Finiture interne

Riscaldamento e raffreddamento

Atmosfera-I sistemi di controllo negli edifici residenziali bassi utilizzano gas naturale, olio combustibile o bobine di resistenza elettrica come fonti di calore centrali; di solito il calore generato viene distribuito agli spazi occupati da un mezzo fluido, aria o acqua. Le bobine di resistenza elettrica vengono anche utilizzate per riscaldare gli spazi abitativi direttamente con energia radiante. La distribuzione dell’aria forzata sposta l’aria termoresistente attraverso un sistema ad albero di condotti in lamiera zincata a sezione tonda o rettangolare; i ventilatori elettrici forniscono un differenziale di pressione per spingere l’aria dalla fonte di calore (o forno) agli spazi abitativi, dove viene espulsa dalle griglie situate nelle pareti o nei pavimenti. Il lato a pressione negativa della ventola è collegato a un altro sistema ad albero di condotti dell’aria di ritorno che estraggono l’aria dagli spazi abitativi attraverso le griglie e la riportano al forno per il riscaldamento. L’aria esterna fresca può essere introdotta nel flusso d’aria del sistema da una presa esterna e l’aria interna carica di odori può essere espulsa attraverso una presa d’aria, fornendo ventilazione, di solito al ritmo di circa un cambio d’aria completo all’ora. Per risparmiare energia, gli scambiatori di calore aria-aria possono essere utilizzati nel processo di scarico–aspirazione. L’aria riscaldata viene solitamente fornita in volume costante e la temperatura ambiente viene variata in risposta a un termostato situato in una stanza. Il controllo dell’umidità centrale è raramente fornito in questo tipo di edificio.

Un altro sistema di riscaldamento comune è il tipo di acqua calda radiante. La fonte di calore viene applicata a una piccola caldaia, in cui l’acqua viene riscaldata e da cui viene fatta circolare da una pompa elettrica in tubi di rame isolati simili a un sistema di acqua calda sanitaria. I tubi possono essere collegati a radiatori in ghisa o tubo alettato in acciaio all’interno degli spazi abitativi. I radiatori sono posizionati vicino alle aree di maggiore perdita di calore (come finestre o pareti esterne) dove la loro energia radiante riscalda l’aria circostante e crea un ciclo di convezione all’interno della stanza, producendo una temperatura approssimativamente uniforme al suo interno. L’acqua calda può anche essere condotta attraverso tubi stretti collocati in un modello di loop continuo per creare una grande superficie radiante; questo modello di tubi può essere gettato in una soletta di cemento o posizionato sopra un soffitto per riscaldare lo spazio abitativo adiacente. Il controllo della temperatura nei sistemi di acqua calda utilizza un termostato nello spazio abitativo per regolare la portata pompata dell’acqua per variare il calore fornito.

I sistemi di riscaldamento a resistenza elettrica radiante utilizzano bobine nelle unità di battiscopa nelle stanze, che creano cicli di convezione simili ai radiatori ad acqua calda, o cavi di resistenza in schemi continui ad anello incorporati nei soffitti in gesso. Il controllo della temperatura locale può essere molto più preciso con il riscaldamento elettrico, perché è possibile installare un reostato a controllo termostatico per variare l’uscita di energia di sezioni relativamente piccole di unità di battiscopa o cavo.

Un tipo di riscaldamento degli ambienti che sta aumentando in uso negli edifici residenziali è la radiazione solare passiva. Nelle soleggiate giornate invernali, le finestre rivolte a sud lasciano entrare una notevole quantità di energia, spesso sufficiente per riscaldare l’intero edificio. I camini a legna con camini sono ancora ampiamente forniti negli edifici residenziali, ma il loro uso è principalmente per effetto estetico.

Il raffreddamento delle atmosfere in edifici residenziali bassi è spesso fatto localmente con condizionatori d’aria dell’unità, che penetrano la parete esterna dello spazio da raffreddare; questo permette l’assunzione di aria fresca quando desiderato e l’espulsione del calore pompato dallo spazio all’aria esterna. Meno spesso, i sistemi di riscaldamento ad aria forzata hanno bobine di raffreddamento introdotte nel flusso d’aria per fornire un interno raffreddato centralmente. Viene utilizzato un processo di raffreddamento a compressione, simile a quello in un frigorifero domestico. Un refrigerante, che è un liquido a temperatura ambiente, viene pompato attraverso un sistema chiuso di tubi di rame arrotolati. Una pompa elettrica mantiene una bassa pressione nelle bobine di raffreddamento e il refrigerante liquido passa attraverso una valvola di espansione da una regione di alta pressione alle bobine di bassa pressione. Questo cambiamento di pressione si traduce in un cambiamento di fase del refrigerante; si trasforma da un liquido in un gas e assorbe il calore nel processo, proprio come l’acqua assorbe il calore quando viene bollito e convertito in vapore. L’assorbimento di calore della transizione liquido-gas raffredda l’aria che passa sopra le bobine di raffreddamento. L’aria raffreddata viene fatta circolare attraverso l’edificio dal sistema ad aria forzata. Quando il refrigerante gassoso a bassa pressione lascia le bobine di raffreddamento, passa attraverso la pompa ed è pressurizzato. Il refrigerante viaggia attraverso bobine di condensazione, che si trovano all’esterno dell’edificio; lì il cambiamento di fase viene invertito mentre il gas si trasforma in un liquido ad alta pressione e libera calore all’aria esterna passando sopra le bobine di condensazione. Il refrigerante liquido ritorna alla valvola di espansione per ripetere il ciclo di raffreddamento. La macchina frigorifera è quindi una “pompa di calore” che sposta il calore dall’edificio all’atmosfera esterna. Le pompe di calore possono anche essere eseguite al contrario nei mesi invernali per pompare calore dall’aria esterna all’interno dell’edificio; funzionano meglio in climi miti con temperature invernali abbastanza calde. L’uso di pompe di calore in climi freddi pone molti difficili problemi tecnologici.

Anche le atmosfere interne sono ventilate da finestre funzionanti e da perdite involontarie in tutti i tipi di aperture esterne. Bagni, cucine e lavanderie generano odori e calore e spesso hanno sistemi di scarico separati alimentati da ventilatori elettrici che vengono azionati a intermittenza come richiesto. La qualità dell’atmosfera residenziale è anche protetta dal rilevatore di fumo, che emette un allarme per avvertire di possibili pericoli quando il fumo raggiunge anche un livello molto basso negli spazi abitativi.