Trattamento aria

I moderni edifici sempre più ermetici non consentono un adeguato ricambio dell’aria. È necessario quindi per ragioni di salubrità, di comfort e di mantenimento del valore dell’immobile, prevedere sistemi di ventilazione che permettano il rinnovo dell’aria e il controllo dell’umidità e il recupero di energia.

Dobbiamo differenziare due tipologie di sistemi:

–       UTA dall’acronimo di “Unità trattamento aria”

–       VMC dall’acronimo di “ Ventilazione meccanica controllata”;

L’Unità Trattamento Aria (UTA), è un’apparecchiatura per il trattamento dell’aria degli ambienti riscaldandoli o raffrescandoli. Solitamente è composta con una unica batteria di scambio termico ad acqua refrigerata (per cui l’evaporazione avviene nell’evaporatore della macchina frigorifera) e acqua calda, sia per il raffreddamento che per il riscaldamento, o da una batteria ad espansione diretta nel cui interno circola il gas refrigerante per cui l’evaporazione avviene nella batteria stessa all’interno dei locali di utilizzazione, da un filtro aria e da un ventilatore di aspirazione/mandata a bassa prevalenza e da una sezione di recupero.

Mentre i sistemi di Ventilazione Meccanica Controllata (VMC) non rappresentano sistemi di riscaldamento ad aria ma sistemi dedicati esclusivamente ad aspirare aria estraendola da cucine, bagni, servizi e lavanderie e immettendone di nuova nei soggiorni e nelle camere da letto con o senza recupero termico/entalpico, che eventualmente provvedono alla sua umidificazione con/o senza post-riscaldamento affinché la temperatura di immissione in ambiente sia pari alla temperatura dell’ambiente. Migliorandone così il comfort e il risparmio energetico nelle abitazioni.

I parametri che sono coinvolti nel trattamento dell’aria sono:

  • temperatura
  • umidità
  • velocità
  • purezza

per ciascuno di questi parametri esiste un organo o un componente della macchina in grado di controllarlo, regolarlo e/o modificarlo.

Come è fatta una U.T.A.

L’ U.T.A. è definita macchina per il semplice fatto che è dotata di un ventilatore capace di aspirare l’aria e di spingerla verso i punti di diffusione in ambiente. L’U.T.A. generalmente è composta da:

  • una serranda di presa
  • un recuperatore
  • un filtro aria
  • una batteria di pre-riscaldamento (quando necessaria)
  • una batteria di raffreddamento e deumidificazione
  • una sezione umidificante (quando necessaria)
  • una batteria di post-riscaldamento
  • un filtro ad alta efficienza (solo in particolari utilizzazioni)
  • un ventilatore di mandata aria
  • un ventilatore di aspirazione/espulsione aria

Nel caso d’impianto a tutta aria con ricircolo, esiste anche una zona di miscela con l’aria rincanalata nell’impianto, che può essere posta o nella parte iniziale o nella parte centrale della macchina.

Vi sono unità che non presentano il recuperatore di calore, e addirittura macchine che non sono dotate di batteria di post-riscaldamento, poiché quest’ultimo può essere effettuato a livello periferico (post-riscaldamento di zona).

Recuperatore

Il recupero energetico viene effettuato ai fini del risparmio di energia e grazie ad esso si riescono ad ottenere ottimi risultati sulla classe energetica degli edifici.

Quando un U.T.A. è dotata di recuperatore, oltre al ventilatore di mandata è presente anche un ventilatore di ripresa dell’aria trattata; in questo modo si hanno due percorsi indipendenti, aria da trattare ed aria trattata.

Il recupero di calore può essere di 2 tipi: sensibile e latente.

Nel primo caso si ha una cessione del contenuto entalpico di uno dei 2 fluidi in modo da pre-riscaldare (d’inverno) o pre-raffreddare (d’estate) l’aria da trattare.

Il recupero latente si ha solo d’estate, e può essere spiegato in questo modo: in estate l’aria è molto umida, e per eliminare l’umidità, l’unico mezzo è di farla condensare.

Per condensare questo vapore acqueo è necessario prelevare una quantità di calore nota come calore latente di vaporizzazione.

L’aria trattata, fredda e deumidificata, assorbe questo calore e opera una pre-deumidificazione dell’aria da trattare. Ovviamente nel caso si abbia un recupero latente, è presente anche uno sensibile.

Batterie di scambio termico e sezione umidificante

La batteria di scambio termico è uno scambiatore di calore, solitamente a tubi alettati, del tipo aria/acqua. L’acqua può essere calda o refrigerata, e le loro corrette denominazioni sono:

▪    batteria di pre-riscaldamento

▪    batteria di raffreddamento e deumidificazione (fredda)

▪    batteria di post-riscaldamento

Il pre-riscaldamento è una batteria calda, e viene utilizzata soltanto nella climatizzazione invernale. Il suo scopo è di scaldare l’aria in modo da aumentarne la temperatura mantenendo l’umidità assoluta costante. In uscita si avrà aria più calda ma abbastanza secca, quindi non ancora buona da immettere in ambiente.

La batteria fredda è utilizzata durante la climatizzazione estiva, e quest’unico elemento opera 2 trasformazioni: raffredda l’aria in ingresso e la deumidifica; infatti essa è dotata di una vasca di raccolta della condensa.

In uscita dalla batteria l’aria non può essere ancora immessa poiché nonostante l’umidità assoluta sia scesa, quella relativa è elevata (attorno al 90%).

La sezione umidificante serve a umidificare l’aria in uscita dal pre-riscaldamento, in modo da aumentare l’umidità assoluta; esistono vari modi di umidificare, il più semplice è quello di utilizzare acqua nebulizzata.

Alla fine l’aria ha, rispetto all’ingresso, temperatura più bassa, umidità relativa ed assoluta alte (tra il 90% ed il 100%).

Il post-riscaldamento funziona sia d’estate sia d’inverno ed accoglie aria con una forte umidità relativa; per poterla portare a valori confortevoli (dal 40% al 50%) è necessario operare un riscaldo che possa aumentare la temperatura, mantenendo l’umidità assoluta costante.

In uscita l’aria è nelle condizioni termo-igrometriche richieste per poter essere immessa nell’ambiente.

Ventilatore

Il ventilatore di mandata nella maggior parte dei casi è centrifugo, e soprattutto ha la possibilità di variare la velocità di rotazione. La variazione della velocità può essere realizzata o meccanicamente (variando i diametri delle pulegge) o elettronicamente (inverter).

Le velocità di mandata dell’aria variano a seconda dell’applicazione e della grandezza dell’impianto, ma è bene avere valori non molto alti, perché a velocità elevate, oltre a problemi di rumorosità, e di perdite di carico (che aumentano in modo quadratico), si avrebbe un getto d’aria fastidioso per gli occupanti.

Valori d’immissione in ambiente (ambiente civile) non dovrebbero superare i 3 m/s.

Funzionamento

Bisogna distinguere tra funzionamento in regime invernale ed estivo.

Durante l’inverno l’aria segue questo percorso, incontrando nell’ordine:

serranda–>(recuperatore)–>filtro–>pre-riscaldamento–>sezione umidificante–>post-riscaldamento–>filtro–>ventilatore.
 La batteria fredda non è operativa.

Per quanto riguarda l’estate il percorso è il seguente:

serranda–>(recuperatore)–>filtro–>batteria fredda–>post-riscaldamento–>ventilatore. 
La batteria pre-riscaldamento e la sezione umidificante non sono operative.

Come è fatta una VMC

Un sistema di Ventilazione Meccanica Controllata (VMC) è costituito da un’unità di ventilazione che contiene due gruppi motori-ventola, un recuperatore di calore, dei filtri, e su richiesta, un’unità by-pass modulare per la funzione free-cooling che consente di rinfrescare i locali durante le notti estive.

S’installa a parete in un locale di servizio, come il locale caldaia, o nei controsoffitti/ sottotetti e si integra agli impianti di riscaldamento e climatizzazione già presenti o in progettazione.

Il sistema permette l’estrazione dell’aria viziata dai locali umidi (cucina, bagno, lavanderia, ripostiglio) e, contemporaneamente, l’immissione di aria nuova dall’esterno nelle camere e nel soggiorno.

Prima di essere immessa, l’aria in ingresso viene purificata da un sistema di filtraggio integrato: come si deve, i filtri sono ispezionabili, estraibili e facilmente sostituibili.

Al centro della VMC a doppio flusso si trova un recuperatore di calore, dove i due flussi d’aria s’incrociano. Il doppio flusso recupera quindi l’energia delle calorie presenti nell’aria viziata e le diffonde nell’aria nuova filtrata e quindi nell’abitazione.

Il recuperatore di calore è l’elemento più importante del sistema, essendo la diffusione della Ventilazione Meccanica Controllata un fenomeno dovuto essenzialmente al nuovo quadro normativo in tema di certificazione energetica degli edifici: si è infatti dimostrato con il calcolo delle dispersioni termiche che per l’ottenimento della classe A è indispensabile dotare l’edificio di un Sistema a VMC con recupero di calore aria-aria.

La UNI/TS 11300–1 impone infatti un rinnovo minimo d’aria pari a 0,3 Vol/h (ventilazione naturale minima) e già questo valore produce dispersioni termiche tali da compromettere irrimediabilmente la possibilità per l’edificio di poter rientrare in classe A/Gold.

In altre parole, solo un edificio a ventilazione naturale zero e dotato di Sistema VMC a recupero di calore può avere la possibilità di rientrare in classe A/Gold.

Se poi si applica la UNI EN 15251 che prescrive un rinnovo minimo pari a 0,5 Vol/h per i locali occupati da persone, si ha l’ulteriore conferma della necessità del sistema VMC a recupero.

Il recuperatore aria-aria per sistemi VMC con scambiatore di calore in controcorrente è quello che adesso garantisce la maggiore efficienza (fino al 90%).

Tal elevatissima efficienza energetica fa una carta vincente verso l’ottenimento della classe A e persino della classe Gold.

Quali benefici?

Le più recenti evoluzioni normative e legislative in campo edilizio tracciano due principi fondamentali: limitazione dei consumi energetici e qualità dell’ambiente interno.

Il sistema VMC che permette un ricambio permanente e misurato dell’aria nell’alloggio rappresenta il punto di arrivo ideale per architetti, costruttori, installatori e privati attenti ai moderni criteri abitativi.

I suoi benefici sono notevoli:

  • Migliore prestazione energetica dell’immobile e raggiungimento di classi energetiche altissime;
  • Maggiore valore alla costruzione;
  • Risparmio di energia termica ed elettrica;
  • Controllo della qualità e della quantità d’aria 24 ore su 24;
  • Controllo dell’umidità ambientale;
  • Comfort acustico.