Sanificazione aria, quanto rendono i recuperatori a flussi incrociati?

L'efficienza dipende dalla configurazione geometrica e dal materiale degli scambiatori. Consigli utili per limitare al massimo contaminazioni di tipo batterico o virale, come il Covid-19

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Qualità dell’aria indoor, umidità e temperatura: temi da sempre fondamentali per il comfort degli ambienti, ma che con l’attuale emergenza sanitaria da Coronavirus e le potenziali contaminazioni batteriche, hanno riscontrato molto più interesse. Anche per questo è utile valutare la resa e l’efficacia di sistemi come i recuperatori a flussi incrociati.

Il loro rendimento è dato, in primo luogo, dalla configurazione geometrica e dal materiale degli scambiatori. Ma vediamo in dettaglio l’argomento nella sua completezza.

Sanificazione aria, quanto rendono i recuperatori a flussi incrociati?

L’efficienza è potenzialmente massima se viene massimizzata la superficie di scambio termico. I recuperatori a flussi incrociati hanno degli scambiatori costituiti da elementi separatori, che fanno da barriera tra un flusso e l’altro, ed elementi che trasportano il calore creando dei micro-canali che si incrociano. Ciò evita appunto contaminazioni di tipo batterico o virale (ad esempio SARS o COVID 19).

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Scambiatore: lamiera o carta giapponese?

Se lo scambio è solo sensibile, è possibile utilizzare delle lamiere come materiale per esso. Poiché in certe condizioni l’aria usata nello scambio, raffreddandosi, potrebbe condensare, a lungo andare questo tipo di scambiatore potrebbe avere delle rotture, dovute alla formazione di ruggine causata dalla condensa.

In alternativa alla lamiera si usa generalmente o la carta giapponese, che è un tipo di carta ignifuga che permette anche lo scambio termico latente, oppure è possibile ricorrere a fogli di polipropilene (sebbene questo materiale non è dei migliori per lo cambio termico).

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Come eseguire il calcolo?

Dal punto di vista del calcolo la questione sta in questi termini:

G è la portata in kg/s, h è l’entalpia kJ/kg.
I pedici hanno questa valenza: e= esterno, i=ingresso, a=ambiente, u=uscita.
Per le portate: Grin=portata di rinnovo; Gex =portata di estrazione.

La potenza termica scambiata è:

P= Gex·(hu-ha) = Grin·(he-hi)

L’efficienza dello scambio termico viene definita come il rapporto tra la potenza effettivamente scambiata e quella massima teoricamente scambiabile. Tra i due flussi è quello a portata minore a raggiungere lo stesso valore di entalpia dell’altro. Perciò:

P max = min(Gex,Grin) · (he-ha)

La portata di espulsione è in genere quella più bassa. Perciò l’efficienza dello scambio assume questa forma:

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L’involucro degli scambiatori

L’involucro che contiene gli scambiatori e delimita aria trattata dal recuperatore dall’esterno influisce sul rendimento. Alcuni involucri sono costituiti da pannelli sandwich in lamiera e poliuretano, altri sono costituiti da lamiere interne ed esterne con interposto un materassino di lana minerale (lana di roccia o lana di vetro). Più l’involucro è performante, più si ha garanzia di evitare dispersione di calore.

Va fatta però una riflessione sui prodotti isolanti riguardo all’umidità generata dalla condensa. Gli isolanti come il poliuretano, il polistirene estruso o sinterizzato vengono detti a cellula chiusa; essi non temono l’umidità e il loro potere isolante è dato dalle micro-bolle o canali di aria che vi vengono inseriti durante i processi di produzione. Le lane minerali, al contrario, hanno una struttura costituita da micro-filamenti, se visti al microscopio sono ingarbugliati come dei gomitoli di lana, in cui le particelle di aria rimangono intrappolate. Questi ultimi materiali, se vengono a contatto con l’acqua, si compattano e perdono il loro potere isolante. Le vaschette di raccolta della condensa possono essere in materiale metallico, con il tempo  possono venir corrose dalla ruggine, essa crea buchi nella lamiera e può generare contatto tra acqua ed isolante; se quest’ultimo è a base di fibre minerali può danneggiarsi più facilmente.

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Rendimento dei recuperatori, consigli utili

Altri componenti che influiscono sul rendimento dei recuperatori sono i ventilatori di immissione e di espulsione. Il loro disegno meccanico (girante e delle pale) si traduce in prestazioni più o meno alte in termini di portata e pressione fornite. In genere si sono più efficienti i ventilatori a pale rovesce rispetto ai ventilatori a pale curve in avanti.

Non è da trascurare nemmeno il loro progetto elettrico: l’ottimizzazione degli avvolgimenti elettrici garantisce rendimenti più alti a parità di altri fattori. Un notevole impulso in questa direzione è stato dato dalla direttiva 2009/125/CE la cosiddetta Direttiva ERP (Energy Related Products), entrata in vigore nel 2015 che obbliga i produttori a tenere degli standard minimi di rendimento. La valutazione di questi fattori aiuta nella scelta del recuperatore migliore dal punto di vista dei rendimenti e della loro efficienza.

Per approfondire l’argomento e i temi connessi a rendimento, efficienza e risparmio energetico, ho realizzato questo libro:

Efficienza energetica degli impianti tecnologici

Efficienza energetica degli impianti tecnologici

Il sistema edificio-impianto è di fondamentale importanza per ottenere prestazioni energetiche ottimali e rispondere così alla crescente esigenza di realizzare o trasformare manufatti edilizi a bassa efficienza in strutture con alte o altissime prestazioni. Purtroppo, gli impianti tecnologici, essendo prevalentemente nascosti all’interno dell’edificio, tendono troppo spesso a essere trattati dagli operatori del settore come elementi di importanza secondaria. Questo libro è stato scritto per rimarcare il loro ruolo centrale.
L’opera, dopo avere fornito alcune fondamentali definizioni e chiarito essenziali concetti base, tratta le principali tipologie di impianti tecnologici: dalla ventilazione meccanica controllata (VMC), agli impianti di riscaldamento, climatizzazione e idrico sanitario fino agli impianti elettrici.
Ogni impianto viene trattato secondo una impostazione base che facilita la consultazione e l’uso del manuale:
• Caratteristiche peculiari
• Indicazioni per la progettazione e l’installazione
• Soluzioni per l’efficienza energetica
• Riferimenti normativi
Ove pertinente, infine, sarà riportato il punto di vista delle norme UNI/TS 11300 quali base di calcolo di riferimento per il recepimento a livello nazionale della legislazione europea sul rendimento energetico in edilizia degli impianti.

Enea Pacini, Architetto, libero professionista, si occupa di progettazione, installazione e manutenzione di impianti. Sostenitore della tesi che “la casa è una macchina per abitare”, da sempre pone l’attenzione sull’analisi del sistema edificio-impianto. Iscritto negli elenchi del Ministero degli interni come professionista antincendio, da diversi anni è socio AICARR.

Volumi collegati
• Manutenzione, ricostruzione e risparmio energetico, N. Mordà, C. Carlucci, M. Stroscia, II ed. 2019
• Impianti idrico-sanitari, di scarico e di raccolta delle acque nell’edilizia residenziale, F. Re Cecconi, M. Fiori, II ed. 2018
• Progettazione degli impianti di climatizzazione, L. De Santoli, F. Mancini, I ed. 2017

Leggi descrizione
Enea Pacini, 2019, Maggioli Editore
28.00 € 26.60 €

Foto: iStock/yulkapopkova


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