Impianto AI.CO.WA (AIr COnditionig with heat pump WAter-

Si tratta di uno studio applicato ad un impianto prototipo realizzato da ENEA, nel quale la macchina frigorifera è a servizio di un container sperimentale [13].

In questo impianto la macchina frigorifera è una pompa di calore elettrica a compressione ed è in grado di erogare potenza termica e potenza frigorifera.

L’acqua calda e l’acqua refrigerata, prodotte contemporaneamente dalla macchina, vengono stoccate nei rispettivi serbatoi di accumulo caldo e freddo da cui si alimentano i circuiti dei ventilconvettori e di un’Unità di trattamento Aria dotata di recuperatore rotativo entalpico. Il riscaldamento e il raffrescamento dell’ambiente è garantito mediante ventilconvettori del tipo a cassette installati a vista a soffitto.

L’impianto è composto dalle seguenti apparecchiature:

 gruppo frigo ad assorbimento ad acqua-bromuro di litio;

 torre evaporativa a circuito aperto per dissipazione del calore di processo del gruppo frigo;

 dissipatore di emergenza a circuito chiuso per dissipazione del calore di processo del gruppo frigo;

 caldaia integrativa a gas metano ad alta temperatura;

 scambiatori di calore a piastre del tipo apribili installati per separare il circuito solare ed il circuito caldaia integrativa dal termodotto;

 elettropompe a portata variabile comandate da inverter installati a bordo;  campo solare realizzato mediante pannelli solari termici a tubi evacuati;

 serbatoi di accumulo dell’acqua calda prodotta dal campo solare e dell’acqua refrigerata prodotta dal gruppo frigo;

 sonde di temperatura a immersione, contatermie, elettrovalvole di regolazione, quadro elettrico di potenza e controllo;

 sistema di acquisizione, controllo di gestione dell’impianto di solar heating and cooling;

 pannelli radianti a pavimento installati al piano terra e al primo piano dell’edificio;  ventilconvettori del tipo a cassette installati a soffitto del piano terra e del primo

piano, comandati da inverter e gestiti in funzione del raggiungimento della temperatura ambiente impostata;

 ventilconvettori del tipo a pavimento, installati a servizio del piano interrato.

Unità trattamento aria U.T.A.

L’unità trattamento aria (UTA), è un impianto per il trattamento dell’aria negli ambienti chiusi. Solitamente è composta da una batteria di scambio termico ad acqua refrigerata (nel quale l’evaporazione avviene nell’evaporatore della macchina frigorifera) e ad acqua calda, sia per il raffreddamento che per il riscaldamento, o da una batteria ad espansione diretta nel cui interno circola il gas refrigerante e l’evaporazione avviene nella batteria stessa.

Attraverso l’Unità di trattamento aria (UTA) si realizzano i trattamenti necessari affinché l’aria sia portata alle condizioni di temperatura e umidità richieste per la successiva immissione in ambiente.

Schematizzazione Sistema UTA con aria di ricircolo

Descrizione componenti:

I ventilatori hanno la funzione di fornire all’aria la prevalenza necessaria per vincere le perdite di carico distribuite e concentrate dell’impianto.

Si tratta in genere di ventilatori centrifughi a velocità variabile alimentati elettricamente. Nell'UTA possono essere presenti due ventilatori:

 ventilatore di aspirazione/espulsione aria, ha la funzione di espulsione/ricircolo dell’aria estratta dagli ambienti climatizzati;

 ventilatore di mandata aria, ha la funzione di presa dell’aria esterna e di mandata dell’aria trattata agli ambienti climatizzati.

Qualora l’impianto di climatizzazione non preveda il ricircolo (ad es. nel caso di impianti misti aria-acqua), nell’UTA è presente il solo ventilatore di mandata e la ripresa dell’aria può essere realizzata mediante estrattori localizzati in ambiente o mediante canalizzazione dell’aria di espulsione e ventilatore centralizzato.

Quando il ventilatore funziona a velocità elevate crea problemi legati a rumorosità, perdite di carico e getti di aria indesiderata.

 Le batterie di riscaldamento e di raffreddamento sono costituite da scambiatori di calore a fascio tubiero alettato aria/acqua.

Le batterie di riscaldamento e post-riscaldamento sono collegate alla centrale termica (circuito acqua calda), mentre la batteria di raffreddamento alla centrale frigorifera (circuito acqua fredda). La batteria di raffreddamento può essere anche percorsa direttamente dal fluido refrigerante in fase di evaporazione. (espansione diretta).

Nel caso in cui si operino trattamenti di raffreddamento e deumidificazione in regime estivo, l’acqua liquida di condensa viene raccolta in vasche e da lì scaricata: il prE0205A037 stabilisce che le vasche di condensa devono avere una pendenza non inferiore a 10 mm/m dall’orizzontale in direzione dell’uscita di scarico. La vasca e lo scarico devono essere progettati per garantire che la portata di acqua possa defluire liberamente in ogni condizione di funzionamento ed anche in caso di arresto del

3. ANALISI IMPIANTI E INTEGRAZIONE EDIFICIO-IMPIANTO ventilatore. Lo scarico di una vasca di raccolta deve essere dimensionato in modo da garantire che non sia superata la capacità della vasca e non si abbiano travasamenti. Il componente di riscaldamento è attivo solo d’inverno e l’aria in uscita da esso risulta essere calda e secca quindi deve poi essere ulteriormente trattata. Il componente di raffreddamento è invece attivo solo d’estate.

Quello di post-riscaldamento permette di raggiungere il giusto compromesso tra temperatura e umidità.

 Gli umidificatori hanno lo scopo di aumentare l’umidità specifica dell’aria trattata e possono essere isoentalpici o isotermici.

La sezione di umidificazione è attiva in regime invernale per aumentare il grado igrometrico della portata d’aria trattata a valle della batteria di riscaldamento ed è connessa alla rete idrica.

Nel caso di umidificazione adiabatica l’acqua, spruzzata in fase liquida viene nebulizzata all’interno del canale; a valle dell’umidificatore è pertanto presente un separatore di gocce con lo scopo di impedire il trascinamento di goccioline d’acqua nell’aria di mandata.

Tale componente è generalmente costituito da lamelle metalliche pieghettate, che formano una gimcana per l’aria che le attraversa, ed è dotato di una vasca di raccolta condensa sul fondo.

L’umidificatore può essere a singola o doppia rete di ugelli nebulizzatori, con acqua a perdere o pompa di ricircolo.

L’umidificazione adiabatica può essere realizzata anche mediante un pacco evaporante, ove l’acqua, invece di essere nebulizzata direttamente in aria, va a bagnare un pannello costituito da fogli in cellulosa impregnati di resine ed evapora a contatto con l’aria. Nel caso di umidificazione isoterma, l’umidificatore è costituito da tubi di distribuzione del vapore forati su tutta la lunghezza in modo tale da immettere il vapore in modo

uniforme e garantire una brevissima distanza di assorbimento da parte dell’aria.

Possono anche essere presenti il separatore di gocce e la vasca di raccolta condensa. A valle del separatore di gocce può anche essere presente il raddrizzatore di filetti fluidi, per ripartire equamente la portata d’aria sulla sezione del condizionatore.

 Nella sezione di miscela avviene la miscelazione dell’aria esterna con l’aria di ricircolo attraverso l’azionamento automatico di serrande di regolazione in grado di variare le percentuali di aria di ricircolo e di rinnovo in funzione delle portate richieste dagli ambienti climatizzati, in genere costituite da un telaio e da alette multiple. La sezione della miscela è ovviamente assente nel caso di assenza di ricircolo.

Se nell’UTA sono presenti entrambi i ventilatori di ripresa e mandata, la camera di miscelazione (ed espulsione) è costituita da tre serrande, rispettivamente sull’aria di espulsione, di ricircolo ed esterna.

 I filtri hanno la funzione di trattenere i contaminanti presenti nell’aria per salvaguardare le apparecchiature poste all’interno dell’UTA ed assicurare la qualità dell’aria inviata agli ambienti.

La filtrazione deve essere effettuata sia sull’aria esterna sia sull’aria di ricircolo, per cui la sezione di filtrazione è normalmente a valle della sezione di miscelazione.

Nel caso in cui la sezione filtrante sia costituita da più filtri, l’ordine di posizionamento è dalla classe di efficienza più bassa a quella più alta.

Può essere prevista una sezione di filtrazione anche sull’aria di espulsione (o sull’aria di ripresa), qualora vi siano obblighi derivanti da leggi e regolamenti o comunque il progettista ne ravvisi la necessità in funzione dei contaminanti presenti nell’aria di espulsione. Il filtro sull’aria espulsa deve essere posto a monte del ventilatore di espulsione.

 Nel caso sia presente il recuperatore di calore, esso è posto tra l’aria di espulsione e l’aria di rinnovo. In assenza di ricircolo, deve comunque essere presente la canalizzazione dell’aria di espulsione con ventilatore centralizzato posto nell’UTA.