Riscaldamento Naturale della Casa - Tarka edizioni · 2016. 10. 10. · Grafiche del Liri s.r.l....

Greg Pahl

Il riscaldamentonaturaledella casa

Guida ai sistemi di riscaldamentoa fonti rinnovabili

TECNOLOGIA DELLE TURBINE A VENTO 3

4 ELETTRICITÀ DAL VENTO

Titolo originaleNatural home heating di Greg Pahl© 2003 Greg Pahl

La prima edizione italiana di questo libro è stata pubblicata nel 2006

Tutti i diritti sono riservati

Nuova edizione: aprile 2013© 2013 Lit Edizioni s.r.l.Orme è un marchio di Lit Edizioni s.r.l.Sede operativa: Via Isonzo 34, 00198 RomaTel. 06.8412007 – fax 06.85865742(su licenza di Tarka/Fattoria del Mare s.a.s. di Franco Muzzio)http://www.ormebooks.it

Impaginazione ed editing: Spell s.r.l. – RomaTraduzione di Simona Petruzzi

StampaGrafiche del Liri s.r.l.Via Napoli, 85203036 Isola del Liri (FR)per conto di Lit Edizioni s.r.l.Largo Giacomo Matteotti, 1Castel Gandolfo (RM)

5ELETTRICITÀ DAL VENTO

Indice

Prefazione 7

Introduzione 9

Parte primaInformazioni basilari

1. Riscaldamento: concetti base 13

2. Le diverse tipologie di riscaldamento 23

3. Sorgenti di calore 34

4. I combustibili 44

Parte secondaScaldare con il sole

5. Solare passivo 55

6. Riscaldamento solare attivo 66

7. Gli impianti per il riscaldamentosolare attivo a liquido 76

Parte terzaScaldare con la legna

8. Lavorare con la legna da ardere 89

9. Stufe a legna 101

10. Boiler e generatori di calore a legna 110

11. Stufe in ceramica 121

UN FUTURO IMPREVEDIBILE6

Parte quartaRiscaldamento a biomasse

12. Stufe a pellet 133

13. Caldaie e generatori di aria calda a pellet 143

Parte quintaEnergia geotermica

14. Impianti di riscaldamento e condizionatori a energia geotermica 153

15. Pompe di calore ad aria 166

16. Pompe di calore geotermiche 176

Epilogo 189

Ringraziamenti 191

EFFICIENZA ENERGETICA 7

Prefazione

Mi interesso di fonti energetiche rinnovabili da quasi trent’annie, negli anni Settanta, mi sono costruito la prima casa indipen-dente dalla rete elettrica, a Monkton, nel Vermont. Per procu-rarmi l’acqua avevo un pozzo da cui la estraevo manualmente,per l’illuminazione utilizzavo lampade al cherosene e legna peril riscaldamento. Nel 1979 mi sono trasferito in una casa inmezzo ai boschi nella lontana Lincoln, una bella cittadina dimontagna del Vermont. Le linee elettriche commerciali eranotroppo distanti, così, dopo aver vagliato diverse alternative, perprovvedere alle mie modeste necessità di corrente elettrica, deci-si di installare una turbina eolica sulla sommità di una torre diacciaio alta 25 metri. La casa aveva un meraviglioso impiantoidrico alimentato da una sorgente ed era scaldata esclusivamen-te dalla legna. In seguito ho vissuto in case dotate di connessio-ne alla rete elettrica, ma come fonte primaria o secondaria dicalore in genere ho sempre utilizzato la legna.Nel novembre del 2002 insieme a mia moglie Joy ho acquistatouna casa a Weybridge, nel Vermont. L’abbiamo scelta principal-mente perché situata in posizione tranquilla, al termine di unastrada senza uscita nella zona periferica della cittadina, e nonper il suo impianto di riscaldamento. Nella sua modestia, ha unattraente camino che però non è molto funzionale. Va benissimoper provare l’allarme antincendio, ma cercare di utilizzarlo peril di riscaldamento è una vera sfida. E non è tutto. Nello scanti-nato abbiamo una caldaia del 1956 alimentata a gasolio ancorafunzionante. Quella cosa è ancora lì? Ci chiese il tecnico delriscaldamento quando venne a casa nostra la prima volta per l’i-spezione e la pulizia annuali. Capii che avevamo un problema. Iltecnico ci disse che una caldaia nuova ad alta efficienza sarebbestata la soluzione migliore sul lungo termine, pur ammettendoche con qualche riparazione l’unità esistente avrebbe continua-to a funzionare ancora per un po’ di anni. La nostra veterana inrealtà andava ancora abbastanza bene, ma – per adeguarla anorma di legge – bisognava sostituire il bruciatore e installare

RISCALDAMENTO NATURALE DELLA CASA8

nuovi controlli elettrici. Poiché eravamo un po’ a corto di soldi,decidemmo per la riparazione temporanea, in modo da averepiù tempo per vagliare le altre opzioni. Così iniziammo la ricer-ca di un impianto di riscaldamento che non dipendesse dal gaso-lio importato né da altri combustibili fossili.L’estate successiva, il nostro interesse per l’energia sostenibile cicondusse a partecipare alla SolarFest 2001, una fiera dedicataalle fonti energetiche rinnovabili che si tiene ogni anno a Midd-letown Springs, Vermont. Lì per la prima volta venni a cono-scenza della possibilità di bruciare biodiesel nella caldaia a ga-solio. Ne restai affascinato. E fu lì che conobbi Stephen Morris,il presidente della casa editrice Chelsea Green Publishing. Daun po’ di tempo cercavo un nuovo editore specializzato in pub-blicazioni sull’ambiente e mi sembrò di averlo trovato nellaChelsea Green Publishing. Alla nostra prima breve conversa-zione alla SolarFest seguirono una serie di e-mail e infine unlungo meeting a White River Junction dove nacque l’idea del li-bro. Il mio desiderio di trovare un nuovo impianto di riscalda-mento a energia rinnovabile si era unito all’interesse della Chel-sea Green Publishing per lo stesso argomento. Mentre conducevo le ricerche per il libro, potei ampliare le mieconoscenze delle strategie rinnovabili per il riscaldamentodomestico estendendole ben oltre le stufe a legna, per com-prendere un ampio spettro di possibilità, alcune delle quali mierano quasi ignote. La ricerca inoltre mi confermò ciò che giàsapevo, ovvero che i combustibili rinnovabili di cui oggi dispo-niamo funzionano benissimo anche per il riscaldamento dome-stico. L’ostacolo principale alla loro diffusione non è più tecni-co, ma essenzialmente politico. Per risolvere il problema, c’ènecessità di iniziative più ampie, volte a fornire al pubblico leinformazioni necessarie a prendere decisioni intelligenti inmateria energetica. Mi auguro che Il riscaldamento naturale dellacasa svolga il suo ruolo in questa importante questione. Per meè stata un’avventura eccitante e spero che, dopo aver letto que-sto libro, condividerete il mio entusiasmo per le energie rinno-vabili – e per la Chelsea Green Publishing.


Introduzione

L’embargo petrolifero del 1973 causò un fortissimo shock intutti gli Stati Uniti e gonfiò drammaticamente i prezzi del petro-lio in tutto il paese. Così, mentre milioni di americani facevanolunghe file ai distributori in attesa della loro razione di benzina,moltissimi altri si dedicarono alla ricerca di modi alternativi piùeconomici per scaldare le case durante l’inverno. Molti finironoper tornare alla legna o al carbone, innescando la scintilla dellarinascita delle stufe e dei generatori di aria calda alimentati alegna. La ricerca di fonti energetiche alternative costituì l’incen-tivo per lo sviluppo di altre tecnologie come l’eolico e il solare e,per un breve periodo, sembrò che il paese avesse intrapreso lastrada dell’inevitabile passaggio dai combustibili fossili alleenergie rinnovabili.Tuttavia, quando l’embargo finì, i prezzi del petrolio crollaronoe l’amministrazione Reagan tolse respiro al settore delle energiesostenibili, eliminando gli incentivi che erano serviti a favorire lasua crescita. La giovane industria delle energie alternative ebbeun tracollo. Molte persone continuarono a impiegare legna ecarbone ma la crescente preoccupazione per l’inquinamentodell’aria dovuto alle stufe, e i disagi causati dal superlavoro edalla sporcizia che queste apparecchiature portavano in casa,gradualmente affievolirono l’entusiasmo popolare per i combu-stibili alternativi. La maggior parte della gente trovò difficilenon tornare all’utilizzo dell’economico gasolio. Quindi, a partire dal 2000, la crisi californiana e l’aumentoimprovviso dei prezzi del gas naturale portarono nuovamente ilproblema energetico al centro della ribalta. Lo shock dell’inver-no 2000-2001 era ancora vivo nella mente della maggior partedegli americani, quando apparvero sugli schermi televisivi i tra-gici eventi dell’11 settembre che lasciarono la nazione sconvoltae sgomenta. Mentre le Twin Towers del World Trade Center sischiantavano in nuvole di polvere e detriti, crollava anche l’ideasbagliata della maggior parte degli americani, che cioè la lorovita fosse in qualche modo separata da quella del resto del


mondo. Gli attacchi e le successive campagne militari inAfghanistan e in Iraq servirono anche come monito per i peri-coli della continua dipendenza dal petrolio, in particolare daquello mediorientale. A dispetto della terribile tragedia, gli eventi dell’11 settembre,uniti alla crisi californiana, ebbero l’effetto di far rivolgere nuo-vamente l’attenzione della nazione sulla dipendenza eccessivadegli statunitensi dai combustibili fossili. Stava diventando chia-ro a un numero sempre crescente di persone che l’espandersidell’utilizzo del carbone, del gasolio e del gas naturale per ilriscaldamento domestico, serviva soltanto a prolungare la dipen-denza su risorse limitate e non rinnovabili. Come rompere taledipendenza? L’ovvia risposta ancora una volta era: con l’energiarinnovabile.Per di più dopo l’11 settembre, molte persone non considerava-no più il passaggio alle fonti energetiche rinnovabili semplice-mente come un problema ambientale. Oltre a costituire un inve-stimento conveniente sul lungo termine, le fonti energetichealternative erano state innalzate al rango di problema riguar-dante la sicurezza nazionale. Oggi è considerato patriotticoappoggiare lo sviluppo e l’adozione su larga scala di un ampiospettro di iniziative sostenibili, in grado di assicurare una forni-tura di energia costante e sicura per i tempi a venire.Il rinnovato interesse per la problematica delle fonti energeti-che sostenibili ha generato anche l’interesse per la loro applica-zione al riscaldamento domestico. Si tratta di un fatto positivoperché, secondo le stime, un quarto di tutta l’energia utilizzatanegli Stati Uniti è consumata per scaldare le abitazioni. Sfortu-natamente, la maggior parte di questa energia proviene ancorada risorse non rinnovabili come carbone, petrolio e gas natura-le, nonostante i prezzi dei combustibili stiano diventando sem-pre più instabili. Cosa ancora peggiore, è universalmente rico-nosciuto che i combustibili fossili sono tra i principali responsa-bili del riscaldamento globale e di numerose malattie. Negli Sta-ti Uniti gli impianti di riscaldamento emettono un miliardo ditonnellate di anidride carbonica e circa il 12 per cento dell’ani-dride solforosa e degli ossidi di azoto prodotti a livello naziona-le. Nonostante sia ancora difficile per molti americani capire oaccettare questo fatto, la fine dell’economia basata sui combu-stibili fossili non è molto lontana. Per quanto riguarda il riscal-damento domestico si tratta di una questione vitale, basti pen-sare alle regioni più settentrionali degli Stati Uniti, dove avere onon avere il riscaldamento a casa in inverno può diventare unaquestione di vita o di morte. Nelle zone più fredde del paese ilriscaldamento è la maggiore voce di spesa delle famiglie. Cosa si può fare per ridurre o eliminare l’impiego dei combusti-

INTRODUZIONE 11

bili fossili nel riscaldamento domestico? Una risposta facile eunivoca a questa domanda non c’è, ma per fortuna esistonomolte alternative interessanti e valide. Come quelle di cui sioccupa il libro, una guida completa per gli utenti interessati agliimpianti di riscaldamento domestico che dipendono da fontienergetiche rinnovabili. Coloro che stanno pensando di costruirsi una nuova casa hannoa disposizione diverse soluzioni basate sulle energie rinnovabili,in grado di assicurare comfort e intimità nelle lunghe nottiinvernali. Quanti vivono in una casa con un’esposizione e unastruttura inadatte all’energia solare, possono trovare informa-zioni utili sui migliori interventi di ristrutturazione. Se la caldaiasta per andare in pensione, Il riscaldamento naturale della casamostra come sostituirla con il miglior impianto a combustibilirinnovabili. Il libro, inoltre, suggerisce eccellenti idee per soddi-sfare sia le esigenze di riscaldamento sia quelle di condiziona-mento nei climi temperati.Nella prima parte inizierò questa esplorazione con le informa-zioni basilari riguardanti cosa rende confortevole una casa, con-siderando il trasporto del calore, la temperatura, l’umidità, ilmovimento dell’aria. Quindi introdurrò i componenti principalidegli impianti non meccanici e meccanici, spiegando qualiaspetti considerare quando si deve scegliere un impianto. Com-parerò tra loro le potenziali fonti di calore di un impianto do-mestico come stufe a legna, caldaie, stufe in maiolica, pompe dicalore e così via, oltre a prendere in esame i combustibili chequeste apparecchiature possono utilizzare e i loro relativi van-taggi e svantaggi. Potreste restare sorpresi dalle innumerevolialternative.Nella seconda parte esaminerò la principale fonte energeticarinnovabile: il sole, considerando gli aspetti fondamentali degliimpianti solari, inclusi orientamento, pozzi di calore, distribu-zione e controllo. Inoltre, descriverò i componenti di base di unsistema solare attivo e il modo in cui possono essere combinatiin una varietà di impianti di riscaldamento, riferendomi alle stra-tegie più appropriate per le nuove costruzioni e a quelle piùadatte alle ristrutturazioni. Come scaldare la propria casa con il legno sarà l’argomentodella parte terza, in cui verrà spiegato tutto ciò che si deve sape-re per procurarsi, immagazzinare, trasportare e bruciare legnada ardere. Si parlerà anche di stufe, impianti di riscaldamento adaria ed acqua calda e di stufe in ceramica alimentati a legna, conparticolare attenzione ai costi e ai relativi vantaggi e svantaggi.Nella parte quarta verrà presa in considerazione la possibilità diutilizzare la legna in modi alternativi, con particolare riferimen-to ai pellet.

Infine nella parte quinta, parlerò degli impianti di riscaldamen-to e condizionamento a energia geotermica trattando gli aspettifondamentali dell’energia geotermica e delle pompe di calore.Spiegherò come scegliere la giusta pompa di calore in base allaposizione geografica, come dimensionarla e collocarla nel modocorretto, nonché tutti i vantaggi e gli svantaggi dell’utilizzo diqueste apparecchiature. Nonostante non sia un manuale tecnico, Il riscaldamento natu-rale della casa fornisce le informazioni basilari per prenderedecisioni consapevoli e intelligenti riguardanti il riscaldamentodomestico alimentato da combustibili rinnovabili. Strada facen-do darò anche indicazioni sull’installazione, il funzionamento, lamanutenzione e la sicurezza delle apparecchiature che potrannoservire a evitare gli errori più comuni. Spero che dopo aver finito di leggere questo libro comprende-rete che passare alle fonti energetiche rinnovabili consente dimantenere il livello di comfort desiderato e contemporanea-mente di risparmiare soldi e proteggere l’ambiente. Viveremostrando sensibilità nei confronti delle problematiche ambien-tali non implica rinunciare agli agi. Scaldare la casa con le ener-gie rinnovabili può essere un’avventura affascinante e godibile,come lo è stata per me. Questo cambiamento comporta acquisi-re una maggiore consapevolezza delle proprie scelte e la capa-cità di prendere decisioni informate basate sulla conoscenza deifatti. La conoscenza è potere – e una sua parte può servire ariscaldarvi in inverno. Perciò, fatevi un caffè bollente, sedetevisul divano con un buon libro (preferibilmente questo) e prepa-ratevi a una lunga serata invernale. E se vi sentite un po’ infred-doliti, aggiungete un ceppo di legna alla stufa o alzate il termo-stato della caldaia a pellet. Avrete la soddisfazione di sapere chestate facendo la vostra parte per garantire a tutti un futuromigliore.

12 RISCALDAMENTO NATURALE DELLA CASA

Parte prima - Informazioni basilari

I. Riscaldamento: concetti base

Tutto iniziò con il fuoco. È possibile che già 1,4 milioni di annifa i nostri lontani antenati africani impiegassero il fuoco per cuo-cere la carne, indurire le punte delle lance e proteggersi dai pre-datori affamati. Tuttavia l’affinamento delle tecniche di utilizzodel fuoco ha richiesto molto tempo: prima che Homo erectus ini-ziasse a usarlo per scaldarsi trascorse quasi un milione di anni.A quel tempo il riscaldamento domestico consisteva in un fuocodi legna acceso sul pavimento della caverna.Quindi gli esseri umani lasciarono le caverne per vivere in caseprimitive scaldate da un fuoco posto al centro del pavimentocon il fumo che usciva da un foro del tetto. Non era moltomeglio delle caverne, ma almeno c’erano meno pipistrelli! All’epoca dei romani le fonti di calore nell’Europa centrale e set-tentrionale erano costituite da stufe in terracotta. Per quantorappresentassero senza dubbio una miglioria rispetto ai fuochiaperti, tali stufe tendevano a dipendere dalla tecnica del foro neltetto per l’allontanamento del fumo. I cinesi inventarono la prima stufa di ghisa intorno al 200 d.C.ma in Europa tale tecnologia non prese piede fino al XV secolo.A partire dal 1700 le stufe avevano un design piuttosto avanza-to che si traduceva in un’ampiavarietà di modelli perfezionatisia di stufe in ghisa che in cera-mica.Nel 1800, proprio quando avevaraggiunto il massimo della diffu-sione, l’utilizzo della legna fusurclassato dal passaggio al car-bone. A quel tempo l’impiego diquesto combustibile fossileappena scoperto era consideratouna grande innovazione tecno-logica in grado anche di risolve-re il problema della diminuzione

13EFFICIENZA ENERGETICA

Una casa primitiva piena di fumo:un po’ meglio che viverein una caverna.


della disponibilità di legna in molte regioni europee. Sebbene inalcune parti del mondo – come le zone rurali degli Stati Uniti –si continuasse a usare la legna, il carbone conquistò popolarità econsentì di portare avanti il graduale passaggio al riscaldamentocentrale, in particolare dopo lo sviluppo del riscaldamento avapore intorno al 1850. Le tecnologie del riscaldamento centra-le basate sul carbone divennero sempre più sofisticate ed effica-ci. Quindi arrivarono il petrolio, il gas e l’elettricità. A partiredagli anni Cinquanta del Novecento, la maggior parte dellenazioni sviluppate (in particolare gli Stati Uniti) dipendevaquasi completamente dai combustibili fossili “moderni” per ilriscaldamento, i trasporti e l’elettricità. Con il senno di poi, taledipendenza non sembra un fatto così positivo.Questo libro si occupa della transizione dai combustibili fossilia quelli rinnovabili. Per capire i relativi vantaggi e svantaggidegli impianti di riscaldamento che utilizzano combustibili rin-novabili e per scegliere quello adatto alla vostra casa prima biso-gna capire come funzionano.

È tutta una questione di comfort

Lo scopo di avere un impianto di riscaldamento è il comfort per-sonale, anche se, per la verità, la maggior parte delle prime tec-nologie di riscaldamento non erano molto efficienti da questopunto di vista. Si trattasse di una caverna o di una casa primiti-va, un fuoco aperto non forniva le condizioni ideali per regola-re la temperatura corporea, fattore chiave quando si parla dicomfort. Il nostro corpo è come una stufa portatile: brucia(digerisce) cibo per ottenere l’energia che ci tiene in vita. Ladigestione e altri processi metabolici producono calore, il qualedeve essere dissipato nell’ambiente affinché possiamo star bene.Per quanto possa sembrare strano, a determinare quanto sentia-mo caldo o freddo è la perdita regolata di calore corporeo e nonil contrario. Il livello di comfort tende a variare da persona a persona. Levariabili che lo influenzano dipendono dall’esercizio fisico, dalmodo in cui si è vestiti, dall’umidità, dai movimenti dell’aria,dalla sua temperatura e dalla temperatura delle superfici che cicircondano. I bambini molto piccoli e gli anziani tendono a esse-re meno tolleranti degli estremi di temperatura. I teenager, chehanno elevati tassi metabolici (per non parlare degli ormoni),possono sentirsi a proprio agio anche alle temperature piùbasse.Il cambiamento in una qualsiasi variabile che influenza il nostrolivello di comfort cambia anche i rapporti delle altre. Questo èil motivo per cui non sempre stiamo bene in una stanza la cui

Le correnti di convezioneconsentono all’aria caldadi circolare in una stanza.

Esempio di conduzione.

18°C

24°C

23°C 22°C

21°C20°C

RISCALDAMENTO: CONCETTI BASE 15

temperatura è mantenuta a un determinato valore. Quando sicomprendono i fattori che hanno effetto sui livelli di comfort èpiù facile apprezzare le qualità dei diversi sistemi di riscalda-mento.

Trasporto di caloreQuando si pensa al calore, l’immagine del fuoco è la prima avenire in mente. In una forma o nell’altra, il fuoco è fondamen-tale per la maggior parte delle strategie di riscaldamento. Al finedi comprendere in che modo il calore prodotto dal fuoco riscal-da una casa bisogna aver chiaro il concetto di trasporto del calo-re. Normalmente il calore passa da una zona (o sostanza) a tem-peratura maggiore a un’altra a temperatura minore. Tale trasfe-rimento tende ad abbassare la temperatura della zona/sostanzapiù calda e a innalzare quella della zona/sostanza più fredda. Ilflusso del calore può andare verso l’alto, verso il basso o in sensolaterale, ma la direzione del flusso è sempre dal corpo più caldoa quello più freddo. Per comprendere meglio il concetto di trasporto del calore con-sideriamo i tre modi in cui esso avviene: conduzione, convezio-ne e irraggiamento.

ConduzioneÈ il flusso di calore attraverso solidi, liquidi o gas. Quando dueoggetti si toccano il calore si sposta da quello più caldo a quellopiù freddo. Per esempio, se si mette sul fuoco un attizzatoio dimetallo il calore passerà lungo l’attizzatoio e alla fine raggiun-gerà la mano. La capacità dell’oggetto metallico di condurre ilcalore è chiamata conducibilità. Alcune sostanze come i metallie l’acqua sono buoni conduttori altre, come il legno e l’aria, nonlo sono. La conduzione non svolge un ruolo importante neisistemi di riscaldamento domestico.

ConvezioneÈ il movimento di calore da zone più calde a zone più freddedovuto al movimento nei liquidi (come l’acqua) e nei gas (comel’aria). Quando sono riscaldate, le molecole di un liquido o di ungas si espandono. La porzione più calda del liquido o del gas èpiù leggera di quella non scaldata e perciò sale verso l’alto. Lemolecole più fredde riempiono lo spazio che era occupato daquelle a temperatura maggiore. Il liquido o il gas più caldi pos-sono spostarsi naturalmente o essere obbligati a spostarsi dapompe o ventole. Le correnti di convezione svolgono un ruoloimportante nel riscaldamento domestico in particolare negli ele-menti del riscaldamento a battiscopa e nelle canne fumarie deicamini.


IrraggiamentoSi tratta del trasferimento di calore con le onde elettromagneti-che. L’irraggiamento è diverso dalla conduzione e dalla conve-zione in quanto le sostanze tra le quali avviene lo scambio dicalore non devono essere in contatto tra di loro. Il trasporto dicalore per irraggiamento può aver luogo nell’aria, nel vuoto(come lo spazio cosmico) o anche attraverso materiale solidocome il vetro. Purché due oggetti a temperature diverse possa-no “vedersi”, tenderanno verso la stessa temperatura per irrag-

giamento. In questo modo non viene riscaldata l’aria attra-verso cui passa la radiazione, ma gli oggetti che ne ven-

gono colpiti come il proprio corpo, i muri, i pavi-menti, e i mobili della casa. Si percepisce il

calore radiante dalla luce diretta delsole, da un fuoco aperto, o dagli

impianti di riscaldamento apavimenti, muri o soffittiradianti. L’irraggiamento svolge unruolo importante in unavarietà di sistemi di riscal-damento domestico.

TemperaturaIn base a una semplice definizione la temperatura è una misu-ra dell’intensità del calore. Nella maggior parte delle case latemperatura in ogni stanza non è uniforme. Tra la temperatu-ra dell’aria a livello del pavimento e quella a livello del soffittoc’è sempre una differenza significativa, nota come temperaturadi stratificazione. La temperatura dell’aria a cui ci si sente aproprio agio dipende da diversi fattori tra i quali il modo in cuisi è vestiti, l’attività fisica, l’età e la quantità di irraggiamentoverso o dalle varie superfici delle stanze. Durante l’inverno sipuò stare bene in una stanza la cui temperatura dell’aria sia di21 °C, ma se la stanza contiene grandi finestre di vetro si puòsentire la necessità di temperature superiori perché il vetrolascia passare calore per irraggiamento: il corpo irradia caloreverso l’esterno attraverso i vetri dando una sensazione di raf-freddamento.Una misura di temperatura correlata, detta temperatura mediaradiante, è uno degli elementi più importanti che influenzano ilcomfort. È la temperatura media delle superfici da cui siamo cir-condati in casa come muri, soffitto, finestre (che di solito sonole superfici più fredde di una stanza). È anche una misura delloscambio di calore per irraggiamento tra noi e le superfici che cicircondano e può variare da un punto della stanza a un altro.

L’irraggiamento scalda glioggetti che vengono colpiti.


UmiditàÈ riferita al contenuto di umidità dell’atmosfera. L’umidità rela-tiva è il rapporto percentuale tra la quantità di vapore acqueopresente nell’aria e la quantità massima di vapore acqueo chel’aria può contenere alla saturazione completa. Tale quantitàmassima dipende dalla temperatura: più è elevata la temperatu-ra, maggiore è la quantità di umidità che l’aria può contenere.Per gli esseri umani l’intervallo ottimale di umidità relativa sicolloca tra il 30 e il 60 per cento; valori superiori al 60 per centopossono causare disagio in particolare durante le estati moltocalde.I livelli di umidità svolgono un ruolo chiave nel determinare ilivelli di comfort del riscaldamento domestico (e anche nel con-dizionamento). In inverno elevati livelli di umidità in casa pos-sono creare l’ambiente favorevole allo sviluppo di muffe e acariche rappresentano un rischio per la salute. D’altra parte unabassa umidità relativa può causare disidratazione delle mucose edella pelle. Quando i livelli di umidità in casa sono troppo bassi,per compensare sono necessarie temperature dell’aria più eleva-te. In queste circostanze è una buona idea aggiungere umiditàcon un umidificatore o altre fonti di umidità.

Movimento dell’ariaIl movimento dell’aria genera perdita di calore e produce sullapelle una sensazione di fresco, causata dall’evaporazione dell’u-midità dalla pelle verso l’aria. La velocità di questa evaporazio-ne (e perdita di calore) è correlata alla velocità di movimentodell’aria e all’umidità relativa. Il movimento di aria fresca lungoil collo e intorno alle caviglie svolge un ruolo cruciale nella sen-sazione di comfort provata in casa durante l’inverno perché que-ste parti del corpo sono molto sensibili agli spifferi. Durantel’inverno un eccessivo movimento dell’aria può causare disagio.E può essere un problema con gli impianti di riscaldamento adaria calda forzata progettati in modo inadeguato.

Unità di misura dell’energia

L’unità termica britannica (British thermal unit, Btu) è l’unità dimisura fondamentale dell’energia secondo il sistema imperialebritannico. Un Btu è la quantità di energia richiesta per aumen-tare la temperatura di una libbra di acqua di 1 grado Fahren heit.Negli Stati Uniti la maggior parte dei dispositivi di riscaldamen-to sono valutati in Btu/per hour (Btu/hr), la quantità massima dienergia che l’unità produce in un’ora.Nel sistema metrico utilizzato in Europa l’unità di misura fon-damentale dell’energia è il Joule. Rispetto al Btu il Joule è un’u-


nità molto piccola equivalente a 0,00095 Btu. Mille Joule (unkiloJoule) equivalgono a 1 Btu meno il 5 per cento.L’unità di misura fondamentale dell’elettricità è il Kilowattora(kWh). Un Kilowattora è un kilowatt di potenza elettrica forni-ta per un’ora, o, detto in altro modo, dieci lampadine da 100kilowatt accese per un’ora consumano mille watt l’ora o unkWh. Un kWh equivale a 3.413 Btu o 3.600 Kilojoule.

Perdita di calore

Prima di iniziare a trattare le specifiche dei sistemi di riscalda-mento bisogna determinare la quantità di calore perduta dallanostra casa. In mancanza di tali perdite l’impianto di riscalda-mento potrebbe non essere necessario (perlomeno non unotanto grande), pertanto la perdita di calore è un fattore chiave.Non mi stancherò mai di enfatizzare l’importanza di fare di tuttoper avere una casa ben progettata e ben isolata adatta al clima eall’ambiente in cui si trova. Una casa di questo tipo perde assaipoco calore. Purtroppo la maggior parte di noi non vive in caseprogettate e costruite secondo criteri di ottimizzazione perciòdobbiamo avere a che fare con le perdite di calore, che talvoltasono numerose. Tali perdite si verificano attraverso i vari ele-menti dell’involucro della casa o attraverso le fuoriuscite o leinfiltrazioni di aria. In inverno il calore contenuto all’interno della casa cerca costan-temente di uscire e deve essere rimpiazzato dall’impianto diriscaldamento. Quanto dovrebbe essere grande tale impianto? Ecome si fa a sapere quanto calore perde la casa? Uno degli errori più comuni (e gravi) con il riscaldamentodomestico è l’installazione di sistemi sovradimensionati chespesso sono una conseguenza dell’applicazione di errate regoleempiriche di valutazione. Un buon modo per determinare la perdita di calore è applicarela formula del calcolo della perdita di calore:

HL = (A/R) x dTHL = heat loss, perdita di calore (espressa in Btu) A = area del componenteR = resistenza termicadT = differenza di temperatura

A essere sincero mi si appanna la vista quando ho a che fare conle formule matematiche perciò cercherò di spiegarmi nel modopiù chiaro possibile. La perdita di calore della vostra casa in una giornata tipo è laquantità totale di perdita di calore nella vostra località (in gene-

rale) assumendo una temperatura interna di 22 °C. La formuladella perdita di calore riportata precedentemente tiene in consi-derazione parametri quali: l’area della superficie dei vari com-ponenti della casa (A) la resistenza al flusso di calore (R), la dif-ferenza di temperatura tra l’interno e l’esterno (dT). La diffe-renza di temperatura è basata su registrazioni del clima eseguitesu periodi lunghi (spesso 30 anni). La perdita di calore si calcola per ciascun componente della casain contatto con l’esterno: muri, finestre, pavimenti, soffitti, portee superfici delle cantine. Nella formula vengono anche inseriti idiversi livelli di isolamento di questi componenti (come resi-stenza al flusso di calore). Molti fornitori di impianti di riscaldamento offrono il servizio dicalcolare la perdita di calore. Tuttavia esistono anche eccellentisoftware eseguono questo tipo di calcolo.

Sui termostati esistono una serie di credenzepopolari che vorrei sfatare una volta pertutte. Alzando il termostato a 32°C o ancoradi più la casa non si riscalda più velocementedi quando lo si mette a 21°C (o a qualsiasitemperatura a cui normalmente vi sentite avostro agio). Il termostato è semplicemente

un interruttore. L’impianto di riscaldamentoproduce calore a una velocità costante fino ache raggiunge la temperatura fissata sul ter-mostato, a prescindere da come è stato rego-lato. Perciò se la casa è fredda dovete soltan-to regolare il termostato alla temperaturadesiderata e... rilassarvi.

Il mito del termostato

Una casa costruita in modotradizionale può perderetra il 30 e il 50 per centodel calore complessivoattraverso le finestre.



Guadagno di calore

Se la vostra casa perde calore come un colabrodo, la strategiaideale sarebbe di ridurre la perdita provvedendo a un isolamen-to più efficace, installando finestre migliori e sigillando le fessu-re attraverso cui passano gli spifferi. Aumentare il livello di iso-lamento della casa è relativamente economico e consente diridurre sensibilmente i costi delle bollette. Sul lungo termine èuna strategia che fa risparmiare e che consiglio caldamente.Ponendo che le perdite di calore siano già state ridotte (o che lavostra casa sia stata appena costruita) bisogna capire in che mo-do rimpiazzare il calore che si disperde. Qui interviene il caricodi calore di una giornata tipo che si determina sommando i va-lori della perdita di calore di ciascun componente della casa. Ilrisultato (in Btu o in Joule) vi dice quanto calore il vostro im-pianto di riscaldamento deve fornire alla temperatura tipo. Daciò si può determinare la dimensione dell’impianto di riscalda-mento richiesto dalla vostra casa da tenere presente quando sipensa di sceglierne uno. Normalmente questi tipi di apparec-chiature sono classificati in migliaia di Btu/h.

Riscaldamento non meccanico

Nel riscaldare una casa la semplicità è spesso la cosa migliore el’utilizzo del sole per scaldare può risultare abbastanza sempli-ce. Il riscaldamento solare passivo è la strategia di riscaldamen-to non meccanico principale e più semplice. Tuttavia, una casaprogettata in modo adeguato può impiegare una varietà di altrestrategie di riscaldamento non meccanico come le stufe a legna.Gli elementi principali di un impianto di riscaldamento nonmeccanico sono la sorgente di calore, una componente cheimmagazzina calore e dei mezzi per distribuirlo.

Sorgente di caloreIn una casa a riscaldamento solare passivo la fonte principale dicalore è il sole. Il sole può aggiungere calore persino a una casanon progettata per il riscaldamento solare tramite finestre espo-ste a sud. Anche le semplici stufe a legna, i camini e le stufe in ceramicapossono essere fonti non meccaniche di calore a bassa tecnolo-gia sia per le case progettate per il riscaldamento solare sia perle altre. (In questo contesto mi riferisco a stufe a legna che nondipendano dall’elettricità né da altre componenti meccaniche).

Accumulo di caloreUno degli elementi chiave della maggior parte degli impianti di


riscaldamento non meccanico è il modo di immagazzinare ilcalore raccolto o generato per rilasciarlo successivamente (disolito la notte). L’immagazzinamento di calore normalmenteavviene riscaldando un pozzo di calore, che può essere costitui-to da acqua, mattoni, calcestruzzo, adobe, pietra o altro mate-riale (per i dettagli sui pozzi di calore vedi il capitolo 5).

DistribuzioneIl calore immagazzinato in un pozzo di calore deve essere ridi-stribuito nello spazio abitativo. Nei sistemi non meccanici ciò sirealizza o per irraggiamento o tramite le correnti naturali di con-vezione. Perché funzionino in modo efficiente, i sistemi di riscal-damento non meccanici devono essere progettati scrupolosa-mente (idealmente insieme alla casa).

Riscaldamento meccanico

Scoprirete che le possibilità di scelta degli impianti di riscalda-mento meccanici sono impressionanti, però tutti hanno tre ele-menti in comune: una sorgente di calore, dei sistemi per distri-buirlo, e un meccanismo per controllarne la distribuzione (alcu-ni sistemi meccanici accumulano anche calore). Per funzionareall’unisono, tutti questi elementi devono essere progettati inmodo adeguato, altrimenti il sistema non può svolgere il suolavoro in modo efficiente.

Sorgente di caloreIl cuore di ogni sistema di riscaldamento meccanico è la fonte dicalore, la quale, in un impianto di riscaldamento solare attivo (disolito meccanico) è il sole. Nella maggior parte degli altri siste-mi la sorgente di calore può essere una stufa, una caldaia, unoscaldaacqua, una pompa di calore o magari una combinazionedi questi. Questi dispositivi generatori di calore sono capaci diutilizzare più di un tipo di combustibile. La scelta dell’apparec-chiatura è spesso determinata dal tipo di combustibile disponi-bile localmente.

ImmagazzinamentoI sistemi meccanici di solito accumulano calore pompando unliquido caldo oppure soffiando aria calda dentro un pozzo dicalore dove rimane finché serve (di solito di notte).

DistribuzioneDalla sorgente il calore deve raggiungere lo spazio abitativodella casa, a prescindere dal fatto che l’impianto di riscalda-mento dipenda dall’immagazzinamento di calore. In un impian-


to di riscaldamento centrale ad acqua calda i tubi portano l’ac-qua ai radiatori o agli elementi del battiscopa da cui il calore èpoi distribuito alla stanza per irraggiamento o convezione (oentrambi). Negli impianti ad aria calda forzata, l’aria calda passalungo le condutture e il calore è distribuito per convezione.

ControlliOgni impianto di riscaldamento necessita di qualche tipo dicontrollo della quantità del calore fornito; altrimenti si potreb-be finire alternativamente congelati o bolliti. I termostati sem-plici sono interruttori azionati dalla temperatura che accendonoo spengono l’impianto di riscaldamento in risposta ai cambia-menti di temperatura della casa. La maggior parte delle casemoderne utilizza qualche tipo di termostato per il controllo delriscaldamento (e talvolta del condizionamento). Esistono termo-stati elettronici complessi programmabili con controlli multipli. Per essere efficiente, un termostato dovrebbe essere collocatosu un muro interno a circa un metro e mezzo dal pavimentolontano da spifferi, apparecchiature di riscaldamento e sole di-retto. Idealmente dovrebbe essere collocato nel punto della ca-sa dove si trascorre la maggior parte del tempo, per esempio ilsoggiorno. Suggerimento: anche un impianto di riscaldamentoben progettato può non funzionare bene se il termostato è ina-deguato, perciò non cercate di risparmiare pochi spiccioli ac-quistando un termostato economico.


2. Le diverse tipologiedi riscaldamento

Cercare di scegliere il tipo di riscaldamento più adatto allavostra casa può rivelarsi un vero rompicapo. A credere alle pub-blicità della maggior parte delle aziende produttrici ogniimpianto di riscaldamento è il migliore; naturalmente il veroproblema non è quale sia il migliore ma quale strategia ha piùsignificato per voi. Leggendo il libro scoprirete che le vostrenecessità possono essere soddisfatte da diverse tipologie diimpianti o magari da una loro combinazione. Scoprirete ancheche alcuni sono maggiormente validi per nuove costruzionimentre altri si adattano meglio alle ristrutturazioni.

La scelta

Se vi state costruendo una nuova abitazione avete il vantaggio dipartire da zero per progettare l’impianto di riscaldamento acombustibile rinnovabile economicamente più vantaggioso econforme al progetto di una casa efficiente dal punto di vistaenergetico. Tuttavia se state rinnovando o sostituendo un vec-chio impianto dovrete lavorare in un edificio esistente e ciò puòimporre alcune limitazioni strutturali o di altra natura.Una cosa importante è non fermarsi ai suggerimenti deicostruttori o delle imprese fornitrici degli impianti che posso-no non essere al corrente di tutte le possibili tipologie e tendo-no a consigliare quelle che conoscono bene. Prima di prenderela decisione finale è opportuno esplorare tutte le alternative ecercare anche tra le soluzioni che sono meno conosciute nellazona in cui si vive. Uno stile di vita responsabile nei confrontidell’ambiente sarà un altro fattore chiave del vostro processodecisionale.

Comfort e stile di vitaL’obiettivo principale di qualsiasi impianto di riscaldamento è ilcomfort, come detto nel capitolo 1. Tenete presente il vostrostile di vita mentre cercate di capire qual è l’impianto migliore


per voi e la vostra famiglia. Per esempio: quando state in casadurante l’inverno come siete vestiti? Preferite andare in giro conabiti leggeri e a piedi nudi o con indumenti di flanella e lana? Infamiglia avete bambini piccoli o anziani che tendono a esserepiù sensibili alla temperatura? Trascorrete molto tempo sedutiin terra con bambini o animali? In quest’ultimo caso, per esem-pio, dovreste prendere in considerazione un riscaldamento apavimento radiante.

Problemi relativi a come è stata progettata la casaI fattori relativi a come è fatta la casa, al suo grado di isolamen-to, al tipo e alle dimensioni delle finestre o delle porte scorrevo-li di vetro possono avere un effetto sul comfort. Le grandi super-fici vetrate, in particolare, impongono un superlavoro all’im-pianto perché durante d’inverno il vetro è sempre la superficiepiù fredda di una casa. Le finestre ampie riducono notevolmen-te la temperatura media radiante di una stanza e rendono piùdifficile mantenere un ambiente confortevole. Può essere per-tanto necessario installare finestre a elevata prestazione o fontiaddizionali di calore lungo i muri esterni al di sotto delle finestregrandi.Inoltre a causa della stratificazione della temperatura, in unastanza dal soffitto alto è complicato mantenere una temperaturagradevole al livello del pavimento. La dimensione della casa è un altro fattore che condiziona lascelta di un impianto di riscaldamento. Una casa molto grandedi tre piani può essere molto difficile da riscaldare a meno chenon sia progettata con cura. Una casa piccola a un solo pianogeneralmente si riscalda più facilmente e con meno dispendio didenaro. Inoltre può essere più adatta a certi tipologie di riscal-damento come quelli da pavimento o le stufe. La maggior partedelle case moderne che hanno buoni livelli di isolamento, sonorelativamente prive di spifferi e sono progettate con il criteriodell’open space, possono non necessitare di un tradizionaleriscaldamento centrale. Una stufa semplice o una stufa in cera-mica per esempio potrebbero andare benissimo come sorgenteprimaria di calore.

I costiLa domanda “Quanto mi costerà?” non ha risposte ovvie per-ché i fattori importanti da soppesare sono due: i costi iniziali ei costi di esercizio, che in genere sono minori se la spesa inizia-le è consistente. Per la maggior parte degli impianti di riscalda-mento i costi di esercizio sono di gran lunga più alti dei costiiniziali. Quando sceglie un impianto di riscaldamento, la mag-gior parte delle persone ha la tentazione di considerare soltan-

LE DIVERSE TIPOLOGIE DI RISCALDAMENTO 25

to i costi iniziali trascurando quelli di esercizio. Qui esaminere-mo entrambi.

Costi inizialiNei costi iniziali sono comprese le spese per acquistare l’im-pianto e quelle per la sua installazione. Determinare il prez-zo di un caldaia, per esempio, è semplice ma determinare icosti totali per installarla può essere complicato in particola-re se le spese di installazione non erano comprese nel pre-ventivo iniziale. Quando conteggiate i costi iniziali di unimpianto di riscaldamento assicuratevi che vi siano inclusetutte le spese di installazione comprese le taniche di combu-stibile, le strutture speciali dei componenti dell’impianto omagari anche la legnaia se si ha intenzione di utilizzare legnacome combustibile.

I costi di esercizioComprendono l’ammortamento dei costi iniziali più le speseper il combustibile e quelle di manutenzione (incluse la puli-zia della canna fumaria, le messe a punto del sistema e le rego-lazioni). I costi di esercizio di un sistema di riscaldamentohanno un peso di gran lunga maggiore di quelli iniziali in par-ticolare se pensate di restare nella vostra casa per moltotempo.Se state considerando un impianto di riscaldamento a legna,la stima dei costi di esercizio deve includere quelli relativiall’acquisto della legna, di qualsiasi macchinario per lavorarlae (forse) anche di un’assicurazione contro gli incendi. Uno dei problemi con i costi di esercizio è che non se ne pren-de coscienza fino a che non ci si trasferisce nella nuova casa (osi comincia a utilizzare il nuovo sistema) e iniziano ad arrivare lebollette, le quali, sommate tutte insieme possono anche raffred-dare l’entusiasmo iniziale. In particolare se avete provato arisparmiare qualche euro acquistando un impianto economicoche vi dà problemi con il combustìbile e la manutenzione.Dal punto di vista dei costi, è quasi sempre conveniente spen-dere di più all’inizio per un impianto installato bene, di altaqualità ed efficienza che consente di risparmiare per tutto ilperiodo della sua durata (ancora più conveniente è innanzitutto progettare una casa con la massima capacità di trattene-re il calore e che richiede un impianto di dimensioni più con-tenute).

EfficienzaPoiché è molto importante scegliere un impianto ad elevata effi-cienza, è necessario comprendere come si misura questo para-metro. In primo luogo come è definita l’efficienza? Come il rap-porto tra la quantità di calore utilizzabile prodotto e la quantitàdi energia potenziale del combustibile. L’efficienza può variaredallo 0 per cento o meno (di qualche camino) a quasi il 60%(per qualche impianto ad aria calda ad elevata efficienza). Negliimpianti di riscaldamento l’energia si perde in diversi punti neiprocessi di conversione e distribuzione e una parte si disperdeattraverso la canna fumaria (se si usa).I tre principali tipi di misure dell’efficienza sono: l’efficienza dellacombustione, che misura l’efficienza del processo di combustio-ne, l’efficienza a regime che si misura quando il sistema sta andan-do alla normale temperatura di lavoro, e l’efficienza dell’utilizza-zione annuale del combustibile (AFUE, annual fuel utilizationefficiency). L’efficienza della combustione è simile al consumo dicarburante in autostrada mentre AFUE è più simile al chilome-traggio medio di un autoveicolo in tutte le condizioni. Ciò per-ché AFUE include l’avvio dell’impianto e il suo raffreddamentoe le altre perdite associate con il normale utilizzo durante l’anno.L’efficienza a regime è il rapporto tra il calore disponibile effetti-vamente per il suo utilizzo nel sistema di distribuzione e la quan-tità di calore potenzialmente disponibile nel carburante.L’efficienza delle stufe a legna e a pellet, degli impianti di riscal-damento ad aria e acqua calda può variare molto, dal 50 all’80per cento del calore disponibile utilizzabile. Le stufe in cerami-ca hanno efficienze termiche e di combustione più elevate siadelle stufe a legna sia dei caminetti e non è raro trovarne conefficienza del 90 per cento.Le misure di efficienza degli impianti a energia solare e dellepompe di calore sono espresse in modo diverso. Molti collettori

Quando si esaminino gli elementi principalidi un impianto di riscaldamento – sorgentedel calore, distribuzione, controlli e imma-gazzinamento del calore – si perde dall’in-sieme un elemento importante: la sostenibi-lità. Facciamo un quiz: quale degli elementiqui elencati rende sostenibile un sistema diriscaldamento?

1. Bassi costi di utilizzo2. Un’elevata efficienza

3. Un termostato programmabile4. Il combustibile5. Tutti questi elementi insieme6. Odio i quiz a risposta multipla.

Ammetto che le prime tre siano tutte caratteri-stiche desiderabili, tuttavia è il combustibile ilfattore principale per determinare se un impian-to di riscaldamento è sostenibile. Vincono ilprimo premio coloro che scelgono il punto 4.

Quiz



solari hanno un’efficienza termica basata su un caratteristico out-put energetico giornaliero espresso in Btu. Le pompe di calore uti-lizzano due parametri per misurare la prestazione: uno è ilCoefficiente di prestazione (Coefficient of performance, COP),l’altro è il Rapporto energia/Efficienza (Energy/Efficiency ratio,EER). La qualità delle pompe di calore cresce all’aumentare deivalori di entrambi questi parametri. Inoltre, le pompe di calorehanno il rendimento più elevato (fino al 400 per cento) di qualsia-si altra apparecchiatura da riscaldamento descritta in questo libro.

InstallazioneQuando si sceglie un impianto di riscaldamento bisogna averepresenti i problemi pratici inerenti la sua installazione. Per lenuove costruzioni possono essere considerati tutti i tipi diimpianti purché nella vostra zona sia disponibile il combustibi-le che essi utilizzano. Alcuni impianti quali quelli a energia sola-re passiva e quelli che utilizzano sistemi di condutture per distri-buire aria calda possono non essere pratici per riadattare o rin-novare gli impianti preesistenti. La stessa cosa può dirsi degliimpianti a pavimento e delle stufe in ceramica. Alcune combi-nazioni inoltre non hanno senso dal punto di vista economico.

Problemi relativi alla sicurezzaAvete bambini molto piccoli che gattonando potrebbero imbat-tersi in una stufa rovente? Dal punto di vista della sicurezza que-sto è il motivo principale che spesso dissuade molte famiglie dal-l’installare una stufa a legna come fonte primaria o secondaria dicalore. Conosco persone che hanno allevato il figli al sicuro incase riscaldate da stufe a legna. Le stufe a legna hanno il potenziale di creare una varietà di peri-coli legati al fuoco che discuterò in maggior dettaglio nella Parteterza. La sicurezza è un problema in quasi ogni impianto che usala fiamma aperta. Ciò è in relazione con un fenomeno che si veri-fica quando un eccesso di pressione negativa all’interno dellacasa provoca la fuoriuscita dei gas generati dalla combustione, iquali dall’impianto di riscaldamento si riversano nello spazioabitato. Tali gas includono il monossido di carbonio (CO), ungas incolore e inodore ad elevata tossicità che, essendo unpotenziale killer, non dovrebbe essere sottovalutato. La liberazione di CO può avvenire in conseguenza di malfun-zionamenti degli impianti di riscaldamento ad aria calda o attra-verso camini progettati male, ma i peggiori imputati sono gliaspiratori di grande capacità in particolare nelle case con unnotevole grado di isolamento. Installare un rivelatore di CO puòessere una buona idea in qualsiasi casa che dipenda da impiantidi riscaldamento a combustione.


ManutenzioneTutti gli impianti di riscaldamento (con la possibile eccezionedei sistemi solari passivi) richiedono manutenzione. La maggiorparte di quelli meccanici ne richiede molta per funzionare inmodo efficiente e sicuro. Più il sistema è complesso più richiedemanutenzione. I filtri necessitano di essere cambiati o puliti, lepompe e i motori vanno controllati, gli scambiatori di calore, ibracieri e le canne fumarie necessitano di essere puliti; i cassettidella cenere (nelle stufe a legna e a pellet, nelle caldaie alimen-tate a pellet) necessitano di essere svuotati. Alcune mansionisemplici come svuotare i cassetti della cenere possono esseresvolte per conto proprio, ma bisogna lasciare quelle più com-plesse, come la revisione di alcune componenti delle pompe dicalore, ai tecnici specializzati. Assicuratevi inoltre di tenere le istruzioni del vostro impianto diriscaldamento in un luogo accessibile per farvi riferimento nelfuturo.

GaranzieLa maggior parte degli impianti di riscaldamento è dotata digaranzie contro i difetti dei materiali e della fattura che varianoconsiderevolmente a seconda dei produttori e dei diversi tipi diimpianto. Bisogna leggerle con attenzione, anche le parti scrittein piccolo ed essere certi di capirne tutti i termini prima di darmano al portafogli. Inoltre controllate la fama della ditta pro-duttrice parlando con altre persone che hanno già installatol’impianto che vi interessa. Una buona idea è trattare con ditteche stanno sul mercato da un po’ di tempo e che probabilmen-te ci rimarranno ancora. Tuttavia, se offrono un prodotto dav-vero rivoluzionario, non tralasciate quelle che hanno iniziato dapoco, sapendo però che vi state assumendo un rischio maggioreper quanto riguarda la disponibilità dei pezzi di ricambio, datoche le aziende giovani possono finire male.

Due scelte comuni

Pensate a un impianto di riscaldamento come a un gigantescoLego per adulti. Infatti come i Lego anche un impianto di riscal-damento consiste di diverse parti ed esistono potenzialmentemolti modi per metterle insieme. Una nuova caldaia alimentataa legna aggiunta a un preesistente impianto di riscaldamento adacqua calda alimentato a gasolio combinata con una serra sola-re vicina alla cucina è un esempio di strategia in cui si combina-no elementi differenti ma complementari. Come ho detto nel capitolo 1 le parti principali di un sistema diriscaldamento sono la sorgente di calore, il componente per l’ac-

In un impianto ad aria forzatal’aria calda è trasportatain tutta la casa attraversocondutture.


cumulo del calore, la distribuzione, e il controllo. Inizierò adiscutere degli impianti partendo da uno dei tipi principali diimpianti a distribuzione meccanica del calore: quello ad acquacalda.

Impianto di riscaldamento ad aria calda forzataIn questo tipo di impianto una fonte di calore scalda l’aria e unsistema di condutture la distribuisce per tutta la casa. Oltre alriscaldamento l’impianto provvede alla filtrazione e umidifica-zione dell’aria e al condizionamento.

Fonte di caloreLa fonte di calore di un impianto ad aria calda di solito o è ungeneratore di aria calda, una caldaia o una pompa di calore. Unventilatore ad alimentazione elettrica sposta l’aria attraverso unoscambiatore di calore dove viene scaldata. Si tratta di un disposi-tivo in grado di trasportare il calore da un fluido (liquido o gas-soso) a un altro mantenendone la separazione. (Diversi tipi discambiatori di calore svolgono un ruolo in molti impianti discus-si in questo libro pertanto è utile ricordare questo termine).

DistribuzioneIl ventilatore distribuiscel’aria calda attraverso unsistema di condutture.La prima chiamata ple-num, normalmente è unagrande scatola rettango-lare di lamiera situata sullato di emissione dell’ariacalda del generatore. Unplenum per l’aria freddaè collocato sul ritorno.Tronchi di condutturepiù piccoli alimentanorami ancora più piccoliche si connettono allebocchette per l’aria caldadelle stanze. Tronchi erami di conduttura ritor-nano anche dalle boc-chette dell’aria fredda alplenum per l’aria freddadel generatore comple-tando il ciclo. In unimpianto fatto bene il


flusso emesso corrisponde a quello di ritorno in ogni partedell’abitazione.Alcune condutture possono essere fatte invece che di lamieradi fogli di vetroresina. La convezione forzata in genere crea unflusso d’aria diretto verso le pareti esterne e le finestre.

ControlliGli impianti ad aria forzata di solito servono a scaldare tuttala casa come una singola unità e hanno un termostato colloca-to nella zona centrale per la regolazione della temperatura.Per regolare la temperatura delle singole stanze bisogna apri-re o chiudere le bocchette.

Altri fattoriDato che provocano flussi d’aria, questi impianti tendono a pro-durre polvere e a mettere in circolazione particelle che possonocausare problemi a coloro che soffrono di allergie. In questi casi,i filtri riducono l’inconveniente senza risolverlo. Le condutturedi un impianto ad aria calda forzata occupano molto spazio, inparticolare quando servono anche per il condizionamento. Nelle case dotate di un sistema a energia solare passiva, tutta-via, gli impianti ad aria calda possono essere utilizzati per tra-sportare l’aria scaldata dal sole nelle stanze che non ricevonol’insolazione diretta. Un impianto ad aria calda forzata, date le molte variabiliimplicate, deve essere progettato e installato da tecnici spe-cializzati altrimenti può essere inefficiente, rumoroso e nelpeggiore dei casi anche pericoloso se si verificano perditenelle condutture o se si crea una pressione negativa in certeparti della casa.

Impianto ad acqua caldaPerché l’acqua calda? Per diverse buone ragioni. Ma primavorrei chiarire che l’acqua calda in un impianto di questo tiponon è la fonte del calore ma è un mezzo eccellente per il tra-sporto del calore dalla sorgente (di solito una caldaia) allospazio abitato della casa. L’acqua agisce anche come un mezzodi accumulo del calore, pertanto il calore generato in un siste-ma di questo tipo tende a essere più uniforme di quello gene-rato in un impianto ad aria. E negli impianti basati sull’ener-gia solare, l’acqua del serbatoio può essere utilizzata perimmagazzinare calore ancora più efficacemente (per maggioriinformazioni sul riscaldamento a energia solare si faccia riferi-mento alla Parte seconda e al capitolo 10 per i dettagli sullecaldaie degli impianti di riscaldamento centralizzati alimenta-ti a legna).

Sorgente di caloreUn sistema ad acqua calda ha una sorgente di calore (di solitouna caldaia o pompa di calore ma talvolta un pannello solare)per scaldare l’acqua e un sistema di tubi per distribuire il calorein tutta la casa.

DistribuzioneUna pompa di circolazione distribuisce l’acqua calda attraversole tubature a una serie di elementi riscaldanti situati nello spazioabitato e quindi la rimanda indietro alla sorgente di calore peressere nuovamente scaldata, completando il ciclo. Gli elementiriscaldanti possono essere unità del riscaldamento a battiscopa,radiatori, o pavimenti radianti. Le unità del riscaldamento a battiscopa contengono un tubo conalette che trasportano il calore dall’acqua all’aria. Utilizzano siala convezione che l’irraggiamento creando un dolce flusso diaria calda; di solito sono posti sui muri esterni, in particolaresotto le finestre. I pavimenti riscaldanti risalgono almeno all’epoca dei romani.Nella sua versione più recente tuttavia un impianto a pavimen-to radiante di solito comporta un sistema di tubi inseriti in unalastra di calcestruzzo a livello del suolo o in una massa termica

In un impianto di riscaldamentoad acqua calda, l’acquatrasporta il calore dalla caldaiaallo spazio abitato attraverso letubature.

Radiatore

Pavimento

Ritorno dell’acquafredda

Scarico

Pompa di ricircolo

Caldaia

Serbatoio diespansione

Acqua calda

Riduttore di pressione

Valvola principale

Entratadell’acqua


riversata sopra il massetto. Il calore contenuto nell’acqua deitubi è trasferito alla massa del pavimento che quindi diventa l’e-lemento riscaldante. I pannelli radianti a parete sono altri ele-menti riscaldanti attaccati alle superfici dei muri; talvolta ven-gono utilizzati per rimpiazzare i radiatori che occupano più spa-zio del pavimento. Sono disponibili anche i pannelli radianti asoffitto che però non hanno un largo impiego nelle abitazioniresidenziali.

ControlliI controlli degli impianti di riscaldamento ad acqua calda sonoin genere più flessibili e sofisticati di quelli degli impianti ad ariacalda. È facile stabilire zone separate di riscaldamento per cia-scun livello della casa o anche per le singole stanze.

Sistemi combinatiDegna di menzione è una variazione dell’impianto di riscalda-mento ad acqua calda: il sistema combinato (detto anche sistemaintegrato) il quale combina l’impianto di riscaldamento domesticocon quello per produrre acqua calda sanitaria. La sorgente di calo-re è in genere il generatore di acqua calda (boiler o caldaia) seb-bene in alcune situazioni possano essere usati i pannelli solari. Isistemi combinati hanno gli stessi vantaggi dei sistemi ad acqua

Il flusso di calore generato daglielementi riscaldanti a battiscopa.


calda standard, ma in più forniscono abbondante acqua calda perfare il bagno, la doccia, lavare i piatti e così via. Poiché svolge undoppio lavoro, l’impianto deve essere dimensionato correttamen-te. Nel complesso si risparmia energia, perché la stessa apparec-chiatura soddisfa anche tutte le necessità di acqua calda sanitaria.

Altri fattoriI sistemi di riscaldamento ad ac-qua, molto usati nei freddiclimi settentrionali, offro-no un calore uniforme ecostante e, nel caso deipavimenti radianti, pavi-menti comodi e caldi(una soluzione parti-colarmente in vogaper i bagni). Il pavi-mento radiante può anda-re benissimo anche in unastanza, in particolare se si tra-scorre tanto tempo seduti sul pavi-mento. Molti degli impianti ad acquacalda più recenti usano elementi riscaldan-ti separati per ogni stanza; in questo modo sipuò adattare la strategia di riscaldamento al sin-golo ambiente. Inoltre un impianto di questo tipo,progettato e installato nel modo giusto, può controllare sia latemperatura dell’aria sia quella delle superfici fornendo alla ca-sa un calore ancora più uniforme. Ed è pulito e silenzioso, nonproducendo particelle che finiscono nell’aria come succede congli impianti ad aria calda. È relativamente facile da installare enon richiede spazio per ingombranti condutture dell’aria. Nonfornisce umidità ma con l’aggiunta di un umidificatore si puòcreare un ambiente molto confortevole. Negli anni ho avutoun’ampia varietà di impianti di riscaldamento e preferisco quelliad acqua calda perché sono convenienti e confortevoli. Maognuno deve decidere il tipo di impianto a seconda delle sueesigenze.

L’impianto a pavimento radianteserve sia ad accumulare che aemettere calore.


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3. Sorgenti di calore

Al centro di ogni sistema di riscaldamento c’è una sorgente dicalore che, nella maggior parte dei casi, implica un qualche tipodi apparecchiatura riscaldante. L’unica eccezione è costituita dalsole. Come ho già accennato, il sole è la migliore e più antica sor-gente di energia che esista. Di fatto, il sole è effettivamente l’u-nica sorgente di calore – tutte le energie rinnovabili che verran-no prese in considerazione in questo libro si basano direttamen-te sull’energia solare o indirettamente sui combustibili derivatida essa.

Il sole

Sebbene le culture primitive usassero il sole per scaldare le case(le strutture in pietra e a mattone cotto o adobe, per esempio,assorbono calore solare emettendolo successivamente), le cultu-re più “evolute” come la nostra hanno per lo più ignorato ilpotenziale del sole fino a epoca recente. Due sono le strategieprincipali per imbrigliare l’energia solare per il riscaldamentodomestico: una passiva e una attiva.

Sistemi passivi a energia solare In tali sistemi il sole è la sorgente di calore mentre la casa ei suoi vari componenti sono i sistemi di accumulo, controlloe distribuzione. L’ubicazione di una casa e il modo in cui èprogettata le consentono di assorbire calore in inverno e dinon assorbirlo d’estate. I sistemi passivi non hanno costi diesercizio e per funzionare non richiedono dispositivi mecca-nici o elettrici. Quando è incluso nel progetto originale diuna casa, un sistema di questo tipo non fa lievitare le spesedi costruzione e ciò, per le nuove abitazioni, lo rende la stra-tegia economicamente più conveniente. In alcuni casi, isistemi solari passivi possono essere riadattati a case preesi-stenti.

Sistemi attivi a energia solareAnche in questo caso è sempre il sole la fonte energetica, peròtali sistemi richiedono un gruppo di collettori solari specifica-mente progettati – ovvero dei dispositivi in grado di catturarel’energia solare. I collettori riscaldano acqua o aria che, tramitepompe o ventole vengono distribuite allo spazio abitato attra-verso tubi o condutture. I sistemi solari attivi hanno anche unacerta capacità di accumulo che fornisce calore quando manca ilsole. In un certo senso, essi sono un’opzione meno desiderabiledei sistemi passivi. Installarli può essere costoso, richiedonoelettricità per funzionare e non sempre provvedono a soddisfa-re completamente il fabbisogno di riscaldamento (in particolarenei climi settentrionali freddi e nuvolosi). Di solito è necessarioun impianto ausiliario. Per quanto riguarda i vantaggi, è quasisempre possibile riadattare una casa non progettata per l’ener-gia solare con un sistema attivo a energia solare.

Stufe

La stufa è il più antico dispositivo di riscaldamento. Intorno al2000 a.C. gli Egizi utilizzavano forni di argilla e mattoni per cuo-cere il pane. Come ho detto precedentemente le stufe venivanoutilizzate anche in Europa al tempo dei romani. Tra il 1550 e il1850 d.C. l’Europa fu colpita da un lungo periodo di freddo estre-mo che ora viene definito “Piccola era glaciale”. A mano a manoche gli effetti di questa anomalia climatica peggioravano, le riser-ve di legna da ardere diminuivano costituendo un forte incentivoa sviluppare un dispositivo di riscaldamento più efficace. Leprime vere stufe per il riscaldamento domestico erano in mattonio maioliche. Con lo sviluppo delle stufe in ghisa, la tecnologia peril riscaldamento domestico iniziò a seguire due cammini diver-genti. Le primitive stufe in mattoni e maioliche si sono evolutenelle stufe in ceramica più sofisticate, mentre le primitive stufe dighisa del XV secolo si sono trasformate nell’incredibile insieme distufe per il riscaldamento domestico disponibili oggi.

Come funzionanoLe stufe non sono apparecchiature di alta tecnologia eancora hanno lo stesso design fondamentale sviluppato nelXV secolo. Contengono una camera di combustione doveviene bruciato il combustibile. Il calore della combustioneè distribuito nello spazio abitato principalmente per irrag-giamento e talvolta anche per convezione. Le stufe moder-ne di solito includono finezze come deflettori, camere dicombustione primarie e secondarie, scambiatori di calore,valvole di tiraggio, e combustori catalitici.

Una stufa di ghisa a sei pannellidegli anni Quaranta del ’700.Per gentile concessione diAntiquestoves.com.

SORGENTI DI CALORE 35

I moderni generatori di aria caldaalimentati a legna scaldano aria.Per gentile concessione diEnergy King.


Altre considerazioniLe stufe di grandi dimensioni possono scaldare una casa intera,in particolare se essa è ben isolata, quelle più piccole sono desti-nate a scaldare soltanto la stanza o lo spazio in cui vengono col-locate. Alcune stufe possono essere fornite di una camera adacqua che fornisce acqua calda per gli usi domestici. A secondadi come sono progettate, possono bruciare una varietà di com-bustibili rinnovabili e non. Coloro che stanno fuori di casa inin-terrottamente per dodici o ventiquattro ore necessitano di unriscaldamento ausiliario; precisamente la durata dell’efficacia diuna stufa dipende dalle dimensioni e dal combustibile utilizza-to.La maggior parte delle stufe (tranne quelle a pellet) vengonocontrollate manualmente da valvole di tiraggio e tramite la rego-lazione delle prese d’aria. Tranne che per le unità equipaggiatedi ventole e sistemi di caricamento a vite senza fine (stufe a pel-let) la maggior parte delle stufe non richiede elettricità per fun-zionare, una caratteristica vantaggiosa nelle zone in cui sono fre-quenti le interruzioni di corrente. Le stufe possono essere facil-mente utilizzate nelle nuove costruzioni e in molti progetti diristrutturazione.

Generatori di aria calda

Il primo impianto di riscaldamento centralizzato dei tempimoderni fu introdotto in Inghilterra nel 1835 ed era ad ariacalda. Successivamente, tra la fine dell’Ottocento e gli inizi delNovecento si verificò un passaggio graduale dalle stufe a legna ecarbone situate nelle cucine e nei soggiorni agli impianti per ilriscaldamento centrale collocati nei locali sotterranei. In questomodo si raggiungeva il duplice scopo di tenere la polvere e lasporcizia prodotte dal legno e dal carbone al di fuori dello spa-zio abitato e contemporaneamente di riscaldare tutta la casa conuna sola apparecchiatura. I generatori di aria calda inizialmenteerano soltanto una versione più grande delle stufe a legna o acarbone ed erano provvisti di bocchette per la distribuzione del-l’aria calda, poste sul soffitto del locale sotterraneo. Negli StatiUniti, i generatori di aria calda sono oggi il tipo più comune didispositivo per il riscaldamento residenziale.

Come funzionanoUn generatore di aria calda, al pari di una stufa, ha una cameradi combustione dalla quale il calore passa attraverso uno scam-biatore di calore metallico per essere trasferito all’aria più fre-sca della casa. Al contrario di una stufa, un dispositivo di que-sto genere è dotato però anche di un ventilatore che, attraverso

Riscaldamento Naturale della Casa - Tarka edizioni · 2016. 10. 10. · Grafiche del Liri s.r.l....

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