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L'utilizzazione dei liquidi, in particolare dell'acqua

L' idraulica è la scienza che studia l'utilizzazione dei liquidi, in particolare dell'acqua. La meccanica dei fluidi ne costituisce la base teorica. La parola "idraulica" deriva dalla parola greca ὑδραυλικός (hydraulikos) composta da ὕδωρ (hydor) che significa acqua e αὐλός (aulos) che significa condotta.

Branche fondamentali dell'idraulica sono lo studio delle condotte in pressione, canali a pelo libero e foronomia.

I primi impieghi della forza dell'acqua risalgono alla Mesopotamia e all'Egitto, dove l'irrigazione è stato usata sin dal VI millennio a.C. e orologi ad acqua erano usati dal II millennio a.C. Altri primi esempi di uso della forza dell'acqua includono il sistema dei qanat nell'antica Persia e il sistema idrico di Turfan nell'antica Cina.

I Greci continuarono e migliorarono la costruzione di sistemi idraulici. Un esempio famoso è la costruzione di Eupalinos, nell'ambito di un appalto pubblico, di un canale di irrigazione per Samos. Un primo esempio di utilizzo della ruota idraulica, probabilmente il più antico in Europa, è la ruota Perachora (III secolo a.C.)[1] .

Degna di nota è la costruzione di automi idraulici da parte di Ctesibio (270 a.C. circa) ed Erone di Alessandria (10-80 d.C. circa). Erone descrive una serie di macchine funzionanti con energia idraulica, come una pompa, conosciuta da molti siti romani per essere stata utilizzata per sollevare l'acqua e in pompe antincendio, per esempio.

Nella Cina antica c'erano Sunshu Ao (VI secolo a.C.), Ximen Bao (V secolo a.C.), Du Shi (31 d.C. circa), Zhang Heng (78-139 d.C.), e Ma Jun (200 - 265 d.C.), mentre nella Cina medievale c'erano Su Song (1020 - 1101 d.C.) e Shen Kuo (1031-1095 d.C.) che si distinsero per gli studi sull'idraulica. Du Shi impiegò una ruota idraulica per alimentare il mantice di un altoforno per produzione di ghisa, mentre Zhang Heng fu il primo a impiegare idraulica per fornire la forza motrice per rotazione di una sfera armillare per l'osservazione astronomica.

Si ritiene che la Roma imperiale ricevesse oltre un milione di metri cubi d'acqua al giorno, che per la maggior parte rifornivano le case di privati per mezzo di condotte di piombo. A Roma confluivano almeno una dozzina di acquedotti a cielo aperto, con una vasta rete sotterranea, eccettuati gli ultimi 16 km in pianura dove si preferirono gli acquedotti sopraelevati che, assicurando una maggiore pressione all'utenza finale, facilitavano la distribuzione. Gli acquedotti romani erano delle opere ingegneristiche enormi: per costruire l'acquedotto Claudio fu necessario trasportare per ben 14 anni quarantamila carri di tufo all'anno.
Il Pont du Gard a Nîmes.
L'interno dell'acquedotto sul Gard.

Nelle province spesso gli acquedotti attraversavano profonde vallate, come a Nîmes, dove il Pont du Gard lungo 175 metri ha un'altezza massima di 49 metri, e a Segovia (in Spagna) dove un ponte/acquedotto di 805 metri è ancora in funzione.

I romani scavarono anche canali per migliorare il drenaggio dei fiumi in tutta Europa e per la navigazione, come nel caso del canale Reno-Mosa, lungo 37 km, che eliminava il passaggio per mare. In questo campo la loro opera più grande rimase il prosciugamento del lago Fucino, realizzato costruendo all'interno della montagna una galleria di 5,5 km, primato insuperato fino al 1870, con la costruzione della galleria ferroviaria del Moncenisio.

Porto era il golfo artificiale costruito dopo quello di Ostia al tempo dei primi imperatori: il suo bacino interno esagonale aveva un fondale di 4-5 m, una larghezza di 800 metri, banchine di mattoni e calcestruzzo e un fondo di blocchi di pietra per facilitarne il drenaggio.

Nel Medio Evo importante fu il contributo dato all'idraulica dal mondo arabo. Nell'area geografica interessata al primo sviluppo della civiltà araba, furono realizzate importanti opere di canalizzazione per la bonifica e per la distribuzione dell'acqua, con largo impiego del sifone, pressoché sconosciuto precedentemente. L'Islam inoltre assicurò la continuità della conoscenza con le civiltà antiche, in particolar modo con la cultura alessandrina. Quando nel Rinascimento si riscopri la civiltà classica e la sua scienza, in realtà si disponeva di tecniche molto più evolute che nell'antichità e di strumenti matematici molto più versatili quali la numerazione araba e l'algebra, anch'essa di derivazione araba.

Dei numerosi architetti che operarono nel Rinascimento il più significativo e più versatile fu Leonardo da Vinci (1452-1519). A Leonardo è dovuta una prima versione della conservazione della massa in un corso d'acqua, in cui il prodotto tra la velocità media dell'acqua in una sezione e l'area della sezione medesima è costante; sempre Leonardo osservò che la velocità dell'acqua è massima al centro del fiume, e minima sui bordi.[2]

Le norie, ruote idrauliche per il sollevamento delle acque, ad Hama (Siria)

La principale fonte "inanimata"[3] di energia dell'antichità fu il cosiddetto mulino greco, costituito da un asse di legno verticale nella cui parte bassa vi era una serie di palette immerse nell'acqua. Tale tipo di mulino venne usato principalmente per macinare il grano: l'asse passava attraverso la macina inferiore e faceva ruotare quella superiore, a cui era solidale. Mulini di questa specie richiedevano una corrente di acqua rapida ed avevano avuto origine nelle regioni collinose del Vicino Oriente[4]. Tali mulini avevano in genere dimensioni contenute ed erano piuttosto lenti; la macina infatti girava alla stessa velocità della ruota, essi erano quindi adatti a macinare piccole quantità di grano ed il loro uso era puramente locale. Tuttavia essi possono essere considerati i precursori della turbina idraulica ed il loro uso si è protratto per più di tremila anni.

Un tipo di mulino idraulico ad asse orizzontale e ruota verticale fu progettato nel I secolo a.C. dall'ingegnere militare Vitruvio. L'ispirazione può essergli venuta dalla ruota persiana (o saqìya), un congegno per sollevare l'acqua consistente in una serie di recipienti disposti lungo la circonferenza di una ruota, fatta girare da forza umana o animale. Questa ruota era usata in Egitto nel IV secolo a.C. e Vitruvio ne descrisse una più efficiente modificazione, conosciuta come ruota a tazze; la ruota idraulica vitruviana è sostanzialmente una ruota a tazze funzionante in modo contrario.
Mulino galleggiante a Mura (Slovenia)

Progettata per la macinazione del grano, la ruota era collegata alla macina mobile per mezzo di ingranaggi lignei, che davano una riduzione di circa 5:1. I primi mulini di questo tipo erano del tipo "con l'acqua che passa sotto".

Più tardi si provò che una ruota alimentata dall'alto era più efficiente, in quanto sfruttava anche la differenza di peso tra le tazze piene e quelle vuote. Tali ruote, benché più efficienti, richiedevano un considerevole impianto aggiuntivo per assicurare il regolare rifornimento idrico: comunemente si arginava il corso d'acqua in modo da formare un bacino, dal quale un canale di scarico portava un flusso regolare alla ruota.

Questo tipo di mulino fornì una sorgente di energia maggiore di quelle disponibili in precedenza, e non solo rivoluzionò la macinazione, ma aprì la via alla meccanizzazione di molte altre operazioni industriali. Un mulino romano a Venafro del tipo di quelli alimentati di sotto, con ruota di circa 2 metri di diametro, poteva macinare circa 180 kg di grano in un'ora, il che corrisponderebbe ad una potenza di circa tre cavalli vapore; un mulino azionato da un asino o da due uomini poteva invece macinare 4,5 kg all'ora.

Dal IV secolo d.C. nell' Impero Romano furono installati mulini di notevoli dimensioni. A Barbegal, vicino ad Arles, nel 310 venivano usate per la macinazione del grano 16 ruote alimentate per disopra, che avevano un diametro fino a 2,7 metri; ciascuna di esse azionava, attraverso ingranaggi lignei, due macine: la capacità di macinazione complessiva era di 3 tonnellate all'ora, sufficienti al fabbisogno di una popolazione di 80.000 abitanti (e la popolazione di Arles a quel tempo non superava i 10.000 abitanti); il mulino serviva quindi una vasta zona.

È sorprendente che il mulino di Vitruvio non venisse comunemente usato nell'Impero Romano fino al III e IV secolo. Essendo disponibili gli schiavi ed altra mano d'opera a basso prezzo, vi era uno scarso incentivo a impegnare del capitale; si dice poi che l'imperatore Vespasiano (69-79 d.C.) si sia opposto all'uso dell'energia idraulica, perché questa avrebbe recato disoccupazione.

Nel Medio Evo la ruota idraulica fu largamente usata in Europa per una grande varietà di usi industriali. Il Domesday book, il catasto inglese compilato nel 1086, ad esempio cita 5624 mulini ad acqua quasi tutti del tipo vitruviano. Tali mulini vennero usati per azionare segherie, follatoi, frantoi di minerali oltre che di cereali, mulini a pestelli per la lavorazione dei metalli, per alimentare i mantici delle fornaci e per una varietà di altri congegni. Ebbero in questo modo una grande importanza anche sulla ridistribuzione geografica delle attività industriali.

Un'altra fonte di energia sviluppatasi nel Medio Evo fu il mulino a vento. Sviluppatosi in Persia nel VII secolo, pare che sia derivato dalle più antiche ruote di preghiere azionate dal vento usate nell'Asia centrale. Un'altra congettura, plausibile, ma non dimostrata, è che il mulino a vento derivi dalle vele delle navi. Durante il X secolo esso era largamente usato in Persia per pompare acqua e macinare frumento.

I mulini persiani erano costituiti da un edificio a due piani: nel piano inferiore si trovava una ruota orizzontale azionata da sei o dodici ali atte a prendere il vento, collegate ad un asse verticale, che trasmetteva il movimento alle macine situate al piano superiore, con una disposizione che ricorda quella dei mulini greci ad acqua. I mulini a vento ad asse orizzontale si svilupparono in Europa settentrionale attorno al XIII secolo.

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Il climatizzatore è una macchina termica, pompa di calore, atta alla regolazione del clima in un ambiente. Esso può produrre calore o frescura regolando temperatura e umidità dell'ambiente climatizzato. Esistono climatizzatori per ambienti chiusi, come abitazioni e uffici, oppure per altre applicazioni quali, ad esempio, la gestione climatica all'interno di autovetture e aeromobili.

Il climatizzatore basa il proprio funzionamento sul ciclo inverso della macchina di Carnot e/o macchina frigorifera. La macchina assorbe calore (Q2) dal serbatoio freddo e lavoro (L) dall'esterno per riversare calore (Q1) nel serbatoio caldo. Scopo del ciclo frigorifero è di trasferire calore da una sorgente a temperatura più bassa a un'altra a temperatura superiore: per il secondo principio della termodinamica tale risultato è possibile solo se esiste un effetto compensatore.

È quindi una macchina capace di trasferire una certa quantità di calore dall'ambiente interno, da refrigerare, all'ambiente esterno, con un funzionamento sostanzialmente paragonabile a quello del congelatore o del frigorifero.

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Il condizionatore d'aria

Il condizionatore d'aria è una macchina in grado di sviluppare calore sensibile (positivo o negativo) che viene scambiato con un fluido, il quale messo a sua volta in circolazione cede tale calore ad un ambiente allo scopo di innalzarne o abbassarne la temperatura.

Intorno al 1911 Willis Carrier (Stati Uniti) sfruttò i passaggi di stato di un gas in modo da ottenere una variazione sia positiva ("caldo") sia negativa ("freddo") dell'ambiente circostante.[senza fonte] Tuttavia lo scopo per cui venne implementato ed utilizzato tale sistema non era inizialmente quello di ottenere il freddo, ma di deumidificare l'aria. Carrier lavorava come ingegnere in una compagnia che forniva impianti industriali. Il metodo dell'evaporazione di un liquido a bassa temperatura di evaporazione era già conosciuto in precedenza, ma con perdita della sostanza (ammoniaca), e quindi non utilizzabile per usi continui; Carrier ideò il sistema per recuperarla in un circuito chiuso. Dopo un anno di lavoro gli venne affidato il compito di risolvere il problema del controllo dell'umidità dell'aria in una tipografia di Brooklyn, dove la carta era appunto inutilizzabile a causa dell'eccessiva umidità nell'aria (raggrinziva).

In passato per risolvere questo problema veniva aumentata la velocità dell'aria, o si apriva qualche finestra per contrastare l'umidità con una corrente opposta. L'umidità era anche un grave problema in termini di produttività, perché portava ad un'interruzione dell'attività degli operai e quindi del lavoro. Carrier completò il primo progetto di un impianto di condizionamento dell'aria il 17 luglio del 1902; la tecnologia che stava alla base del suo impianto è simile a quella degli impianti che troviamo in commercio oggi.

Il termine "aria condizionata" risale a Stuart W. Cramer, che si interessò come Carrier allo studio dell'umidità e del condizionamento dell'aria.

Schema di una pompa di calore
1. Condensatore (lato caldo)
2. Valvola di espansione
3. Evaporatore (lato freddo)
4. Compressore

Il funzionamento di un condizionatore d'aria si basa sull'utilizzo di un ciclo termodinamico.

Il condizionatore è in genere costituito da seguenti elementi essenziali:

* il compressore
* il condensatore
* l'evaporante
* l'organo di laminazione.

A completare il condizionatore, oltre a queste parti vi è il gas, che ha la funzione di fluido termovettore.

I gas più utilizzati nei condizionatori d'aria sono (o sono stati):

* R12: condizionatori industriali (ormai fuori legge);
* R22: condizionatori civili e terziario (ormai fuori legge);
* R407c: condizionatori civili e terziario;
* R410a: condizionatori civili e terziario.

Vi sono poi una serie di componenti ed accessori che servono a completare il funzionamento del sistema, come ad esempio: valvole, pressostati, ventilatori, telecomando, sonde, schede elettroniche.

Negli impieghi civili è comune la configurazione che presenta due unità separate:

* un'unità esterna, ospitante il motore del condizionatore caratterizzata dalla ventola radiale
* un'unità interna (lo split), che provvede a mettere in circolo l'aria (condizionata o meno), distribuendola nei locali attraverso un'apposita feritoia.

I condizionatori d'aria possono essere costituiti da due unità, una detta unità interna e la seconda detta unità esterna. Tra le due unità corrono due tubi in rame ed i collegamenti di controllo e comando, mentre l'alimentazione elettrica solitamente viene portata solo all'unità esterna.

Entrambe le due unità necessitano di uno scarico per evacuare l'acqua che si forma per condensazione. Ultimamente sono entrate in commercio macchine formate da un unico elemento le quali, se addossate ad una parete, assolvono ad entrambe le funzioni di quelle prima descritte ma con notevoli limiti di rendimento.

Le unità interne poi possono essere distinte in cinque tipologie costruttive:

* a muro: per installazioni a muro in posizione alta;
* a pavimento: tipo fancoil;
* a consolle: per installazione a soffitto senza controsoffitto;
* a cassetta: per installazioni ad incasso nei controsoffitti;
* canalizzabili: per l'installazione assiemata a condotti d'aria ed anemostati.


I condizionatori si dividono in due grandi famiglie:

* quelli chiamati solo freddo
* quelli detti a pompa di calore.

La differenza sostanziale è che quelli a pompa di calore, oltre a raffreddare l'aria in estate, in inverno possono anche riscaldare invertendo il ciclo di funzionamento.

Un'ulteriore distinzione è quella relativa alla loro alimentazione e al loro funzionamento. Sotto questo punto di vista, ci sono due grandi famiglie:

* condizionatori d'aria on-off
* condizionatori d'aria ad inverter.

La tecnologia dei condizionatori on-off è molto semplice, (costa meno) ed ha un consumo elevato, perché quando si accende va subito alla massima potenza a prescindere da quanta ne serva effettivamente. I condizionatori ad inverter invece hanno una tecnologia detta "modulante": ovvero durante il loro funzionamento, diminuisce la potenza necessaria in funzione del raffreddamento ottenuto man mano fino ad arrivare al minimo necessario al mantenimento della temperatura impostata, con un notevole risparmio energetico.

Se il condizionatore viene fatto funzionare per molte ore (per esempio di notte) è economicamente conveniente il modello inverter, in caso contrario il maggior costo rispetto al modello on-off non viene ammortizzato, poiché la funzione modulante interviene dopo almeno 2-3 ore dalla prima accensione.[senza fonte]

I condizionatori sono vincolati dalle norme europee sul risparmio energetico e debbono essere classificati dal costruttore secondo la classe di consumo energetico. Le classi di consumo energetico sono:

* A: ottimo
* B: buono
* C: medio
* D: mediocre
* E: basso
* F: molto basso
* G: pessimo.

Le classi più alte (A-B) solitamente sono con tecnologia inverter, un condizionatore on-off può essere incluso nella classe A (o sottostanti) nel caso risulti consumare quanto il tipo di elettrodomestico (in questo caso il condizionatore) di una stessa classe, con tecnologia inverter oppure no. Spesso i condizionatori con tecnologia on-off non vanno oltre la classe C.

La direttiva della Comunità Europea è la n. 94/2/CE del 21 gennaio 1994 e al Decreto 12 aprile 1998 del Ministero dell'Industria e Commercio.

La potenza di un condizionatore si misura in BTU/h o frigorie/h.

Non esistono leggi nazionali che vietino l'installazione a parete sulle facciate dei palazzi per quanto alcuni articoli del codice civile nella parte dei condomini si presti a delle interpretazioni. Di fatto la legge 10/91 e il DPR 412 di fatto indicano e consigliano l'uso di macchine a pompa di calore.
Il problema nasce sotto il profilo estetico, molti comuni emanano dei regolamenti, per certe vie di pregio, per evitare la vista delle unità esterne che risultano invasive e poco gradevoli.
Anche i condomini possono emanare dei regolamenti condominiali, deliberati in assemblea, che vietano l'installazione delle unità esterne per motivi estetici. L'argomento è controverso in quanto spesso un bene collettivo (la bellezza del palazzo) si scontra con un beneficio privato (la climatizzazione dell'unità abitativa). Il vincolo, spesso è superato, se la persona ha necessità del condizionamento per motivi di salute, con un certificato medico si evita il regolamento condominiale ma non senza problemi. Nell'ipotesi peggiore, si montano i climatizzatori senza unità esterna.

Nonostante l'ignoranza imperante nel settore queste macchine rientrano sotto la Legge 10/91 e le relative conseguenze della relazione tecnica prevista da tale legge.

Ricadono anche sotto il DM 37/08 (ex Legge 46/90) in quanto hanno dei collegamenti elettrici ed utilizzano gas di varie tipologie.

Va specificato (per i condizionatori destinati per l'ambiente civile) che ricade solo il collegamento relativo alla potenza elettrica per l'alimentazione del condizionatore con l'impianto elettrico di casa. Il collegamento tra le due macchine (sia idraulico che elettrico) non ricade nella legge perché la normativa europea ritiene l'insieme delle due macchine (interna + esterna) un solo componente quindi come se fosse un solo elettrodomestico.

Le norme tecniche di riferimento principali sono:

* UNI EN 378-1 : "Impianti di refrigerazione e pompe di calore" - REQUISITI DI SICUREZZA ED AMBIENTALI - Requisiti di base, definizioni, classificazione e criteri di selezione.
* UNI EN 378-2 : "Impianti di refrigerazione e pompe di calore" - REQUISITI DI SICUREZZA ED AMBIENTALI - Progettazione, costruzione, prove marcatura e documentazione.
* UNI EN 378-3 : "Impianti di refrigerazione e pompe di calore" - REQUISITI DI SICUREZZA ED AMBIENTALI - Installazione in sito e protezione delle persone.
* UNI EN 378-4 : "Impianti di refrigerazione e pompe di calore" - REQUISITI DI SICUREZZA ED AMBIENTALI - Esercizio, manutenzione, riparazione e utilizzo.
* CEI norma 64-8/7 (Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V ca e a 1500 V cc - Ambienti ed applicazioni particolari)

Un impianto di riscaldamento

Un impianto di riscaldamento è un impianto termico per la produzione e la distribuzione di calore.

In ambito civile si intende il sistema usato per riscaldare ambienti abitativi o lavorativi. Altri ambienti possono essere:

* mezzi di trasporto (soprattutto automobilistico).

Quando il riscaldamento viene erogato dagli stessi dispositivi che forniscono anche il raffrescamento e altre eventuali variazioni del microclima locale (ventilazione, umidificazione), l'impianto viene detto di condizionamento o di climatizzazione.


Gli Antichi Greci si dotarono di impianti di riscaldamento, facendo passare l'aria calda prodotta da una fornace negli spazi sotto il pavimento fino a dei bocchettoni nel muro. Questi sistemi sono noti col nome di "ipocausto". Sistemi simili sono stati documentati in Corea, chiamati "ondol", al tempo dei Tre Regni (37 a.C. - 668 d.C.).

L'ipocausto è rimasto in uso nel bacino del Mediterraneo per molti anni del basso Medioevo. Nel XII secolo, alcuni ingegneri in Siria realizzarono impianti più avanzati, nel quale l'aria calda veniva trasferita attraverso dei condotti nel pavimento. Questo sistema venne largamente adottato nei bagni pubblici di tutto il mondo islamico medioevale.

Nel XIII secolo i monaci cistercensi re-introdussero il riscaldamento centralizzato nell'Europa cristiana usando acqua prelevata dal fiume scaldata da fornaci a legna. Il monastero di Nostra Signora della Ruota (fondato nel 1202) sul fiume Ebro nella regione dell'Aragona (Spagna) è un ottimo esempio di tale realizzazione.

Verso il 1700 gli ingegneri russi avevano iniziato ad usare l'acqua per gli impianti di riscaldamento. Il Palazzo d'Estate (1710-1714) di Pietro il Grande a San Pietroburgo è il miglior esempio di questa tecnologia. Appena più tardi, nel 1716, viene usata l'acqua anche in Svezia. Il passaggio all'applicazione industriale avvenne in Francia quando Jean Simon Bonnemain (1743-1830) adottò questa tecnica per una cooperativa costruita a Château du Pêcq, vicino Parigi.

Angier March Perkins sviluppò e installò alcuni dei primi sistemi a vapore negli anni attorno al 1830. Il primo fu installato nella casa del Governatore della Banca d'Inghilterra John Horley Palmer per consentirgli di far maturare l'uva nel freddo clima inglese.

La caratteristica di un impianto di riscaldamento è di generare il calore in un punto e trasferirlo ad altre zone.

Gli impianti di riscaldamento si classificano per:

* Combustibile o fonte di energia usato: carbone, gasolio, gas, legna, energia geotermica, solare o elettrica, teleriscaldamento
* Topologia e dimensioni: impianti autonomi (una unità abitativa), impianti centralizzati,
* Tecniche e mezzi e temperature di immagazzinamento e trasferimento del calore: convezione, irraggiamento, aria, acqua (vapore), ferro, alluminio, inerti (piastrelle, calcestruzzo).
* Efficienza e compatibilità con l'ambiente: valutate per emissioni CO2, costo totale, efficienza.

Il metodo più diffuso per generare il calore è di bruciare un combustibile fossile in una caldaia. Il calore viene usato per riscaldare l'aria, l'acqua o il vapore e questi vengono convogliati verso il locali di destinazione attraverso opportuni condotti. Solitamente l'impianto di riscaldamento è abbinato all'impianto di produzione di acqua calda sanitaria e ha la caldaia in comune.

Le differenze tra i sistemi usati dipendono da fattori quali:

* la disponibilità o economicità del combustibile o della fonte primaria di energia. Ad esempio, dove c'e' abbondanza di legna, gli altri combustibili hanno poca giustificazione. Dove è molto sviluppata la rete di distribuzione del gas (alcune regioni italiane ad esempio) fanno preferire il gas della rete a combustibili che richiedono stoccaggio e trasporto (es. gasolio o carbone). Dove è possibile il teleriscaldamento, sarà preferibile alla costruzione e manutenzione di nuovi impianti autonomi.
* la dimensione e il numero degli ambienti da scaldare. Per trasferimenti di distanze brevi può essere sufficiente usare l'aria calda, ma per grossi impianti è più efficiente l'acqua calda o il vapore.
* leggi e sistemi economici: dove sono in vigore normative che prediligono fonti di energia rinnovabile, alcuni combustibili fossili tenderanno a sparire (es. carbone, gasolio), a favore di energia solare, gas, o legna.

La caldaia è un'apparecchiatura che trasforma l'energia di un combustibile in calore e lo rende disponibile in un circuito contenente acqua o aria che ha la funzione di distribuire il calore negli ambienti ed eventualmente nell'acqua dell'impianto sanitario.
Altre fonti [modifica]

* Camino, Stufa, Fornace
* Impianto solare
* Impianto geotermico

Un impianto che usa l'acqua calda per il trasporto del calore, in genere include:

* Una caldaia
* Sistema di alimentazione della caldaia (tubi del gas, eventuale magazzino o serbatoio del combustibile)
* Sistema di scarico della caldaia (canne fumarie, scarichi e sfiati)
* Il sistema di circolazione dell'acqua calda: tubi, valvole, bypass
* Una pompa che fa circolare l'acqua calda in un sistema chiuso a pressione
* Radiatori: pannelli a circolazione d'acqua, che trasferiscono il calore dell'acqua all'ambiente circostante.


Il circuito dell'acqua verso i caloriferi può essere:

* Monotubo: un anello unico, che ad ogni radiatore ha una valvola a tre vie, con un ingresso, un ritorno verso l'anello e una derivazione verso il radiatore. Questa valvola può essere più o meno aperta verso il radiatore, ma non deve interrompere la circolazione dell'acqua nell'anello.
* Bitubo: ad ogni radiatore arrivano due tubi, da cui si ottengono due derivazioni (T), uno per l'andata, l'altro per il ritorno. La valvola al radiatore è a due vie, e determina la quantità dell'acqua che va al radiatore. Se è chiusa l'acqua continua a circolare fino all'ultimo radiatore dove il tubo dell'andata si chiude sul ritorno.

La temperatura dell'acqua nei radiatori deve essere in genere superiore ai 50 gradi centigradi.

La circolazione dell'acqua avviene in una struttura poggiata sul pavimento e coperto dalla superficie calpestabile. Attraverso un tubo disposto in modo da coprire possibilmente tutta la superficie di ogni locale, si fa passare acqua calda (in media da 35-40 gradi C.) che a sua volta riscalda massetto ed il pavimento. Il calore viene scambiato attraverso irraggiamento alle superfici verticali ed il soffitto e per effetto secondario l'aria. Un impianto a pavimento, detto anche "radiante", si inalza la temperatura media delle superfici e di conseguenza con a stessa temperatura operativa, di confort, si può mantenere temperature dell'aria più basse. L'impianto a pavimento è quindi più efficiente di impianti a convezione e portano ad un risparmio di min. 10% a parità di edificio riscaldato. Norma che regola gli impianti "radianti": Uni En 1264.

Gli impianti che fanno circolare il vapore sono simili a quelli con acqua calda. La componentistica dell'impianto deve essere tarata su temperature e pressioni molto più elevate.

Nei sistemi dove si usa l'aria calda, il riscaldamento dell'aria può essere locale, ad esempio con un termoconvettore costituito da una fonte di calore (focolare, stufa, resistenze elettriche, pompa di calore) e ventole, oppure remoto, e l'aria calda convogliata verso i locali attraverso dei tubi. Il riscaldamento dell'aria è un sistema usato spesso nei grandi spazi delle fabbriche o dei capannoni. Nei locali ristorante o mensa spesso si osserva l'uso di tubi di stoffa con dei forellini per la diffusione del calore, sospesi vicino al soffitto.

Dove vi è una notevole escursione termica tra il giorno e la notte, si adopera con successo la tecnica dell'accumulo giornaliero e il rilascio notturno, ad esempio strutturando i muri della casa in modo che assorbano notevoli quantità di calore dal sole per poi rilasciarlo dopo il buio.

Gli impianti centralizzati hanno il vantaggio della scala: con un'unica macchina grande si può riscaldare un intero edificio. Di contro, la gestione di un impianto grande richiede la conciliazione dei diversi usi del sistema nei singoli locali. Vi sono diverse topologie possibili dell'impianto centralizzato negli edifici:

* a condotti centrali: che hanno un unico punto di ingresso per ogni piano o zona e si diramano successivamente
* a condotti paralleli:

Negli impianti moderni si può avere un impianto centrale e contabilizzare il calore usato da ogni utenza.

La necessità di un impianto di riscaldamento in un clima temperato è giustificato spesso dallo scarso isolamento termico dell'edificio. Nel concetto della "casa passiva" o della casa ad alta efficienza energetica si realizza l'idea che una casa può essere progettata e realizzata per mantenere un microclima interno confortevole anche senza un vero e proprio impianto di riscaldamento.

Nei mezzi di trasporto si rende necessario creare un ambiente confortevole per chi viaggia. In genere il riscaldamento è considerato una necessità più di base rispetto al condizionamento, e tradizionalmente è abbinato alla ventilazione. Nelle carrozze ferroviarie i sistemi hanno seguito prevalentemente la storia della locomozione: si passa dalle stufe a legna degli inizi del Novecento all'uso dell'elettricità degli anni sessanta.

In ambito automobilistico l'impianto di riscaldamento in genere trasferisce aria calda dalla zona del motore all'abitacolo.

Nelle automobili con motore a combustione, il rendimento dei motori è piuttosto basso (attorno al 30%) e vi è molto calore prodotto che può essere usato per riscaldare l'abitacolo.

Nelle automobili elettriche invece il problema dell'impianto di riscaldamento è di difficile gestione, in quanto porta via molta energia alle batterie. Rimane tristemente famosa l'esperienza delle Fiat Panda (Panda Elettra) in gestione al comune di Torino negli anni novanta. Nonostante contenessero delle grosse batterie, d'inverno l'interno era tendenzialmente freddo e i vetri si riempivano di condensa.

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