Aerazione e ventilazione

Sono sicuramente i sistemi più efficaci per prevenire e per risolvere la formazione di effetti condensativi negli edifici. Il termine aerazione si riferisce al ricambio d’aria ottenuto naturalmente aprendo le finestre, mentre la ventilazione ottiene lo stesso risultato utilizzando delle ventole motorizzate.

Aerazione

Aerazione e ventilazioneL’aerazione è il sistema più semplice e più noto per evacuare l’umidità dell’aria in eccesso. Consiste nell’aprire le finestre ad intervalli più o meno regolari, consentendo all’aria interna umida e viziata di uscire, e all’aria esterna più secca e pulita di entrare. Si ottiene così un controllo dei valori di UR interna. Impiegando questo metodo, la perdita di calore è totale. Ogni volta che si aprono le finestre, tutta l’aria calda esce, e tutta l’aria fredda entra. Il calore disperso in questo modo rappresenta una quota significativa del fabbisogno termico dell’edificio. Nelle costruzioni datate, il ricambio d’aria naturale contribuisce per circa il 30% al totale delle dispersioni di calore, ed in quelle più recenti e più isolate, raggiunge e spesso supera il 50%. Negli edifici ad alta ed altissima efficienza energetica, come ad esempio in quelli di classe A e superiori, fino agli NZEB (Near Zero Energy Building), ovvero le costruzioni a consumo energetico prossimo allo zero, la modalità di ricambio aria tramite aerazione naturale non è addirittura ammessa, se questo può determinare una dispersione di calore, cioè se l’aria esterna è più fredda di quella interna.

Il fatto che fino alla metà dell’energia necessaria per riscaldare la casa, venga letteralmente buttata via dalla finestra, oramai rappresenta una soluzione non più praticabile. Sono stati sviluppati nel tempo diversi sistemi che consentono una corretta sostituzione dell’aria, recuperando quasi tutto il calore che andrebbe altrimenti disperso con i ricambi naturali.

Ventilazione

La VMC: Ventilazione meccanica controllata

Aerazione e ventilazione1

Schema di uno scambiatore di calore a flussi incrociati. L’aria interna calda viene espulsa, e cede gran parte del suo calore a quella fredda esterna, che contemporaneamente viene immessa. I due flussi d’aria sono separati all’interno dello scambiatore di calore, e non entrano mai in contatto. In questo modo si ottiene un recupero energetico che può raggiungere il 90%.

Si tratta di apparati che consentono di ricambiare l’aria in maniera automatica negli edifici, senza la necessità di aprire le finestre, garantendo nel contempo un notevole risparmio energetico. Generalmente prevedono l’estrazione forzata dell’aria viziata interna, e la contestuale immissione di aria esterna, eventualmente filtrata, o in maniera spontanea o per mezzo di elettroventole. I VMC possono essere a semplice flusso o a doppio flusso.

Sistemi a semplice flusso

L’aria interna viene estratta con delle ventole motorizzate, e la depressione creata nei locali, fa sì che l’aria esterna possa entrare spontaneamente attraverso delle bocchette di ripresa. Queste sono eventualmente regolabili in base ai parametri dell’aria interna, come ad esempio l’umidità o la presenza di sostanze volatili o di altri inquinanti, oppure sono a portata d’aria costante. Pur essendo classificati come sistemi di ventilazione meccanica controllata, sono più propriamente dei sistemi di estrazione d’aria leggermente più evoluti di quelli tradizionali.
Infatti non consentono alcun tipo di recupero termico, tengono l’intero edificio in permanente depressione, e in qualche modo possono essere assimilati a degli spifferi controllati. Infatti consentono all’aria esterna di penetrare all’interno dell’edificio attraverso le bocchette, in maniera dosata. Tutti gli impianti esistenti prevedono che l’aria venga estratta dai locali dove si genera più vapore, come bagni e cucine, e che venga immessa nei locali più nobili come le camere da letto ed i soggiorni. Perciò si dovrà tenere conto che su questi ultimi locali, almeno nel regime invernale, vi sia una immissione continua di aria fredda proveniente dall’esterno. Sono decisamente più economici dei sistemi a doppio flusso, e assicurano in ogni caso una corretta stabilizzazione dell’UR interna.

Sono sempre meno utilizzati, a favore dei sistemi a doppio flusso con recuperatore di calore.

Sistemi a doppio flusso

Si tratta di sistemi di ventilazione più completi, dove si realizzano due distinti flussi d’aria forzati, di cui uno in estrazione e l’altro in immissione. Generalmente gli apparati e gli impianti a doppio flusso utilizzano dei recuperatori di calore statici a flussi incrociati o in controcorrente.
Il flusso di aria calda in uscita, trasferisce il calore a quella fredda in entrata attraverso uno scambiatore, dove i due flussi lambiscono due lati opposti di un setto separatore di plastica o di metallo, senza mai miscelarsi. Gli impianti più evoluti utilizzano degli scambiatori a disco rotante ad alto rendimento, o delle pompe di calore che trasferiscono l’energia termica in maniera più efficiente.
Esistono diversi tipi di impianto, realizzati in base alle varie necessità di utilizzo degli edifici. 

VMC condominiali

Sono impianti del tipo pluriedificio, dove un’unica unità di ventilazione, gestisce più abitazioni dello stesso complesso edilizio, quindi necessita di apposite canalizzazioni d’aria che raggiungono ogni singola casa nei vari piani, realizzando i ricambi d’aria necessari  per ciascun ambiente. Derivano dagli impianti generalmente usati negli uffici e nelle grosse strutture, e vengono impiegati nei condomini. Sono utilizzati raramente nei lavori di ristrutturazione, a causa della complessità di inserimento delle varie canalizzazioni, mentre nel nuovo rappresentano un sistema efficace ed economico di ventilazione meccanica controllata.

VMC per singole unità abitative

Nelle applicazioni più comuni, cioè quelle che riguardano una singola abitazione, si utilizzano normalmente due categorie di impianto, i centralizzati, ed i decentralizzati.

Impianti centralizzati

Rientrano nella categoria dei centralizzati, tutti gli impianti dotati di una singola unità di ventilazione, atta a garantire l’intero fabbisogno di ricambi d’aria della casa. Necessitano di due fori comunicanti con l’esterno, uno di immissione dal quale entra l’aria esterna pulita, che poi andrà distribuita in tutta la casa, e l’altro di estrazione dove l’aria interna viziata viene invece espulsa. All’interno dell’unità di ventilazione sono generalmente presenti dei filtri con vari livelli di prestazione ed efficienza, lo scambiatore di calore, e dei sistemi di misurazione e controllo dei parametri dell’aria, sia in ingresso che in uscita. All’unità ventilante sono collegate diverse canalizzazioni di immissione, generalmente in numero variabile da 4 a 6, ed altrettante di ripresa, che raggiungono i diversi locali dell’abitazione per mezzo di tubazioni, e terminano con delle griglie e diffusori di varia forma e dimensione.

Hanno una portata variabile dai 100 ai 400 m³/h, un rendimento di recupero fra il 75 ed il 95%, e consumi elettrici fra i 30 ed i 150 W. Generalmente sono dotati di filtri di categoria fine, in classe F7 o F9, che filtrano efficacemente anche spore e pollini. Possono facilmente essere installati sul nuovo, mentre nei lavori di ristrutturazione risultano talvolta problematici, perché necessitano di varie opere di canalizzazione, e di controsoffittatura piuttosto costose e invasive.

Apparati puntuali o decentralizzati

Sono costituiti da piccole unità ventilanti, generalmente di potenza variabile dai 2 ai 40 W, con portate fra i 20 ed i 70 m³/h, e rendimenti fra il 70 ed il 92%, adatti a gestire il corretto ricambio d’aria in un solo locale (sistemi monostanza o Single Room).

Gli apparati disponibili in commercio possono essere di due tipi: a flusso continuo, quando realizzano contemporaneamente l’immissione e l’espulsione, oppure a flusso ciclico se lo fanno in modalità alternata. Generalmente hanno dei filtri molto semplici di categoria grossa, in classe G3 o G4, e più raramente di categoria fine in classe F7 o F9. La quasi totalità degli apparecchi esistenti utilizza il foro (o i fori) di comunicazione con l’esterno, solo per consentire il passaggio dell’aria, ed in questi casi il diametro è fra i 100 ed i 120 mm.
Tutti i produttori raccomandano che il foro sia leggermente inclinato verso l’esterno (almeno 3%) per consentire l’evacuazione dell’eventuale condensa.
Alcuni fra i sistemi più moderni ed efficienti invece, vengono interamente alloggiati all’interno del foro parete, che in questi casi dovrà essere di maggiore dimensione. Al momento sono presenti sul mercato diversi apparati con diametro dai 100 ai 350 mm, che si installano all’interno del foro parete.
I VMC decentralizzati a flussi continui, generalmente non possono funzionare a temperature inferiori a -5°C, a causa della formazione di ghiaccio al loro interno.

Quelli a flusso ciclico invece sono attivi fino ai -20°C.


VMC decentralizzati a flussi continui

Sono degli apparati dove il flusso di immissione e quello di estrazione, sono rispettivamente generati in maniera continua da due distinte elettroventole. Il calore dell’aria estratta viene parzialmente trasferito su quella immessa, per mezzo di uno scambiatore, generalmente a flussi incrociati  e più raramente a flussi in controcorrente.

VMC decentralizzati a flusso ciclico

Ventolino1aI sistemi descritti precedentemente, sono anche chiamati “a flussi continui”, perché sia l’aria in ingresso che quella in uscita, realizzano contemporaneamente dei flussi continui. Uno è sempre in entrata e l’altro è sempre in uscita, anche se eventualmente sbilanciati. Una novità di rilievo nel settore della VMC, è stata l’idea della tedesca inVENTer, brevettata oltre 20 anni fa. Si tratta di un apparato di ventilazione con accumulatore rigenerativo, dove una sola ventola aziona un flusso d’aria con ciclo alternato. Per 70 secondi in estrazione, e per altrettanti in immissione. L’aria viene fatta passare attraverso un cilindro di ceramica a nido d’ape, dotato di numerosi fori longitudinali paralleli fra loro.

Immagine di un apparato decentralizzato a flusso ciclico modello Ventolino 1.

Il suo funzionamento prevede due fasi distinte, estrazione ed immissione.

 

 

 

Fase di estrazione

L’aria interna calda, viene estratta dalla ventola e passa attraverso il cilindro ceramico freddo. In questo modo cede il calore sensibile derivante dalla sua maggiore temperatura, oltre a quello latente dovuto alla condensazione del vapore, al cilindro ceramico che funge da accumulatore di calore.

 

Aerazione e ventilazione5I sistemi a flusso ciclico alternato, derivati dalla inVENTer, generano nel primo ciclo un flusso d’aria in uscita per circa 70 secondi, che accumula il calore nel cilindro rigenerativo in ceramica a nido d’ape. Nel ciclo successivo invertono la rotazione della ventola, così che l’aria esterna fredda possa riscaldarsi attraversando il cilindro. Il lato interno dell’accumulatore ceramico tenderà a mantenersi sempre più caldo rispetto a quello esterno.


Fase di immissione

Durante il ciclo inverso avviene l’opposto. La ventola inverte il senso di rotazione, e il flusso di aria esterna fredda in ingresso, attraversa il cilindro caldo aumentando la sua temperatura. Oltre al calore, l’aria in ingresso recupera anche una buona parte dell’umidità precedentemente accumulata sul cilindro.

Un apparato di questo tipo ha un rendimento di recupero che raggiunge il 90%, e utilizza un solo motore della potenza di di 1,92 o di 0,67 W.

VMC decentralizzati integrati nel foro finestra

Una recente innovazione nel settore della VMC decentralizzata, è costituita dalla possibilità di inserire un apparato in adiacenza all’infisso, o al suo interno, oppure in posizione immediatamente affiancata, ma comunque a scomparsa. Ciò consente di ottenere molteplici vantaggi in termini di praticità e di efficienza, poiché la ventilazione è localizzata esattamente sull’infisso, che appunto nasce da questa esigenza. Impiegando apparati di questo tipo, si ottengono dei valori molto validi di recupero energetico, filtrando l’aria immessa all’interno dei locali con vari livelli di efficienza. Tali apparati possono anche essere gestiti da appositi sistemi di regolazione e controllo, eventualmente integrabili agli apparati domotici già presenti nell’edificio.

HRV e ERV

I sistemi di ventilazione domestica vengono inoltre suddivisi in due distinti gruppi, secondo le modalità impiegate per recuperare il calore, che sono:

  • HRV (Heat Recovery Systems)
  • ERV(Energy Recovery Systems)

La differenza fra gli HRV ed i ERV, è che i primi recuperano solo il calore sensibile dall’aria esausta, mentre i secondi detti anche “entalpici”, recuperano anche il calore latente di condensazione e sono quindi più efficienti. Per questo motivo il rendimento dei sistemi ERV può anche superare il 100%.

Effetti del recupero di energia

Un aspetto poco conosciuto dei sistemi VMC, è che possono realizzare dei recuperi di calore veramente molto interessanti.

Esempio: immaginiamo una situazione reale nel regime invernale, dove l’aria in uscita è caratterizzata da t = 20°C, con una portata di 50 m³/h, e l’aria in ingresso si trova con t = 0°C, con lo stesso valore di portata. Questa condizione si verifica molto frequentemente nelle giornate invernali. La maggior parte dei sistemi VMC attualmente disponibili in commercio, è in grado attraverso il recuperatore, di portare l’aria immessa ad una temperatura di circa 15/16°C.

Per garantire lo stesso ricambio d’aria, in assenza del sistema VMC cioè aprendo le finestre, l’aria immessa sarebbe stata quella esterna, quindi anziché a 15°C, sarebbe entrata a 0°C. Se avessimo dovuto scaldare l’aria in ingresso, per esempio con una resistenza elettrica, per portare 50 m³/h d’aria da 0°C a 15°C sarebbero stati necessari circa 250 W. Un apparato VMC delle caratteristiche descritte, consuma circa 5 W, ed è in grado di recuperarne 250.
L’esempio non è rigoroso, perché occorre considerare che una parte del vapore dell’aria espulsa, cede il suo calore di condensazione all’interno dello scambiatore all’aria immessa, andando ad incrementare ulteriormente la potenza termica trasferita.
A questo punto, è facile comprendere quanto sia vantaggioso l’uso di un apparato VMC, anche ai fini del risparmio energetico.

Consulta le Normative sulla ventilazione domenstica.

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