizionamento dei mobili e dei rivestimenti delle finestre.
• Gli impianti a caldaia non possono essere abbinati alla climatizzazione.

Radiatore a battiscopa ad acqua calda

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 fino a unità di riscaldamento a battiscopa a basso profilo che irradiano il calore dall'acqua nella stanza tramite 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 carburante: Le caldaie per impianti idronici possono essere alimentate a gas naturale, propano liquido (LP), olio combustibile o elettricità. Possono anche essere aiutati da sistemi di riscaldamento solare.

Distribuzione:

• Acqua calda riscaldata da una caldaia e convogliata su unità a battiscopa "alettate" montate lungo le pareti. Le alette aumentano la superficie di dissipazione del calore per l'efficienza.
• La distribuzione del calore avviene per convezione naturale: l'aria calda sale dal mobile a battiscopa, mentre l'aria fredda scende verso il mobile 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 presentare sfide nel posizionamento dei mobili e nella progettazione delle tende.
• I radiatori si scaldano lentamente.
• Gli impianti di acqua calda non possono essere abbinati agli impianti di condizionamento.
• Se il calore si spegne per un lungo periodo, i tubi del riscaldamento potrebbero essere a rischio di congelamento.

Sistemi di riscaldamento a pompa di calore

La più recente tecnologia di riscaldamento (e raffreddamento) domestica è la pompa di calore. Utilizzando un sistema simile a un condizionatore d'aria, le pompe di calore estraggono calore dall'aria e lo forniscono alla casa tramite un sistema di trattamento dell'aria interno. I sistemi domestici standard sono pompe di calore ad aria che prelevano calore dall'aria esterna. Esistono anche pompe di calore geotermiche o geotermiche che estraggono calore dalle profondità del terreno e pompe di calore ad 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 condotto. Questo ha un'unità compressore esterna relativamente piccola e uno o più gestori dell'aria interna che sono facili da aggiungere alle aggiunte di stanze o alle aree remote di una casa. Molti sistemi a pompa di calore sono reversibili e possono essere commutati in modalità aria condizionata in estate. Le pompe di calore possono essere efficienti dal punto di vista energetico, ma sono adatte solo per climi relativamente miti; sono meno efficaci in climi molto caldi e molto freddi.

Fonti di carburante: Le pompe di calore sono generalmente alimentate dall'elettricità, sebbene siano disponibili anche modelli a gas naturale.

Distribuzione: Il riscaldamento (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 centrali ad aria forzata.
• Non è necessaria alcuna canalizzazione.

Svantaggi:

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

Sistemi di riscaldamento a resistenza elettrica

I riscaldatori elettrici a battiscopa e altri tipi di riscaldatori elettrici non sono comunemente usati per i sistemi di riscaldamento domestici primari, principalmente a causa dell'alto costo dell'elettricità. Tuttavia, rimangono un'opzione popolare per il riscaldamento supplementare negli scantinati finiti, negli uffici domestici e nelle stanze stagionali (come i portici e le verande di 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, non hanno parti mobili e non richiedono praticamente alcuna manutenzione.

Oltre ai tradizionali riscaldatori a battiscopa, esistono riscaldatori elettrici radianti che riscaldano per irraggiamento. 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 toekick) di solito hanno ventole interne che espellono l'aria riscaldata.

Vantaggi:

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

Svantaggi:

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

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