VMC: comfort, gestione del calore e dell umidità

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2 VMC: comfort, gestione del calore e dell umidità Ing. Luca Barbieri Product manager Hoval 2

3 Definizione ventilazione meccanica controllata «I sistemi di ventilazione meccanica controllata (VMC) sono impianti che consentono di gestire il ricambio dell'aria di un ambiente con l'esterno. Questo avviene senza l'apertura di finestre o porte, tramite condotte di ventilazione forzata, collegate con gli ambienti interni da aspiratori (per la rimozione dell'aria viziata o inquinata) e da diffusori (per l'immissione di aria nuova)» Fonte: Wikipedia 3

4 Introduzione: ricambio d aria I sistemi che garantiscono un ricambio d aria vengono descritti nella normativa UNI EN La normativa prevede la seguente classificazione: Aerazione Ventilazione Il ricambio d aria viene garantito con l apertura della finestra La qualità dell aria dipende dall utente. Immissione e ripresa d aria in ambienti. Il sistema può essere manuale o «meccanizzato» I vantaggi dei sistemi di ventilazione meccanica controllata sono: Elevato comfort indoor Filtrazione dell aria esterna Riduzione delle dispersioni di calore per ventilazione 4

5 La gradevolezza in un ambiente è data da fattori quali: Gradevolezza termica Qualità dell aria Situazione acustica Grado di umidità (umidità relativa) L umidità relativa in una stanza dovrebbe essere compresa nel range 40-60%! Problemi con umidità troppo bassa < 30% : irritazione delle vie respiratorie la polvere in casa aumenta il clima nelle stanze diventa molto secco il pericolo di infezioni aumenta Disturbi con umidità troppo alta > 70% : formazione di condensa nelle parti fredde della casa formazione di muffa problemi di odori danni costruttivi 5

6 Nelle abitazioni il fenomeno dell umidità è causato da: Produciamo in tot. da 6 a 12 l di acqua al giorno Complessivamente sono ca. 180 l al mese Questo basta per riempire una vasca da bagno Se non si garantisce un adeguata ventilazione, l umidita si deposita in mobili, moquette e muri. Si creano così le condizioni per la formazione di muffa Inoltre una persona in 4 ore, in una stanza chiusa di 40 m 3 causa una concentrazione di CO 2 di ca ppm 6

7 L aria umida si studia tramite il diagramma di Molier: Dal diagramma di può quindi notare che: L aumento delle temperatura comporta una riduzione dell umidità relativa La riduzione delle temperatura comporta un aumento dell umidità relativa: attenzione al punto di rugiada 7

8 Analisi degli 'interventi in un abitazione da ristrutturare - 1 Nessun intervento: Comporta un aumento di: Ricambio d aria naturale Costi di riscaldamento Problemi di formazione di muffa E una riduzione di: Comfort in ambiente Umidità bassa Qualità dell aria dipende dall utente 8

9 Analisi degli 'interventi in un abitazione da ristrutturare - 2 Isolamento termico & infissi e finestre nuovi: Comporta un aumento di: Comfort in ambiente Umidità relativa Isolamento acustico Pericolo formazione muffe E una riduzione di: Costi di riscaldamento Qualità dell aria dipende dall utente Necessità comunque di un ricambio d aria naturale 9

10 Analisi degli 'interventi in un abitazione da ristrutturare - 3 Isolamento termico & infissi e finestre nuovi & sistema di ventilazione: Comporta un aumento di: Ricambio d aria controllato Comfort in ambiente Valore dell immobile Qualità dell aria E una riduzione di: Costi di riscaldamento Ricambio d aria naturale 10

11 Panoramica normativa Per la progettazione di impianti di ventilazione meccanica controllata attualmente sono in vigore o possono essere adottate 2 normative : EN UNI EN Altra normativa in cui viene tratto l argomento della ventilazione meccanica controllata è la UNI EN 7129 Per ultimo, la Normativa EN prevede 4 categorie d aria secondo la quale è possibile variare ( aumentare o diminuire ) la portata d aria, per adattare la quantità dell aria esterna ed aria ripresa alle condizioni d uso della struttura. Categoria Categoria I Categoria II Descrizione Elevata richiesta d aria - da applicare su strutture dove sono presenti persone molto sensibili come persone con handicap, malate, bambini o persone anziane. Normale richiesta d aria da applicare per nuovi edifici e ristrutturazioni. Categoria II Elevata richiesta d aria da applicare per strutture già esistenti. Categoria IV Strutture al di fuori dalle categorie sopra elencate questa categoria è da applicare solo per breve periodo dell anno. 11

12 Progettazione di un impianto VMC Lay out generale Bocchette di ripresa Bocchette di immissione Collettore di distribuzione Silenziatore Apparecchio di ventilazione Canale aria esterna Canale aria espulsa 12

13 Progettazione di un impianto VMC Posizione macchina Riguardo la macchina di ventilazione, è fondamentale il locale di montaggio per garantire un buon funzionamento dell apparecchio e per non avere problemi di formazione di condensa. Temperatura ambiente C Umidità aria ambiente 5 65 % r.f. Punto di rugiada nel locale di montaggio < 12 C Il locale di montaggio deve essere accessibile per la manutenzione dell apparecchio di ventilazione. L apparecchio può essere montato in ogni posizione, visto che non è necessario lo scarico condensa. 13

14 Progettazione di un impianto VMC aria esterna La presa d aria esterna ha la funzione di portare all interno dell edifico l aria esterna pulita, che a confronto con l aria interna dell ambiente ha un valore basso di inquinanti e un valore di CO2 più basso ( CO2 all aperto ca ppm). Deve essere anche considerata la direzione dei venti dominanti e la posizione di inquinanti rispetto alla posizione della presa d aria esterna. La migliore posizione della presa d aria è in facciata non irraggiata direttamente dal sole. E assolutamente necessario (per periodi invernali) isolare la tubazione dell aria esterna, per evitare la formazione di condensa all esterno del tubo. 14

15 Progettazione di un impianto VMC aria espulsa L aria viziata che viene ripresa dagli ambienti come cucina, bagno e WC, dopo avere ceduto tutto il calore sensibile e il calore latente, deve essere espulsa all esterno della struttura Portando l aria espulsa a tetto e allo stesso tempo prelevando l aria esterna in facciata non ci sono in alcun modo problemi di corti circuiti d aria tra i due flussi d aria. Se entrambe le tubazioni vengono fatte in facciata, la distanza minima consigliata tra la tubazione dell aria esterna e quella dell aria espulsa è di 4 metri 15

16 Progettazione di un impianto VMC Bocchette di immissione Le bocchette di immissione devono essere montate nelle stanze primarie che sono le seguenti: Camera da letto Soggiorno Sala Pranzo Ufficio In base alla portata d aria che viene immessa in ambiente e al volume della struttura viene stabilito il ricambio d aria. In base alla normativa, secondo la quale si progetta il sistema di ventilazione, risultano diversi ricambi d aria: Formula di calcolo della ricambio d aria: Per avere una qualità dell aria adeguata in ambiente, si consiglia di progettare tutti sistemi di ventilazione nelle applicazioni residenziali con un ricambio d aria di almeno 0,5 vol/h. 16

17 Progettazione di un impianto VMC Bocchette di immissione 2 La posizione più corretta della bocchetta di immissione deve essere dalla parte opposta della porta d ingresso della stanza. In questo modo si riesce a raggiungere un lavaggio completo di tutta la stanza. Fondamentale è che le bocchette di immissione e le tubazioni di immissione ( cosi come tutti gli atri componenti del sistema di VMC ) vengano posate all interno dell involucro isolato della casa, per evitare la formazione di condensa all interno delle tubazioni. L aria che viene immessa e sempre più fredda dell aria presente in ambiente e con il suo peso maggiore tende a cadere e poi si miscela con l aria in ambiente. Sulle bocchette di immissione non è necessario montare un filtro, visto che gli apparecchi di ventilazione hanno già un filtro antipolline a bordo. 17

18 Progettazione di un impianto VMC Bocchette di ripresa Le bocchette di ripresa vengono montate in locali dove è presente un valore di umidità più elevato o le quantità di sostanze contaminanti ( p. es. polvere, C02, ecc. ) sono maggiori. Queste tipologie di stanze sono stanze di seconda categoria e sono le seguenti: Bagno WC Ripostiglio Cabina armadio Cucina L aria calda e viziata tende a salire verso l alto della stanza. Per questo motivo le bocchette di ripresa si devono prevedere: a parete in alto a soffitto Su tutte le bocchette di ripresa si consiglia il montaggio del filtro lavabile a protezione delle tubazioni e della macchina di VMC 18

19 Progettazione di un impianto VMC Collettore di distribuzione Il collettore di distribuzione ha la funzione di dividere il flusso principale in flussi d aria più piccoli ( portate di circa 30 m3/h ), portate tramite tubazioni flessibili alle bocchette nelle stanze Per un impianto di VMC è presente sempre almeno un collettore per l aria immessa e un collettore per l aria ripresa. I collettori devono essere sempre accessibili per i seguenti motivi: Taratura dell impianto di ventilazione Manutenzione del sistema di distribuzione d aria Una problematica da non sottovalutare è il passaggio di rumori da un locale all altro attraverso il sistema di distribuzione dell impianto di VMC. Per evitare il passaggio di rumori vengono inseriti all interno dei collettori dei separatori acustici. 19

20 Progettazione di un impianto VMC Sistemi di distribuzione 2 Sistemi con distribuzione a T comportano alcuni problemi: La pulizia dei singoli tubi diventa abbastanza complicata, visto che nella maggior parte dei casi questi stacchi a T non sono accessibili Avendo degli stacchi a T, senza materiale fonoassorbente, i rumori possono transitare senza grosse difficoltà tra una stanza e l altra Queste tubazioni sono spesso tubazioni in acciaio zincato, e di dimensioni notevoli ( DN100, DN125, DN 150 in base alla portata ) problemi di montaggio e passaggi Soluzione più usata: Lunghezza massima delle tubazioni ca. 18m. Montaggio rapido e pulito. Tubazioni flessibili occupano solo spazio in un cavedio di salita. Non ci sono problemi di passaggio di rumore tra i locali 20

21 Tipologie di scambiatore di calore: piastre a flusso incrociato Pro Rendimenti sul recupero sensibile fino al 90% Recupero principalmente del calore sensibile Scarsa o assente contaminazione dei flussi Non si hanno parti in movimento Basse cadute di pressione Facile pulizia dello scambiatore Contro: Recupero del calore latente se la temperatura della superficie dello scambiatore scende sotto la temperatura di rugiada dell aria estratta Necessario un pre-riscaldo con temperature esterne troppo basse per evitare formazione di ghiaccio nell angolo freddo dello scambiatore Formazione di condensa che deve essere espulsa dalla macchina Non è possibile montare la macchina in ogni posizione 21

22 Tipologie di scambiatore di calore: rotore entalpico Pro Recuperatore entalpico con recupero del calore sensibile e calore latente Recupero dell umidità in periodo invernale - possibile ridurre o di annullare l uso di dispositivi di umidificazione Non serve uno scarico condensa è possibile ogni posizione di montaggio Nessun pericolo di formazione di ghiaccio all interno dell apparecchio Nessun tipo di preriscaldo necessario Funzionamento 24 ore su 24 anche nei mesi invernali Contro: Possibile contaminazione tra i due flussi Maggiori parti meccaniche presenti nella macchina Rendimenti sul solo recupero sensibile inferiori (85%) 22

23 Processi di funzionamento: piastre a flusso incrociato 1. Scambiatore interrato 2. Recupero del calore 3. Umidità nelle stanze In alcune condizioni climatiche con: - Temperature esterne basse - Umidità dell aria esterna bassa L aria immessa nelle stanze potrebbe non trovarsi nel campo di gradevolezza 23

24 Processi di funzionamento: rotore entalpico 1. (preriscaldo non necessario) 2. Recupero del calore e dell umidità 3. Umidità nelle stanze Anche in condizioni climatiche con: - Temperature esterne basse - Umidità dell aria esterna bassa L aria immessa nelle stanze potrebbe si trova nel campo di gradevolezza 24

25 Funzionamento estivo Si hanno due possibilità: Climatizzazione mediante impianti ad aria che raffrescando e deumidificano l aria dell ambiente (aria condizionata) Raffrescamento tramite impianti radianti a pavimento o soffitto -> problema del controllo dell umidità relativa -> con l abbassarsi della temperatura, l umidità relativa aumenta -> occorre fare attenzione a non raggiungere condizioni di temperatura di rugiada (formazione di condensa) Potrebbe essere necessario prevedere dei sistemi di deumidificazione. Per raffreddare l aria si può invece: Nelle ore notturne, il flusso d aria ingresso by-passa lo scambiatore per evitare che si riscaldi col calore ceduto dall aria calda dell ambiente, che viene invece espulsa direttamente Quando l aria esterna è più calda di quella in ambiente, vengono aumentati i giri dello scambiatore di calore. In questo modo viene recuperato il freddo in ambiente 25

26 Taratura di un impianto VMC Poiché a volte l apparecchio non è sempre montato centralmente le tubazioni di distribuzione hanno diverse lunghezze. Per garantire la portata richiesta in ogni ambiente è necessario una taratura dell impianto, agendo sui diaframmi dei collettori di distribuzione La taratura deve essere fatta sia per l aria immessa che per l aria di ripresa. In base alle singole lunghezze delle tubazioni viene calcolata la perdita di carico. In base alla perdita di carico vengono inseriti dei diaframmi per distribuire in modo corretto la portata d aria richiesta per le singole bocchette. 26

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