ACCENSIONE E SPEGNIMENTO DEL RISCALDAMENTO – QUANTO SI RISPARMIA?
Chi abita in una casa isolata o una villetta a schiera con l’impianto di riscaldamento autonomo si sarà chiesto più di una volta se è il caso di spegnere il riscaldamento durante le ore di assenza per risparmiare e non disperdere inutilmente energia.
Proviamo a dare una risposta attraverso una similitudine.
L’edificio in cui viviamo si comporta come un serbatoio di energia che da una parte viene “riempito” con l’energia fornita dal generatore di calore, dall’altra viene “svuotato” di energia a causa delle dispersioni dovute al non perfetto isolamento dell’involucro.
Immaginiamo quindi che il nostro edificio sia un serbatoio di acqua che viene riempito grazie ad un rubinetto e svuotato da un altro rubinetto. La portata di acqua in ingresso rappresenta l’energia che la caldaietta fornisce, la portata in uscita rappresenta l’energia dispersa dall’edificio, il livello dell’acqua nel serbatoio rappresenta la differenza tra temperatura interna ed esterna e determina l’entità della portata del getto d’acqua in uscita dal serbatoio visto che più il livello è alto e più la portata d’acqua in uscita sarà grande.
Quando il serbatoio è pieno, per mantenere il livello di acqua sempre allo stesso livello occorre che il rubinetto di riempimento eroghi tanta acqua quanta ne viene smaltita dal rubinetto di svuotamento. Il serbatoio mantiene il livello. In questa condizione l’energia richiesta all’impianto di riscaldamento è pari a quella che si disperde dall’interno verso l’esterno attraverso i muri dell’edificio ed è sufficiente per mantenere la temperatura costante negli ambienti interni.
Se chiudiamo il rubinetto di alimentazione, il serbatoio inizia a svuotarsi e l’acqua che fuoriesce non proviene più dal rubinetto di alimentazione ma dalla scorta di acqua contenuta nel serbatoio stesso. All’inizio lo svuotamento sarà veloce: il livello del serbatoio è al massimo, la pressione dovuta alla colonna d’acqua è alta e di conseguenza spinge molta acqua in poco tempo attraverso il rubinetto.
Man mano che il serbatoio si svuota, la velocità di svuotamento si riduce perché a causa della diminuzione del livello di acqua diminuisce anche la pressione e di conseguenza la portata in uscita.
Se il fenomeno prosegue per un tempo sufficiente, il serbatoio si svuota completamente e non c’è più scorrimento di acqua.
Questo è ciò che accade quando spegniamo il riscaldamento: poiché il calore disperso dal nostro edificio dipende dalla differenza tra temperatura interna ed esterna, appena spegniamo il riscaldamento continuiamo a disperdere molta energia ma man mano che l’edificio si raffredda e la temperatura interna diminuisce, il calore disperso tende a diminuire fino a raggiungere una condizione di equilibrio in cui la temperatura interna diventa uguale a quella esterna.
Ora riapriamo il nostro rubinetto di alimentazione. Per poter ristabilire il livello massimo del serbatoio la portata d’acqua del rubinetto di alimentazione deve essere sufficiente a compensare la portata d’acqua che esce dal rubinetto di svuotamento e in più deve immettere ulteriore liquido per riempire nuovamente il serbatoio. Tornando al nostro edificio, per riportare la temperatura ad un valore confortevole quando riaccendiamo il riscaldamento occorre immettere energia sia per compensare la perdita di calore verso l’esterno dovuta alle dispersioni attraverso le pareti dell’edificio (fuoriuscita dal rubinetto inferiore) sia per riscaldare nuovamente gli ambienti e le strutture (ripristino del livello del serbatoio).
Se consideriamo un ciclo completo di svuotamento e riempimento indipendentemente dal tempo, il volume di acqua che è uscita dal rubinetto di svuotamento è uguale a quella che è entrata dal rubinetto di riempimento. Se però consideriamo anche il tempo, ci rendiamo facilmente conto che durante tutto il tempo in cui il serbatoio è vuoto e il rubinetto di mandata è chiuso non stiamo consumando acqua, e questa è tutta acqua risparmiata.
Da quest’ultima considerazione possiamo quindi comprendere che:
- Se spegniamo per un tempo sufficientemente lungo il riscaldamento in modo tale da raggiungere un raffreddamento pressoché completo dell’edificio allora risparmiamo energia.
- Se il periodo di tempo in cui il riscaldamento è spento non è sufficientemente lungo non faremo che raffreddare e riscaldare l’edificio con poco vantaggio.
Ma qual è il tempo sufficiente per ottenere un risparmio significativo? Dipende da come è isolata la casa e da quanto è capace di immagazzinare calore.
Semplificando molto e paragonando il raffreddamento del nostro edificio al raffreddamento libero di un corpo (l’edificio) posto in un ambiente a temperatura più bassa e costante (l’ambiente esterno durante l’inverno), possiamo descrivere l’andamento della temperatura dell’edificio a seguito dello spegnimento del riscaldamento con questo grafico.
E’ possibile calcolare una costante di tempo T caratteristica dell’edificio che ne rappresenta la velocità di raffreddamento. Questa costante è tanto più grande quanto più l’edificio è isolato e/o in grado di immagazzinare energia. Intuitivamente si comprende che più l’edificio è isolato o “carico” di energia e più il raffreddamento è lento.
Questo modello ci consente di calcolare la temperatura durante il raffreddamento istante per istante ed è visibile nel grafico. Si noti che dopo 8 ore dallo spegnimento, il calo di temperatura è di circa il 10% della temperatura iniziale (si passa da 20°C a 18°C), dopo 16 ore c’è un calo del 18% (si passa da 20°C a 16,4°C) e così via.
In genere, per un edificio mal isolato la costante di tempo può assumere valori che vanno da 60 a 100 ore mentre per un edificio ben coibentato, la costante di tempo può variare da 100 a 200 ore.
Proviamo a confrontare 2 edifici durante un arco di 24 ore, uno poco isolato con costante di tempo T=80 ore e uno ben isolato con costante T=160 ore. La temperatura interna iniziale è di 20°C e la temperatura esterna è costante e uguale a 0°C. In entrambi i casi spegniamo il riscaldamento per 8 ore e ipotizziamo che dopo la riaccensione raggiungiamo nuovamente la temperatura interna di 20°C entro 2 ore. Rifacciamo poi lo stesso esempio con un periodo di spegnimento più lungo di 16 ore.
Ricordando che l’energia dispersa dall’edificio è proporzionale alla differenza di temperatura tra ambiente interno e ambiente esterno, Possiamo sintetizzare i risultati delle valutazioni nella tabella seguente:
Dai risultati ottenuti si può verificare ciò che si potrebbe intuire senza eseguire alcun tipo di calcolo: un edificio ben isolato o in grado di immagazzinare tanta energia si raffredda più lentamente di un edificio male isolato o con bassa capacità termica. E’ interessante notare però che il risparmio energetico ottenuto è piuttosto contenuto se il periodo di spegnimento non è sufficientemente lungo. Spegnere il riscaldamento solo per 1-2 ore potrebbe comportare un risparmio impercettibile ma d’altro canto il leggero raffreddamento dell’ambiente potrebbe essere molto più fastidioso in termini di confort.
Consiglio quindi vivamente di valutare le performance termiche della propria abitazione o di effettuare qualche prova per capire se la conduzione intermittente del riscaldamento può portare un beneficio significativo in termini di risparmio energetico.
Nota: Sono state fatte numerose semplificazioni per poter spiegare facilmente un fenomeno molto più complesso di quanto qui descritto.