Quando si progetta un impianto HVAC è necessario fare diverse scelte. Una di queste è il tipo di unità terminale da utilizzare per soddisfare i requisiti stabiliti. Sono molti i fattori che influenzano la scelta, come il consumo energetico, la necessità di assistenza, la facilità di progettazione e installazione del sistema. Di seguito sono riportati i pro e i contro delle travi fredde attive e dei fan coil, due tipi di unità terminali in competizione tra loro.
Le travi fredde attive e i fan coil sono due tipi diversi di unità terminali utilizzate per controllare la temperatura di un ambiente. Entrambi sono dotati di una batteria che scambia energia tra l'aria dell'ambiente e l'acqua che scorre nella batteria. Quest'ultima può essere più calda dell'aria ambiente, per fornire calore alla stanza, oppure più fredda e quindi sottrarre calore alla stanza.
I ventilconvettori (FCU) possono essere collegati a un condotto di ventilazione e utilizzati per distribuire l'aria primaria in una stanza, ma non sono necessari per controllare la temperatura ambiente. In un'unità FCU, l'aria del locale è costretta a circolare attraverso la batteria grazie a un ventilatore. Mentre una trave fredda attiva (ACB) deve essere collegata a un sistema di ventilazione e deve fare affidamento sul ventilatore dell'unità di trattamento dell'aria per creare pressione nel sistema di condotti. L'aria primaria viene distribuita attraverso piccole aperture nella camera di pressione della trave fredda attiva e poi nella camera di miscelazione che crea una zona di bassa pressione che richiama l'aria ambiente attraverso la batteria. Questo processo è definito induzione e funziona senza parti in movimento nell'ACB.
Come il raffreddamento a umido e a secco può influire sulla scelta
Le travi fredde attive sono spesso considerate un modo efficiente dal punto di vista energetico per fornire riscaldamento e raffreddamento a un ambiente. Il motivo principale è che sono progettate per funzionare in modalità di raffreddamento a secco, il che significa che la temperatura dell'acqua di alimentazione durante il raffreddamento è sempre mantenuta al di sopra del punto di rugiada nella stanza. In questo modo è possibile far funzionare un refrigeratore con un'efficienza molto elevata. Le installazioni tradizionali di travi fredde si basavano su un flusso costante di aria di mandata per garantire una buona qualità dell'aria interna. L'ultima generazione di ACB è stata sviluppata per operare con funzionalità quali il volume d'aria variabile (VAV) e la ventilazione controllata dalla domanda (DCV), al fine di aumentare ulteriormente l'efficienza energetica.
Le FCU, invece, sono spesso progettate per il raffreddamento a umido, ovvero funzionano con temperature dell'acqua di alimentazione molto più basse. Grazie alla temperatura dell'acqua più bassa e al ventilatore incorporato che fa circolare molta aria nell'ambiente, le FCU possono fornire un'elevata capacità di raffreddamento da un'unità compatta, ma con un costo energetico maggiore rispetto agli ACB. L'aumento del consumo energetico è dovuto in parte alla riduzione dell'efficienza dell'impianto di refrigerazione per la produzione di acqua più fredda e in parte all'energia necessaria per condensare l'umidità nell'aria ambiente in circolazione. È possibile far funzionare le FCU in condizioni di raffreddamento a secco. Tuttavia, il ventilatore deve funzionare a una velocità più elevata, il che può causare problemi di rumore e di velocità dell'aria nello spazio occupato, riducendo la qualità del clima interno. I ventilatori moderni sono relativamente efficienti dal punto di vista energetico, il che significa che il consumo di energia aggiuntivo è piuttosto moderato, ma con le FCU in ogni stanza il consumo di energia aumenta. Inoltre, i ventilatori non sono perfettamente efficienti: una parte dell'energia dei ventilatori si trasforma in calore che deve essere rimosso durante la stagione di raffreddamento. I ventilatori moderni e di recente sviluppo sono abbastanza silenziosi quando sono nuovi e soprattutto quando funzionano a velocità ridotte. Tuttavia, i ventilatori che funzionano alla massima velocità, e soprattutto quelli che si avvicinano alla fine del loro ciclo di vita, generano un rumore indesiderato in tutte le applicazioni edilizie, ma soprattutto nelle camere d'albergo e negli uffici.
Installazione e manutenzione, un costo oggi o domani
Normalmente, una trave fredda attiva non ha parti in movimento e quindi richiede pochissima manutenzione. Si consiglia di aspirare la batteria per rimuovere la polvere che altrimenti può accumularsi nel tempo sulla superficie della batteria. Questa operazione deve essere eseguita in base alle condizioni dell'edificio. Alcuni edifici richiedono una pulizia trimestrale, altri solo ogni due anni. Gli ACB hanno una durata di vita molto lunga e una scarsa necessità di manutenzione, il che li rende una soluzione economicamente vantaggiosa se si considera la durata del prodotto. In un sistema a travi fredde attive più avanzato è possibile regolare la quantità di aria di mandata fornita a un locale, il che significa che può essere adattata in base al diverso utilizzo dello spazio. Questo, a sua volta, riduce la necessità di sostituire unità, parti e componenti durante la ristrutturazione di un edificio; di conseguenza, il carbonio incorporato può essere limitato durante il ciclo di vita dell'edificio.
Una FCU che opera in condizioni di raffreddamento a umido è dotata di filtri per evitare che la polvere rimanga bloccata sulla batteria a umido. È inoltre dotata di vasche di scarico e di un sistema di drenaggio per eliminare l'acqua di condensa dall'aria ambiente ricircolata e fatta circolare attraverso la batteria. Oltre al ventilatore, sia il filtro che il sistema di drenaggio sono punti di servizio che richiedono manutenzione. Un sistema di drenaggio non curato può portare alla formazione di muffe e batteri, che a loro volta possono provocare odori sgradevoli e rischi per la salute.
Un ACB deve essere collegato al condotto di ventilazione, mentre questo è facoltativo per un'installazione FCU, perché la ventilazione può essere distribuita attraverso diffusori separati. L'installazione delle tubazioni è relativamente simile per le travi fredde attive e per i ventilconvettori, che possono essere a due o quattro tubi collegati alla batteria dell'unità terminale. La differenza principale è che un'unità FCU destinata a funzionare in condizioni di umidità deve avere tubi isolati sul lato del raffreddamento sia per l'acqua di mandata che per quella di ritorno. A parte questo, un'installazione a travi fredde attive richiederà solo l'installazione di un sistema di controllo per modulare il flusso d'acqua attraverso la batteria ed eventualmente l'aria di mandata VAV. Anche un'unità FCU richiederà il collegamento a un sistema di controllo per gestire le valvole dell'acqua e la velocità dei ventilatori. Tuttavia, un'unità fan-coil richiede anche l'alimentazione del ventilatore e un sistema di drenaggio che aumentano il costo dell'installazione.
I vantaggi in sintesi
Nei casi in cui non è richiesta la ventilazione, le travi fredde attive si rivelano una soluzione molto costosa. Un altro vantaggio della FCU è che è relativamente facile costruire un sistema e selezionare le unità terminali. La progettazione di una soluzione a travi fredde attive richiede una maggiore attenzione alla gestione dell'umidità e al controllo delle temperature dell'acqua di alimentazione. L'elevata capacità di riscaldamento e raffreddamento di una FCU è spesso vista come un vantaggio e una possibilità di risparmio energetico, in quanto la temperatura ambiente può essere lasciata allontanare dal set-point desiderato durante i periodi di non occupazione. Questo può far risparmiare energia, soprattutto negli edifici con minore inerzia termica, ma comporta un maggiore consumo di energia, rumore e rischio di correnti d'aria.
È chiaro che sia le travi fredde attive che le unità fan-coil hanno caratteristiche positive e negative e ci saranno sempre casi in cui l'una o l'altra sarà la scelta preferita dell'unità terminale. In una situazione in cui i requisiti di qualità ambientale interna sono elevati, le travi fredde attive sono spesso una soluzione preferibile che offre un eccellente comfort termico, una buona qualità dell'aria interna, bassi livelli sonori e un consumo energetico minimo. Le FCU hanno solitamente un costo iniziale più basso per W (o BTU/H) di raffreddamento, tuttavia, considerando i ridotti costi di esercizio e di manutenzione, combinati con una lunga aspettativa di vita, il costo del ciclo di vita delle ACB è generalmente più favorevole.
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