Scambiatori impianti di condizionamento | CDR

Scambiatori impianti di condizionamento

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Cos’è un impianto di condizionamento?

Per definizione si tratta di un impianto in grado di raggiungere, mantenere e controllare, negli ambienti dove viene installato, determinate condizioni di temperatura che vengono prefissate relative all’umidità, alla qualità e movimento dell’aria.

Impianti di condizionamento civili ed industriali

Gli impianti di condizionamento civili sono progettati e realizzati con il fine di garantire condizioni di comfort ideali per tutti gli occupanti e le loro esigenze, un esempio sono le applicazioni relative al servizio di residenze occupate a carattere continuativo o saltuario.

Come gli alberghi o pensioni, gli edifici adibiti a uffici o assimilabili, cinema, teatri, sale per congressi, mostre, biblioteche, luoghi di culto, bar, ristoranti sale da ballo, edifici adibiti ad attività commerciali e assimilabili, piscine, saune, palestre, edifici adibiti a scuole e assimilabili.

Gli impianti di condizionamento industriali invece hanno lo scopo di garantire condizioni di temperatura, umidità e qualità dell’aria ottimali per la particolare destinazione degli ambienti, per la buona riuscita di un processo o di una lavorazione, per la conservazione di un bene o di un’opera d’arte.

Sono di tipo industriale gli impianti al servizio di librerie, musei, ospedali (degenze, sale operatorie e locali annessi, radiologia, radioterapie, cure intensive, reparti infettivi, grandi ustionati, terapia fisica, idroterapia, ambulatori, laboratori, sterilizzazione, stabulari ecc.).

Come industrie meccaniche, tessili, ceramiche, elettroniche, laboratori fotografici, manifatture tabacco, industrie per la plastica, la gomma, il vetro, stabilimenti alimentari, stabilimenti farmaceutici, stamperie, centrali elettriche, nucleari, centri elaborazione dati ecc.

Come funziona un impianto di condizionamento?

A seconda della necessità, l’impianto di condizionamento può avere un funzionamento continuo mantenendo la temperatura costante 24 ore su 24 oppure un funzionamento discontinuo, al fine di mantenere determinate condizioni solo in alcuni momenti della giornata.

Inoltre possono essere classificati in funzione della localizzazione dei trattamenti e quindi si possono avere impianti con trattamento centralizzato, caratterizzati da unità centrali per il condizionamento dell’aria esterna, dell’aria di ripresa e dell’eventuale aria di ricircolo.

Questi impianti sono generalmente detti a tutt’aria e possono essere muniti di unità terminali locali. Altri impianti di condizionamento sono quelli con trattamento centralizzato della sola aria esterna e trattamento finale locale, caratterizzati da unità centrali per il condizionamento dell’aria esterna e da unità terminali locali per il trattamento termico in ambiente.

Questi impianti sono generalmente detti misti o ad aria primaria e terminali locali. Infine esistono gli impianti di condizionamento con trattamento locale, caratterizzati da unità atte al trattamento in ambiente sia dell’aria esterna che di ricircolo.

Altri impianti che fanno parte della categoria ma non garantiscono il conseguimento della qualità dell’aria e delle caratteristiche termoigrometriche sono i condizionatori da finestra con presa d’aria esterna e i ventilconvettori con presa di aria esterna.

Caratteristiche da tenere presente per l’impianto di condizionamento:

  • condizioni climatiche dell’ambiente esterno;
  • condizioni climatiche interne da raggiungere;
  • carichi termici e variabilità nel tempo e nello spazio;
  • destinazione d’uso dell’edificio e dei singoli ambienti;
  • necessità di un controllo metodico delle condizioni termoigrometriche nei diversi ambienti;
  • particolari condizioni operative ambientali che possano richiedere soluzioni speciali;
  • esigenze in termini di qualità dell’aria;
  • necessità che l’impianto sia in grado di provvedere al controllo del fumo in caso di incendio;
  • eventuali problemi di impatto delle tipologie impiantistiche;
  • disponibilità di spazi tecnici per l’installazione delle macchine, dei condotti per l’aria, dei terminali;
  • possibilità di semplici riadattamenti dell’impianto a nuove e diverse destinazioni d’uso.

Ovviamente anche i costi possono incidere sulla scelta dell’impianto di condizionamento consono alle proprie esigenze, come l’affidabilità e la facilità di manutenzione.

E non ultimo, tra i requisiti importanti c’è anche la sensibilità degli aspetti energetici ambientali nel rispetto delle vigenti leggi in materia di inquinamento e risparmio energetico.

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  • Vantaggi: risolve le problematiche legate alla rottura dello scambiatore dovuta a condizione estreme di lavoro.

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Torri di raffreddamento: cosa sono

La torre di raffreddamento è uno scambiatore di calore gas-liquido e la fase liquida scambia energia alla fase gassosa per ridurre la temperatura, e proprio al fine di tenere sotto controllo l’inquinamento atmosferico ed ambientale, sul mercato si trovano speciali filtri in grado di ridurre anche del 95% i livelli di particolato.

Un dato sicuramente esemplare che serve a monitorare gli effetti dell’inquinamento dovuto alle torri di raffreddamento.

Da cosa è costituita la fase gassosa?

La fase gassosa è costituita da aria o vapore d’acqua mentre la fase liquida da acqua di vario tipo.

Lo scambio di calore può essere effettuato mediante contatto tra le fasi, per questo si parla di torre di raffreddamento “tout court”, o a superficie in uno scambiatore di calore a tubi, piastre o altro, ed in questo caso si parla più sovente di batteria di raffreddamento.

Come possono essere utilizzare le torri di raffreddamento?

Le torri di raffreddamento possono essere utilizzate nell’ambito nominato nell’ambito HVAC ovvero riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria, oppure in ambito industriale nell’operazione unitaria di umidificazione.

Quali tipologie costruttive presentano?

Nell’ambito delle tipologie costruttive, le torri di raffreddamento possono essere a circolazione forzata oppure a flusso indotto.

Le torri di raffreddamento a circolazione forzata sono utilizzate nel raffreddamento dell’acqua mentre le torri di raffreddamento a flusso indotto sfruttano l’evaporazione stessa dell’acqua.

Queste torri senza ventilatore sono dette a flusso indotto ed hanno una caratteristica sagoma a sezione verticale costituita da un iperboloide a una falda, per ragioni statiche e costruttive.

Le torri a circolazione naturale sono preferite nelle centrali nucleari e geotermiche, dove è giustificato il costo elevato dell’apparecchiatura, entrando in gioco portate di aria elevate.

Principio di funzionamento

L’acqua dispersa nella parte superiore della torre, cadente verso il basso, viene a contatto con l’aria indotta a salire dal ventilatore o dalla differenza di densità.

Il contatto è tanto più stretto quanto più è estesa la superficie delle gocce d’acqua che entrano in contatto con l’aria (ovvero la superficie di scambio di materia). Si ha quindi un trasferimento di massa dalle gocce d’acqua (fase dispersa) verso l’aria (fase continua), dovuto all’umidificazione dell’aria stessa, che non è satura in vapore.

Questo trasferimento di massa è di tipo evaporativo, quindi l’acqua cede energia all’aria in modo sostanzialmente isotermico per l’aria, ma con cessione, e quindi con raffreddamento, da parte dell’acqua.

La condizione essenziale per il funzionamento è la non saturazione dell’aria (in vapore acqueo); ne consegue che la torre non potrà funzionare in caso di aria satura,ad esempio in un giorno di pioggia.

Quali sono le normali prestazioni della torre di raffreddamento?

Una torre evaporativa di corrette dimensioni, è in grado di fornire acqua fredda ad una temperatura pari alla temperatura di bulbo umido più 3–4 K. In un giorno ventilato e sereno di mezza stagione, è ragionevole pensare ad una temperatura di uscita di 20–25 °C, mentre in un giorno caldo e afoso d’estate ci si aspetta di utilizzare acqua a 34–35 °C.

Di questo va ovviamente tenuto conto il dimensionamento delle apparecchiature che dipendono dalla torre.

Perchè le torri di raffreddamento sono ritenute inquinanti?

Per via delle notevoli dimensioni, le torri di raffreddamento, nella cultura e nel pensiero comune sono ritenute inquinanti, la forma caratteristica e la grande quantità di vapore che ne fuoriesce, che a prima vista sembra fumo, vanno ad avallare questo pensiero. Per questo sono diventate spesso un simbolo dell’inquinamento industriale, sebbene le loro emissioni si limitino ad innocuo vapore d’acqua.

Un’altra credenza, molto diffusa nell’immaginario di massa, associa indissolubilmente questi manufatti agli impianti nucleari, quando in realtà l’applicazione in quel settore è solo uno dei tanti, e variegati, ambiti in cui sono utilizzate.

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