Il riscaldamento e il condizionamento dell’aria a zone dovrebbero ridurre il consumo totale di energia e i costi, controllando con precisione la temperatura in ogni stanza o zona.
Questi sono i punti a favore dell’HVAC a zone. Questo è solo il costo dell’attrezzatura di zonizzazione e dell’installazione. Se si sostituiscono i componenti HVAC, il costo sarà molto più alto.
Il costo completo della zonizzazione HVAC è qui sotto.
Oltre alla spesa, c’è un altro potenziale problema: un sistema di zonizzazione mal progettato può sprecare tutta la potenziale efficienza energetica che è progettato per creare. Per saperne di più su questo sotto “Good and Bad Design”.
Ora, con i contro del riscaldamento e del raffreddamento a zone fuori dalla strada, siamo felici di riferire che un sistema correttamente progettato si ripaga da solo in risparmio energetico. Ed essere più comodi nelle varie zone della vostra casa è sempre bello.
Che cos’è un sistema HVAC a zone?
Un sistema a zone è un singolo sistema HVAC che serve due o più zone, piuttosto che due sistemi HVAC separati. I suoi componenti sono:
1 sistema HVAC: Un forno combinato con un AC, e una pompa di calore e un gestore dell’aria sono i due più comuni.
1 a 20+ serrande a motore per controllare il flusso d’aria in ogni zona: A seconda del design della canalizzazione, il sistema potrebbe richiedere una serranda per ogni ramo principale fuori dal tronco o dal ramo più piccolo. Uno dei vantaggi di installare un sistema a zone quando la casa è costruita è che può essere progettato con meno serrande di quelle che un retrofit spesso richiede.
Vedi la nostra Guida all’acquisto di canalizzazioni per informazioni sui canali e su come funzionano in un sistema HVAC.
Le serrande possono essere controllate per aprirsi completamente o chiudersi, o un regolatore modulante può essere installato con un costo aggiuntivo per aprire parzialmente le serrande per soddisfare la domanda di riscaldamento e di aria condizionata di ogni zona.
Monitoraggio e controllo della temperatura in ogni zona: Ci sono diversi modi per monitorare e controllare le temperature delle zone.
Opzione 1: Termostati – Il metodo più semplice è quello di avere un termostato in ogni zona che monitorizza e controlla la temperatura.
Opzione 2: Un termostato multizona e dei sensori in ogni zona possono anche monitorare e controllare la temperatura in ogni zona. I sensori trasmettono le informazioni al termostato, e il termostato controlla se ogni zona riceve calore o aria condizionata.
Il vantaggio di un termostato multizona è che si può controllare l’intero sistema da una sola posizione piuttosto che dover andare in ogni zona per regolare il termostato. Naturalmente, qualsiasi termostato WiFi singolo o multizona può essere controllato da qualsiasi luogo con un’app e un dispositivo intelligente.
Un professionista HVAC con una buona esperienza nell’installazione di sistemi a zone offrirà validi consigli sul miglior mix di sensori e termostati.
Pannello di controllo: Questo pannello riceve informazioni sulla temperatura desiderata in ogni zona. Quindi controlla le serrande per produrre un flusso d’aria che soddisfi il riscaldamento e il raffreddamento in ogni zona.
Cablaggio/wireless: Le serrande sono solitamente cablate al pannello di controllo. Sensori e termostati possono essere cablati o wireless.
Non stiamo promuovendo Trane rispetto ad altre marche, ma questa pagina spiega i tipi di apparecchiature utilizzate in un sistema a zone.
Buona e cattiva progettazione del sistema a zone
Un sistema HVAC che non è a zone riscalda e raffredda ogni area della tua casa ogni volta che è in funzione. È un po’ come avere tutte le luci della vostra casa che si accendono quando accendete una qualsiasi luce. L’elettricità usata per le luci nelle stanze non occupate è sprecata.
La chiave per risparmiare energia usando un sistema a zone è ridurre o fermare l’aria riscaldata o raffreddata che va nelle stanze non occupate. Per esempio, il calore alla zona della camera da letto potrebbe essere impostato a 60F durante il giorno e a 72F di notte quando le zone abitative sono abbassate a 60F. Come potete immaginare, i termostati programmabili offrono convenienza in un sistema a zone.
Quando fatto correttamente, la suddivisione in zone riduce tipicamente l’uso di energia dal 20% al 40%. La media per la maggior parte delle case è del 30%. Più le temperature del vostro clima sono estreme, prima un sistema a zone si ripagherà da solo e comincerà a farvi risparmiare davvero soldi ogni mese.
Buona progettazione del sistema a zone
Il risparmio energetico si ottiene in un sistema a zone riducendo la potenza del sistema HVAC. Pertanto, una buona progettazione inizia con un sistema HVAC a due stadi o a capacità variabile.
I sistemi con due stadi funzionano al 65% di capacità in basso e al 100% in alto. Quindi, considerate cosa succede se riducete la domanda di riscaldamento o raffreddamento in varie zone di un terzo, in modo che la vostra casa abbia bisogno di circa due terzi (66,7%) della capacità del sistema. Questo è vicino al 65%. Il sistema funzionerà a basso regime per la maggior parte del tempo, riducendo effettivamente l’uso di energia e il costo di circa un terzo.
Questo pdf può essere usato per illustrare il punto. La canalizzazione è divisa per servire tre sezioni della casa. Senza zonizzazione, ogni sezione otterrebbe circa il 33,3% del flusso d’aria per tutto il tempo, per un totale del 100%. Non ci sono risparmi energetici.
Con un sistema a zone come mostrato, un termostato multizona o termostati per ogni zona potrebbero essere impostati in modo che alcune aree ricevano una quantità sproporzionata del flusso d’aria di riscaldamento o raffreddamento, riducendo la capacità totale. Per esempio, il piano superiore potrebbe ricevere il 20% della capacità del sistema. La cucina/sala da pranzo potrebbe ricevere il 30% e il soggiorno/sala da pranzo il 15%.
Questo ammonta al 65% piuttosto che al 100%, ideale per un sistema a due stadi o a capacità variabile.
Ancora una volta, un progettista di sistemi HVAC esperto sarà utile. Determineranno quali intervalli di impostazioni di temperatura dovrebbero essere usati per le varie zone per assicurare che il sistema funzioni a una capacità inferiore per ridurre l’uso di energia ma mantenere comunque confortevoli le aree occupate della vostra casa.
Progettazione di un cattivo sistema a zone
Ci sono due principali difetti di sistema con la suddivisione in zone.
1. I sistemi monostadio non dovrebbero essere suddivisi in zone perché riscaldano o raffreddano al 100% della capacità e il ventilatore funziona a piena capacità ogni volta che è acceso. In primo luogo, non si può ridurre l’uso di energia quando il sistema funziona a piena capacità.
In secondo luogo, quando il ventilatore muove il 100% della capacità dell’aria, quell’aria deve andare da qualche parte. Se una o più zone sono chiuse, l’aria in eccesso soffierà attraverso quelle aperte.
Il risultato sarà troppa aria riscaldata o raffreddata forzata nelle zone aperte. Questo farà sì che il sistema funzioni in cicli brevi ma frequenti, il che può causare oscillazioni di temperatura e guasti meccanici. Le stanze saranno troppo calde o troppo fredde. Infine, tutto quel flusso d’aria causerà scrosci o fischi nei condotti e potrebbe danneggiare i condotti o causare perdite.
2. I condotti di bypass e le serrande non dovrebbero essere usati.
Se hai familiarità con i sistemi a zone, potresti aver sentito parlare di un condotto di bypass e di una serranda, come mostrato nell’immagine sopra. Il condotto di bypass si collega a un’estremità al tronco che fornisce aria riscaldata o raffreddata ai rami a zone.
All’altra estremità, si collega al plenum dell’aria di ritorno dove l’aria ritorna al forno per essere riscaldata o raffreddata nuovamente. Al centro del condotto c’è una serranda. Quando tutte le zone sono aperte, la serranda è chiusa, o almeno dovrebbe esserlo, quindi non passa aria. La serranda si apre parzialmente o completamente quando una o più zone sono chiuse e la pressione dell’aria si accumula nel sistema.
Questo video di This Old House mostra l’installazione di un sistema a zone con condotto di bypass e serranda. Il video è utile per imparare come funziona un sistema a zone. Mostra l’installazione di una serranda e le ragioni per usarne una. Tuttavia, abbiamo discusso contro un bypass, quindi il video dà “l’altro lato della storia”
Un bypass deve essere usato in un sistema a singolo stadio, a zone, o ci saranno significativi problemi di flusso d’aria e di canalizzazione. L’aria in eccesso che viene spinta dalla soffiante quando alcune serrande sono parzialmente o completamente chiuse, viene forzata di nuovo nel plenum dell’aria di ritorno attraverso il bypass. Questo elimina lo zampillo d’aria forzato attraverso le zone aperte.
Problema risolto?
No. Ecco quattro ragioni per cui i condotti di bypass non dovrebbero essere usati in nessun sistema:
- Non possono ridurre il riscaldamento o il raffreddamento in un sistema a singolo stadio che per definizione funziona al 100% della capacità, quindi non ci sono risparmi energetici.
- Quando il condizionatore è in funzione, forzare l’aria fredda nel condizionatore può causare il congelamento della bobina del condizionatore e un funzionamento molto inefficiente o bloccare completamente il flusso d’aria.
- La maggior parte delle serrande di bypass sono pesate piuttosto che cablate. Queste sono chiamate serrande barometriche. Maggiore è la pressione dell’aria causata dalle serrande chiuse, più aria viene spinta attraverso di esse, e più si aprono. Anche quando tutte le zone sono aperte, l’aria trova la sua strada nel condotto di bypass, e il riscaldamento o il raffreddamento di quell’aria viene sprecato. Le serrande di bypass elettroniche riducono parzialmente questo problema.
- Le serrande di bypass possono raccogliere l’umidità, e la muffa è il risultato inevitabile.
Questa è la nostra opinione professionale, ed è sostenuta dai principali professionisti HVAC. Se volete approfondire la questione, questo articolo di Energy Vanguard ha delle informazioni eccellenti.
Portiamo la questione perché è molto dibattuta tra gli installatori HVAC. Se il vostro installatore suggerisce di costruire un sistema con un bypass, trovate un nuovo installatore che sia contrario. O, come minimo, chiedete all’installatore di affrontare le preoccupazioni che abbiamo sollevato. E leggete assolutamente l’articolo di Energy Vanguard.
Un sistema a zone è giusto per voi?
Siamo a favore dei sistemi a zone per le case se il sistema HVAC è a due stadi o a capacità variabile, e il ventilatore è a velocità variabile.
Al di là di questo, sono utili quando avete:
Aree non occupate: Aree della casa sono vuote per lunghi e continui periodi ogni giorno o più.
Squilibrio di temperatura: Alcune aree della vostra casa sono troppo calde o troppo fredde. Per esempio, in estate, se un termostato solitario è al primo piano di una casa a due piani, il primo piano sarà confortevole e il piano superiore sarà troppo caldo. Potreste anche volere più aria condizionata in cucina in estate quando il forno è acceso. In inverno, potreste volere più calore in altre parti della casa se il termostato si trova vicino a un camino con un fuoco scoppiettante. La suddivisione in zone permette un riscaldamento e un raffreddamento mirati e un minore utilizzo totale.
Costo del sistema di suddivisione in zone dell’HVAC
L’installazione dell’attrezzatura di suddivisione in zone durante la costruzione di una casa è molto più facile del retrofit, quindi anche meno costoso. Ecco le ripartizioni dei costi:
- Termostati multizona: da $130 a $600 in base alle caratteristiche, ad esempio se ha un design di base o ha uno schermo LCD a colori, touchscreen o capacità WiFi.
- Pannello di controllo di zona: da $115 a $200 a seconda delle sue capacità.
- Sensori di zona: da $28 a $45.
- Serrande di alimentazione: da $85 a $175 per serrande per condotti circolari; da $150 a $325 per grandi serrande rettangolari per grandi tronchi.
- Cablaggio: da $50 a $150 per sistema a seconda del numero di zone.
- Elementi di fissaggio, mastice e nastro per sigillare i condotti: da $35 a $100+ per l’intero lavoro a seconda del numero di zone.
- Strumenti e attrezzi di sicurezza: da $60 a $225 per il lavoro a seconda della qualità degli strumenti acquistati.
Il totale delle attrezzature è di circa $485 a $725 per un sistema a due zone e aumenta di $150 a $300 per ogni zona aggiuntiva.
Non raccomandiamo la suddivisione in zone fai da te perché ci vuole esperienza per sapere quali dimensioni dei condotti sono necessarie per una corretta capacità del flusso d’aria, quante zone sono compatibili con il vostro sistema HVAC e quali tipi di serrande soddisferanno al meglio le vostre esigenze.
Questa tabella mostra i costi tipici installati per i più popolari sistemi a zone.
| Numero di zone | Nuova costruzione | Casa esistente | |
|---|---|---|---|
| Due Zone | $1,500 a $1,850 | $2,000 a $2,500 | |
| Tre Zone | $1,850 a $2.100 | $2.200 a $2.850 | |
| Quattro zone | $2.000 a $2.500 | $2.650 a $3,300 | |
| Zone aggiuntive | $225 a $350 per zona | $335 a $500 per zona |
HVAC per case a due piani: HVAC Zoning vs Due Sistemi
Un semplice design a due zone è efficace per molte case a due piani in cui le camere da letto sono al piano superiore e la cucina e la zona giorno sono al piano inferiore.
Le vostre opzioni sono un singolo sistema HVAC diviso in due zone, come abbiamo discusso o due sistemi HVAC separati, uno per ogni livello della casa.
Quando la zonizzazione HVAC è meglio
#1 Stai costruendo una casa. Un sistema HVAC più l’attrezzatura di zonizzazione costa meno di due sistemi HVAC. Vedi la nostra guida principale ai sistemi HVAC per i prezzi di ogni tipo di sistema per il confronto.
#2 Il tuo attuale sistema HVAC ha molta capacità: Se la tua casa è già costruita e il sistema HVAC produce abbastanza aria calda e fredda per essa, non hai bisogno di un secondo sistema. Basta aggiungere l’attrezzatura di zonizzazione.
Quando due sistemi sono meglio
#1 Il tuo attuale sistema HVAC non ha abbastanza capacità. Il vostro sistema funziona per la maggior parte del tempo, ma non può raffreddare adeguatamente in estate o riscaldare in inverno? La prima cosa da fare è far controllare da un tecnico HVAC i problemi più comuni. I filtri sporchi potrebbero essere la causa, ed è facile da risolvere. Anche le serpentine sporche del forno o dell’aria condizionata/pompa di calore riscaldano e raffreddano in modo inadeguato. Pulirle è un’altra facile soluzione. Poi, la vostra conduttura dovrebbe essere ispezionata. Se perde, deve essere sigillata per un flusso d’aria di picco. Alcune di esse potrebbero essere dimensionate in modo improprio, con troppa poca aria che va in alcune parti della vostra casa. Queste riparazioni costano meno di un sistema completo.
Se non avete questi problemi, un secondo sistema HVAC potrebbe essere la soluzione ideale. Raccomandiamo di creare due zone bloccando permanentemente la canalizzazione verso quella che diventerà la seconda zona. Poi, installate un sistema mini-split ductless per servire la seconda zona. Vedi la nostra Guida HVAC Mini Split per i dettagli sui tipi, i pro e i contro e il costo.
Anche in questo scenario, aggiungere la suddivisione in zone al sistema potrebbe funzionare. Per esempio, se un tecnico HVAC determina che il vostro attuale sistema è il 30% troppo piccolo (un AC da 3 tonnellate quando dovrebbe essere un’unità da 4 tonnellate, per esempio, o un forno da 60.000 BTU quando dovrebbe essere un 80K), ecco la soluzione di zonizzazione: Usare le serrande di zona per ridurre il fabbisogno totale di riscaldamento e raffreddamento del 30%. Questo non funzionerà con un sistema a singolo stadio, ma è possibile con l’HVAC a stadi. Come abbiamo detto un paio di volte, questo è il punto in cui il contributo di un professionista HVAC che può ispezionare la vostra casa e il vostro sistema specifico vi aiuterà a fare la scelta migliore.
#2 State costruendo un’aggiunta o convertendo il garage/la soffitta: Il tuo attuale sistema HVAC probabilmente non può produrre abbastanza calore o aria condizionata per lo spazio extra. Potreste anche avere problemi di installazione delle tubature. Per le aggiunte e le conversioni, o un sistema split convenzionale come una pompa di calore e un gestore dell’aria o un sistema a pompa di calore mini-split servirà allo scopo.
A proposito, il riscaldatore di spazio è un buon modo per riscaldare una stanza come un garage, leggi il nostro Top Space Heaters (Recensioni e Guida all’acquisto) per maggiori informazioni.