Bibliografia capitolo
CON ACQUA 20 [C] Aa
4.10 Collettore tubolare sotterraneo ad aria
Princìpi
– Con i collettori tubolari sotterranei ad aria, l'aria esterna viene aspirata attraverso un sistema di tu- bazioni interrate per riscaldare l'aria esterna d'in- verno e raffreddarla d'estate.
– Il potenziale energetico del collettore tubolare sot- terraneo ad aria è molto elevato, poiché è relati- vamente piccolo il dispendio complementare di energia ausiliaria (corrente elettrica).
– Per non pregiudicare la qualità igienica dell'aria di alimentazione, nel collettore tubolare sotterraneo ad aria occorre evitare la formazione di sacche di condensazione e garantire buone possibilità di controllo e di pulitura.
Negli impianti per l'aria di ricambio muniti di collet- tore tubolare sotterraneo ad aria, l'aria esterna viene aspirata attraverso tubazioni poste nel terreno, ad esempio sotto le lastre di rivestimento. Con questo sistema l'aria esterna viene riscaldata d'inverno e raf- freddata d'estate. La temperatura del terreno attorno alle tubazioni e, di conseguenza, il rendimento del collettore tubolare sotterraneo ad aria, vengono for- temente influenzati dalla natura del suolo (contenu- to d'acqua) e dalla temperatura del locale situato im- mediatamente al di sopra dello stesso (cantine o au- torimesse non riscaldate). I collettori tubolari sotter- ranei ad aria sono perfettamente indicati per ridurre le punte di carico che si manifestano per breve tem- po in estate ed in inverno.
La figura 4.8 illustra l'esempio di un collettore tubo- lare sotterraneo ad aria nella sua fase di costruzione; si tratta di 43 tubi posati nella falda freatica. I tubi di materia sintetica, lunghi 23 m, con un diametro in- terno di 23 cm sono disposti a 1.15 m trasversalmente all'edificio ed a 0.80 m sotto la soletta in pendenza. Con questo collettore tubolare sotterraneo ad aria so- no state raggiunte le prestazioni seguenti (valori mi- surati):
– estate (temperatura dell'aria esterna = 32°C): temperatura di uscita dal collettore = 22°C potenza di raffreddamento = 55 kW (17150 m3/h)
– inverno (temperatura dell'aria esterna = – 11°C): temperatura di uscita dal collettore = 6 °C
potenza di riscaldamento = 65 kW (12000 m3/h) Negli edifici con impianti per l'aria di ricambio l'uti- lizzazione di un collettore tubolare sotterraneo ad aria è redditizia se, in combinazione con una ventilazione notturna, si può rinunciare ad un impianto frigorife- ro. In tal caso è possibile costruire edifici che favori- scono il risparmio energetico ed offrono un livello di comfort elevato, come ad esempio:
– edifici per uffici
– costruzioni per l'industria ed il commercio – scuole
– case unifamiliari e plurifamiliari.
Il collettore tubolare sotterraneo ad aria viene fatto funzionare in estate ed in inverno. Nella mezza sta- gione, con temperature dell'aria esterna oscillanti tra 6 e 21°C circa il collettore non è in esercizio, poiché il ricupero del calore è sufficiente per garantire le tem- perature necessarie dell'aria di alimentazione. Solo in estate il collettore viene messo nuovamente in fun- zione, quando la temperatura dell'aria ambiente su- pera un certo limite (ad es. 24°C).
In inverno ha luogo la regolazione della temperatu- ra dell'aria di alimentazione in cascata con il ricupe- ro del calore, in seguito con il collettore tubolare sot- terraneo ad aria (regolazione progressiva delle val- vole) ed eventualmente inserendo il riscaldatore a ca- lore residuo. Se le temperature dell'aria di alimenta- zione < = 16 °C sono sufficienti, nel caso di un di- mensionamento corretto del collettore tubolare sot- terraneo ad aria si può rinunciare anche al riscalda- tore a calore residuo.
Figura 4.8
Veduta di un collettore tubolare sotterraneo ad aria duran- te la sua costruzione
Con l'ausilio del collettore tubolare sotterraneo ad aria la temperatura di alimentazione può sempre es- sere mantenuta al di sotto della temperatura dell'a- ria ambiente (presupposto per una ventilazione me- diante spostamento d'aria).
Qui appresso seguono alcune semplici indicazioni concernenti il dimensionamento, delle quali occor- rerebbe tener conto nel caso di un dimensionamen- to preliminare eseguito per una prima valutazione dei costi.
– Velocità max dell'aria: < 4 m/s
– Materiale per le canalizzazioni:
tubazioni di cemento per le acque luride (suolo secco)
tubi di PE per alta pressione (suolo bagnato) – Lunghezza minima dei tubi:
suolo secco > 30 m suolo bagnato > 20 m – Diametro ottimale dei tubi:
suolo secco ≥30 cm suolo bagnato < 25 cm
– Distanza laterale dei tubi: minima: 1 m
ottimale: > 2 m
– Distanza dei tubi dalla piastra di base: massima possibile (almeno 0.6 m).
È inoltre opportuno tener conto di quanto segue: – i tubi ed i collettori devono essere posati in pen-
denza, onde poter rimuovere un eventuale con- densa.
– I collettori devono poter venire ispezionati onde poter controllare visivamente i tubi ed i loro rac- cordi.
– In un suolo umido i raccordi dei tubi ai collettori devono essere realizzati per mezzo di 2 manicotti a tenuta stagna posati all'esterno.
Nell'ambito del progetto di ricerca è previsto di met- tere a disposizione dei progettisti un programma per PC per il dimensionamento dei collettori tubolari sot- terranei ad aria per suolo secco e bagnato. Il pro- gramma permetterà di calcolare, di ora in ora, l'an- damento delle prestazioni del collettore tubolare sot- terraneo ad aria, tenendo conto delle più importan- ti condizioni limite (sistema di ventilazione, suolo, edifici).
I collettori tubolari sotterranei ad aria presentano un'amplificazione elettrotermica ottimale (definizio- ne al paragrafo 4.4). A paragone dei sistemi conven- zionali i collettori tubolari sotterranei ad aria rag- giungono, in estate ed in inverno, amplificazioni elet- trotermiche da 60 ad 80 (coefficiente di funziona- mento delle pompe di calore < 3 e delle macchine frigorifere < 4).
Figura 4.9
Trasporto dell'aria in un edificio adibito ad uffici e al com- mercio mediante un collettore tubolare sotterraneo ad aria
Gasolio Gas Centrale di ventilazione
Locale di riferimento 1 Locale di riferimento 2 Aria di alimentazione Aria viziata Collettore tubolare sotterraneo ad aria Sensore della temperatura Aria di alimentaz. Aria di alimentaz.
Figura 4.10
Schema di principio di un impianto per l'aria di ricambio con collettore tubolare sotterraneo ad aria