Scambiatori di calore per una migliore efficienza energetica e qualità dell’aria

Questi dispositivi non solo consentono il trasferimento di calore tra i fluidi senza mescolarli, ma migliorano anche l’efficienza energetica recuperando il calore dall’aria di scarico che altrimenti andrebbe perso.

A cosa serve uno scambiatore di calore?

Uno scambiatore di calore è un dispositivo progettato per facilitare il trasferimento di calore tra due o più fluidi, consentendo di trasferire il calore da un fluido all’altro senza che si mescolino direttamente. All’interno dei sistemi di ventilazione, gli scambiatori di calore svolgono un ruolo essenziale nel migliorare l’efficienza e l’efficacia energetica dell’aria che circola all’interno di un edificio. In questo contesto specifico, gli scambiatori di calore sono comunemente chiamati unità di recupero energetico, in quanto la loro funzione principale è quella di recuperare il calore dall’aria espulsa per preriscaldare o preraffreddare l’aria fresca in entrata.

Attraverso uno scambiatore di calore, l’aria espulsa dall’interno dell’edificio (aria viziata) trasferisce energia (calore in inverno e freddo in estate) all’aria in entrata nell’edificio. Lo scambiatore di calore è progettato in modo tale che l’aria (in ripresa e in mandata) trasferisca energia l’una all’altra senza contatto, in modo da non trasferire odori. Inoltre, questi sistemi di ventilazione sono dotati di filtri per migliorare la qualità dell’aria immessa. Va ricordato che, a seconda della tipologia di ambiente, le normative impongono una certa qualità dell’aria immessa.

Sapevate che gli scambiatori di calore consentono di risparmiare fino al 92%? In questo modo aumentano notevolmente l’efficienza energetica dell’edificio.

Tipi di scambiatori di calore

I diversi tipi di scambiatori di calore disponibili sul mercato possono essere suddivisi in tre gruppi:

• Scambiatori di calore a flusso incrociato: i flussi d’aria in entrata e in uscita si incrociano perpendicolarmente all’interno dello scambiatore di calore. Con questo tipo di scambiatore di calore si raggiunge solitamente un’efficienza fino al 75%.
• Scambiatori in controcorrente (o a flusso parallelo): Il principio di scambio è lo stesso, ma in questo caso i flussi d’aria in entrata e in uscita circolano parallelamente e in controcorrente all’interno dello scambiatore, il che significa che il tempo e la superficie di trasferimento del calore sono maggiori e quindi la capacità di recupero aumenta. Con questo tipo di scambiatore di calore si raggiunge solitamente un’efficienza fino al 95%.
• Scambiatori di calore rotativi: lo scambio di calore tra i due flussi avviene grazie al movimento rotatorio dello scambiatore stesso. Le celle metalliche dello scambiatore vengono riscaldate dal flusso caldo che le attraversa. Successivamente, grazie alla rotazione dello scambiatore, queste stesse celle trasferiscono il calore al flusso di aria fredda. Con questo tipo di scambiatore si raggiungono efficienze fino all’85%.

Occorre tenere presente che l’efficienza di un recuperatore di calore dipende non solo dal tipo di scambiatore di calore utilizzato, ma anche dalle condizioni di temperatura e umidità dell’aria esterna e dell’aria ambiente, nonché dalla portata che attraversa l’unità. Questi parametri devono essere indicati insieme alle tabelle di calcolo dell’efficienza di uno scambiatore di calore, poiché l’efficienza dello stesso scambiatore di calore varia:

• L’efficienza del recuperatore di calore varia a seconda della portata (maggiore è la portata, minore è l’efficienza). È quindi importante scegliere il recuperatore di calore giusto in base alla portata richiesta.
• Maggiore è la differenza di temperatura tra l’aria esterna e l’aria interna, cioè maggiore è la differenza di temperatura, maggiore è il risparmio energetico.

Aspetti da considerare nella progettazione di un’installazione

Quando si progetta un impianto di ventilazione meccanica controllata (VMC) con recupero di calore, ci sono diverse considerazioni chiave che devono essere valutate per garantire prestazioni, efficienza energetica e comfort ottimali. Ne elenchiamo le principali:

1. Selezione del tipo di recuperatore di calore: a seconda delle esigenze specifiche dell’installazione e del clima locale, può essere auspicabile un recuperatore di calore sensibile (recupera solo il calore) o un recuperatore entalpico (recupera calore e umidità). La scelta avrà un impatto sull’efficienza del sistema e sul controllo della qualità dell’aria interna.
2. Calcolo delle portate necessarie: la determinazione accurata delle portate d’aria necessarie per ogni zona dell’edificio è fondamentale per la progettazione efficiente di un sistema di VMC con recupero di calore. Il calcolo deve basarsi sulle specifiche esigenze di ventilazione, tenendo conto di fattori quali la superficie e l’altezza degli spazi, l’occupazione prevista e il tipo di attività da svolgere.
3. Dimensionamento corretto della canalizzazione: È fondamentale dimensionare correttamente il sistema di VMC in base al volume dello spazio, all’uso previsto e all’occupazione dell’edificio. Il corretto dimensionamento dell’unità di recupero del calore è fondamentale per gestire correttamente i carichi termici ed evitare costi di esercizio inutilmente elevati.
4. Integrazione con altri sistemi: Il sistema di VMC deve essere ben integrato con altri sistemi HVAC per ottimizzare l’uso dell’energia e migliorare il controllo del clima interno. Ciò include la possibilità di integrazione con i sistemi di riscaldamento e raffreddamento esistenti.
5. Controllo della qualità dell’aria interna: garantire un’adeguata filtrazione e purificazione dell’aria è essenziale per mantenere la qualità dell’aria interna. A tal fine possono essere necessari filtri ad alta efficienza o sistemi aggiuntivi di purificazione dell’aria.
6. Automazione e controlli: implementare sistemi di controllo automatico e sensori (come CO2, umidità e temperatura) per regolare il funzionamento del sistema di VMC in base alle esigenze effettive, migliorando così l’efficienza e il comfort.
7. Manutenzione e accessibilità: progettare il sistema in modo che sia facilmente accessibile per la manutenzione e le riparazioni regolari. Ciò contribuisce a mantenere l’efficienza del sistema nel tempo e a ridurre i costi di esercizio.
8. Considerazioni sull’acustica: progettare il sistema per ridurre al minimo il rumore, che è essenziale in ambienti residenziali e in alcuni ambienti commerciali. Ciò può includere l’uso di silenziatori, un’attenta progettazione dei condotti e la scelta di componenti a bassa rumorosità.

In molte installazioni, per migliorare ulteriormente l’efficienza energetica degli apparecchi, gli scambiatori di calore vengono combinati con sistemi basati sulle energie rinnovabili. L’aggiunta di impianti geotermici con pompe di calore o lo sfruttamento delle temperature del terreno attraverso pozzi canadesi aumentano i risparmi e migliorano l’efficienza complessiva.

Caratteristiche avanzate dello scambiatore di calore

Oggi le unità di recupero del calore si sono evolute per offrire caratteristiche avanzate che ne migliorano significativamente l’efficienza e la flessibilità. Alcuni modelli moderni non solo consentono il recupero dell’umidità, ma incorporano anche sistemi flessibili che permettono di cambiare la posizione dei manicotti, adattandosi a varie configurazioni ed esigenze di spazio.

Recupero dell’umidità

Il recupero dell’umidità è una caratteristica preziosa dei recuperatori di calore, soprattutto in climi estremi, sia molto secchi che molto umidi. Questa funzione consente di mantenere un livello ottimale di umidità nell’aria interna, fondamentale per il comfort umano, la conservazione dei materiali e l’efficienza energetica. Un esempio è SABIK Entalpico di Soler & Palau.

Sistemi flessibili

I sistemi di ventilazione con manicotti regolabili offrono una soluzione innovativa per adattarsi alle diverse configurazioni di spazio e ai requisiti di installazione. Questi sistemi consentono di modificare la direzione e il flusso dell’aria in base alle esigenze specifiche dell’ambiente, migliorando la distribuzione dell’aria e l’efficienza del sistema di ventilazione. È il caso di NASHIRA, l’avanzato recuperatore di calore di Soler & Palau.

Se avete bisogno di aiuto nella progettazione del sistema di ventilazione per il vostro progetto e nella scelta dell’unità di recupero energetico più adatta, contattate il nostro team tecnico: risponderemo alle vostre domande e vi aiuteremo con i vostri progetti.