Quando si progetta un sistema HVAC, è necessario effettuare diverse scelte. Una di queste scelte è il tipo di unità terminale da utilizzare per soddisfare i requisiti stabiliti. Ci sono molti fattori che influenzano la scelta, come il consumo di energia, l’esigenza di servizio, la facilità di progettazione e installazione del sistema. Di seguito i pro e i contro dei terminali idronici attivi ad induzione (travi fredde) e dei ventilconvettori (fan coils), due tipologie di unità terminali concorrenti.
Gli induttori attivi (travi fredde) e i ventilconvettori (fan coils) sono due diversi tipi di unità terminali utilizzate per controllare la temperatura in un ambiente. Entrambi sono dotati di una batteria che scambia energia tra l'aria ambiente e l'acqua che scorre attraverso la stessa. Quest'ultima può essere più calda dell'aria della stanza, per fornire calore alla stanza, oppure può essere più fredda e quindi sottrarre calore alla stanza.
I ventilconvettori (fan coils - FCU) possono essere collegati ad un condotto di ventilazione ed essere utilizzati per distribuire l'aria primaria in un ambiente, tuttavia non è necessario per il controllo della temperatura ambiente. In un FCU, l'aria dall'ambiente è obbligata a circolare attraverso la batteria facendo uso di un ventilatore. Mentre un induttore attivo (trave fredda - ACB) deve essere collegato a un sistema di ventilazione e deve fare affidamento sul ventilatore dell'unità di trattamento dell'aria per aumentare la pressione nel sistema di canali. L'aria primaria viene distribuita attraverso piccole aperture nella camera di pressione dell’induttore attivo (trave fredda) e ulteriormente nella camera di miscelazione che crea una zona di bassa pressione aspirando aria ambiente attraverso la batteria. Questo è indicato come induzione e funziona senza parti mobili nell'ACB.
In che modo il raffreddamento a umido e a secco può influire sulla scelta
Gli induttori attivi (travi fredde) sono spesso considerati un modo efficiente dal punto di vista energetico per fornire riscaldamento e raffreddamento a una stanza. Il motivo principale è che sono progettati per funzionare in modalità di raffreddamento a secco, il che significa che la temperatura dell'acqua di mandata durante il raffreddamento è sempre mantenuta al di sopra del punto di rugiada nella stanza. Ciò consente di far funzionare un refrigeratore o pompa di calore con un'efficienza molto elevata. Le installazioni tradizionali di induttori attivi (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 funzionare con funzionalità come il volume d'aria variabile (VAV) e la ventilazione controllata su richiesta (DCV) per aumentare ulteriormente l'efficienza energetica.
Gli FCU, d'altra parte, sono spesso progettate per il raffreddamento a umido, il che significa che funzionano con temperature dell'acqua di mandata molto più basse. Grazie alla temperatura dell'acqua più bassa e al ventilatore integrato che fa circolare molta aria nell'ambiente, le FCU possono fornire un'elevata capacità di raffreddamento da un'unità compatta ma, a un costo energetico maggiore rispetto agli ACB. L'aumento del consumo energetico è in parte dovuto alla ridotta efficienza dell'impianto di refrigerazione per produrre acqua più fredda, e in parte all'energia necessaria per condensare l'umidità nell'aria di ricircolo dell'ambiente. È possibile far funzionare le FCU in condizioni di raffreddamento a secco. Tuttavia, il ventilatore deve quindi funzionare a una velocità maggiore, il che può causare problemi di rumore e velocità dell'aria nello spazio occupato, il che riduce la qualità del clima interno. I ventilatori moderni sono relativamente efficienti dal punto di vista energetico, il che significa che il consumo energetico aggiuntivo è piuttosto moderato, ma con FCU in ogni stanza il consumo energetico aumenterà. Inoltre, i ventilatori non sono perfettamente efficienti, parte dell'energia dei ventilatori viene trasformata in calore che deve essere rimosso durante la stagione fredda. I ventilatori moderni e di recente sviluppo sono abbastanza silenziosi quando sono nuove, soprattutto quando funzionano a velocità inferiori. Tuttavia, i ventilatori che funzionano alla massima velocità, e in particolare i ventilatori che si stanno avvicinando alla fine della loro vita, generano un rumore indesiderato in tutte le applicazioni edilizie, soprattutto nelle camere d'albergo e negli uffici.
Installazione e manutenzione, un costo oggi o domani
Normalmente, una induttore attivo (trave fredda) non ha parti in movimento e quindi richiede pochissima manutenzione. Si consiglia di aspirare la batteria per rimuovere la polvere che altrimenti potrebbe accumularsi nel tempo sulla superficie della batteria. Questo deve essere fatto in base alle condizioni dell'edificio. Alcuni edifici richiedono una pulizia trimestrale, altri solo ogni due anni. Gli ACB hanno una durata molto lunga e richiedono pochissima assistenza, il che li rende una soluzione conveniente considerando la durata dei prodotti. In un induttore attivo (trave fredda) più avanzata è possibile regolare la quantità di aria di mandata fornita a una stanza, il che significa che può essere adattata in base a un diverso utilizzo dello spazio. Ciò a sua volta riduce la necessità di sostituire unità, parti e componenti durante la ristrutturazione di un edificio.
Una FCU che funziona in condizioni di raffreddamento a umido è dotata di filtri per evitare che la polvere si incastri sulla batteria bagnata. Inoltre è dotato di vaschette di raccolta e di un sistema di drenaggio per eliminare l'acqua condensata estratta dall'aria ambiente e ricircolata 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 crescita di muffe e batteri che a loro volta possono portare a odori sgradevoli e pericoli per la salute.
Un ACB deve essere collegato al condotto di ventilazione, mentre questo è opzionale per un'installazione FCU, questo perché la ventilazione può essere opzionalmente distribuita attraverso diffusori separati. L'installazione delle tubazioni è relativamente simile per le induttori attivi (travi fredde) ei ventilconvettori (fan coils), può essere a due o quattro tubi collegati alla batteria nell'unità terminale. La differenza principale è quindi che una FCU destinata a funzionare in condizioni umide deve avere tubi isolati sul lato di raffreddamento sia per l'acqua di mandata che per quella di ritorno. Oltre a ciò, un'installazione di induttori attivi (travi fredde) richiederà solo l'installazione di un sistema di controllo per modulare il flusso d'acqua attraverso la batteria e possibilmente l'aria di mandata del VAV. Una FCU richiederà anche il collegamento a un sistema di controllo per gestire le valvole dell'acqua e la velocità del ventilatore.
I vantaggi in sintesi
Nei casi in cui la ventilazione non è richiesta, le induttori attivi (travi fredde) si rivelano una soluzione molto costosa. Un altro vantaggio dell'FCU è che è relativamente facile costruire un sistema e selezionare le unità terminali. Per progettare una soluzione a induttore attivo (trave fredda) è necessaria maggiore attenzione nella gestione dell'umidità e nel controllo delle temperature dell'acqua di mandata. L'elevata capacità di riscaldamento e raffreddamento di una FCU è spesso vista come un vantaggio e una possibilità per risparmiare energia, in quanto la temperatura ambiente può essere lasciata allontanarsi ulteriormente dal set-point desiderato durante i periodi di non occupazione. Ciò potrebbe far risparmiare energia, specialmente 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 induttori attivi (travi fredde) che i ventilconvettori (fan coils) 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 vi è un'elevata richiesta di requisiti di qualità ambientale interna, gli induttori attivi (travi fredde) sono spesso una soluzione preferita che offre un eccellente comfort termico, una buona qualità dell'aria interna, bassi livelli sonori e un consumo energetico minimo. Un FCU di solito ha un costo iniziale inferiore per Watt (o BTU/H) di raffreddamento, tuttavia, considerando i costi operativi e di manutenzione ridotti combinati con una lunga aspettativa di vita, in genere si traduce in un costo del ciclo di vita favorevole per gli ACB.
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