Ventilazione meccanica controllata con recuperatore di calore: vantaggi e tipologie

Gli impianti di ventilazione meccanica controllata con recuperatore di calore, conosciuti con l’acronimo VMC, si stanno diffondendo velocemente nell’impiantistica moderna. Il principale ambito di diffusione è quello civile, settore in cui, fino a poco tempo fa, non venivano dati il giusto spazio e la giusta importanza, differentemente da quanto avveniva in altri settori. Infatti, nei settori dirigenziali, commerciali o similari, gli impianti VMC hanno da sempre ricoperto un ruolo importante, strategico e fondamentale, per quanto riguarda il benessere interno degli occupanti e la riduzione dei consumi energetici globali dell’edificio stesso.

Gli impianti di VMC si stanno diffondendo e stanno coprendo tutti i settori edilizi, proprio nell’ottica che entro il 2020 gli edifici dovranno essere ad energia quasi zero. Essi trovano diffusa applicazione nelle case, negli uffici e nelle industrie, e spesso permettono di risolvere problematiche relative ad ammaloramenti interni delle strutture edilizie.

Questo può avvenire in presenza di ponti termici e dove la percentuale di umidità relativa è elevata (come spesso di osserva nei bagni o nelle cucine), e dove la salubrità dell’aria è un fattore essenziale per la salute delle persone (come possono essere le camere da letto o le singole stanze dove gli occupanti trascorrono gran parte del loro tempo).

Già dal 1983 l'Organizzazione Mondiale della Sanità - OMS ha riconosciuto una patologia associata agli ambienti residenziali e lavorativi, la SBS, ossia la Sick Building Syndrome, Sindrome da Edificio Malato, che corrisponde ad una combinazione di disturbi legati a tutti gli aspetti del “microclima” cui le persone sono esposte, che comprendono le condizioni di illuminazione, ma anche e soprattutto l’umidità dell’aria, il ricambio della ventilazione e la possibile emissione di alcune sostanze nocive dai materiali impiegati per la costruzione.

Per meglio comprendere quali siano gli inquinanti che possono essere presenti all’intero dei nostri edifici, si riporta la seguente tabella.
 

Inquinanti chimici	Monossido di carbonio (CO); Biossido di azoto (NO2); Biossido di zolfo (SO2); Composti organici volatili (VOC); Formaldeide; Benzene.	Idrocarburi aromatici policiclici (IPA); Ozono (O3); Particolato aerodisperso (PM10, PM2.5); Fumo di tabacco ambientale; Pesticidi; Amianto;
Inquinanti biologici	Batteri; Virus; Pollini; Funghi e muffe	Acari (considerati tra le principali cause di allergia ed asma); Allergeni degli animali domestici.
Inquinanti fisici	Radon;

Ovviamente, però, non va dimenticato che un impianto VMC deve essere dimensionato in modo corretto, cosciente e da persone qualificate affinché i vantaggi ottenibili, soprattutto in ambito energetico, non vengano vanificati in termini di assorbimenti elettrici da parte delle unità di ventilazione.

Nell’ottica di un corretto audit energetico dell’edificio ospitante, inoltre, non vanno tralasciati i costi derivanti dalla manutenzione ordinaria che tali impianti richiedono, come ad esempio la regolare pulizia dei filtri, elementi fondamentali e di indispensabile utilità, ma che possono rivelarsi deleteri per l’immobile e gli occupanti.

 

COS’È UN IMPIANTO DI VENTILAZIONE MECCANICA CONTROLLATA

Un impianto di Ventilazione Meccanica Controllata è, sostanzialmente, un impianto mediante il quale viene garantito un continuo ricambio dell’aria all’interno di un edificio o di singoli locali, con il vantaggio di poter controllare anche la qualità dell’aria immessa e ricambiata.

Esistono fondamentalmente due macro sistemi di ventilazione; o meglio, è possibile realizzare impianti con unità a singolo flusso o a doppio flusso.

 

SISTEMI VMC A SINGOLO FLUSSO

Un sistema di ventilazione a semplice flusso prevede l’adozione di un sistema di immissione o estrazione dell’aria affidato a un’unità ventilante, dimensionata in base alla portata di aria necessaria al mantenimento delle condizioni di comfort interne, anche sulla base dell’abbattimento degli inquinanti presenti o generabili durante l’utilizzo dell’immobile e delle unità statiche (solitamente applicate ai telai dei serramenti o sui cassonetti degli avvolgibili), a cui viene affidata l’immissione o la fuoriuscita dell’aria, in funzione che l’impianto VMC lavori in pressione o depressione.

Si ritiene, però, più opportuna, l’adozione di un sistema VMC in cui l’unità di ventilazione provveda all’immissione dell’aria, e le bocchette poste sui serramenti, per effetto di sovrappressione, provvedano all’espulsione dell’aria, fornendo una serie di vantaggi:
 

• Possibilità di filtrazione dell’aria esterna prima dell’immissione in ambiente;
• Mantenimento dei locali in sovrappressione, fattore che elimina la possibilità di ingresso di odori e inquinanti;
• Maggiore controllo dell’aria immessa in ogni singolo ambiente, con conseguente maggiore velocità di bilanciamento dei circuiti e riduzione dei tempi di start-up.

Le unità statiche da applicare su serramenti o cassonetti o altri elementi quali bocchette, possono essere di tipo normale, o igroregolabili.

Le unità di tipo normale sono essenzialmente costituite da bocchette complete di un sistema di regolazione della portata d’aria. Tale sistema può essere di due tipi: di tipo statico, ossia regolato in fase di installazione dell’elemento per il quale, in caso di modifica delle condizioni interne dovute per esempio all’accensione di cappe, esista la possibilità di assistere alla mutazione delle condizioni dei flussi di aria nei locali attigui; oppure autoregolanti, ossia dotato di un elemento specifico (elementi caratterizzati da una membrana siliconica o da un pala dotata di una molla tarata), in grado di autoregolare il flusso d’aria in base alle variazioni di utilizzazione interne, garantendo una portata costante.

Le unità di tipo igroregolabili, invece, hanno un elemento igroscopico, in grado di modificare le sezioni di passaggio in modo automatico, al variare dell’umidità relativa del locale. Questi elementi, pertanto, permettono di controllare la percentuale di umidità relativa interna dei singoli locali.
 

IMPIANTO VMC A SINGOLO FLUSSO
VANTAGGI	SVANTAGGI
Minore costo di investimento iniziale rispetto ad un impianto a doppio flusso con recupero di calore; Minore ingombro di canali; Minori costi di manutenzione; Impianto realizzabile con maggiore facilità nel caso di ristrutturazioni; Minori assorbimenti elettrici, avendo un solo ventilatore.	Minore recupero energetico a causa dell’assenza di recuperatori di calore; Necessaria una portata d’aria maggiore per il mantenimento delle condizioni interne ottimali di temperatura e umidità relativa; Maggiore richiesta di potenza dell’impianto di climatizzazione a causa dell’assenza di recupero di calore tra aria immessa ed espulsa; Nessun beneficio in termini di efficienza energetica; Tempi di ammortamento della spesa iniziale più lunghi; Necessitano di maggiore attenzione per la riduzione dell’immissione di rumore nei locali.

Tabella 5 – Vantaggi e svantaggi di un impianto VMC a singolo flusso

 

SISTEMI VMC A DOPPIO FLUSSO

Gli impianti VMC a doppio flusso differiscono da quelli a singolo flusso per il fatto che viene installata un’unità di ventilazione completa di sistema di recupero di calore, che gestisce l’immissione e la ripresa di aria dai singoli locali.

Nel caso di complessi residenziali costituiti da più unità abitative, è possibile predisporre un impianto di ventilazione centralizzato, costituito da una sola macchina, equipaggiando ogni singola unità immobiliare di recuperatori di calore di tipo “passivo”, provvisti di scambiatore di calore ma senza ventilatori. Questa soluzione permette di abbattere i costi di installazione iniziali, ma anche i costi manutentivi.

Come anticipato, questi sistemi hanno tra i tanti vantaggi quello di poter recuperare grande parte dell’energia richiesta per il mantenimento delle condizioni interne, scambiando calore tra l’aria di mandata e l’aria estratta, riducendo notevolmente i consumi energetici. 
 

IMPIANTO VMC A DOPPIO FLUSSO
VANTAGGI	SVANTAGGI
Massima efficienza energetica grazie ai sistemi di recupero del calore; Necessità di una portata d’aria minore nei singoli locali per il mantenimento delle condizioni di unità relativa interna ai locali; Maggiore controllo della sovrappressione o della depressione nei singoli locali; Tempi di ammortamento dell’investimento iniziale più rapidi.	Maggiore assorbimento elettrico legato alla presenza di un ventilatore anche per la ripresa dell’aria;  Maggiore ingombro dei canali dovuto alle linee di ripresa dell’aria; Maggiore investimento iniziale.

 

IL RECUPERATORE DI CALORE NEGLI IMPIANTI VMC

Il cuore pulsante di un impianto VMC risiede nel sistema di ventilazione e, soprattutto, nella tecnologia adottata per il sistema di recupero di calore; ma risiede anche nelle soluzioni che il progettista adotta per massimizzare il già alto livello di rendimento delle unità stesse.

Esistono fondamentalmente le seguenti tipologie di sistemi di recupero negli impianti VMC:

IMPIANTO VMC AUTONOMI

• Unità con recupero a flussi incrociati;
• Unità con recupero di tipo rotativo;
• Unità con recuperatore termodinamico;

IMPIANTO VMC CENTRALIZZATO

• Recuperatori di calore di tipo passivo.

 

RECUPERATORI DI CALORE A FLUSSI INCROCIATI

I recuperatori di calore a flussi incrociati sono sistemi di recupero di tipo statico, ossia non hanno alcun elemento in movimento e trovano larga diffusione negli impianti VMC, soprattutto per il loro ridotto spazio in termini di altezza.

Essi, infatti, permettono di realizzare unità di ventilazione di ridotto spessore, permettendo una migliore collocazione delle stesse anche in zone dell’immobile nelle quali si prevede l’installazione a soffitto, senza necessariamente dover predisporre un locale specifico. Ovviamente, anche in questo caso, le dimensioni e gli ingombri dell’unità sono direttamente proporzionali alla portata d’aria della macchina e al recupero garantito dalla stessa.

Gli scambiatori a flussi incrociati di tipo normale hanno efficienze medie del 40-70%, ma solitamente le unità utilizzate negli impianti VMC di tipo domestico sono equipaggiati con recuperatori di calore con flussi d’aria in controcorrente, che sono in grado di raggiungere valori di efficienza attorno a 80-90%.