Corso di aggiornamento Progetto e scelta degli impianti a Travi Fredde

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1 l a ngol o dell a f orm a z ione Corso di aggiornamento Progetto e scelta degli impianti a Travi Fredde Gli impianti a travi fredde costituiscono un alternativa relativamente recente per la climatizzazione ambientale. Si tratta di sistemi che hanno già trovato una positiva accettazione in Europa e si stanno vivacemente diffondendo anche in Italia, soprattutto negli ospedali e negli uffici. Essi risultano particolarmente apprezzati da architetti e interior designer, oltre che dai committenti più sensibili, per la qualità del loro inserimento estetico, i livelli sonori pressochè impercettibili e l alto livello di comfort offerto. Un altra valenza è l efficienza energetica che rendono possibile, date le moderate temperature richieste in raffreddamento e riscaldamento che permettono il funzionamento di gruppi frigoriferi e pompe di calore con EER e COP molto elevati. Allo scopo di diffondere la conoscenza dei sistemi con travi fredde, in collaborazione con Lindab, iniziamo da questo numero la pubblicazione di un Corso breve che si articolerà in tre capitoli successivi. Lindab è un primario costruttore svedese di sistemi e di componenti aeraulici, e l esperienza che in questo modo offre ai nostri lettori sarà certamente apprezzata per estendere e qualificare la conoscenza e l applicazione degli impianti a travi fredde in Italia.

2 L angolo dellaformazione Progetto e scelta degli impianti a Travi Fredde Cap. 1 Le travi fredde. Modelli e caratteristiche di Peter Andrea Tacconi* Le travi fredde sono sistemi di condizionamento dell aria utilizzati per lo smaltimento del carico termico sensibile presente in ambiente. Il carico latente, invece, viene interamente gestito tramite l immissione di aria primaria adeguatamente deumidificata per evitare il rischio di formazione di condensa. Le travi fredde si distinguono in due tipologie: - Travi fredde passive - Travi fredde attive. Le travi fredde passive sono alimentate con acqua fredda a una temperatura sempre superiore al punto di rugiada ambiente che attraversa una batteria di scambio termico. Esse sono prive di attacco per l aria primaria, pertanto lo scambio di calore avviene in modo sia convettivo che radiante. In questi casi l aria primaria per il trattamento del carico latente viene distribuita in ambiente per mezzo di un circuito aeraulico dedicato con opportuni diffusori. La potenza specifica che le travi fredde passive possono raggiungere è di 80 W/m 2 di superficie occupata del locale. Le travi fredde attive, oltre ad essere alimentate con acqua fredda con caratteristiche analoghe a quelle sopra descritte, riescono a gestire direttamente l immissione dell aria necessaria allo smaltimento del carico latente tramite un sistema di ugelli che realizza la diffusione dell aria in ambiente. Questa tipologia di travi risulta la più utilizzata in zone dal clima caldo, come quello italiano, poiché l integrazione delle due funzioni permette di ottenere una maggiore potenza rispetto alle travi passive e di neutralizzare carichi sensibili fino a 120 W/m 2. Per entrambi i tipi di travi la regolazione della capacità frigorifera si effettua variando opportunamente la portata d acqua che attraversa la batteria tramite valvole dedicate. Funzionamento Le travi fredde attive si basano su un principio induttivo. L aria primaria esce attraverso degli ugelli o da una feritoia creando una zona di bassa pressione che richiama l aria ambiente all interno della trave. Entrando nella trave l aria ambiente attraversa una batteria di scambio termico a pacco con tubi in rame e alette di alluminio in cui circola l acqua fredda. La batteria può essere a 2 o a 4 tubi. Il calore sensibile dell aria ambiente viene smaltito dall acqua circolante nei ranghi delle batterie. Il processo descritto genera una portata d aria miscelata in uscita dalla trave 4 o 5 volte maggiore di quella primaria introdotta dagli ugelli. I profili di tutti i modelli di travi Lindab sono stati concepiti in modo da garantire un effetto Coanda ottimale lungo tutto il ventaglio di diffusione al fine di minimizzare le velocità dell aria nella zona di comfort. La portata d aria di funzionamento viene preimpostata in fase di produzione per semplificare le operazioni di installazione in cantiere ed ottimizzare il funzionamento del sistema. La maggior parte dei modelli di travi fredde Lindab sono disponibili in lunghezze variabili su richiesta da 1,2 a 3,6 m per soddisfare ogni tipo di esigenza. Punti di forza delle travi fredde Le principali caratteristiche che hanno fatto apprezzare le travi fredde sono le seguenti: - bassi livelli sonori di funzionamento grazie alla limitata velocità dell aria in uscita (per le travi attive) - diffusione dell aria uniforme nel locale sfruttando l effetto Coanda - altezza ridotta nel controsoffitto, poiché la portata d aria primaria si limita a quella necessaria per la gestione del carico latente e la ventilazione - design eccellente, estremamente gradito da architetti e interior designer - possibilità di realizzare file continue per vasti ambienti o per locali con ampie superfici vetrate Fig Le t r a v i f r e d d e Pl e x u s s o n o realizzate in d u e d i m e n s i o n i: a p i a n ta q u a d r ata d a 600 x 600 m m e a p i a n ta r e t ta n g o l a r e d a 600 x 1200 m m per i n s ta l l a z i o n e in c o n t r o s o f f i t t i a q u a d r o t t i s ta n d a r d. Fig Un va n ta g g i o delle t r a v i Pl e x u s è d at o d a l fatto c h e la piastra inferiore p u ò aprirsi v e r s o il basso per permettere la m a n u t e n z i o n e e la pulizia d e i componenti i n t e r n i. 70

3 Per queste superiori caratteristiche le travi fredde continuano a diffondersi e a trovare ampia applicazione soprattutto in edifici per uffici, sedi di banche, show room, alberghi, strutture ospedaliere ecc. Modelli e tipologie di travi fredde Lindab offre un ampia gamma di modelli di travi fredde, di tipo sia attivo che passivo, con caratteristiche di alto rilievo: - design estremamente curato per favorirne l installazione anche negli ambienti con requisiti architettonici tra i più ricercati - prestazioni molto elevate e confermate dal fatto che ogni singola trave viene provata prima della spedizione - bassi livelli sonori per rispondere anche a requisiti acustici particolarmente impegnativi - facilità di installazione e di successiva manutenzione - documentazione tecnica di scelta in lingua italiana estremamente esaustiva e software di selezione user friendly per individuarne tutte le condizioni di funzionamento. Nel seguito sono descritte sinteticamente le caratteristiche principali di alcuni modelli di travi fredde, rappresentativi della vasta gamma Lindab. Lo scopo è quello di farne meglio conoscere, oltre ai contenuti tecnologici, le ampie possibilità applicative che essi consentono. Trave fredda attiva a sviluppo quadrato o rettangolare La trave fredda attiva Plexus consente una distribuzione dell aria a 360 che, grazie al profilo di diffusione circolare, garantisce un lancio più limitato in ogni direzione rispetto ai modelli lineari. Numerosi i modelli disponibili: Plexus I 60 e I 120 sono previsti per montaggio in controsoffitti a quadrotti standard (600 x 600 mm); Plexus X è disponibile nello stesso formato, ma per soffitti a T-bar nascoste o clipin. Il modello F 60 viene utilizzato per installazioni a vista, mentre il mod. G/H 60 è utilizzato nei casi in cui è richiesta una maggiore portata d aria. Un modello rappresentativo è visibile nella figura 1.1. Le travi Plexus sono disponibili con attacco orizzontale o verticale, sia per il collegamento dell acqua che dall aria. Le unità sono predisposte sia per la funzione di raffreddamento che di riscaldamento. 1.3 Le travi Plexus sono state progettate per ottenere le più basse velocità di diffusione dell aria possibili, grazie a un sistema di deflettori non paralleli, che direzionano il flusso su tutto il perimetro della trave. Un particolare importante è che la piastra inferiore può essere aperta e permette una facile manutenzione e pulizia dei componenti interni, come visibile nella figura 1.2. Trave fredda per installazioni integrate La trave fredda Pilot, disponibile nelle lunghezze di 1,8 ; 2,4 e 3,0 m, presenta caratteristiche di grande versatilità, infatti è in grado di raffrescare, riscaldare e ventilare gli ambienti, e unisce alle ottime prestazioni un alta flessibilità nella gestione dell andamento di diffusione dell aria. Essa è stata ideata per installazioni integrate in controsoffitti standard a quadrotti con attacchi di vario genere. La trave Pilot I60 è prevista per installazione in controsoffitti a quadrotti standard a T; il mod. X60 è progettato per controsoffitti a moduli da 600 x 600 mm. Il plenum di diffusione è brevettato e caratterizzato da una feritoia che rende possibile la modulazione della portata, della prevalenza e il profilo di diffusione dell aria. La diffusione a ventaglio permette di minimizzare le velocità e il lancio dell aria in uscita dalla trave. Nella figura 1.3 è visibile la composizione costruttiva di una trave fredda Pilot, che permette di osservare il sistema di distribuzione dell aria primaria e le due batterie di scambio termico a pacco sui due lati della trave stessa. La piastra forellata inferiore può essere aperta facilmente da un lato o totalmente rimossa per la pulizia delle batterie. Fig La c o s t r u z i o n e della t r a v e f r e d d a Pi l o t r i v e l a le d u e batterie d i scambio termico verticali, il c o n d o t t o per l a l i m e n ta z i o n e d e l l a r i a primaria e il pa n n e l l o inferiore forellato per il prelievo d e l l a r i a a m b i e n t e. L a r i a primaria v i e n e emessa s u i d u e l at i a d e r e n t e a l soffitto per effetto Coanda. Trave fredda per camere d albergo o degenze ospedaliere Una trave del tutto singolare è Plafond, progettata espressamente per applicazione in camere d albergo o di degenza ospedaliera. Della sua singolarità fa parte anche il design, infatti è disponibile in tre modelli, studiati per installazioni a vista o ad angolo tra parete e soffitto, o per installazioni ribassate a parete. I tre modelli sono visibili nella figura 1.4. Un carter di prolungamento permette di conferire uniformità all installazione, in modo da coprire l intera parete, o per applicazione in corridoi. Diffusione dell aria A seconda del tipo di ambiente e della zona in cui la trave viene posizionata, è possibile scegliere tra diversi andamenti della diffusione dell aria. Quando gli ugelli sono posizionati nella parte superiore, l aria corre a filo del soffitto per poi ridiscendere a pioggia minimizzando il rischio di correnti. Il principio induttivo della trave richiama l aria calda ambiente, che passando attraverso la batteria viene raffre- Fig La peculiarità delle t r a v i f r e d d e Pl a f o n d è c h e s o n o s t at e progettate per camere d a l b e r g o o d i d e g e n z a ospedaliera. So n o realizzate in tre modelli f o n d a m e n ta l i, tutti per i n s ta l l a z i o n e a v i s ta: in a n g o l o tra parete e soffitto o ribassata a parete

4 L angolo dellaformazione scata e quindi miscelata con l aria primaria. Al contrario, quando gli ugelli sono orientati nella direzione della parete, l aria fredda viene diretta verso il basso e diffusa in ambiente dopo aver raggiunto il pavimento. Trave fredda per installazioni a vista Espressamente pensata per installazioni a vista, direttamente a soffitto o anche a parete, Architect è una trave fredda adatta alle più svariate applicazioni. Essa offre numerose soluzioni estetiche per un inserimento sempre rispondente alle caratteristiche architettoniche dell ambiente. Infatti, la sua estetica può essere variata senza influenzare le caratteristiche tecniche. Per ogni tipo di ambiente è possibile trovare il modello che meglio si integra dal punto di vista architettonico. Essa è dotata di ugelli posizionati a ventaglio al fine di prevenire la formazione di correnti d aria. Una rappresentazione costruttiva della trave Architect è visibile nella figura 1.5. La gamma si compone di sette varianti, capaci di soddisfare le esigenze più diverse. Per ogni modello sono disponibili tre diversi tipi di perforazione del carter di copertura: slot, rotonda od ovale. Nonostante le limitate dimensioni, la trave Architect può funzionare con elevate portate d aria e grandi potenze di raffreddamento. La diffusione avviene per effetto Coanda anche 1.5 Fig Ar c h i t e c t è u n a t r a v e f r e d d a per i n s ta l l a z i o n e a v i s ta, a soffitto, q u i n d i per impiego a n c h e in edifici d i r i s t ru t t u r a z i o n e. So n o visibili le d u e batterie d i s c a m b i o t e r m i c o laterali, il diffusore d e l l a r i a p r i m a r i a c o n i relativi u g e l l i e la c a r e n at u r a esterna forellata per il prelievo dell aria ambiente. per i modelli non installati direttamente a soffitto, grazie alla possibilità di orientare il flusso d aria verso l alto. La trave può prevedere anche la funzione di riscaldamento con l aggiunta di un secondo circuito per l acqua calda all interno della batteria. Trave per raffreddamento, riscaldamento e ventilazione La trave Professor si caratterizza per uno spessore di appena 120 mm, ed è quindi tra le più sottili sul mercato e si conferma adatta alle installazioni più svariate. Essa integra le funzioni di raffrescamento, riscaldamento e ventilazione e, come le altre travi descritte, può essere fornita con le funzioni DrypacTM, il sensore anticondensa Regula Secura, valvole con attuatori e illuminazione integrata. Gli ugelli di diffusione sono disposti a ventaglio al fine di creare un ambiente privo di correnti d aria. Professor può essere installata sia a vista che in controsoffitto; infatti, come dimostra la figura 1.6, il modello I è previsto per montaggio in controsoffitti standard a T, mentre il modello F viene utilizzato nelle installazioni a vista. I collegamenti dei circuiti aria e acqua possono essere sistemati sia in posizione orizzontale che verticale. 1.6 Fig I d u e modelli, per i n s ta l l a z i o n e a v i s ta e in c o n t r o s o f f i t t o, delle t r a v i f r e d d e Professor si c o n t r a d d i s t i n gu o n o per il l o r o e s i gu o spessore, d i appena 120 m m. La composizione interna di una trave fredda Professor F è visibile nella figura 1.7; sono presenti due batterie di scambio termico sui due lati e il funzionamento avviene come per gli altri modelli già descritti. Per semplificare le operazioni di pulizia, installazione, regolazione e manutenzione, la trave è stata progettata con un pannello inferiore rimovibile, che permette di accedere a tutte le parti interne, anche nel caso in cui vi siano valvole e sistema di regolazione integrati. La trave può essere tarata in modo da avere portate d aria differenti sui due lati, tramite la parziale o totale chiusura degli ugelli sul lato interessato, operazione che può essere eseguita rimuovendo il pannello inferiore. L elevata compattezza di Professor è stata ottenuta inserendo una doppia batteria di scambio e, a richiesta, due collegamenti aria in entrata. La caratteristica più qualificante della trave Polaris I è la sua grande potenza frigorifera, che può raggiungere i 2450 watt, grazie all utilizzo di una batteria maggiorata. La trave presenta comunque una elevata compattezza grazie al posizionamento verticale della batteria, mentre la possibilità di avere una doppia canalizzazione d aria permette di ottenere bassi livelli di rumorosità anche ad alte portate. Tutto ciò la rende ideale per locali con alti carichi termici. Dal punto di vista estetico, Polaris I è identica alla trave Professor e Polaris S (descritta di seguito). Ciò permette di utilizzare indifferentemente i tre modelli nei medesimi spazi, usufruendo delle loro diverse prestazioni, senza pregiudicare la stilizzazione architettonica. Gli ugelli di Polaris I sono posizionati in modo da realizzare una distribuzione a ventaglio dell aria, con velocità di diffusione minime. Polaris I può essere utilizzata per raffrescare, riscaldare o raffreddare. Su richiesta può essere dotata del sistema di protezione dalla condensa Drypac, del senso- 72

5 Fig Il principio d i f u n z i o n a m e n t o d i u n a t r av e f r e d d a Professor. E visibile l a n d a m e n t o d e l flusso d a r i a a m b i e n t e ripreso per i n du z i o n e e l emissione d i a r i a primaria che si mantiene aderente al soffitto per effetto Coanda. 1.7 re anticondensa Regula Secura, di valvole con attuatori, di valvola di sfiato ecc. e offre altresì notevoli possibilità di personalizzazione. L installazione è prevista in controsoffitti a quadrotti standard di tipo a T. Se l ambiente lo richiede è possibile aumentare o diminuire la portata d aria anche successivamente, rispettivamente aprendo o chiudendo parte degli ugelli; la variazione dipende dal numero di ugelli su cui si opera. Trave fredda per diffusione monodirezionale La trave fredda Polaris S unisce un alta potenza frigorifera ad un andamento di diffusione dell aria monodirezionale, grazie alla disposizione degli ugelli su un solo lato. Dal punto di vista estetico, come già detto, Polaris S è identica a Polaris I e a Professor, permettendo l utilizzo dei tre modelli nello stesso locale senza alterare lo stile architettonico. Gli ugelli hanno un posizionamento divergente, in modo da realizzare una distribuzione dell aria a ventaglio con bassissime velocità di diffusione. I tre modelli in cui viene realizzata la trave Polaris S sono visibili nella figura 1.8. Anche questa trave può essere utilizzata per ventilare, riscaldare o raffreddare, oltre ad essere dotata dei vari equipaggiamenti di regolazione sopradescritti. Polaris S è dotata di una batteria verticale, in posizione adiacente al condotto dell aria, che rende possibile la produzione di questa trave nel formato da 30 cm di larghezza, pur conservando una buona resa termica. La parte superiore della trave è composta da una piastra di copertura che elimina il rischio di miscelazione tra l aria immessa in ambiente e quella presente al di sopra del controsoffitto. Per semplificare le operazioni di pulizia, manutenzione e taratura, la piastra inferiore è completamente estraibile. La trave è fornita con portata e prevalenza preimpostate, la regolazione avviene variando il numero di ugelli aperti lungo il canale della trave. Gli ugelli hanno una forma conica, che li rende molto silenziosi anche nel caso in cui le portate di aria siano elevate. Polaris S è disponibile con larghezze di 300 e 600 mm per installazioni in controsoffitti standard. Diffusione dell aria Il posizionamento della trave Polaris S può essere scelto in funzione dell andamento di diffusione ideale per le diverse necessità. A seconda del tipo di ambiente, la trave può essere posizionata lungo corridoi, pareti o facciate. L aria può essere rivolta sia lungo il soffitto che verso la parete più vicina, offrendo grande flessibilità nella scelta del tipo di diffusione dell aria che si desidera ottenere. Fig Le t r a v i f r e d d e Po l a r i s s o n o realizzate in tre modelli e u n i s c o n o a l l elevata potenza frigorifera l a n d a m e n t o m o n o d i r e z i o n a l e d e l l a r i a primaria c h e permette l o r o a p p l i c a z i o n iinsolite rispetto a tutti g l i a lt r i tipi d i t r a v i. 1.8 Diffusione lungo il soffitto L aria fredda o calda esce in direzione del soffitto. L aria ambiente viene richiamata dalla piastra forata per essere condizionata e quindi reimmessa in ambiente. Diffusione contro parete verticale L aria viene immessa in direzione della parete lungo la quale discende fino al pavimento decelerando e diffondendosi in ambiente. Il posizionamento accanto alle pareti, qualunque sia il lancio scelto, lascia libera buona parte del soffitto e quindi offre una maggiore libertà nella scelta dei corpi illuminanti da installare in ambiente. (1. segue) *Ing. Peter Andrea Tacconi, Product Manager, Lindab Srl, Cambiago (MI) 73