Scambiatori di calore: tipi e caratteristiche

In uno stesso edificio, le esigenze di ventilazione nelle diverse zone possono variare a causa di diversi parametri come l’occupazione, le concentrazioni di CO2 o la concentrazione di odori, umidità o gas.

Che cos’è uno scambiatore di calore e come funziona?

Uno scambiatore di calore è un dispositivo che trasferisce energia termica tra due flussi di fluido senza che si mescolino. Per esempio, in uno scambiatore di calore ad acqua, il calore dell’acqua calda può essere trasferito all’aria o a un altro liquido, aumentando l’efficienza del sistema.

Applicazione degli scambiatori di calore nei sistemi di ventilazione e climatizzazione

• Nei sistemi domestici, come gli scambiatori a piastre, l’aria di estrazione trasferisce calore all’aria fresca di immissione, riducendo la necessità di riscaldamento o raffrescamento aggiuntivo.
• Nelle applicazioni industriali, lo scambiatore ionico è utilizzato per processi avanzati che richiedono alta precisione nel trasferimento di calore.

Tipi di scambiatori di calore

Esistono diversi tipi e applicazioni di scambiatori di calore; qui ci riferiremo a quelli in cui due fluidi non si mescolano tra loro, e il calore viene trasferito attraverso una parete solida, i cui lati sono bagnati dai rispettivi fluidi. A seconda dei fluidi coinvolti, possono essere: gas/gas, gas/liquido e liquido/liquido.

Trattandosi di un blog sulle tecnologie della ventilazione e recupero calore, parleremo dei principali tipi di scambiatori di calore usati nei recuperatori, sia domestici che commerciali, cioè gli scambiatori aria-aria.

In base alla loro forma costruttiva, nei recuperatori di calore troviamo due grandi gruppi di scambiatori: quelli dinamici (rotativi) e quelli statici (a piastre).

Scambiatori rotativi

Sono costituiti da una ruota dotata, nella direzione assiale, di molteplici condotti di piccolo diametro paralleli tra loro. Questa ruota è divisa a metà, quindi un flusso d’aria circola nella semicirconferenza superiore e l’altro nella semicirconferenza inferiore. La ruota è azionata da un piccolo motoriduttore che la muove a bassa velocità (10-15 giri al minuto). Il fluido (A), che in inverno è quello di estrazione e si trova nella semicirconferenza superiore, passando attraverso i condotti della ruota trasferisce calore; ruotando, quando questi condotti si trovano nella semicirconferenza inferiore trasferiscono a loro volta il calore all’altro fluido (B), quello di immissione.

Questo tipo di scambiatori di calore è molto utilizzato soprattutto per grandi portate d’aria. La loro efficienza può superare l’80%, il che significa che il flusso A nella figura trasferisce più dell’80% del suo calore al flusso B.

Questo design è ampiamente usato nei sistemi commerciali e si integra con altre tecnologie, come lo scambiatore tubolare, impiegato in sistemi specifici per il trasferimento di calore nei processi industriali.

I recuperatori della Serie RHE di Soler & Palau integrano scambiatori rotativi ad alta efficienza, offrendo soluzioni ottimali per uffici, locali commerciali e ristorazione.

Scambiatori a piastre (statici)

Sono costituiti da piastre molto sottili in alluminio o plastica, parallele tra loro, attraverso le quali alternativamente circola il flusso d’aria di estrazione su un lato e quello di immissione sull’altro. Il calore passa da un flusso all’altro attraverso queste piastre. Questo tipo di scambiatori presenta due forme costruttive distinte: a flusso incrociato o a controflusso.

A flusso incrociato

Questi scambiatori hanno una sezione quadrata, in modo che i flussi d’aria attraversino lo scambiatore di calore in direzioni perpendicolari, come illustrato nelle figure sottostanti.

Questo tipo di scambiatori è molto utilizzato negli apparecchi domestici, apprezzati per la loro semplicità e il costo relativamente contenuto. La loro efficienza può superare il 60%.

A controflusso

In questo tipo di scambiatori, i flussi d’aria percorrono internamente percorsi paralleli e opposti, da cui il nome controflusso.

Gli scambiatori a controflusso hanno un’efficienza superiore rispetto a quelli a flusso incrociato. Anche il loro costo è più elevato. Possono superare il 90% di efficienza. Poiché le normative sull’efficienza energetica sono sempre più stringenti, questi scambiatori sono sempre più utilizzati.

In base alla loro funzionalità, gli scambiatori di calore possono essere entalpici o sensibili.

Il design di questi scambiatori spesso si integra con tecnologie avanzate, come gli scambiatori di calore nelle caldaie, dove il calore generato dalla combustione viene trasferito all’acqua, migliorando l’efficienza energetica del sistema.

I recuperatori della Serie CADB/T-HE PRO-REG sono dotati di scambiatori a piastre a controflusso, garantendo alta efficienza energetica per uffici e locali commerciali.

Scambiatori entalpici

Sono scambiatori che, oltre a trasferire calore da un flusso d’aria all’altro, sono in grado di trasferire anche l’umidità. Sono molto utilizzati in climi caldi e umidi per risparmiare energia nella climatizzazione dell’aria condizionata. I recuperatori di calore che montano questo tipo di scambiatori sono chiamati recuperatori di energia.

I modelli della Serie CADB-HE e SABIK di Soler & Palau integrano scambiatori entalpici ad alta efficienza, ottimizzando le prestazioni in uffici e locali commerciali.

Scambiatori di calore sensibili

Questo tipo di scambiatori recupera solo calore sensibile, senza trasferire umidità da un flusso d’aria all’altro. In Europa sono, di gran lunga, i più utilizzati.

Il fatto che siano entalpici o sensibili è perfettamente compatibile con le modalità costruttive menzionate in precedenza, quindi sia gli scambiatori rotativi sia quelli a piastre a flusso incrociato o a controflusso possono adottare la modalità entalpica o sensibile.

I sistemi come la Serie ALTAIR e NASHIRA sono progettati per abitazioni e piccoli uffici, offrendo una soluzione efficiente e compatta. Per qualsiasi domanda non esitare a contattare il nostro team tecnico.