Il riscaldamento è l'azione di trasmettere l' energia termica a un oggetto, un materiale o l'aria ambiente. Si distingue tra riscaldamento per il comfort termico domestico (riscaldamento ambienti , riscaldamento acqua , ecc. ) e riscaldamento per scopi industriali (riscaldamento di parti meccaniche, processi industriali , ecc .).
Il comfort termico è fornito principalmente dal riscaldamento dei locali e degli ambienti abitativi oltre che dal riscaldamento dell'acqua ( acqua calda sanitaria , anche il riscaldamento dell'acqua della piscina )
Il riscaldamento a scopo di comfort viene utilizzato per mantenere o migliorare le condizioni di un'atmosfera piacevole per gli esseri viventi, negli ambienti chiusi che costituiscono spazi abitativi (edifici, interni di mezzi di trasporto, piscine, ecc .). L'obiettivo del riscaldamento è quello di migliorare il comfort termico di uno spazio abitativo.
Un sistema di riscaldamento consuma energia in una forma e la rilascia sotto forma di calore .
Per estensione, il termine riscaldamento designa anche tutti i sistemi destinati a garantire l'aumento della temperatura di un soggiorno o di un processo produttivo.
L'addomesticamento del fuoco da parte dell'Homo erectus è attestato da circa -450.000 anni fa, in particolare nei siti di Menez Dregan a Plouhinec in Bretagna , Bilzingsleben in Germania o Vértesszőlős in Ungheria e più recentemente Terra Amata vicino a Nizza . Una squadra israeliana rintraccia le tracce più antiche dell'addomesticamento del fuoco a -790.000 anni nel sito di Gesher Benot Ya'aqov sulle rive del Giordano .
Probabilmente è stato inizialmente utilizzato come combustibile , il legno , il muschio e altre piante secche. In caso di scarsità o scarsità di legno, gli escrementi di animali erbivori potrebbero sostituirlo (come durante la Rivoluzione francese). In Cina, l'estrazione del carbone è stata praticata da tempo immemorabile.
In Francia, l'uso del legno è ancora abbastanza generale nel XIX ° secolo, ma dato il suo prezzo elevato della coca e del carbone venire ogni giorno per una quota maggiore dei consumi.
Il camino è noto ai romani che lo utilizzano nell'Ipocausto , invenzione greca, il riscaldamento al primo piano, dove il camino è all'esterno dell'edificio e l'aria viene iniettata sotto il pavimento. Viene utilizzato nelle terme di Gortina , Olimpia , Siracusa , dal 300 a.C. DC per usi domestici, noi non usano spesso: c'è nelle loro rovine di Pompei ed Ercolano , completa assenza di camini, che dimostra che i pompeiani come molti napoletani, ancora nel XIX ° secolo, si avvalgono della braciere , a volte mobili , i gas fuoriescono attraverso una tegola omessa nel coperchio .
È forse alle latitudini più settentrionali, dove il riscaldamento ha più giustificazione, che fa la sua comparsa la canna fumaria. In ogni caso, ci vuole l' XI ° secolo per vederli fuoco sicuramente parte dell'architettura. I primi camini utilizzavano solo calore radiante, provocavano una notevole richiesta di aria fredda esterna, solo parzialmente liberata dai fumi, e potevano riscaldare solo le persone poste nelle immediate vicinanze del camino. Il camino sarà progressivamente migliorato ma non sarà mai un elemento riscaldante molto efficiente.
Nel 1619 compare la prima opera completa sulle stufe pubblicata da Franz Kessler (de) . Il suo curioso lavoro indica da quel momento in poi tutti i principi di riscaldamento utilizzati in Germania.
Nel 1624 apparve in Francia un'opera di Louis Savot in cui si vede l'isolamento del camino contro la parete e l'uso di camere di calore. Pochi progressi sono stati successivamente compiuti nella progettazione dei camini . Gli sforzi per XIX ° fuoco secolo in isolamento completo della casa, la moltiplicazione delle superfici di riscaldamento e in particolare quelli della trasmissione, l'aria esterna introducendo preriscaldata a contatto con il fumo.
In Francia, molte case rurali dei tempi moderni non avevano un vero camino, spesso offrivano agli occupanti solo un semplice camino installato sul pavimento in terra battuta. Se la stufa era usata frequentemente in Germania, rimaneva più rara in Francia dove si preferiva il camino. Questa tendenza perdurata fino al termine del XVIII ° secolo , ma alla vigilia della Rivoluzione , sempre più case optato per la stufa, che ha avuto il vantaggio di non permeare il fumo casa odore.
Dal XVIII ° secolo, l'energia delle applicazioni con motori prodotti riscaldamento dell'acqua a motori a vapore .
Nel XIX ° secolo, una famiglia normale appartamento può essere determinato dalla sua evacuazione circolazione di 1 000 800 m 3 di aria all'ora e purtroppo questo è il ruolo principale di camini, la ventilazione . Infatti questa evacuazione dell'aria verso l'esterno, e di conseguenza il raffrescamento degli ambienti, sono tanto più rilevanti quanto più il riscaldamento funziona con maggiore attività. Raramente le prese d'aria esterne aggiunte in impianti di tubazioni più o meno bypassate sono sufficienti ad alimentare la combustione ea sostituire l'aria che sale dalla canna fumaria. Sono sempre le porte e le finestre a fornire l'aria supplementare necessaria.
Il primo riscaldatore elettrico risale al 1912 ed è prodotto in Germania dal produttore werkstätten bernhard stadler paderborn. Ora è in mostra al Wolfsonian-FIU Museum di Miami.
Nel 1847, i combustibili utilizzati nei focolari delle macchine a vapore, ecc. , sono in numero di tre: legna , torba e carbone . Sono quindi tre i combustibili che, sottoposti a “carbonizzazione” (di fatto pirolisi ), danno origine a tre nuovi combustibili: carbone di legna , carbone di torba e carbon fossile o coke .
Nel 1857 nasce in Romania l' industria petrolifera , con la prima raffineria a Ploieşti . L' olio viene progressivamente utilizzato nel riscaldamento, e dal 1960 il gas naturale .
Nel 1870, i combustibili utilizzati per il riscaldamento (con i loro potere calorifico per chilogrammo) erano duri carbone ( 8.000 calorie), mattonelle di carbone, agglomerati ( 8.000 calorie), il coke da fabbriche gas ( 7,000 a 7,500 calorie). ), Abbronzate grumi (prodotto residuo , una specie di segatura proveniente dalla preparazione di pelli conciate al vegetale e che viene utilizzata come combustibile a basso costo, 5.000 calorie), legna secca ( 3.500 calorie) o ordinaria ( 3.000 calorie ), carbone ( 6000 calorie ), gas di illuminazione ( gas di carbone ) ( 6000 calorie per metro cubo), olio di petrolio ( 8000 calorie).
L'inizio del XX ° secolo è segnato dalla padronanza della tecnologia del vapore e le prime caldaie a vapore sono dotati condomini.
Negli anni '10 , negli Stati Uniti, apparvero i primi scaldacqua solari e con essi i primi sistemi di riscaldamento solare.
I sistemi di riscaldamento centralizzato (acqua calda) sostituiranno gradualmente i riscaldatori utilizzando il vapore.
Negli anni 1960 , riscaldamento elettrico anche apparso. Inizialmente molto energivoro con convettori elettrici, si sta sviluppando rapidamente e i produttori stanno immaginando dispositivi la cui tecnologia è sempre più sofisticata. È il caso del riscaldamento inerziale elettrico che si ispira alla natura, il nucleo riscaldante (ceramica, ghisa, ecc.) si riscalda e accumula calore. Il radiatore inerziale quindi si riscalda per irraggiamento diffondendo il calore accumulato. A differenza del termoconvettore elettrico, il riscaldamento inerziale elettrico permette di riscaldare in maniera abbastanza stabile.
Lo shock petrolifero consentirà alle energie rinnovabili, e in particolare all'energia solare termica, di svilupparsi fortemente tra il 1973 e il 1985.
La scarsità e il costo dei combustibili fossili che sono i sistemi di riscaldamento che incorporano energie libere o rinnovabili come solare , il geotermico , sono un aspetto marcato all'inizio del nostro XXI ° secolo . La necessità di ridurre il consumo di inquinanti che emettono energia , e in particolare di CO 2, è legato alla conservazione delle risorse del pianeta per le generazioni future . Appare quindi la nozione di sviluppo sostenibile . Anche la Francia sta investendo molto nelle tecnologie di riscaldamento; I produttori francesi stanno investendo, ad esempio, nel processo di riscaldamento a pellet di legno .
Negli anni 2000, la normativa europea tendeva ad evolversi per imporre lo sviluppo del mercato dei ripartitori di calore .
Un impianto di riscaldamento funziona da energia primaria che può essere di origine fossile (si parla di combustibili fossili come olio combustibile , carbone , gas naturale , GPL o gas di petrolio liquefatto ), oppure che è stata utilizzata per produrre energia elettrica (da centrali nucleari , dighe idrauliche , anche centrali termiche alimentate a combustibili fossili, ecc.).
Le energie rinnovabili come l' energia del legno , il sole , la geotermia , ecc. sono anche fonti utilizzate per il riscaldamento.
I combustibili possono essere classificati in combustibili allo stato solido, combustibili liquidi , combustibili gassosi . Ad ogni stato corrisponde un certo tipo di stoccaggio e trasporto oltre a particolari precauzioni antincendio e sanitarie ea specifiche tipologie di dispositivi di riscaldamento ( caldaia o scaldabagno , bruciatore , corpo scaldante, ecc .).
L'energia consumata e conteggiata alla pompa ( pompa gasolio, metro cubo, contatore elettrico, contatore gas) è detta “ energia finale ”.
L' energia richiesta di solito proviene da diverse fonti descritte di seguito.
Un sistema di riscaldamento include necessariamente:
Nel primo caso, l'emettitore trasmette il suo calore per convezione e/o irraggiamento. Nel secondo caso si tratta di un ventilatore che fa pulsare l'aria attraverso una serpentina calda e che trasmette il calore all'ambiente ambientale mediante riciclo e movimento dell'aria.
Questi due elementi possono eventualmente essere confusi (ad esempio una fiamma è una fonte di calore; anch'essa emette direttamente questo calore sotto forma di irraggiamento . Un altro esempio, un termoconvettore elettrico produce e trasmette il suo calore.
Un sistema di riscaldamento può includere anche:
La relazione tra la temperatura esterna e la temperatura interna è data da una curva di riscaldamento o legge dell'acqua . Alcuni impianti sono regolati tramite una curva di riscaldamento, che permette di definire la temperatura di riscaldamento a partire dalla temperatura esterna. Nel caso frequente in cui il refrigerante è acqua, la curva di riscaldamento è generalmente chiamata legge dell'acqua .
Esempi di curve di riscaldamento con pendenza 1.9 e 1.8. |
Il riscaldamento degli ambienti ha lo scopo di garantire una determinata temperatura e/o comfort in uno spazio chiuso o aperto. Esistono diversi sistemi di riscaldamento:
Il fluido termovettore può essere:
Per seguire gli ultimi prezzi dell'energia, il Ministero francese mette a disposizione il database Pégase.
Nel 2009 :
Nel gennaio 2011:
A dicembre 2013:
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Il sistema di riscaldamento permette inoltre di controllare il livello di umidità dell'aria in un edificio. Contrariamente ad alcune credenze, l'umidità dell'aria non dipende dal tipo di riscaldamento installato, cioè dai tipi di unità utilizzate per riscaldare l'aria ambiente come generatori di vapore, scaldabagni o riscaldatori elettrici, nonché materiali che compongono le pareti, o che si trovano nell'edificio. Questo livello di umidità dipende principalmente da tre fenomeni:
Inoltre, è con questo tasso di rinnovo e la velocità con cui avviene questo cambiamento che possiamo calcolare il volume di aria esterna che si infiltra nell'edificio.
Per garantire un livello di umidità costante nell'edificio può essere utile installare un sistema di iniezione di vapore acqueo, sia per vaporizzazione che per evaporazione o sotto forma di vapore. È importante utilizzare una buona qualità dell'acqua, poiché le impurità finiranno inevitabilmente nell'aria ambiente. Viceversa, per abbassare il livello di umidità interna, è possibile aumentare il flusso di ventilazione meccanica controllata (CMV) in modo da accelerare l'estrazione dell'aria umida.
Il grado di umidità ideale deve essere definito anche in funzione della composizione architettonica delle pareti e della loro resistenza termica, nonché dell'ubicazione di eventuali barriere al vapore.
Se viene mantenuto un livello di umidità troppo elevato, si forma condensa sulle pareti fredde se la loro temperatura è uguale o inferiore alla temperatura del punto di rugiada . Questo è ciò che si può spesso osservare su vetri scarsamente isolati (sfoderati).
Un'umidità troppo elevata può anche essere causa di ruscellamento di acqua, erroneamente interpretata come originata da una perdita in un tetto, ma che in realtà è dovuta alla condensa che si verifica in soffitta o sulle pareti.fredda dall'eccessiva umidità contenuta nell'atmosfera interna di l'edificio. Allo stesso modo, a volte si forma della condensa sulle finestre di una stanza.
La comparsa di funghi sulla superficie di un muro esterno può essere causata anche dall'umidità interna dell'edificio. Pertanto, è utile avere cura di regolare il livello di umidità dell'aria contenuta in un edificio se si vuole premunirsi contro i danni osservati in edifici (principalmente ristrutturati) che i loro costruttori non hanno attrezzato secondo le precauzioni per mantenere un livello di umidità adeguato.
Il riscaldamento è un'attività che ha un impatto ambientale significativo : nel 2001 gli usi “residenziali e terziari” rappresentavano il 20% delle emissioni di gas serra (causa del riscaldamento globale ), e il riscaldamento delle abitazioni e dei luoghi di lavoro rappresenta il 75% di questi 20%, quindi il 15% del totale.
Questo impatto è in parte sotto il controllo dei singoli: ognuno può regolare la temperatura della propria abitazione come preferisce e può quindi decidere di limitare il proprio impatto personale. Abbassando la temperatura di 1 °C si riducono i consumi dal 7 al 10%.
Questa temperatura di 19 °C è anche superiore alle raccomandazioni mediche (di un tempo): da 16 a 17 °C negli uffici e nelle aule.
La scelta della fonte di energia per il riscaldamento ha un impatto ambientale: combustibili fossili o energie rinnovabili , con o senza emissioni di gas serra . Il riscaldamento elettrico, rispetto al gas, emette leggermente meno in Francia (180 g di CO 2/ kWh contro 195) e tre volte più emettitore in Europa ( da 500 a 600 contro 195).
Il riscaldamento non ha solo un impatto ambientale sulle emissioni di gas serra, ma può anche avere un impatto sulla salute. Ciò è particolarmente vero per le emissioni di particolato da metodi di riscaldamento basati sulla combustione di combustibili fossili o rinnovabili. Nella Francia continentale, il riscaldamento a legna è il principale emettitore di particelle fini ( Modello: PM25 ) e il principale emettitore di particelle molto fini ( Modello: PM10 ), il più pericoloso per la salute. È anche un importante emettitore di composti tossici o cancerogeni come gli IPA ( idrocarburi policiclici aromatici ) e il benzene , a loro volta veicolati da queste particelle (fonte Citepa ). È oggetto di particolare attenzione da parte del “Piano Particelle”, integrato nella seconda versione del Piano Nazionale Salute e Ambiente (PNSE 2). Lo sviluppo dell'energia da legno nell'ambito della promozione delle energie rinnovabili, infatti, suscita timori di un aggravamento dell'inquinamento da particelle (e da ciò che veicolano). È quindi importante non confondere energia rinnovabile ed energia pulita.
Le pompe di calore (CAP) sono presentate dai commercianti come un mezzo di riscaldamento ecologico. Dobbiamo distinguere: pompa di calore aria/aria o aria/acqua: le calorie vengono trasferite temporaneamente dall'esterno in casa utilizzando l'elettricità. Pompa di calore geotermica: se si tratta di energia geotermica profonda, il trasferimento di calorie dal sottosuolo all'atmosfera attraverso la casa viene accelerato con l'elettricità. Se si tratta di energia geotermica di superficie, si tratta di energia solare differita con elettricità. Quindi, a parte la maggiore efficienza dell'energia geotermica , possiamo considerare che il maggior impatto ecologico è causato dall'energia geotermica profonda e che le pompe di calore sono una forma di riscaldamento elettrico con efficienza migliorata. Il punto essenziale è quindi quello della sorgente della corrente elettrica utilizzata.
L'energia geotermica può inquinare le falde acquifere in caso di perdita o rottura di tubazioni contenenti fluidi termovettori.
Se queste macchine vengono installate all'esterno, possono causare un fastidioso inquinamento acustico per sé o per il vicinato (che non beneficia di alcun beneficio in cambio!). La pompa Viessmann di cui sopra fa 70 dB in uscita, altre annunciano varie cifre, spesso in condizioni diverse: a 1 m , a 5 m , a 10 m . Bisogna tener conto che la pompa funzionerà giorno e notte, ad intermittenza, e che di notte anche 40 dB sono un fastidio. Emette anche suoni a bassa frequenza (ventilatori) che possono passare attraverso l'isolamento e i doppi vetri. Infine, il livello di rumore effettivo potrebbe essere molto diverso dal valore di catalogo.
I sistemi di riscaldamento che utilizzano l' energia solare termica utilizzano l'energia radiante del sole per creare calore. I pannelli solari catturano quindi l'energia del sole e riscaldano un liquido termovettore, che poi circola nella rete di riscaldamento. Esistono diverse tecnologie di collettori solari, più o meno efficienti: