Costi di riscaldamento: come risparmiare denaro e non congelare

Sezioni dell’articolo

• Concetti di base di ingegneria termica
• Metodi di base per ridurre i costi di riscaldamento
• Bilancio energetico e sistemi di isolamento
• Come ridurre il costo del riscaldamento elettrico
• Razionalizzazione della combustione del combustibile
• Energia del futuro

Con l’aumentare del costo delle risorse energetiche, la questione del risparmio viene sempre più posta in primo piano. I moderni sistemi di riscaldamento sono progettati con l’aspettativa di un consumo razionale dei vettori energetici, per i quali sono già state sviluppate molte tecnologie: sia per l’isolamento che per ottimizzare il funzionamento dei dispositivi di riscaldamento.

Concetti di base di ingegneria termica

I giorni in cui il riscaldamento degli alloggi è stato raggiunto a qualsiasi costo, indipendentemente dal consumo di risorse, sono da tempo sprofondati nell’oblio. Le riserve di energia sul pianeta stanno diventando scarse ogni giorno, motivo per cui l’umanità è costretta a cercare modi per ridurre il costo delle tecnologie di condizionamento dell’aria per il clima interno. Tuttavia, è impossibile attuare tali piani senza avere almeno concetti elementari su come il calore appare nelle nostre case e perché la sua fornitura deve essere periodicamente reintegrata..

Guardando al futuro, notiamo un fatto interessante: oggi ci sono case in cui le perdite di calore sono solo 15-20 W al metro quadrato all’ora. Devi capire che stiamo parlando di oggetti abbastanza ordinari: al momento, lo sviluppo del settore della costruzione di case passive è un settore completamente sviluppato. Per essere più efficaci, notiamo che il corpo umano emette circa 100-120 W di energia termica anche a riposo. Pertanto, in un’abitazione di tipo passivo, una persona è in grado di mantenere una temperatura confortevole solo per il fatto della sua esistenza. Naturalmente, a condizione che la dimensione della stanza sia limitata a 5-7 m², ma aggiungi a queste fonti di calore molto più potenti che non siamo abituati a notare: frigorifero, personal computer, fornelli.

Come si ottiene un bilancio energetico così indicativo? È molto semplice: invece di versare innumerevoli porzioni di energia, stiamo lottando per ridurre le perdite di calore dall’edificio. A prima vista, l’isolamento termico su tale scala può sembrare irrealistico, ma anche mezzo secolo fa, alcune unità di refrigerazione hanno dimostrato un grado di limitazione delle perdite di calore di circa 3-5 W per metro quadrato di strutture chiuse, che può davvero essere definito un risultato impressionante. Oggi, questi progressi tecnologici vengono sempre più introdotti nella pratica dell’ingegneria civile..

Ma passiamo all’argomento della nostra discussione: come possiamo ancora garantire risparmi nel riscaldamento degli edifici? In realtà, ci sono solo due modi per raggiungere questo obiettivo:

• assicurarsi che quanta più energia possibile sia convertita in calore utile;
• limitare la dispersione di calore da spazi ristretti.

A prima vista, tutto è semplice, ma rimarrai sorpreso di quanto possano essere diversi i trucchi che una persona potrebbe implementare nella pratica per raggiungere condizioni confortevoli nell’ambiente del suo soggiorno.

Metodi di base per ridurre i costi di riscaldamento

L’elettricità può essere definita una fonte ideale di energia per il riscaldamento, perché si trasforma in calore quasi completamente, ovvero l’efficienza con tale conversione tende al 100%. Tuttavia, ci sono anche fonti di energia più economiche, come gas, carbone o bricchette di carburante, ma non realizzano il loro pieno potenziale durante la combustione, poiché parte del calore viene prodotto insieme ai prodotti della combustione. I dispositivi che possono raccogliere questo calore e trasferirlo all’interno di un edificio sono chiamati economizzatori. Grazie al loro lavoro, è possibile aumentare in modo significativo l’efficienza, utilizzando un combustibile più economico..

Naturalmente, le opportunità per ridurre il fabbisogno di riscaldamento di un edificio non dovrebbero essere perse. Le perdite di calore attraverso strutture chiuse – pareti, pavimenti, tetti – possono essere significativamente ridotte isolandole adeguatamente. I materiali moderni per l’isolamento sono significativamente superiori nella conduttività termica ai materiali da costruzione, ad esempio uno strato di polistirene espanso da 100 mm equivale a un muro di mattoni di un metro di spessore. Allo stesso tempo, la capacità termica dell’isolamento è inferiore di un ordine di grandezza, non è necessario preriscaldarla a temperatura ambiente.

Le perdite di calore si verificano anche durante lo scambio d’aria tra l’edificio e l’atmosfera esterna. Ad esempio, quando si apre la porta d’ingresso, fino a 2–2,5 m penetra nella stanza³ aria fredda, che può essere evitata quando si installa una chiusa di ingresso, cioè un vestibolo. Ma in quantità molto più significative, il calore lascia le nostre case attraverso il sistema di ventilazione. E questo problema può anche essere risolto dal controllo totale sulla fornitura e sul volume dell’aria di ripresa. I dispositivi, chiamati recuperatori, aiutano a trasferire il calore dalla cappa all’aspirazione, riscaldando così l’aria che entra nell’edificio. Inoltre, l’afflusso può essere riscaldato quando si passa attraverso uno scambiatore di calore installato nel camino.

Non dobbiamo dimenticare le fonti naturali di energia termica. Uno dei modi più significativi per risparmiare sui costi di riscaldamento è organizzare correttamente la luce naturale. Ciò significa un aumento del flusso luminoso dal lato sud dell’edificio, la creazione di ampie aperture nel tetto attico o la formazione di un tetto a cascata. Si può abbastanza notare che un aumento della percentuale di vetri in strutture chiuse porta ad un aumento della perdita di calore. Certo, devi sapere quando fermarti in tutto, ma puoi ridurre la dispersione di calore attraverso le finestre, ad esempio installando tapparelle o sostituendo finestre con doppi vetri con finestre migliori..

Bilancio energetico e sistemi di isolamento

Il tema della protezione termica degli edifici è il più ampio e merita una discussione dettagliata. I sistemi di isolamento sono più facilmente visibili dal punto di vista del bilancio energetico, un concetto che fornisce una valutazione di tutte le fonti di calore in una casa, nonché di tutti i percorsi di dispersione del calore. Da questo punto di vista, diventa chiaro che l’isolamento di alta qualità dovrebbe essere continuo lungo l’intero perimetro dell’edificio, compresa la zona di contatto con il suolo, e il pilastro dei piani di diverse strutture edili tra loro..

Si possono prendere in considerazione due tipi di sistemi di isolamento: quelli che possono essere installati durante il funzionamento dell’edificio e quelli che devono essere previsti dal progetto di costruzione. A titolo di esempio illustrativo, possiamo citare l’isolamento del pavimento e delle fondamenta; queste parti dell’edificio possono essere dotate di protezione termica solo se vi è un accesso aperto ad esse, ovvero è almeno più semplice eseguire tali lavori in fase di costruzione. Bene, progetti come una lastra svedese (finlandese) isolata termicamente sono completamente impossibili da realizzare con la base già finita dell’edificio..

Andando avanti, siamo di fronte all’isolamento del seminterrato e delle pareti. Questi elementi di protezione termica possono essere installati anche dopo la costruzione dell’edificio, anche se con alcune riserve. Ad esempio, al fine di garantire un isolamento continuo del basamento e della fondazione, le trincee tecnologiche attorno alla fondazione non devono essere riempite di nuovo. Di conseguenza, prima che il muro sia isolato, non ha senso eseguire lavori di finitura..

Ma con il sistema di isolamento del tetto è ancora più interessante. Da un lato, il completamento dei lavori sul dispositivo di protezione termica può essere rinviato di diversi anni, dall’altro lato, le possibilità dovrebbero essere previste dalla progettazione del sistema di travi e del Mauerlat. Di conseguenza, quando viene garantita la continuità dell’intero sistema di isolamento, è possibile calcolare le dimensioni specifiche delle perdite di calore e prevedere il bilancio energetico dell’edificio..

Come ridurre il costo del riscaldamento elettrico

Ci sono casi diffusi in cui non si realizzano ulteriori possibilità di tale riscaldamento quando si utilizza l’elettricità per riscaldare gli edifici. Come prima approssimazione, l’elettricità è una delle fonti di energia più costose per uso civile. Tuttavia, a un esame più attento, si scopre che in questo modo è possibile risparmiare significativamente sul riscaldamento. Per capire come ciò sia possibile, è necessario acquisire familiarità con la modalità operativa del sistema di alimentazione centrale..

È piuttosto difficile prevedere il cambiamento di carico durante il giorno, allo stesso tempo, la regolazione operativa della potenza prodotta sembra essere un compito ancora più difficile. A questo proposito, nasce la tendenza a stimolare il consumo di elettricità durante quelle ore in cui il carico totale sulla rete diminuisce. Un chilowatt di elettricità nella zona tariffaria notturna è 2,5-3 volte più economico rispetto ai carichi di picco e semi-picco, il che crea un’eccellente opportunità per ridurre i costi di riscaldamento.

L’idea del consumo giornaliero multi-tariffario implica l’accumulo di calore generato in otto ore della zona notte, con il suo successivo utilizzo durante i periodi di inattività dell’apparecchiatura di riscaldamento. Negli edifici costruiti con materiali da costruzione densi con isolamento termico esterno, la funzione di accumulo di calore è assunta dalle strutture edili e dagli oggetti interni stessi. Questo non è sempre conveniente, perché durante il sonno la temperatura dell’aria ottimale per una persona è inferiore di 3-5 ° C rispetto alla veglia, inoltre, non tutte le case sono in grado di riscaldarsi per così tanto tempo.

Un’alternativa a questo metodo di accumulo di calore è l’installazione di un accumulatore di calore liquido. Di notte, un contenitore isolato con acqua con un volume di 2-3 m3³ si riscalda alla massima temperatura possibile, mentre il calore viene fornito agli alloggi in un volume sufficiente. Dopo la fine della tariffa notturna, il liquido di raffreddamento preleva il calore dall’accumulatore attraverso lo scambiatore di calore secondario e lo distribuisce in tutto l’edificio. Il funzionamento del sistema è semplificato dal fatto che durante il periodo dalle 8:00 alle 16:00, la maggior parte degli edifici residenziali sono disabitati e non è necessario mantenere la temperatura ottimale al loro interno..

Razionalizzazione della combustione del combustibile

La valutazione dell’efficienza della combustione del combustibile è un altro modo per aumentare l’efficienza del riscaldamento. Tale valutazione può essere effettuata analizzando i prodotti della combustione. Il controllo avviene in due fasi: studio della composizione chimica dei gas di scarico e monitoraggio della loro temperatura.

La composizione chimica viene stabilita utilizzando analizzatori di gas portatili. Le organizzazioni di servizi speciali dispongono di questo tipo di attrezzatura, pertanto la ricezione dei servizi non sarà gratuita, allo stesso tempo i risultati dell’analisi possono stabilire il fatto di una combustione del combustibile incompleta. I controlli preliminari comprendono una stima della concentrazione di monossido di carbonio, ma queste misurazioni spesso non riflettono il quadro reale. Per le caldaie a gas e diesel, è indispensabile monitorare la presenza e la concentrazione di idrogeno e metano e il combustibile solido – anche l’anidride solforosa e una vasta gamma di idrocarburi. L’identificazione di questi composti nei prodotti di combustione indica la necessità di regolare la modalità di combustione o di fornire un flusso d’aria forzato..

L’analisi termica dei prodotti della combustione viene effettuata principalmente utilizzando strumenti pirometrici. Le misurazioni solo all’uscita del camino non danno i risultati richiesti, poiché è necessario monitorare il gradiente di temperatura lungo l’intera lunghezza del canale. Se allo stesso tempo viene rilevato un grande valore di perdite di calore parassite, è necessario ridurre l’intensità di combustione o dotare le apparecchiature del locale caldaie di un economizzatore..

Energia del futuro

L’insieme di misure volte a ridurre il costo del riscaldamento degli edifici non si limita al loro riscaldamento e alla razionalizzazione del funzionamento della fonte di riscaldamento. Le moderne tecnologie offrono molte soluzioni efficaci per ottenere energia da fonti alternative: calore dell’aria di bassa qualità, geotermico e solare.

È necessario comprendere l’inevitabilità della transizione finale a tali fonti nel prossimo futuro. Naturalmente, non si può dire che le moderne apparecchiature a energia alternativa possano diventare un vero sostituto per gli impianti di riscaldamento esistenti, che hanno una classe di potenza molto più elevata. Tuttavia, con la dovuta attenzione, tali fondi sono in grado di coprire almeno una parte del fabbisogno di calore e acqua calda, il che è già positivo.

La prima fase di tali misure è ridurre la perdita di calore dell’edificio, la seconda è quella di aumentare l’efficienza dell’uso delle risorse energetiche. E solo quando queste azioni sono di natura generale possiamo parlare dell’introduzione diffusa di pompe di calore e collettori solari, progettati per fornire all’economia umana energia praticamente gratuita, sebbene in quantità limitate..

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