Sistemi di riscaldamento centrale e combustibili

I componenti essenziali di un sistema di riscaldamento centrale sono un apparecchio in cui il combustibile può essere bruciato per generare calore; un mezzo trasportato in tubi o condotti per trasferire il calore agli spazi da riscaldare; e un apparato di emissione in questi spazi per rilasciare il calore per convezione o radiazione o entrambi. La distribuzione forzata dell’aria sposta l’aria riscaldata nello spazio tramite un sistema di condotti e ventilatori che producono differenziali di pressione. Il riscaldamento radiante, al contrario, comporta la trasmissione diretta del calore da un emettitore alle pareti, al soffitto o al pavimento di uno spazio chiuso, indipendentemente dalla temperatura dell’aria tra loro; il calore emesso stabilisce un ciclo di convezione in tutto lo spazio, producendo una temperatura uniformemente riscaldata al suo interno.

La temperatura dell’aria e gli effetti della radiazione solare, l’umidità relativa e la convezione influenzano la progettazione di un sistema di riscaldamento. Una considerazione altrettanto importante è la quantità di attività fisica prevista in un particolare ambiente. In un ambiente di lavoro in cui l’attività faticosa è la norma, il corpo umano emana più calore. Per compensare, la temperatura dell’aria viene mantenuta più bassa per permettere al calore corporeo extra di dissiparsi. Un limite di temperatura superiore di 24° C (75° F) è appropriato per i lavoratori sedentari e per i soggiorni domestici, mentre un limite di temperatura inferiore di 13° C (55° F) è appropriato per le persone che fanno lavori manuali pesanti.

Nella combustione del carburante, il carbonio e l’idrogeno reagiscono con l’ossigeno atmosferico per produrre calore, che viene trasferito dalla camera di combustione a un mezzo costituito da aria o acqua. L’apparecchiatura è disposta in modo tale che il mezzo riscaldato viene costantemente rimosso e sostituito da un’alimentazione più fredda, cioè dalla circolazione. Se l’aria è il mezzo, l’attrezzatura è chiamata una fornace, e se l’acqua è il mezzo, una caldaia o uno scaldabagno. Il termine “caldaia” si riferisce più correttamente a un recipiente in cui si produce vapore, e “scaldabagno” a uno in cui l’acqua viene riscaldata e fatta circolare al di sotto del suo punto di ebollizione.

Gas naturale e olio combustibile sono i principali combustibili utilizzati per produrre calore in caldaie e forni. Non richiedono manodopera, tranne che per la pulizia occasionale, e sono gestiti da bruciatori completamente automatici, che possono essere controllati termostaticamente. A differenza dei loro predecessori, il carbone e il coke, non ci sono residui di cenere da smaltire dopo l’uso. Il gas naturale non richiede alcun tipo di stoccaggio, mentre il petrolio viene pompato in serbatoi di stoccaggio che possono essere situati ad una certa distanza dall’impianto di riscaldamento. La crescita del riscaldamento a gas naturale è stata strettamente legata alla maggiore disponibilità di gas dalle reti di condutture sotterranee, all’affidabilità della consegna sotterranea e alla pulizia della combustione del gas. Questa crescita è anche legata alla popolarità dei sistemi di riscaldamento ad aria calda, a cui il combustibile a gas è particolarmente adattabile e che rappresenta la maggior parte del gas naturale consumato nelle residenze. Il gas è più facile da bruciare e controllare del petrolio, l’utente non ha bisogno di un serbatoio di stoccaggio e paga il combustibile dopo averlo usato, e la consegna del combustibile non dipende dai capricci del trasporto motorizzato. I bruciatori a gas sono generalmente più semplici di quelli necessari per il petrolio e hanno poche parti mobili. Poiché la combustione del gas produce uno scarico nocivo, i riscaldatori a gas devono essere ventilati all’esterno. Nelle aree al di fuori della portata delle condutture di gas naturale, il gas di petrolio liquefatto (propano o butano) viene consegnato in speciali autocisterne e conservato sotto pressione nella casa fino a quando non è pronto per l’uso nello stesso modo del gas naturale. Il petrolio e il gas devono gran parte della loro comodità alle operazioni automatiche del loro impianto di riscaldamento. Questa automazione si basa principalmente sul termostato, un dispositivo che, quando la temperatura in uno spazio scende a un punto predeterminato, attiva il forno o la caldaia fino a quando la domanda di calore è soddisfatta. Gli impianti di riscaldamento automatici sono così protetti dai termostati che quasi tutte le circostanze immaginabili che potrebbero essere pericolose sono previste e controllate.