Corso di Meccanica, Macchine e Impianti Termici CAPITOLO 8 IL DIAGRAMMA PSICROMETRICO E LE SUE APPLICAZIONI

(1)

Anno Scolastico 2009/2010

Corso di Meccanica, Macchine e Impianti Termici CAPITOLO 8

IL DIAGRAMMA PSICROMETRICO E LE SUE APPLICAZIONI

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

TEMPERATURA A BULBO SECCO

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

-20 -10 0 10 20 30 40 50

60 70 80 90 100 110 110

120 120

-20

-10 0

10

20 30

40 50

60 70

80 90

100

EN TAL

PIA - KJ

PER KILO GR

AM MO DI AR

IA SECCA

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30

TEMPERATURA DI RUGIADA

10% UMIDITA' RELATIVA 20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

-15 -10

-5 0

5 10

15 20

25 30

0.74 0.76

0.78

0.80

0.82

0.84

0.88 0.90

0.92 0.94

ENTALPIA - KJ PER KILOGRAMMO DI ARIA SECCA

0.86 VO

LU M E SP

EC IFIC

O IN

ME TR

I CU BI SU

kg DI A

RIA SE

CC A TEM

PER ATUR

A A BUL BO UM

IDO

(2)

"L.B. Alberti" - Rimini

Prof. Matteo Intermite 2

8.0 INTRODUZIONE

In questo capitolo sarà descritto il diagramma psicrometrico e le sue applicazioni nel campo impiantistico, in quanto risulta uno strumento di lavoro estremamente valido nel campo del condizionamento dell’aria, infatti tramite tale diagramma è possibile:

- Visualizzare in forma grafica i trattamenti dell’aria facilitandone la comprensione;

- Riduce e semplifica notevolmente i calcoli analitici.

Sulle ascisse sono riportate le temperature dell’aria misurate con un normale termometro a bulbo secco, mentre le ordinate indicano l’umidità specifica p contenuto igrometrico del vapor d’acqua nell’aria (espressi in grammi d’acqua per kg d’aria secca).

Dal diagramma si vede che la quantità di vapor d’acqua che può essere contenuta nell’aria senza dar luogo a fenomeni di condensazione aumenta con la temperatura.

8.1 PRINCIPALI GRANDEZZE RAPPRESENTATE NEL DIAGRAMMA

- LA CURVA DI SATURAZIONE

La curva di saturazione (o curva d’umidità relativa 100%) è il luogo dei punti rappresentanti, per ogni temperatura, il massimo contenuto d’acqua allo stato di vapore (in grammi) che ogni kg d’aria può ricevere.

- LA CURVA DELL’UMIDITA’ RELATIVA

Indica la percentuale di vapor d’acqua effettivamente contenuta nell’aria rispetto alla massima contenibile alla corrispondente temperatura.

- LA TEMPERATURA A BULBO UMDO

La temperatura a bulbo umido è l’indicazione fornita da un termometro avente il bulbo avvolto da una garza imbevuta d’acqua distillata.

Questa temperatura è sempre inferiore o al massimo uguale al valore della temperatura a bulbo secco.

Tanto maggiore è l’umidità contenuta nell’aria tanto di più le temperature a bulbo secco e a bulbo umido sono uguali.

Noti due dei seguenti valori:

o Temperatura a bulbo secco;

o Temperatura a bulbo umido;

o Umidità relativa;

(3)

Risultano univocamente individuati i rimanenti.

- L’ENTALPIA

E’ la quantità di calore posseduta dalla miscela aria vapor d’acqua.

Analiticamente è definita dall’espressione:

2, 493 0, 0193

Entalpia J t x t x

kg

⎡ ⎤

= + ⋅ + ⋅ ⋅

⎢ ⎥

⎣ ⎦

t = temperatura a bulbo secco dell’aria;

x = contenuto igrometrico in grammi d’acqua per kg d’aria secca.

- IL VOLUME SPECIFICO

E’ l’inverso della densità e serve a trasformare i kg d’aria umida in mc nel caso si debba fare la scelta di ventilatori, determinare la velocità nei canali, ecc…

8.2 I TRATTAMENTI FONDAMENTALI

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

-20 -10 0 10 20 30 40 50

60 70 80 90 100 110 110

120 120

-20 -10

0

10 20

30 40

50 60

70 80

90 100

EN TALPIA - KJ PE

R KILOGRAMMO DI ARIA SE CCA

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

-15 -10

-5 0

5 10

15 20

25 30

0.74

0.76

0.78

0.80

0.82 0.84

0.88 0.90

0.92 0.94

BAROMETRIC PRESSURE: 101.325 kPa Normal Temperature SI Units

SEA LEVEL

0.86 VO

LU ME

SP EC IFICO

IN M ETR

I CU BI SU

kg DI AR

IA S EC

CA TEM

PER ATUR

A A B ULBO

UM IDO Infinito

2,5 2,90 3,5 4,23 4,51 8,98

2,05 1,49

0,76 0,48

3,98

0 VARIAZIONE DI ENTALPIA

VARIAZIONE DI UMIDITA' SPECIFICA

RAFFREDDAMENTO

DEUMIDIFICAZIONE

RAFFREDDAMENTO + DEUMIDIFICAZIONE

UMID IFICAZIO

NE ADIAB

ATICA

UMIDIFICAZIONE

RISCALDAMENTO

(4)

- RISCALDAMENTO E RAFFREDDAMENTO

I trattamenti di riscaldamento e raffreddamento sono rappresentati da rette a contenuto igrometrico costante, con variazione della temperatura in aumento o in diminuzione (la temperatura non dovrà scendere al di sotto della curva di

saturazione altrimenti il raffreddamento viene accompagnato dalla deumidificazione).

- UMIDIFICAZIONE E DEUMIDIFICAZIONE

L’aggiunta o la sottrazione di vapor d’acqua è rappresentata sul diagramma psicrometrico da rette a temperatura costante con variazione del contenuto igrometrico in aumento o in diminuzione.

Sono due trattamenti che difficilmente trovano riscontro nella realtà in quanto nel primo caso si ha difficoltà ad esempio di disporre di vapore inferiore a 100°C, mentre nel secondo caso si hanno sempre degli abbassamenti della

temperatura.

- UMIDIFICAZIONE ADIABATICA

Spruzzando l’acqua si attiva il processo evaporativo. Il calore necessario per l’evaporazione dell’acqua (calore latente d’evaporazione) è sottratto dall’aria che pertanto si raffredda).

- RAFFREDAMENTO CON DEUMIDIFICAZIONE

E’ la combinazione del trattamento di raffreddamento e d’umidificazione. Infatti nella realtà qualsiasi trattamento di raffreddamento è accompagnato da

deumidificazione. E’ il caso di quando la temperatura superficiale della batteria è inferiore al punto di rugiada dell’aria.

(5)

8.3 ESERCIZIO 1 – MISCELA INVERNALE

Determinare le condizioni della miscela costituita da:

- 6000 kg (5000 mc) d’aria ricircolata a 20°C e 45% U.R.

6, 5 ^{H O}2

AriaSecca

x gr

= kg

- 2000 kg (1520 mc) d’aria esterna a -1°C e 80% U.R.

2, 75 ^{H O}2

AriaSecca

x gr

= kg

Risoluzione analitica:

Temperatura e contenuto igrometrico della miscela risultano:

6000 20 2000 ( 1)

14, 75

mix 8000

T = ⋅ + ⋅ − = ° C

6000 6, 5 2000 2, 75 2

5, 56 8000

H O mix

AriaSecca

X gr

kg

⋅ + ⋅

= =

Risoluzione grafica:

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

-20 -10 0 10 20 30 40 50

60 70 80 90 100 110 110

120 120

-20 -10

0 10

20 30

40 50

60 70

80 90

100

EN TALPIA - K

J P ER KILOGRAMM

O DI ARIA SECCA

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

-15 -10

-5 0

5 10

15 20

25 30

0.74 0.76

0.78

0.80

0.82 0.84

0.88 0.90

0.92 0.94

SEA LEVEL

0.86 VO

LU M E S

PEC IFIC

O IN M ETR

I CU BI S

U kg DI AR

IA S EC CA TEM

PER ATUR

A A B ULBO UM

IDO Infinito

2,5 2,90 3,5 4,23 4,51 8,98

2,05 1,49

0,76 0,48

3,98

VARIAZIONE DI UMIDIT A' SPECIFICA

(6)

Prof. Matteo Intermite 6 Calcolare le rispettive percentuali di:

- Aria ricircolata: 6000/8000 = ¾ - Aria esterna: 2000/8000 = ¼

Congiungendo sul diagramma psicrometrico le condizioni le condizioni rappresentative dell’aria ricircolata (20°C con 45% U.R.) ed esterna (-1°C con 80% U.R.) e dividere il segmento in parti inversamente proporzionali alle rispettive quantità d’aria ricircolata ed aria esterna; Il punto di miscela cadrà più vicino alle condizioni dell’aria presente in quantità percentuale maggiore.

Nel nostro caso dividere il segmento in 4 parti. Il punto di miscela disterà ¼ dal punto dell’aria ricircolata e ¾ dal punto dell’aria esterna.

La determinazione grafica dà direttamente i valori trovati analiticamente.

(7)

8.4 ESERCIZIO 2 – MISCELA ESTIVA

Determinare le condizioni della miscela costituita da:

- 10000 kg (8600 mc) d’aria ricircolata a 26°C e 50% U.R.

10, 5 ^{H O}2

AriaSecca

x gr

= kg

- 2500 kg (2210 mc) d’aria esterna a 32°C e 50% U.R.

15 ^{H O}2

AriaSecca

x gr

= kg

Temperatura e contenuto igrometrico della miscela risultano:

10000 26 2500 32

27, 2 12500

Tmix = ⋅ + ⋅ = ° C 10000 10, 5 2500 15 2

11, 4 12500

H O mix

AriaSecca

X gr

kg

⋅ + ⋅

= =

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

-20 -10 0 10 20 30 40 50

60 70 80 90 100 110 110

120 120

-20 -10

0 10

20 30

40 50

60 70

80 90

100

EN TALPIA - KJ P

ER KILOGRAMM O DI ARIA SECCA

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

-15 -10

-5 0

5 10

15 20

25 30

0.74 0.76

0.78

0.80

0.82 0.84

0.88 0.90

0.92 0.94

SEA LEVEL

0.86 VO

LU ME

SP EC IFIC

O IN ME

TR I CU

BI S U kg

DI AR

IA S EC CA TEM

PER ATUR

A A B ULBO

UM IDO Infinito

2,5 2,90 3,5 4,23 4,51 8,98

2,05 1,49

0,76 0,48

3,98

(8)

Prof. Matteo Intermite 8 Calcolare le rispettive percentuali di:

- Aria ricircolata: 10000/12500 = 4/5 - Aria esterna: 2500/12500 = 1/5

Congiungendo sul diagramma psicrometrico le condizioni le condizioni rappresentative dell’aria ricircolata (26°C con 50% U.R.) ed esterna (32°C con 50% U.R.) e dividere il segmento in parti inversamente proporzionali alle rispettive quantità d’aria ricircolata ed aria esterna; Il punto di miscela cadrà più vicino alle condizioni dell’aria presente in quantità percentuale maggiore.

Nel nostro caso dividere il segmento in 5 parti. Il punto di miscela disterà 1/5 dal punto dell’aria ricircolata e 4/5 dal punto dell’aria esterna.

La determinazione grafica dà direttamente i valori trovati analiticamente.

(9)

8.5 ESERCIZIO 3 – RISCALDAMENTO

Determinare la quantità di calore necessaria per riscaldare 40000 mc/h d’aria esterna da 0°C con 80 U.R. a +35°C.

Si suppone che il ventilatore aspiri aria calda.

Conoscendo il peso specifico dell’aria che vale 0,876 m3

kg La portata in kg/h vale:

40000

45800 0.876

kg

= h

Considerando il calore specifico dell’aria = 1,004 kJ kg K⋅ E sapendo che il carico termico si calcola con l’espressione:

.

Q=Portata Cal Specifico⋅ ⋅ Δ T Il carico termico risulta:

45800 1, 004 35

447, 06

3600⋅ ⋅ = kW

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

-20 -10 0 10 20 30 40 50

60 70 80 90 100 110 110

120 120

-20 -10

0

10 20

30 40

50 60

70 80

90 100

ENTALPIA - K J PE

R KILOGRAM MO DI AR

IA SECCA

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

-15 -10

-5 0

5 10

15 20

25 30

0.74 0.76

0.78

0.80

0.82 0.84

0.88 0.90

0.92 0.94

SEA LEVEL

0.86 VO

LU ME

SP EC

IFIC O IN

ME TR

I CU BI S

U kg DI A

RIA SE CC

A TEM

PER ATUR

A A B ULBO UM

IDO Infinito

2,5 2,90 3,5 4,23 4,51 8,98

2,05 1,49

0,76 0,48

3,98

(10)

Prof. Matteo Intermite 10 Sul diagramma psicrometrico il riscaldamento è un trattamento a contenuto igrometrico costante. Tirare quindi una retta a contenuto igrometrico costante (orizzontale) dal punto 0°C con 80% U.R. fino a 35°C.

A 0°C con 80% U.R. corrisponde l’entalpia di 7 kJ kg A 35°C con 9% U.R. corrisponde l’entalpia di 43 kJ

kg

Il carico termico è dato dalla differenza d’entalpia moltiplicata per la portata d’aria.

45800 (43 7)

3600 458

Carico= ⋅ − = kW

Il risultato non è esattamente quello calcolato analiticamente a causa delle inevitabili approssimazioni dovute alla lettura del diagramma psicrometrico.

(11)

8.6 ESERCIZIO 4 – UMIDIFICAZIONE ADIABATICA

Mediante un banco d’ugelli spruzzatori si vuole aumentare il contenuto igrometrico di 6000 kg/h d’aria a 32°C da 4,5 a 6,5 ²

_ H O ARIA SECCA

grammi kg

Calcolare il raffreddamento che l’aria subirà per fornire il calore occorrente all’evaporazione dell’acqua (umidificazione adiabatica).

Il calore ceduto dall’aria eguaglia il calore latente assorbito dall’acqua che evapora.

Sapendo che:

Calore Specifico del vapore = 2,512 kJ kg K⋅ Calore specifico aria = 1,004 kJ

kg K⋅

6000 2, 512 (6, 5 4, 5) 6000 1, 004 (32 ) 6000 2, 512 (6, 5 4, 5)

32 27

6000 1, 004

X

X C

⋅ ⋅ − = ⋅ ⋅ −

⋅ ⋅ −

= − = °

⋅ Risoluzione grafica:

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

-20 -10 0 10 20 30 40 50

60 70 80 90 100 110 110

120 120

-20 -10

0

10 20

30 40

50 60

70 80

90 100

EN TALPIA - K

J P ER KILOGRAMM

O DI ARIA SECCA

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

-15 -10

-5 0

5 10

15 20

25 30

0.74 0.76

0.78

0.80

0.82 0.84

0.88 0.90

0.92 0.94

SEA LEVEL

0.86 VO

LU ME

SP EC IFIC

O IN ME

TR I CU

BI S U kg

DI AR

IA S EC CA TEM

PER ATUR

A A B ULBO UM

IDO Infinito

2,5 2,90 3,5 4,23 4,51 8,98

2,05 1,49

0,76 0,48

3,98

(12)

Dal punto 32°C con 4,5 ²

grammi

kg si tira una retta ad entalpia costante sino ad incontrare il contenuto igrometrico 6,5 ²

grammi

kg .

Dal diagramma si legge direttamente 27°C.

(13)

8.7 ESERCIZIO 5

RISCALDAMETO, UMIDIFICAZIONE E POSTRISCALDAMENTO

In un laboratorio chimico le dispersioni termiche ammontano a 8400 W in corrispondenza di una condizione esterna di -3°C con 80% U.R. Internamente si devono mantenere 22°C col 50% U.R.

Per ragione d’igiene e sicurezza il riscaldamento deve essere effettuato con tutta aria esterna nella misura di 2000 kg/h.

Determinare:

1) La temperatura d’immissione dell’aria in ambiente;

2) La quantità di calore occorrente per riscaldare l’aria da -3°C a +22°C;

3) La quantità di calore e la corrispondente sovratemperatura dell’aria occorrente per compensare il calore assorbito dall’umidificazione.

4) Il calore totale che dovranno fornire le batterie di pre e postriscaldamento.

1)

( )

8400 3, 6 2000 1, 004 22

8400 3, 6

22 37 2000 1, 004

IMMISSIONE

T

T C

⋅ = ⋅ ⋅ −

= ⋅ + = °

⋅ 2)

2000 1.004 (22 6) 50200kJ 13,94

Q kW

= ⋅ ⋅ + = h =

3)

Il contenuto igrometrico dell’aria a -3°C con 80% U.R. vale 2,5 ²

grammi kg

Il contenuto igrometrico dell’aria a 22°C con 50% U.R. vale 8,2 ²

grammi kg

2000 2, 512 (8, 2 2, 5) 28636,8 7, 95 28636,8 2000 1, 004

28636,8

14, 26 2000 1, 004

kJ kW

h T

T C

⋅ ⋅ − = =

= ⋅ ⋅ Δ

Δ = = °

⋅ 4)

8400 13940 7950 30290 30, 29

TOTALE

Q = + + = W = kW

(14)

Prof. Matteo Intermite 14 Risoluzione grafica:

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

-20 -10 0 10 20 30 40 50

60 70 80 90 100 110 110

120 120

-20 -10

0

10 20

30 40

50 60

70 80

90 100

EN TALPIA - KJ

PER KILOGRAM MO DI AR

IA SECCA

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

-15 -10

-5 0

5 10

15 20

25 30

0.74 0.76

0.78

0.80

0.82 0.84

0.88 0.90

0.92 0.94

UMIDITA' SPECIFICA - GRAMMI DI ACQUA PER kg DI ARIA SECCA

SEA LEVEL

0.86 VO

LU ME

SP EC

IFIC O IN

MET RI C

UB I SU

kg DI A

RIA SE CC

A TEM

PER ATUR

A A B ULBO

UM IDO Infinito

2,5 2,90 3,5 4,23 4,51 8,98

2,05 1,49

0,76 0,48

3,98

1) Calcolo l’entalpia d’immissione dell’aria in ambiente:

8400 3, 6 2000 ( 43, 5) 8400 3, 6

43, 5 58, 62 2000

IMMISSIONE

H H

⋅ = ⋅ −

= ⋅ + =

Tracciando la retta a contenuto igrometrico costante di 8,2 ²

grammi

kg fino ad

incontrare la retta con entalpia 58,62 kJ

kg K⋅ ricavo la temperatura di 37°C 2) Calcolo l’entalpia a 22°C con contenuto igrometrico 2,5 ²

grammi kg

Calcolo l’entalpia a -3°C con contenuto igrometrico 2,5 ²

grammi kg

2000 (28 2, 5) 51000kJ 14,16

Q kW

= ⋅ − = h =

3) 2000 (43, 5 28) 31000kJ 8, 61 h kW

⋅ − = =

(15)

incontrare la retta a contenuto igrometrico 2,5 ²

grammi

kg .

Graficamente si ottiene T = 36,2 °C

4) Il calore totale fornito dalla batteria è dato dalla differenza entalpia totale:

2000 (58, 62 2,5) 112240 31,17

TOTALE

Q kJ kW

= ⋅ − = h =

(16)

8.8 ESERCIZIO 6 - RISCALDMANETO DI MISCELA INVERNALE

I disperdenti invernali di un salone ammontano a 8750W. Il salone deve essere mantenuto a 22°C con 50% U.R. in corrispondenza di una temperatura esterna di 0°C con 80% U.R.

La portata d’aria trattata dal termoventilatore (3000 kg/h) è costituita da 2/3 d’aria ricircolata e 1/3 d’aria esterna.

Determinare:

1 Le condizioni di miscela;

2 La temperatura d’immissione dell’aria in ambiente;

3 Il calore assorbito dall’umidificazione e la sovratemperatura dell’aria occorrente;

4 Il calore fornito dalla batteria.

Soluzione grafica:

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

-20 -10 0 10 20 30 40 50

60 70 80 90 100 110 110

120 120

-20 -10

0

10 20

30 40

50 60

70 80

90 100

EN TALPIA - KJ PER KI

LOGRAMMO DI ARIA SEC

CA

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

-15 -10

-5 0

5 10

15 20

25 30

0.74 0.76

0.78

0.80

0.82 0.84

0.88 0.90

0.92 0.94

SEA LEVEL

0.86 VO

LU ME

SP EC IFIC

O IN

ME TR

I CU BI SU

kg DI A

RIA SE

CC A TEM

PER ATUR

A A B ULBO UM

IDO Infinito

2,5 2,90 3,5 4,23 4,51 8,98

2,05 1,49

0,76 0,48

3,98

0

VARIAZIONE DI ENTALPIA VARIAZIONE DI UMIDIT A' SPECIFICA

0,2 0,1 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0 CARICO SENSIBILE CARICO SENSIBILE + CARICO LATENTE

1. Congiungo sul diagramma psicrometrico le condizioni rappresentative dell’aria ricircolata (22°C con 50%) ed esterna (0°C con 80%) e divido il segmento in 3 parti.

Tmix = 14,5°C

(17)

Xmix = 6,5

_ ARIA SECCA

kg

2. Calcolo l’entalpia d’immissione dell’aria tramite la seguente formula:

8750 3, 6 3000 ( 43)

8750 3, 6

43 53,5 3000

IMMISSIONE

H H kJ

kg

⋅ = ⋅ −

= ⋅ + =

Traccio la retta a contenuto igrometrico costante X=8,2 ²

grammi

kg fino ad incontrare la retta ad entalpia 53,5 nel punto 31,3°C.

3. Il calore assorbito dall’umidificazione è:

3000 (53,5 48, 5) 15000kJ 4,16

Q kW

= ⋅ − = h =

La sovratemperatura di 4,7°C si ottiene prolungando la retta ad entalpia 53,5 sino ad incontrare la retta a contenuto igrometrico X=6,5 ²

grammi

kg .

4. Il calore totale fornito dalla batteria è dato dalla differenza entalpia totale 3000 (53, 5 31,8) 65100 18, 08

TOTALE

Q kJ kW

= ⋅ − = h =

(18)

Prof. Matteo Intermite 18 8.9 ESERCIZIO 7

RAFFREDDAMENTO CON DEUMIDIFICAZIONE E POSTRISCALDAMENTO

Si deve deumidificare l’aria primaria di un impianto da 32°C con 55% U.R. fino al contenuto igrometrico di 10,5 ²

grammi

kg necessario per ottenere successivamente in ambiente la condizione interna di progetto di 26°C con 50% U.R.

Determinare la quantità di calore sensibile, latente e totale che dovrà essere asportata da ogni kg d’aria ed il relativo rapporto S/T.

Determinare in contributo di raffreddamento sensibile dato dall’aria primaria immessa negli ambienti a 26°C.

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

-20 -10 0 10 20 30 40 50

60 70 80 90 100 110 110

120 120

-20 -10

0 10

20 30

40 50

60 70

80 90

100

ENTALPIA - KJ PER KILO

GRAMMO DI ARIA SECCA

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

-15 -10

-5 0

5 10

15 20

25 30

0.74

0.76

0.78

0.80

0.82 0.84

0.88 0.90

0.92 0.94

UMIDITA' SPECIFICA - GRAMMI DI ACQUA PER kg DI ARIA SECCA

SEA LEVEL

0.86 VO

LU M E SP

EC IFICO

IN M

ETR I CU

BI S U kg

DI AR

IA S EC CA TEM

PER ATUR

A A B ULBO

UM IDO Infinito

2,5 2,90 3,5 4,23 4,51 8,98

2,05 1,49

0,76 0,48

3,98

0

0,2 0,1 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Tenuto conto di utilizzare l’acqua di raffreddamento a 14 °C e considerando un’efficienza della batteria del 90% rispetto alla saturazione si determina la temperatura d’uscita di 15,5°C con 95% U.R.

(19)

72 42,5 29, 5kJ

− = kg che corrisponde al calore ceduto all’aria.

Tirando dal centro del semicerchio una parallela alla retta di trattamento si legge direttamente S/T = 0,52 quindi:

Calore Sensibile = 0, 52 29, 5 15, 34kJ

⋅ = kg Calore Latente = 29, 5 15, 4 14,1kJ

− = kg

Dal diagramma si rileva direttamente l’apporto di calore sensibile in ambiente dell’aria primaria mediante la differenza entalpia 53 42, 5 10, 5kJ

− = kg

(20)

8.10 ESERCIZIO 8

RAFFREDDAMENTO CON DEUMIDIFICAZIONE

Un piano d’uffici deve essere condizionato a 25°C con 50% U.R.

Il carico termico sensibile ambiente vale 10500 W mentre il carico latente vale 1166 W.

1) Determinare la portata d’aria e le condizioni d’immissione dell’aria in ambiente;

L’aria trattata dal condizionatore è una miscela costituita da ¾ d’aria ricircolata e

¼ d’aria esterna a 32°C con 50% U.R.

2) Determinare il carico aggiuntivo sulla batteria dovuto all’aria esterna ed il carico totale sulla batteria.

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

-20 -10 0 10 20 30 40 50

60 70 80 90 100 110 110

120 120

-20 -10

0

10 20

30 40

50 60

70 80

90 100

ENTALPIA - KJ PER KILOGRAM

MO DI AR IA S

ECCA

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

-15 -10

-5 0

5 10

15 20

25 30

0.74

0.76

0.78

0.80

0.82 0.84

0.88 0.90

0.92 0.94

SEA LEVEL

0.86 VO

LU M E S PEC

IFIC O IN

M ET

RI C UB I SU

kg DI A

RIA SE CC

A TEM

PER ATUR

A A B ULBO UM

IDO Infinito

2,5 2,90 3,5 4,23 4,51 8,98

2,05 1,49

0,76 0,48

3,98

0

0,2 0,1 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

1) Il rapporto S/T vale 10500/11666 = 0,9.

Disegno per il punto rappresentativo delle condizioni ambiente la parallela alla retta di inclinazione 0,9 tracciata dal centro del semicerchio. Sulla retta disegnata si sceglie il punto a 14°C con 95%U.R.

La portata d’aria calcolata mediante il salto entalpico risulta:

(21)

50, 5 38− h

2) Il carico aggiuntivo dovuto all’aria esterna può essere calcolato mediante la seguente espressione:

_ 3400 (55, 5 50, 5) 17000 4, 72

ARIA ESTERNA

Q kJ kW

= ⋅ − = h =

Il carico totale sulla batteria calcolato mediante il salto entalpico risulta:

3400 (55, 5 38) 59500 16, 52

TOTALE

Q kJ kW

= ⋅ − = h =