GLI IMPIANTI DI CONDIZIONAMENTO

1. GLI IMPIANTI DI CONDIZIONAMENTO Unita� 15 A cura del prof.ing. del Forno Fabio Simone Testo: El. di impianti tecnici � Amerio Sillitti

2. LA CLIMATIZZAZIONE L�impianto di climatizzazione o di condizionamento ha il compito di mantenere in un ambiente determinate condizioni di temperatura, umidit� e purezza dell�aria. Il principio di funzionamento di un impianto di climatizzazione consiste nel trattare una certa quantit� di aria, sottratta dall�ambiente stesso (aria ricircolata) o presa dall�esterno (aria di ricambio), somministrando o togliendo ad essa calore e vapore acqueo. Possono essere di tipo industriale (maggiore controllo dell�umidit�) o civile (maggiore controllo della temperatura). A seconda del fluido utilizzato per annullare il carico termico, gli impianti di condizionamento possono essere a sola aria, a sola acqua, misti aria-acqua.

3. IL DIAGRAMMA DI MOLLIER Il diagramma di Mollier consente di mettere a confronto le condizioni igrotermiche di un ambiente, misurate con un termometro a bulbo asciutto ed uno a bulbo umido, con il grado di benessere estivo o invernale valutato per via statistica. Basta incrociare le coordinate nel grafico e vedere se il punto rientra nelle condizioni di benessere indicate.

4. DIMENSIONAMENTO DELL�IMPIANTO Un impianto di condizionamento deve garantire il controllo delle condizioni termoigrometriche ambientali (temperatura, umidit�, vel. Aria, ecc�) unitamente ai requisiti di respirabilit�, filtrazione e distribuzione dell�aria. Per progettare tale impianto bisogna procedere nel seguente modo: -Raccolta e definizione dei dati: per esempio latitudine, irraggiamento, direzione prevalente dei venti, spazi disponibili, destinazione locali ed affollamento previsto, ecc� -Individuazione del tipo di impianto: pu� essere centralizzato o autonomo, bisogna tener conto nella scelta oltre che dei costi, delle caratteristiche strutturali dell�edificio e delle dimensioni -Calcolo dei carichi termici -Scelta e dimensionamento delle attrezzature: in particolare vengono scelti in base ai valori dei carichi termici e dai volumi d�aria da trattare, si considerano comunque tutti i dati trovati nei .

5. IL DIAGRAMMA PSICOMETRICO Deriva dal diagramma di Mollier e permette, note due grandezze caratteristiche dell�aria trattata, di ricavare tutte le altre per via grafica come l�entalpia, l�umidit� assoluta ed il volume specifico. Non impariamo ad utilizzarlo, lo citiamo solo per sapere che esiste.

6. IL CARICO TERMICO Il carico termico rappresenta la quantit� di calore presente nell�ambiente che l�impianto di condizionamento deve neutralizzare. In particolare si definisce carico termico totale la somma dei carichi termici per trasmissione (calore attraverso le pareti o il pavimento), per irraggiamento (quello che entra dai serramenti esterni), di ventilazione (da raffreddamento e deumidificazione in estate e da raffreddamento ed umidificazione in inverno) ed interno (lampade, computer, elettrodomestici, persone�).

7. ESERCIZIO

8. IMPIANTI DI CONDIZIONAMENTO CENTRALIZZATI Un impianto di condizionamento centralizzato � composto essenzialmente di: -caldaia (riscalda i fluidi in inverno o post riscalda l�aria in estate) -gruppo frigorifero e refrigeratore (per il raffreddamento estivo, sempre pi� spesso si ricorre alle pompe di calore, economiche ed in grado di fornire �caldo� o �freddo�) -batteria dell�aria (comprendente filtri, umidificatore e ventilatori per spingere ed aspirare l�aria) -batterie di scambio (batteria riscaldante e batteria refrigerante) -condotte (nei sistemi ad aria per convogliare l�aria fino ai terminali nei singoli ambienti) -ventilconvettori (per i sistemi ad acqua)

9. SISTEMI A SOLA ARIA, A SOLA ACQUA E MISTI Negli impianti a sola aria (o aria-aria) il compito di riscaldare o rinfrescare gli ambienti � affidato all�aria che viene trasferita mediante una rete di canali ed immessa (o estratta) attraverso bocchette e diffusori. La T di immissione deve essere tra i 15-20 �C n estate, tra i 35 ed i 45 �C in inverno. La velocit� media dell�aria nei canali � 6-7 m/s, d�uscita dalle bocchette non deve superare i 2,5 m/s.

10. Negli impianti a sola acqua (o acqua-acqua) il fluido termovettore � l�acqua e come elemento terminale del condizionamento si usano i ventilconvettori. Il loro funzionamento � il seguente, si fa passare l�aria esterna grazie ad un ventilatore attraverso una batteria nella quale scorre acqua (calda d�inverno e fredda d�estate) che funziona da scambiatore di calore. Infine l�aria viene immessa nell�ambiente attraverso alette regolabili disposte nella parte alta del mobiletto. Negli impianti a sola acqua non si riesce ad avere un buon controllo dell�umidit�, per avere anche questo meglio usare degli impianti misti acqua-aria. In sostanza si realizza una sorta di duplice impianto: uno ad aria, che assicura i ricambi necessari e regola l�umidit� dell�ambiente; e l�altro ad acqua, che invece assicura la temperatura necessaria, eliminando il carico termico in eccesso.

11. CANALI DI DISTRIBUZIONE L�aria trattata dagli impianti viene trasferita agli ambienti mediante canalizzazioni realizzate nella maggior parte con lamiera di acciaio zincato. La silenziosit� dipende da un buon dimensionamento dell�impianto dove bisogna considerare che la velocit� dell�aria non deve superare i 10 m/s. La forma della sezione dei canali � quella circolare o rettangolare in questo caso con rapporto dei lati che non deve essere superiore ad �. Lo spessore della lamiera varia tra gli 8/10 ed i 12/10 di mm a seconda delle dimensioni del canale.

12. LA DIFFUSIONE DELL�ARIA TRATTATA L�aria trattata con i canali viene immessa negli ambienti per mezzo di bocchette o diffusori. Le bocchette vengono installate sul lato verticale dei canali, mentre i diffusori sono installati a soffitto o a parete. Bisogna disporre per il dimensionamento: della portata d�aria, della velocit� d�uscita, della differenza di temperatura,ecc� Le bocchette possono essere a griglia, ad alette fisse o ad alette orientabili. I diffusori possono essere circolari, quadrati o lineari.

13. IMPIANTI DI CONDIZIONAMENTO AUTONOMI I sistemi di condizionamento autonomi sono quelli che consentono di produrre energia frigorifera negli stessi ambienti da climatizzare o in prossimit� di essi mediante un frigorifero a motocompressore incorporato. A seconda del fluido utilizzato per il raffreddamento del condensatore possono essere ad acqua o ad aria. I primi devono essere collegati con l�impianto idraulico ed hanno l�inconveniente di consumi di acqua molto elevati. I secondi hanno l�aria di raffreddamento che viene presa dall�esterno venendo movimentata da uno o pi� ventilatori ed hanno il vantaggio di non essere soggetti a pericolo di gelo.

14. TIPI DI IMPIANTI AUTONOMI I condizionatori autonomi possono essere monoblocco, portatili o a sezioni separate (split). Nei condizionatori monoblocco il gruppo refrigerante (condensatore+compressore) e il sistema di diffusione dell�aria (batteria evaporante + condizionatore) sono contenuti in un solo involucro. Possono essere con condensatore raffreddato ad acqua (ormai poco usati) o ad aria. Questi ultimi sono usati nel campo di potenza da 6 a 190 kW e devono essere installati direttamente all�esterno per consentire lo smaltimento del calore di condensazione. I condizionatori portatili (o da finestra) sono condizionatori monoblocco con condensatore raffreddato ad aria di dimensioni limitate e di potenzialit� ridotte, di solito non superiore a 6 kW. Sono piccoli elettrodomestici e l�aria per il raffreddamento viene prelevata dall�esterno attraverso un foro praticato nel vetro di una finestra o nel muro.

15. I sistemi monoblocco hanno l�inconveniente che all�interno dei locali producono rumore e calore indesiderato. A questi inconvenienti si ovvia con i sistemi a sezioni separate o split, apparecchi che hanno la sezione ventilata e la batteria di scambio all�interno del locale e collegate mediante una tubazione rigida o flessibile all�unit� motocondensate (compressore + condensatore) posta all�esterno. Gli apparecchi sono di potenza limitata, normalmente intorno ai 17 kW. Negli apparecchi pi� moderni ogni unit� motocondensante pu� servire fino a 16 unit� interne.

16. RICHIAMI IMPORTANTI�.. Quanto segue non � presente nel capitolo ma � rilevante considerato l�argomento trattato. Il primo condizionatore della storia � stato realizzato dall�ingegnere americano Willis Carrier ai primi del �900. I gas utilizzati come refrigeranti erano gli R12 ed R22 ma sono stati messi fuori legge per le norme contro l�inquinamento, adesso si usano gli R407c ed R410a. Il ciclo termodinamico di riferimento per il ciclo frigorifero � il seguente (pressione-entalpia): 1-2 compressore; 2-3 condensatore 3-4 valvola di espansione; 4-1 evaporatore (es: serpentina nel Freezer, la parte pi� importante)

17. La pompa di calore (pag.34-36 del libro) � una macchina in grado di trasferire calore da un corpo a temperatura pi� bassa ad un corpo a temperatura pi� alta, utilizzando energia elettrica. Il principio di funzionamento che sta alla base della pompa di calore � un ciclo termodinamico chiamato ciclo frigorifero, o ciclo motore inverso, ed � analogo a quello che sta alla base di un comune frigorifero. Nel caso in cui si abbia sia l'interesse a riscaldare (durante l'inverno) che a raffrescare (durante l'estate), la pompa si dice "reversibile", e realizza la duplice funzionalit� di riscaldamento e condizionamento.

18. L'applicazione della pompa di calore in combinazione con prestazioni di raffreddamento (p. es. per climatizzazione o per raffreddamento di celle frigorifere, piste di pattinaggio, eccetera) permette, con una sola macchina, si svolgere due compiti, risparmiando sui costi d'investimento di una seconda macchina e anche su quelli dell'energia, rispetto alla soluzione tradizionale che prevede caldaia e raffreddatore separati. Con le pompe di calore si pu� anche produrre acqua calda sanitaria, con un risparmio dell'ordine del 30% sull'arco dell'anno; quando il sistema poi funziona in modalit� rinfrescamento, si pu� ottenere acqua calda quasi gratuitamente. La pompa di calore utilizzata per il riscaldamento dell'abitazione pu� scaldare anche l'acqua di una piscina. L'efficienza di una pompa di calore � intesa come rapporto tra l'energia termica resa all'ambiente da riscaldare e l'energia consumata (parametro COP, di solito ha valore 3).