I componenti di un sistema HVAC ad aria forzata

Se hai registri di ventilazione sui pavimenti e sui muri della tua casa, hai un'aria forzata Sistema HVAC, il che significa che hai un forno centrale o un condizionatore d'aria che riscalda o raffredda l'intera casa. Non tutti i sistemi di riscaldamento e raffreddamento sono sistemi ad aria forzata. I riscaldatori a battiscopa, i riscaldatori a gas a parete e i tubi a pavimento che forniscono calore radiante sono tutti esempi di riscaldatori passivi che si basano sulla convezione naturale (invece di un ventilatore) per distribuire l'aria calda, e mentre un condizionatore da finestra ha un ventilatore, tipicamente serve solo una singola stanza invece dell'intera Casa.

Inutile dire che un sistema HVAC ad aria forzata deve avere un ventilatore perché questo è ciò che fa la forzatura, ma deve avere anche una serie di altri componenti. Come minimo, ha bisogno di un forno, un condizionatore d'aria o una pompa di calore per condizionare l'aria, un sistema di canalizzazione per scambiare l'aria in l'abitazione con aria condizionata, canna fumaria per lo scarico dei gas di combustione (per impianti a gas) e termostato per il controllo esso. Se il sistema include un condizionatore d'aria o una pompa di calore, deve avere anche un'unità condensante, e questa è solitamente situata all'esterno e collegata all'unità interna da tubazioni che portano i cavi elettrici e linee del refrigerante.

La fornace è il cuore di un impianto di riscaldamento

Sebbene l'aria condizionata centralizzata stia diventando sempre più comune, la maggior parte dei sistemi HVAC centrali sono sistemi di riscaldamento che utilizzano un forno che fornisce calore in due modi. Forni a gas bruciare gas naturale e forni elettrici hanno elementi riscaldanti resistivi che funzionano in modo molto simile agli elementi su un tipico piano cottura elettrico o in un essiccatore elettrico. Il costo iniziale di un forno elettrico è solitamente inferiore a quello di un forno a gas, ma questo vantaggio finanziario viene rapidamente perso perché l'elettricità è più costosa come combustibile rispetto al gas. Tuttavia, i forni elettrici necessitano di meno infrastrutture rispetto a quelli a gas e sono generalmente più puliti e più facili da mantenere, e in luoghi privi di servizi municipali di gas, potrebbero essere l'unica opzione.

Un sistema HVAC che serve un forno a gas deve includere una canna fumaria per scaricare i gas di combustione dall'edificio. La canna fumaria è un tubo di acciaio zincato che in genere sale attraverso il tetto e termina con un tubo coperto, molto simile a un camino. La combustione produce gas tossici, come il monossido di carbonio, quindi è di vitale importanza che la camera di combustione di un forno a gas sia sigillata e ermetica, e questo è un altro inconveniente dei forni a gas. Il calore indebolisce gradualmente il metallo dell'involucro della camera di combustione e accorcia la vita del forno da 15 a 20 anni, mentre un forno elettrico può durare da 20 a 30 anni.

Alcuni sistemi di riscaldamento utilizzano una pompa di calore

UN pompa di calore funziona in modo molto simile a un sistema di aria condizionata ma al contrario, e uno dei suoi vantaggi è che può cambiare le funzioni tra riscaldamento e raffreddamento. Consiste di due serie di bobine, un refrigerante e un compressore. Le batterie dell'evaporatore sono tipicamente alloggiate all'interno dell'edificio, mentre le batterie del compressore e del condensatore sono all'esterno. Nelle batterie dell'evaporatore, il refrigerante evapora e preleva calore dall'aria, e nella batteria del condensatore, il gas refrigerante si liquefa e rilascia il calore all'aria esterna. Cambiando la direzione del flusso d'aria, la casa può ricevere l'aria fresca dalla batteria dell'evaporatore o l'aria calda dalla batteria del condensatore.

È tutto all'interno di un recinto

L'insignificante scatola di metallo da cui emanano tutte le condutture in molti sistemi HVAC è il forno o il gestore dell'aria, e ospita il ventilatore e i filtri per pulire l'aria circolata. Se il sistema include un condizionatore o una pompa di calore, la batteria dell'evaporatore è all'interno del dispositivo di trattamento aria. Molti forni e sistemi di trattamento dell'aria, noti ai professionisti HVAC come unità di trattamento dell'aria, ospitano anche silenziatori per ridurre il rumore e le vibrazioni delle unità meccaniche all'interno.

Il soffiatore è tipicamente un tamburo con alette che ruota su un asse orizzontale. Si trova nella parte inferiore del vano del forno o del dispositivo di trattamento dell'aria e, mentre gira, forza l'aria oltre il calore scambiatore o serpentina dell'evaporatore nell'uscita del condotto principale, che si divide in rami più piccoli per alimentare l'individuo camere. Il ventilatore prende aria da un condotto di ritorno che proviene dal locale del forno o da un altro locale della casa, e all'interno del condotto di ritorno è presente un filtro rimovibile che rimuove la polvere e il polline dall'aria. Il motore del ventilatore è elettrico anche se il forno brucia gas e un segnale dal termostato gli dice quando accendere e spegnere il ciclo.

Più filtri comuni siamo filtri a schermo piatto costituito da fibre di fibra di vetro tese su un telaio di cartone, ma mentre questi filtri economici vanno bene per l'aria che entra nel trattamento dell'aria, non sono i più efficienti per l'aria in uscita che le persone respirare. Filtri pieghettati realizzati con cotone o fibre di plastica sono migliori e le migliori lo sono carica elettrostatica per attirare meglio le particelle di polvere. I filtri efficienti limitano il flusso d'aria, tuttavia, e non tutti i sistemi sono progettati per loro, quindi è meglio verificare con un professionista prima di aggiornare i filtri.

Lo scambiatore di calore e la serpentina dell'evaporatore

All'interno di un forno è presente uno scambiatore di calore, ovvero un involucro, tipicamente metallico, che trasferisce il calore dal bruciatore o elemento riscaldante all'aria circostante. Lo scambiatore di calore è sigillato ermeticamente e comprende la canna fumaria che scarica i gas di combustione da un forno a gas, e in unità ad alta efficienza, il gas di combustione passa attraverso la canna fumaria ad uno scambiatore di calore secondario dove l'umidità nella miscela di gas si condensa in un liquido, rilasciando ancora più calore.

I forni ad alta efficienza sono quelli con un'efficienza superiore al 90%, il che significa che convertono il 90% o più del combustibile che utilizzano (il 98,5% è il più alto) in calore utilizzabile. Questi forni hanno uno scambiatore di calore secondario e sono talvolta noti come forni a condensazione. La vicinanza alla fonte di calore sollecita il metallo di cui è costituito lo scambiatore di calore primario e quando è piccolo si sviluppano crepe e buchi che rilasciano i gas tossici nella stanza del forno, di solito è il momento per un forno aggiornamento.

Nel trattamento dell'aria per un sistema di condizionamento o pompa di calore, lo scambiatore di calore è sostituito da una batteria evaporante. Si trova tipicamente nel plenum nella parte superiore del dispositivo di trattamento dell'aria dove si collega il condotto di deflusso, il che garantisce che tutta l'aria fredda che produce venga fatta circolare attraverso il condotto. A volte, un forno e un sistema di condizionamento condividono lo stesso involucro, nel qual caso la batteria è posizionata appena sopra lo scambiatore di calore. La batteria necessita di una pulizia periodica, quindi il trattamento dell'aria ha un pannello rimovibile che ne consente l'accesso. Puoi pulire la bobina con aria compressa o spazzolando e strofinando con acqua e sapone, e puoi aiutare a mantenerla pulita pulendo o sostituendo regolarmente il filtro di aspirazione.

La canalizzazione distribuisce l'aria

La canalizzazione è una caratteristica spesso sottovalutata del sistema HVAC di una casa ed è di vitale importanza. Deve essere progettato in modo tale da ridurre al minimo la turbolenza e ottimizzare il flusso d'aria in modo che l'aria calda viaggi uniformemente attraverso ciascun terminale di aerazione - il nome tecnico di ciascuna delle prese d'aria a pavimento e a parete in casa. La maggior parte dei condotti sono realizzati in acciaio zincato, ma alcuni sono realizzati in alluminio leggero, fibra di vetro e persino schiuma di poliuretano rivestita in pellicola per l'isolamento.

Nella sua forma più semplice, a sistema di canalizzazione è una rete continua che si estende dal forno o dal trattamento dell'aria e si dirama per alimentare ogni zona termica della casa, ma la maggior parte dei sistemi incorpora una serie di funzioni per il controllo e l'ottimizzazione flusso d'aria:

• ​Serrande di controllo del volumeregolare il flusso d'aria a ciascuno dei terminali. Se una stanza della casa si surriscalda mentre un'altra rimane fredda, potrebbe essere necessario regolare una o più di queste serrande. Se il condotto passa attraverso una cortina tagliafuoco o un firewall, dovrebbe anche essere dotato di serrande tagliafuoco e tagliafumo che consentano di sigillare completamente il condotto.

• ​Isolatori di vibrazioniinseriti in prossimità del convogliatore aria evitano che rumori e vibrazioni creati dal motore del ventilatore vengano trasferiti attraverso i condotti.

• ​Stack stivali e testefornire transizioni dal condotto principale a condotti ovali o rettangolari più piccoli che viaggiano verticalmente dietro le pareti.

• ​Girando le palette​ sono raccordi a gomito che contengono una rete di alette che aiutano a ridurre la turbolenza nell'aria mentre cambia direzione.

• ​"Unità terminali"è il termine tecnico per le coperture delle prese d'aria. Alcuni sono dotati di piccoli ventilatori e serpentine di riscaldamento per aumentare la temperatura dell'aria senza dover far funzionare l'intero sistema a una regolazione più alta.

I giunti delle condutture sono generalmente sigillati con nastro di alluminio (non nastro adesivo, come ci si potrebbe aspettare) per mantenerli ermetici perché piccole perdite riducono l'efficienza dell'intero sistema di riscaldamento e raffreddamento e fanno aumentare i costi energetici. I condotti dell'aria in metallo sono spesso ricoperti con isolante in fibra di vetro o schiuma per evitare che l'aria riscaldata si condensa quando entra in contatto con il metallo freddo. L'umidità è un magnete per la muffa, quindi si consiglia ai proprietari di case di ispezionare i condotti non isolati ogni pochi anni e pulirli se necessario.

Il termostato è il centro di controllo

Se il forno, il condizionatore d'aria o la pompa di calore sono il cuore di un sistema HVAC, il termostato è il cervello. Contiene un dispositivo sensibile alla temperatura che rileva la temperatura ambiente e invia un segnale a sistema di riscaldamento o raffrescamento da accendere quando la temperatura scende al di sotto o al di sopra di un valore preimpostato. Il dispositivo di rilevamento in più vecchio termostati meccanici, che sono ancora in uso in alcune case, è una striscia o bobina bimetallica, ma moderna termostati elettronici impiegare un termistore, che è un componente elettronico con una resistenza elettrica che cambia con la temperatura.

I termistori sono molto più sensibili di altri sensori e consentono di mantenere la temperatura ambiente entro a intervallo ristretto, sebbene la maggior parte dei termostati lasci un certo margine di manovra per evitare che il sistema si accenda e si spenga troppo spesso. Se un contemporaneo il termostato non funziona come previsto, spesso è per qualche motivo diverso dal termostato stesso e il motivo più comune è il posizionamento errato. Un termostato vicino a una finestra aperta, sopra una presa d'aria o in un luogo pieno di sole non rileverà la temperatura con precisione. Se noti che la temperatura nella tua casa è sempre troppo alta, potrebbe essere perché il termostato è troppo vicino a una finestra aperta e pensa che in casa sia più freddo di quanto non sia in realtà.

Oltre ad essere più sensibili, lo sono anche i termostati contemporanei programmabile in modo da poter spegnere il sistema HVAC quando non sei a casa e farlo accendere appena prima del tuo ritorno, il che consente di risparmiare energia. Se hai una pompa di calore, puoi utilizzare il termostato per passare dalle funzioni di riscaldamento a quella di raffreddamento e se hai diviso la tua casa in zone di riscaldamento utilizzando serrande nella canalizzazione, puoi acquistare un termostato che controllerà ogni zona separatamente. Più termostati moderni sofisticati siamo Wi-Fi abilitato, che consente di modificare le impostazioni del programma in remoto utilizzando un dispositivo mobile.