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CENTRO STUDI GALILEO

 

PRINCIPI DI BASE DEL CONDIZIONAMENTO DELL'ARIA
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Come scegliere la tipologia di impianto di condizionamento

Pierfrancesco Fantoni

Introduzione

La scelta della tipologia di impianto di condizionamento non può prescindere da alcune considerazioni  che riguardano la dislocazione dei locali da condizionare all’interno dell’edificio e la tipologia di carichi termici che devono essere considerati  in fase di progettazione. Anche il dimensionamento dell’impianto, naturalmente dipende dalla stima di tali carichi.

Tipi di carichi termici sensibili

In ogni ambiente da climatizzare insistono vari tipi di carichi termici. Il carico per trasmissione può assumere valori positivi oppure negativi, mentre tutti gli altri tipi di carichi termici (illuminazione, irraggiamento solare, antropico, macchinari, ecc.) risulta essere sempre positivo.

Carico termico per trasmissione

Innanzitutto va considerato il carico per trasmissione, derivante dal passaggio di calore attraverso i muri che delimitano il locale da condizionare e l’esterno. L’esterno può essere rappresentato da locali contigui al locale da condizionare, ma che comunque si trovano all’interno dello stesso edificio, oppure dall’ambiente esterno vero e proprio. Chiaro che, a meno di destinazioni d’uso molto diverse tra loro, la trasmissione del calore tra locali contigui risulta essere inferiore a quella che si verifica tra un locale interno e l’ambiente esterno. In quest’ultimo caso, infatti, si può presupporre che le differenze di temperatura tra le due superfici opposte di un muro siano sensibilmente maggiori del caso in cui il muro separi due locali chiusi. Inoltre la trasmissione del calore tra interno-esterno può risultare positiva nel caso estivo, con apporto di calore dall’esterno verso l’interno, mentre risulta negativa nel caso invernale, con dispersione di calore dall’interno verso l’esterno a seguito delle minori temperature che si hanno all’esterno rispetto l’interno.

Altri tipi di carichi termici sensibili

Ad esclusione di quello per trasmissione, tutti gli altri tipi di carico termico apportano un contributo positivo all’ammontare complessivo di calore che insiste su un dato ambiente.

Il carico dovuto alla presenza antropica è sostanzialmente dipendente dal numero di persone che frequentano l’ambiente nonché dalla loro attività metabolica. Quest’ultima è funzione del tipo di attività che essi normalmente svolgono.

Il carico termico dovuto all’illuminazione è dovuto all’utilizzo di luci all’interno dell’ambiente. Nel computo del suo ammontare complessivo non va trascurato di prendere in considerazione anche il tempo in cui l’illuminazione è funzionante, tempo che potrebbe anche essere superiore al tempo di effettiva presenza di persone all’interno del locale da condizionare.

Il carico termico per radiazione solare dipende dall’entità delle superfici vetrate e dall’esposizione geografica del locale da condizionare. Inoltre varia in funzione dell’utilizzo o meno di eventuali dispositivi atti a proteggere o schermare dalla radiazione e dal potere assorbente e riflettente delle superfici vetrate. Il carico per radiazione varia sostanzialmente in funzione della stagione e dell’ora giornaliera.

Nella figura 1 viene schematizzato attraverso un grafico semplificato il contributo al carico termico complessivo da parte delle varie componenti appena elencate. Sono stati evidenziati i due casi estremi, corrispondenti al periodo invernale ed a quello estivo. Le due colonne “totale” forniscono un’indicazione del carico termico complessivo rispettivamente minimo e massimo cui è soggetto l’ambiente da condizionare: il dimensionamento dell’impianto andrà eseguito sulla scorta di tali valori. Essi contribuiscono anche alla decisione sulla scelta della tipologia di impianto da adottare, scelta che, ovviamente, andrà fatta anche in base ad altri parametri di riferimento.

Carichi latenti ed altri parametri di decisione

Il processo di trattamento dell’aria non si esaurisce con la compensazione dei carichi sensibili. Il raggiungimento del benessere fisico degli occupanti un locale richiede anche la neutralizzazione di tutti i carichi latenti, ossia quelli derivanti dalla presenza di umidità nell’aria. La scelta della tipologia di impianto di condizionamento si basa anche sulla necessità di deumidificare in maniera più o meno preponderante l’aria. Per abbattere i carichi sensibili e  quelli latenti contemporaneamente è necessario avvalersi di impianti di condizionamento a due fluidi termovettori: negli impianti ad induzione o in quelli a ventilconvettore all’aria primaria viene proprio assegnato il compito, tra gli altri, di neutralizzare i carichi latenti, mentre al fluido secondario quello di neutralizzare i carichi sensibili. La possibilità di abbattere i carichi sensibili contemporaneamente a quelli latenti risulta essere di primaria importanza per avere un trattamento dell’aria efficiente. Soprattutto l’esigenza di mantenere la temperatura dell’aria entro i valori desiderati durante tutto l’arco dell’anno assume una rilevanza importante, in special modo in quegli edifici in cui si possono avere locali a carico sensibile positivo e negativo contemporaneamente. Questo importante risultato, però, non deve andare a discapito della necessità di controllare il grado di umidità dei locali. Con un unico fluido termovettore risulterebbe piuttosto difficoltoso riuscire ad ottenere tale duplice obiettivo.

Ulteriori elementi che concorrono alla scelta della tipologia di impianto di condizionamento sono la capacità di trattare l’aria e la sua distribuzione in ambiente. Il trattamento dell’aria non riguarda solo i processi di filtrazione e purificazione dell’aria, ma anche il ricambio con portate di aria esterna. La valutazione della possibilità di ricircolare l’aria va considerata attentamente, in quanto non sempre è conveniente fare in modo che quantitativi di aria di un certo locale possano essere immesse (seppur trattate opportunamente) in un altro locale. Anche la distribuzione dell’aria ha una sua valenza: essa deve essere eseguita in tutta la volumetria del locale condizionato ma non deve dare luogo a correnti d’aria fastidiose per gli occupanti, sia per quanto riguarda la velocità di distribuzione dell’aria stessa, sia per quanto riguarda la temperatura, eccessivamente alta o bassa. Inoltre la distribuzione dell’aria deve essere tale da non creare eccessiva rumorosità.

Infine, la scelta dell’impianto non può prescindere dalla tipologia e dalla conformazione dell’edificio che si intende condizionare: per questo vanno distinti i locali interni da quelli esterni, sui quali insistono carichi termici diversi, in intensità e segno, a seconda del periodo dell’anno.