Non importa quanto sia sgradevolmente caldo o freddo fuori, possiamo stare comodi all'interno grazie alle apparecchiature di riscaldamento e raffreddamento. La variegata tecnologia di cui disponiamo oggi per il riscaldamento e il raffrescamento meccanico degli spazi interni è davvero sorprendente.
La variegata tecnologia di cui disponiamo oggi per il riscaldamento e il raffrescamento meccanico degli ambienti interni è davvero sorprendente: forni che sono efficiente quasi al 100% nell'estrazione di calore dal combustibile e pompe di calore che utilizzano la terra come fonte di calore o dissipatore di calore, per esempio. Ma ci sono alcune costanti che si applicano a tutti i sistemi di riscaldamento e raffreddamento ed è bene tenerle a mente quando si valutano le opzioni.
Il termostato è la prima costante. A meno che non ti affidi a una stufa a legna come principale fonte di calore, il termostato ti consente di mantenere temperature interne costanti. Una volta impostata la temperatura target, il sistema di riscaldamento o raffreddamento si accenderà quando il termometro integrato del termostato indica una deviazione di appena un grado o due. Una volta raggiunta la temperatura target, il termostato indica al sistema di riscaldamento (o raffreddamento) di spegnersi.
L'isolamento è la seconda costante. Tutte le case hanno bisogno di isolamento per rallentare la perdita di calore durante l'inverno e per rallentare l'aumento di calore nelle calde giornate estive. L'isolamento può migliorare il comfort interno eliminando le correnti fredde d'inverno e le stanze calde d'estate. Oltre ad essere più confortevole, una casa ben isolata è più efficiente dal punto di vista energetico e quindi meno costosa da riscaldare e raffreddare.
L'efficienza è l'ultima costante in qualsiasi valutazione delle esigenze di riscaldamento e raffrescamento. Circa la metà del budget energetico totale di una famiglia tipica viene spesa per il riscaldamento e il raffreddamento. Ha senso ottimizzare l'efficienza perché consente di risparmiare denaro, riducendo anche al minimo l'impatto ambientale delle emissioni di combustibili fossili. L'efficienza dei vostri sistemi di riscaldamento e raffrescamento dipende da una serie di fattori, spiegati prima.
Efficienza del sistema di riscaldamento e raffreddamento
Età e cronologia di manutenzione. I sistemi di riscaldamento e raffreddamento funzionano in modo più efficiente con una manutenzione regolare. Le attività di manutenzione fai-da-te includono la sostituzione del filtro dell'aria su un sistema ad aria forzata (controllare il filtro una volta al mese e sostituirlo se è sporco) e mantenere un'unità CA esterna libera da foglie e altri detriti che possono ostacolare l'aria circolazione. È anche importante far riparare le apparecchiature di riscaldamento e raffreddamento almeno una volta all'anno da un appaltatore HVAC professionista.
Anche con una corretta manutenzione e un'assistenza professionale, la vita delle apparecchiature di riscaldamento e raffreddamento è limitata. Alcuni forni e caldaie possono continuare a funzionare bene per 15 o 20 anni, ma se il loro rendimento massimo è basso (65%, ad esempio), spesso ha senso sostituire l'unità e godere di un'efficienza molto più elevata (vedere "Classi di efficienza", sotto).
Sistemi a zone. Nelle case più grandi, i sistemi a zone consentono di risparmiare energia e denaro riscaldando o raffrescando solo le aree utilizzate in un determinato momento della giornata. Ad esempio, mettendo le camere da letto al secondo piano su una zona di riscaldamento separata, questa zona della casa non avrebbe bisogno di essere riscaldata durante il giorno, quando il piano superiore non è occupato. Ogni zona è controllata da un termostato dedicato.
Termostati programmabili. Dotare la tua casa di un cronotermostato è un modo economico e affidabile per risparmiare energia e denaro per il riscaldamento e il raffreddamento. I modelli di base consentono di regolare automaticamente le impostazioni della temperatura per evitare di riscaldare o raffreddare lo spazio abitativo che non viene utilizzato. I modelli più avanzati offrono impostazioni per il fine settimana/giorno della settimana.
Valutazioni di efficienza. Le apparecchiature di riscaldamento e raffreddamento vendute oggi sono dotate di un indice di efficienza assegnato dall'EPA. I forni e le caldaie hanno una classificazione AFUE - Efficienza nell'uso annuale del combustibile. Le unità più efficienti sono i modelli a "condensazione" o "a sfiato diretto" con un valore AFUE del 90% o superiore. Alle pompe di calore e alle apparecchiature di condizionamento dell'aria centrale viene assegnata una designazione SEER - Classificazione di efficienza energetica stagionale. Le unità più efficienti saranno nella gamma 20.
Sistemi di riscaldamento e come funzionano
Riscaldatori per ambienti. Questa ampia categoria comprende apparecchi di riscaldamento portatili e da incasso che funzionano indipendentemente da un sistema di riscaldamento centralizzato. I riscaldatori elettrici portatili sono i meno costosi e i più facili da usare. I riscaldatori per ambienti integrati sono disponibili sotto forma di battiscopa o unità a parete. Sono disponibili anche riscaldatori per ambienti che bruciano propano o gas naturale. Questi riscaldatori dovrebbero sfogare verso l'esterno per evitare che i gas di combustione dannosi si accumulino all'interno.
Riscaldamento ad aria forzata. Progettato per distribuire l'aria calda in un edificio, questo sistema è costituito tipicamente da un forno posizionato centralmente e da una rete di condotti dell'aria. La fornace può utilizzare elettricità, olio combustibile, gas naturale, propano o (in rari casi) legna da ardere come fonte di calore. Quando la temperatura interna scende al di sotto della temperatura impostata sul termostato, il forno si accende automaticamente. Un ventilatore forza l'aria riscaldata attraverso condotti di alimentazione che terminano in registri di calore situati in tutto lo spazio abitativo. Allo stesso tempo, il ventilatore aspira un volume corrispondente di aria più fredda attraverso i condotti di ritorno, da riscaldare nuovamente al forno.
Nella stagione calda, la stessa canalizzazione che fornisce aria calda allo spazio abitativo può essere utilizzata per distribuire l'aria fresca da un sistema di condizionamento centralizzato. Questo è uno dei motivi principali per cui i costruttori e i proprietari di case scelgono il riscaldamento ad aria forzata. Il riscaldamento ad aria forzata offre un altro notevole vantaggio: è più veloce del riscaldamento idronico ad aumentare la temperatura ambiente.
Riscaldamento idronico. Questo popolare sistema di riscaldamento centralizzato funziona facendo circolare l'acqua riscaldata verso i radiatori a parete o lunghi tratti di tubo di plastica posto sotto il pavimento finito. Quest'ultimo sistema è indicato come riscaldamento a pavimento radiante. Invece di riscaldare l'aria, i sistemi idronici riscaldano oggetti come mobili, pavimenti e pareti. I sistemi idronici utilizzano una caldaia o uno scaldabagno senza serbatoio per riscaldare l'acqua, che viene poi pompata alle tubazioni o ai radiatori.
Sistemi ibridi o combinati. Questi sistemi combinano funzioni per risparmiare sui costi di installazione e di esercizio. Un sistema ibrido comune utilizza una singola caldaia o uno scaldabagno senza serbatoio per riscaldare l'acqua per il bagno e il riscaldamento. Un altro esempio è un forno che incorpora una serpentina di riscaldamento per l'acqua, consentendo a una singola unità di fornire acqua calda insieme all'aria riscaldata.
Pompe di calore. A seconda delle dimensioni e del design di una pompa di calore, può fornire riscaldamento, raffreddamento o entrambi. Le pompe di calore ad aria sono le più comuni e funzionano meglio quando la temperatura esterna è sopra lo zero. In climi più freddi, una fonte di calore di riserva è una buona idea. Le pompe di calore geotermiche (dette geotermiche) e ad acqua possono funzionare in modo efficace ed efficiente in ogni momento dell'anno, ma sono molto più costose da installare.
Stufe a legna. Nelle aree in cui la legna da ardere è facilmente disponibile, una stufa a legna certificata EPA può essere una buona fonte di calore supplementare. Può anche essere la fonte di calore primaria per una piccola casa o una singola stanza. La certificazione EPA significa che la stufa può funzionare in sicurezza, mantenendo al minimo le emissioni nocive.
Riscaldamento solare. Le priorità del design della casa oggi spesso includono caratteristiche di bioedilizia come l'efficienza energetica e la sostenibilità. Il riscaldamento solare è un elemento importante nella bioedilizia. In genere include le seguenti caratteristiche: finestre isolate orientate per la massima esposizione alla luce solare diretta, alti livelli di isolamento e costruzione ermetica per ridurre al minimo la perdita di calore durante tempo freddo, massa termica che può immagazzinare efficacemente il calore solare e irradiare questo calore dopo il tramonto del sole, oltre a caratteristiche di ombreggiatura e ventilazione che impediscono il surriscaldamento durante la stagione calda.
Sistemi di raffreddamento e come funzionano
Aria condizionata centralizzata. Lo stesso sistema di condutture che fa circolare l'aria calda in una casa può essere utilizzato per distribuire l'aria fresca in un sistema di condizionamento centralizzato. Una rete di condotti di alimentazione fornisce aria condizionata a diverse stanze della casa, mentre i condotti di ritorno riportano l'aria al ventilatore del sistema (noto anche come gestore dell'aria) per essere ricondizionato.
Un sistema AC centralizzato funziona secondo gli stessi principi utilizzati dal frigorifero per mantenere il cibo fresco. La parte esterna di questo sistema split include un compressore, un condensatore e un ventilatore per far circolare l'aria sulle batterie del condensatore. Lavorando insieme, questi componenti provocano un "cambiamento di fase" che trasforma il gas refrigerante in un liquido. Questo refrigerante liquido viene quindi pompato all'interno, dove entra nelle serpentine dell'evaporatore nel plenum del sistema di trattamento dell'aria. Quando l'aria calda interna soffia sulle serpentine, il refrigerante liquido evapora e rimuove il calore dall'aria, lo stesso effetto di raffreddamento che si verifica quando il sudore evapora dalla pelle. Poiché l'aria perde la sua capacità di trattenere l'umidità mentre si raffredda, il tuo sistema AC deumidifica anche la tua aria. Per completare il ciclo, il gas refrigerante ritorna all'unità esterna per essere ritrasformato in liquido.
Finestra e unità AC portatili. I condizionatori d'aria per finestre sono convenienti (i prezzi partono da circa $ 200), facili da installare ed efficaci per raffreddare stanze di tutte le dimensioni. I modelli odierni sono dotati di controlli programmabili progettati per aumentare il comfort e la praticità d'uso. La potenza frigorifera di queste unità è espressa in Btu (unità termiche britanniche); l'intervallo parte da circa 5.000 e arriva fino a 12.000. La regola empirica per il dimensionamento di un condizionatore d'aria da finestra è di 20 Btu per ogni piede quadrato di area della stanza. Ma è intelligente aggiungere capacità di raffreddamento se ci sono soffitti alti, bassi livelli di isolamento o grandi finestre che ammettono molta luce solare diretta. Poiché un condizionatore da finestra può sminuire l'aspetto esterno di una casa, molti proprietari di case scelgono di installarli su un lato meno visibile della casa. Ricorda solo che l'unità funzionerà meglio quando dirige l'aria fredda verso il centro di una stanza.
I condizionatori d'aria portatili possono anche fornire raffreddamento nelle case senza aria condizionata centralizzata. Queste unità sono generalmente dotate di ruote e sono progettate per sedersi sul pavimento accanto a una finestra. I condotti flessibili si estendono attraverso un collettore stretto che si monta nell'apertura della finestra per scaricare l'aria calda. Sebbene queste unità possano essere una soluzione praticabile quando i regolamenti edilizi non consentono l'aria condizionata montata sulla finestra, sono grandi, pesanti (appena trasportabili) e generalmente non efficienti come le unità finestra.
Raffreddamento passivo. Le strategie per il raffreddamento senza assistenza meccanica sono consolidate da tempo e spesso vale la pena implementarle. L'ombra è un'ottima arma contro gli interni surriscaldati e può essere fornita da alberi, tetti di portici, tende da sole e tende da sole montate sulle finestre. Aprire le finestre per sfruttare le brezze naturali e la ventilazione incrociata è un'altra strategia. Le persone cresciute senza aria condizionata potrebbero anche ricordare l'efficacia di aprire le finestre quando le temperature si sono abbassate la sera, e poi chiuderle al mattino, quando il caldo ha iniziato a crescere.
Problemi comuni
Errori di progettazione del sistema. Ci vuole un appaltatore HVAC esperto per progettare sistemi di riscaldamento e raffreddamento. Molti fattori figurano nella scelta delle apparecchiature e nella disposizione delle condutture o del riscaldamento radiante zone: dimensioni della casa, condizioni di isolamento e tenuta all'aria, area della finestra, preferenze di carburante, budget e di più. L'installazione di apparecchiature di riscaldamento e raffreddamento con capacità eccessiva (un errore comune) può effettivamente causare problemi di comfort ed efficienza a causa di cicli eccessivi.
Scarsa manutenzione. È facile ed economico sostituire il/i filtro/i in un sistema ad aria forzata; questa è la manutenzione di base che qualsiasi proprietario di casa può eseguire. Controllare il filtro una volta al mese e sostituirlo se è sporco. Chiedi a un tecnico HVAC di riparare il tuo sistema di riscaldamento prima della stagione di riscaldamento e fai lo stesso per il tuo sistema di raffreddamento. Queste attività di manutenzione di base manterranno la tua attrezzatura in condizioni ottimali.
Attrezzature vecchie e/o obsolete. Un forno di 20 anni che è stato ben mantenuto per funzionare alla massima efficienza può ancora funzionare solo al 75% AFUE (Annual Fuel Use Efficiency). Al contrario, un nuovo forno ad alta efficienza a sfiato diretto fornirà un'efficienza superiore al 90%.
Problemi di involucro edilizio (perdite d'aria, scarso isolamento). Le vecchie case possono porre elevate esigenze ai sistemi di riscaldamento e raffreddamento. Questo accade quando c'è troppo poco isolamento e troppe perdite d'aria che permettono all'aria interna "condizionata" di fuoriuscire, ammettendo anche l'aria esterna che è spesso troppo calda o troppo fredda per il comfort. La buona notizia è che questi problemi dell'involucro edilizio possono essere spesso corretti con lacune di tenuta dell'aria, la sostituzione di finestre obsolete e l'aumento dell'isolamento domestico.
