Então, quase um ano depois, acho que resolvi isso! Parece que a válvula de bypass ficou quase totalmente aberta. Isso explica muito.
O "caminho de menor resistência" é para a água usar o circuito de bypass para retornar à caldeira em vez de contornar os radiadores, o que explica por que demorava para que a casa esquentasse.
Agora, a água que retorna para a caldeira está quase tão quente quanto a água que sai, tendo perdido muito pouco calor na breve passagem para o circuito de bypass e para trás. Isso explica por que a caldeira é desligada muito rapidamente. Está esperando uma diferença de temperatura muito maior entre a saída e o retorno e, portanto, fica muito quente muito rapidamente. Nesse meio tempo, a bomba continua circulando água quente ao redor do circuito de derivação.