Quali sono i tipi più comuni di recuperatori di calore nelle UTA e come funzionano?
I tre tipi più comuni di scambiatori di calore a recupero di energia (recuperatori) nelle unità di trattamento dell'aria (UTA) sono:
• Scambiatori di calore a piastre
• Scambiatori di calore rotanti
• Scambiatori di calore ad accoppiamento di liquido
• Scambiatori di calore rotanti
• Scambiatori di calore ad accoppiamento di liquido
Ogni tipo ha progetti e casi d'uso distinti, basati sull'efficienza e su vantaggi specifici.
Recuperatori a piastre
Gli scambiatori a piastre, come suggerisce il nome, utilizzano un pacchetto di piastre per trasferire il calore tra due flussi d'aria. Il tipo più comune è lo scambiatore a flussi incrociati, in cui l'aria passa attraverso canali perpendicolari nelle piastre. Quando l'aria calda in uscita passa attraverso una serie di piastre e l'aria fredda in entrata attraverso un'altra, il calore viene trasferito efficacemente dall'aria calda a quella fredda, riducendo il carico sui sistemi di riscaldamento e raffreddamento.
Un'altra parte fondamentale dello scambiatore di calore a piastre è un bypass con una serranda controllata da un attuatore. Solitamente inserito nel flusso dell'aria di mandata, viene utilizzato per indirizzare l'aria esterna (parzialmente o completamente) senza passare attraverso il recuperatore.
Recuperatori rotanti
Gli scambiatori di calore rotanti, o ruote di calore, offrono un efficiente recupero di calore facendo ruotare una ruota che assorbe il calore tra i flussi d'aria di alimentazione e di scarico. Sono in grado di trasferire calore sensibile e latente. Il calore sensibile si riferisce all'energia legata alla temperatura, mentre il calore latente si riferisce al contenuto di umidità.
Gli scambiatori rotanti sono di tre tipi:
• A condensazione: Recupera l'umidità solo nelle stagioni fredde.
• Tipo a entalpia: Recupera l'umidità sia nelle stagioni fredde che in quelle di transizione.
• Tipo ad assorbimento: Recupera l'umidità tutto l'anno.
Le ruote di calore a condensazione sono i tipi di scambiatori più comunemente utilizzati. Sono più economici degli altri e non richiedono attrezzature aggiuntive per il corretto funzionamento.
Gli scambiatori di calore rotanti, o ruote di calore, offrono un efficiente recupero di calore facendo ruotare una ruota che assorbe il calore tra i flussi d'aria di alimentazione e di scarico. Sono in grado di trasferire calore sensibile e latente. Il calore sensibile si riferisce all'energia legata alla temperatura, mentre il calore latente si riferisce al contenuto di umidità.
Gli scambiatori rotanti sono di tre tipi:
• A condensazione: Recupera l'umidità solo nelle stagioni fredde.
• Tipo a entalpia: Recupera l'umidità sia nelle stagioni fredde che in quelle di transizione.
• Tipo ad assorbimento: Recupera l'umidità tutto l'anno.
Le ruote di calore a condensazione sono i tipi di scambiatori più comunemente utilizzati. Sono più economici degli altri e non richiedono attrezzature aggiuntive per il corretto funzionamento.
Recuperatori ad accoppiamento di liquido
Un sistema di recupero di calore ad accoppiamento di liquido è costituito da due serpentine ad alette tubolari separate, una situata nel flusso dell'aria di mandata e l'altra in quello di scarico. Queste batterie sono collegate da un circuito di liquido, solitamente riempito con una miscela di acqua e glicole, che trasferisce il calore dall'aria di scarico all'aria di mandata.
Questi sistemi sono molto efficaci nel recuperare il calore dall'aria di scarico ad alta temperatura, il che li rende adatti agli ambienti industriali. Inoltre, possono essere installati a una certa distanza tra le sezioni di alimentazione e di scarico, offrendo una maggiore flessibilità in termini di pianificazione dello spazio.
Un sistema di recupero di calore ad accoppiamento di liquido è costituito da due serpentine ad alette tubolari separate, una situata nel flusso dell'aria di mandata e l'altra in quello di scarico. Queste batterie sono collegate da un circuito di liquido, solitamente riempito con una miscela di acqua e glicole, che trasferisce il calore dall'aria di scarico all'aria di mandata.
Questi sistemi sono molto efficaci nel recuperare il calore dall'aria di scarico ad alta temperatura, il che li rende adatti agli ambienti industriali. Inoltre, possono essere installati a una certa distanza tra le sezioni di alimentazione e di scarico, offrendo una maggiore flessibilità in termini di pianificazione dello spazio.
Efficienza dei sistemi di recupero del calore
L'efficienza degli scambiatori di recupero di calore varia in base al tipo e alle condizioni operative specifiche. Di seguito sono riportati gli intervalli di efficienza tipici della temperatura:
• Scambiatori di calore a piastre: 40-80%
• Scambiatori di calore rotanti: 60-85%
• Scambiatori di calore ad accoppiamento di liquido: 40-65%.
L'efficienza dipende da molti fattori, come la differenza di temperatura (ΔT) tra i flussi d'aria, la superficie dello scambiatore, la portata d'aria e le condizioni ambientali.
L'efficienza degli scambiatori di recupero di calore varia in base al tipo e alle condizioni operative specifiche. Di seguito sono riportati gli intervalli di efficienza tipici della temperatura:
• Scambiatori di calore a piastre: 40-80%
• Scambiatori di calore rotanti: 60-85%
• Scambiatori di calore ad accoppiamento di liquido: 40-65%.
L'efficienza dipende da molti fattori, come la differenza di temperatura (ΔT) tra i flussi d'aria, la superficie dello scambiatore, la portata d'aria e le condizioni ambientali.
Perdite d'aria nei sistemi di recupero del calore
Le perdite d'aria possono ridurre le prestazioni di un sistema di recupero del calore consentendo all'aria di scarico di mescolarsi con l'aria di mandata, introducendo potenzialmente contaminanti. Ecco un riepilogo dei tassi di perdita per i diversi tipi di scambiatori di calore:
• Scambiatori di calore a piastre: Perdite d'aria minime, in genere inferiori all'1%, che possono essere ulteriormente ridotte con migliori pratiche di sigillatura e installazione.
• Scambiatori di calore rotanti: Più inclini alle perdite, anche se possono essere ridotte al minimo con una sezione di spurgo e un corretto posizionamento del ventilatore, riducendo le perdite a meno dello 0,1%.
• Scambiatori di calore ad accoppiamento di liquido: Non si verificano perdite d'aria perché i flussi d'aria di alimentazione e di scarico sono completamente isolati l'uno dall'altro.
Le perdite d'aria possono ridurre le prestazioni di un sistema di recupero del calore consentendo all'aria di scarico di mescolarsi con l'aria di mandata, introducendo potenzialmente contaminanti. Ecco un riepilogo dei tassi di perdita per i diversi tipi di scambiatori di calore:
• Scambiatori di calore a piastre: Perdite d'aria minime, in genere inferiori all'1%, che possono essere ulteriormente ridotte con migliori pratiche di sigillatura e installazione.
• Scambiatori di calore rotanti: Più inclini alle perdite, anche se possono essere ridotte al minimo con una sezione di spurgo e un corretto posizionamento del ventilatore, riducendo le perdite a meno dello 0,1%.
• Scambiatori di calore ad accoppiamento di liquido: Non si verificano perdite d'aria perché i flussi d'aria di alimentazione e di scarico sono completamente isolati l'uno dall'altro.
Controllo dei recuperatori di calore
Un controllo efficace dei recuperatori di calore garantisce prestazioni ottimali, protezione dal gelo e riduzione del consumo energetico. Ecco alcune strategie di controllo tipiche:
• Scambiatori di calore a piastre: La serranda di bypass può essere controllata in base alla temperatura di scarico e ai livelli di umidità per evitare l'accumulo di gelo.
• Scambiatori di calore rotanti: La velocità della ruota è controllata da un inverter. Funziona a velocità inferiori in condizioni di gelo e può essere fermata o rallentata in determinate condizioni per evitare perdite di pressione.
• Scambiatori di calore ad accoppiamento di liquido: Questi sistemi richiedono una pompa, una valvola e dei sensori per gestire il flusso del liquido di trasferimento del calore. La posizione della valvola di controllo viene regolata in base alla temperatura dell'aria o alle esigenze di recupero energetico.
Un controllo efficace dei recuperatori di calore garantisce prestazioni ottimali, protezione dal gelo e riduzione del consumo energetico. Ecco alcune strategie di controllo tipiche:
• Scambiatori di calore a piastre: La serranda di bypass può essere controllata in base alla temperatura di scarico e ai livelli di umidità per evitare l'accumulo di gelo.
• Scambiatori di calore rotanti: La velocità della ruota è controllata da un inverter. Funziona a velocità inferiori in condizioni di gelo e può essere fermata o rallentata in determinate condizioni per evitare perdite di pressione.
• Scambiatori di calore ad accoppiamento di liquido: Questi sistemi richiedono una pompa, una valvola e dei sensori per gestire il flusso del liquido di trasferimento del calore. La posizione della valvola di controllo viene regolata in base alla temperatura dell'aria o alle esigenze di recupero energetico.
Qual è il tipo di scambiatore di calore migliore per la vostra applicazione?
La scelta di uno scambiatore di calore dipende in larga misura dalle esigenze specifiche dell'applicazione:
• Gli scambiatori di calore a piastre sono ideali per installazioni semplici e con perdite minime.
• Gli scambiatori di calore rotanti offrono un eccellente recupero di calore e umidità, ma richiedono un controllo più attento per ridurre al minimo le perdite d'aria.
• Gli scambiatori di calore ad accoppiamento di liquido sono perfetti per applicazioni industriali ad alta temperatura o per installazioni in cui le sezioni di alimentazione e di scarico devono essere separate.
La scelta di uno scambiatore di calore dipende in larga misura dalle esigenze specifiche dell'applicazione:
• Gli scambiatori di calore a piastre sono ideali per installazioni semplici e con perdite minime.
• Gli scambiatori di calore rotanti offrono un eccellente recupero di calore e umidità, ma richiedono un controllo più attento per ridurre al minimo le perdite d'aria.
• Gli scambiatori di calore ad accoppiamento di liquido sono perfetti per applicazioni industriali ad alta temperatura o per installazioni in cui le sezioni di alimentazione e di scarico devono essere separate.