Riscaldamento domestico: comprensione dei sistemi di caldaie ad acqua calda

I sistemi di caldaie per il riscaldamento di tutta la casa sono più comuni nelle case più vecchie che in quelle moderne, soprattutto perché centrali sistemi di riscaldamento che includono il raffreddamento e la ventilazione li hanno ampiamente sostituiti. Tuttavia, i sistemi di riscaldamento a caldaia, noti anche come sistemi di riscaldamento idronici, offrono vantaggi rispetto ai sistemi ad aria forzata che vale la pena considerare anche se si sta costruendo una nuova casa. E se ti stai trasferendo in una casa più vecchia che ha già termosifoni o stufe a battiscopa, dovresti prenderti un momento per apprezzare i benefici del calore idronico. Dovresti anche imparare come funziona il tuo sistema di riscaldamento idronico in modo da poter ottenere il massimo da esso e sapere cosa fare nel caso in cui le cose non funzionino.

Come funzionano i sistemi di caldaie

Molti vecchi sistemi di riscaldamento della caldaia sono sistemi a gravità e si basano sul fatto che il vapore sale naturalmente nel punto più alto del sistema. I sistemi contemporanei, invece,

Il cuore del sistema è il caldaia, un nome dai tempi in cui la maggior parte delle caldaie in realtà faceva bollire l'acqua. Come i serbatoi di un tempo, molte caldaie moderne sono fatte di ghisa (sebbene molte non lo siano), ma anche se fanno circolare l'acqua invece dell'aria, funzionano quasi esattamente come le fornaci. Un combustibile — che può essere gas naturale, propano, petrolio o elettricità — produce calore, che viene ceduto all'acqua da a scambiatore di caloree una pompa fa circolare l'acqua riscaldata in tutto il sistema. L'acqua cede calore alle resistenze di ciascuno dei singoli riscaldatori posti in tutta la casa e ritorna alla caldaia per essere riscaldata. Questo è tutto: i sistemi di caldaie sono l'essenza della semplicità.

Poiché l'acqua si espande quando viene riscaldata, un sistema di caldaie ha bisogno di un vaso di espansione, solitamente posto in prossimità della caldaia, per fungere da serbatoio ed evitare la sovrapressurizzazione dell'impianto. Se la caldaia brucia un combustibile, necessita anche di una canna fumaria per scaricare i gas di combustione. Per aumentare l'efficienza energetica, gli impianti di caldaie possono essere dotati di valvole di zona per consentire al sistema di riscaldare selettivamente alcune parti della casa e non altre. Ogni valvola ha in genere il proprio termostato e, regolandolo, i proprietari di casa possono riscaldare una camera da letto lasciando il resto della casa a una temperatura più fresca.

Quanto sono efficienti i sistemi di caldaie?

L'efficienza delle caldaie, come quella dei forni, è misurata dall'efficienza annuale di utilizzo del combustibile (AFUE) sistema di valutazione e la Federal Trade Commission richiede che ogni caldaia abbia un'etichetta che mostri il suo AFUE valutazione. Il valore minimo consentito dipende dal tipo di combustibile e dal fatto che l'impianto di riscaldamento funzioni a vapore o ad acqua calda.

Le caldaie ad acqua calda a gas devono avere un rating AFUE minimo dell'82 percento, mentre per le caldaie a vapore a gas il minimo è dell'80 percento. Per una caldaia a gasolio, queste valutazioni sono dell'84% per l'acqua calda e dell'82% per il vapore. Per ottenere l'etichetta ENERGY STAR, le caldaie a gasolio devono avere un rating AFUE di almeno l'87 percento, mentre il minimo per le caldaie a gas è del 90 percento. Le caldaie a condensazione devono avere un rating AFUE di almeno l'88% e alcune hanno rating molto più alti del minimo.

Caldaie a condensazione, come forni a condensazione, hanno camere di combustione sigillate e condensano i gas di combustione per estrarre la massima quantità di calore. Queste caldaie ad alta efficienza hanno bocchette di scarico in PVC che non possono essere corrose dallo scarico freddo e acido, gas, mentre le tradizionali caldaie a combustione hanno canne fumarie in acciaio zincato per lo scarico dei gas, che sono ancora caldo. Le caldaie elettriche non bruciano carburante, quindi non hanno prese d'aria di scarico. Sulla carta sono i più efficienti di tutti, anche se costano di più per funzionare, a causa del maggior costo dell'elettricità. Inoltre, questa efficienza non tiene conto della quantità significativa di energia richiesta per generare l'elettricità in una centrale elettrica convenzionale.

Elementi riscaldanti per sistemi di caldaie

Il calore idronico è calore radiante e sale per convezione naturale dagli elementi riscaldanti, che sono tipicamente posizionati dentro o vicino al pavimento. Questo tipo di calore riscalda gli oggetti sul suo percorso anziché solo l'aria, consentendo un riscaldamento uniforme e più confortevole in tutta la stanza. I tre tipi di elementi riscaldanti che è possibile utilizzare in un sistema di riscaldamento idronico sono i radiatori, i riscaldatori a battiscopa e i tubi per il riscaldamento a pavimento.

Il radiatori nei moderni sistemi idronici hanno la forma di quelli in ghisa che si trovano nelle vecchie case con impianti a caldaia, ma sono realizzati in metallo leggero e sono più piccoli, pur irradiando altrettanto calore. Possono farlo perché le tubazioni interne sono più complesse e meglio progettate, consentendo al calore dell'acqua o del vapore di entrare in contatto con una parte maggiore del metallo. Gli elementi riscaldanti che si trovano nella maggior parte riscaldatori a battiscopa sono costituiti da più alette metalliche fissate al tubo dell'acqua principale. Ogni aletta irradia calore e il loro numero aumenta notevolmente la quantità di calore erogata dall'elemento.

Sebbene tutti gli elementi riscaldanti idronici irradino calore, quando i tecnici HVAC parlano di radiazione termica, si riferiscono solitamente a elementi riscaldanti a pavimento. Si tratta di tubi conduttori di calore, solitamente in rame ma talvolta in PEX, che vengono generalmente installati durante la costruzione della casa in modo da poter essere interrati sotto il pavimento. È possibile riadattare un pavimento in legno esistente con tubi di calore radianti rimuovendo il rivestimento del pavimento e installando i tubi tra i travetti. È anche possibile installarli da sotto il pavimento appendendoli sul lato inferiore dei travetti del pavimento, il che rende superflua la rimozione del rivestimento del pavimento.

Modi per migliorare l'efficienza di un sistema di caldaie

Proprio come puoi con qualsiasi sistema di riscaldamento, puoi migliorare l'efficienza sigillando le fessure nelle pareti, nel soffitto e nel pavimento, aggiungendo più isolamento alla tua casa e installando a risparmio energetico porte e finestre. Potresti prendere in considerazione l'assunzione di un appaltatore per eseguire un audit energetico per identificare piccole lacune che richiedono attenzione. L'appaltatore utilizzerà un ventilatore per creare una piccola quantità di pressione negativa in casa, il che rende facile trovare spazi vuoti poiché l'aria li attraverserà.

Un altro metodo per migliorare l'efficienza dei sistemi di caldaie è installare un controller di ripristino esterno sul lato della casa. Questo viene fornito con la maggior parte dei nuovi sistemi di caldaie, ma se ti trasferisci in una casa con un sistema esistente, il ripristino esterno potrebbe non essere mai stato installato. Questo dispositivo monitora la temperatura esterna e abbassa la temperatura dell'acqua quando è calda ed è necessario meno calore interno. Costa circa $ 400 per installarne uno e si ripaga rapidamente in termini di risparmio energetico.

Puoi anche risparmiare energia ampliando la banda morta del termostato o installando un termostato di ritorno, che ha la capacità di banda morta. Il banda morta è un intervallo di temperature su entrambi i lati della temperatura target della stanza in cui la caldaia rimane spenta. Ad esempio, se la temperatura target è 70 gradi e la banda morta è ± 2 gradi, il termostato lascerà che la temperatura scenda a 68 gradi prima di accendere la caldaia. Se allarghi la banda morta a ± 5 gradi, il sistema consentirà alla temperatura di scendere a 65 gradi, che è un po' più fresca ma comunque confortevole per la maggior parte delle persone. Se il tuo termostato attuale non è regolabile in questo modo, considera di sostituirlo con uno che lo sia.

Vantaggi dei sistemi di riscaldamento idronici

Oltre a fornire un calore più confortevole e uniforme, i sistemi di caldaie offrono una serie di altri vantaggi, non ultimo il fatto che le caldaie possono raddoppiare scaldabagni e può aiutare a riscaldare l'acqua (spesso in combinazione con uno scaldabagno) per l'uso in bagno e cucina, nonché per il riscaldamento sistema. Che tu progetti o meno il tuo sistema per farlo, non dovrai sostenere le spese di installazione canalizzazione, che è difficile e anche più costosa da fare se la tua casa non ha spazio per condotti. Altre cose da apprezzare includono:

• ​Nessun ventilatore:Un impianto idronico non ha bisogno di un soffiatore, quindi non c'è rumore e meno possibilità di far circolare allergeni e altri inquinanti in casa perché ti sei dimenticato di cambiare i filtri. Un tipico ventilatore consuma circa 400 watt di elettricità all'ora e costa da $ 1,00 a $ 1,50 per giorno per funzionare, mentre una pompa di circolazione idronica assorbe da 100 a 200 watt e costa la metà tanto.

• ​Poco effetto sull'umidità: A differenza di un impianto di riscaldamento ad aria forzata, un impianto idronico non crea forti correnti d'aria che aspirano l'umidità dall'ambiente. Infatti un impianto di riscaldamento idronico ha un effetto trascurabile sull'umidità dell'ambiente e sulla qualità dell'aria in generale.

• ​Nessun problema di pressione dell'aria: Poiché un sistema idronico irradia calore invece di riscaldare e far circolare l'aria, non ci sono mai sacche di aria troppo fredda o troppo calda e le porte non saranno mai difficili da aprire a causa della pressione dell'aria differenziali.

• ​Meno costoso da gestire:In media, i sistemi di riscaldamento idronico costano circa il 20% in meno rispetto ai forni ad aria forzata.

Alcune cose che potrebbero non piacerti

Sebbene il riscaldamento idronico abbia molto da offrire, presenta notevoli inconvenienti che lo rendono una scelta sbagliata per determinate situazioni. Uno dei principali svantaggi è anche uno dei suoi vantaggi: non ci sono canalizzazioni, quindi se la casa ha bisogno di un impianto di condizionamento o di ventilazione, questi devono essere installati indipendentemente dal riscaldamento sistema. Molte case contemporanee sono costruite così strettamente che un scambiatore d'aria è una necessità per spostare l'aria viziata fuori dalla casa e sostituirla con aria fresca, e se hai intenzione di installare dei condotti per questo, potresti anche installare un forno. Oltre a questo, i sistemi di riscaldamento idronico presentano altri problemi:

• ​Tubi dell'acqua nelle pareti: Ogni volta che si inseriscono tubi idraulici nei muri, c'è la possibilità di perdite, e anche una piccola perdita può causare danni estesi all'intelaiatura, al muro a secco e all'isolamento, per non parlare del permesso muffa crescere. Inoltre, se la casa subisce un'interruzione di corrente in inverno, i tubi potrebbero congelarsi e scoppiare.
  
• ​Tempo di riscaldamento lungo: Possono essere necessari diversi minuti prima che gli elementi riscaldanti idronici si riscaldino abbastanza da irradiare il calore e molti altri minuti perché il calore si diffonda in una stanza. D'altra parte, gli elementi rimangono caldi per diversi minuti dopo lo spegnimento della caldaia, il che può essere un bene o un male.
  
• ​Gli elementi riscaldanti occupano spazio:Devi progettare l'arredamento della tua stanza intorno agli elementi riscaldanti perché non puoi mettere i mobili davanti a uno o lasciare che sia anche parzialmente coperto da tende.
  
• ​serrature d'aria: Se l'aria entra nei tubi dell'acqua, può formare delle bolle che impediscono la circolazione dell'acqua. Se le resistenze non sono dotate di valvole di sfiato, l'unico modo per spurgare l'aria è svuotare la caldaia.