Free cooling, come funziona e dove viene impiegato

Un sistema di ventilazione free cooling si definisce tale in quanto per raffrescare un ambiente chiuso sfrutta la differenza di temperatura con l’esterno. Il free cooling viene utilizzato, sia nel settore industriale sia nella climatizzazione, per il raffreddamento di ambienti interni. Il processo di scambio avviene grazie alla differenza di temperatura tra l’aria esterna e quella interna. In quegli edifici in cui è richiesto raffreddare specifici ambienti durante tutto l’anno, inclusa quindi la stagione invernale, non è necessario impiegare energia per produrre aria fredda. L’aria fredda è già presente nell’ambiente esterno ed è quindi una risorsa fruibile in modo gratuito, risparmiando energia e innescando un sistema maggiormente sostenibile. A differenza della tecnologia chiller che richiede molta energia per raffreddare l’aria, utilizzare un sistema free cooling utilizzando l’aria esterna comporta un notevole risparmio in termini di costi.

Cos’è il free cooling

Il termine free cooling si addice a impianti termici o a sistemi di raffreddamento che impiegano aria esterna a temperatura ambiente per raffreddare un elemento liquido, gassoso o solido, senza il supporto di macchinari o dispositivi adibiti alla refrigerazione. Questo concetto è quindi applicato in ambito industriale e civile prevalentemente per il raffreddamento di ambienti. Si tratta di un sistema particolarmente interessante dal punto di vista impiantistico, essendo un metodo che sfrutta l’aria esterna o di un ambiente, per raffreddarne uno che ha temperatura maggiore, senza dover ricorrere a sistemi di refrigerazione che utilizzano energia elettrica e altre risorse energetiche.

Come funziona il free cooling diretto

Free cooling diretto è quando viene immessa aria dall’esterno in un ambiente indoor che ha una temperatura più alta rispetto a quella al di fuori. Questo tipo di climatizzazione è applicabile con gli impianti ad aria a portata variabile o costante, ed è particolarmente indicato per le condizioni climatiche mediterranee che, per la maggior parte dell’anno, raramente raggiunge il 70% di umidità. Ci sono casi in cui è necessario raffrescare un ambiente indoor anche in inverno, quando ad esempio è molto affollato di persone al suo interno o siano presenti attrezzature che generano calore. In questo caso l’aria interna si surriscalda, e un sistema di ventilazione free cooling può risultare efficace perché immette aria fredda dall’esterno, dovutamente filtrata e deumidificata. Questo evita di smaltire il carico termico interno con un convenzionale impianto di climatizzazione, che per raffreddare un ambiente ampio, caldo e umido dovrebbe impiegare molta energia. Si parla quindi di free cooling diretto quando si immette aria direttamente in ambiente con carico endogeno elevato: l’aria esterna più fredda entra e raffredda l’ambiente più caldo.

Il free cooling indiretto

Si parla invece di free cooling indiretto viene inviata acqua fredda all’impianto UTA (Unità di Trattamento dell’Aria) o CTA (Centrale di trattamento aria). L’acqua viene raffreddata utilizzando due tipi di sorgenti: la combinazione di una pompa di calore e un impianto geotermico, oppure con aria fredda esterna. Nel primo caso viene usata acqua di ritorno della sonda geotermica, che viene raffreddata e poi immessa nel sistema. Con questo procedimento si mantengono in modo naturale le giuste condizioni climatiche nell’ambiente. Nella seconda tipologia di free cooling indiretto che prevede l’utilizzo dell’aria esterna, bisogna considerare che questo sistema può essere utilizzato solo in determinate condizioni, dal momento che è inapplicabile in condizioni di temperature troppo elevate. Le metodologie di raffreddamento dell’acqua possono essere quindi o i sistemi geotermici, o l’aria esterna solo nel caso siano presenti condizioni climatiche favorevoli.

VMC con free cooling

L’elemento cruciale del clima caldo estivo è l’elevato tasso di umidità, che aumenta anche il calore percepito. La maggior parte dei sistemi VMC (ventilazione meccanica controllata) sono dotati anche di un circuito dispositivo di deumidificazione. La ventilazione meccanica controllata con sistema free cooling permette dunque un efficace ricambio dell’aria calda estiva, specialmente nelle ore notturne, sfruttando l’abbassamento della temperatura e la deumidificazione dell’aria. Sfruttando la differenza di temperatura tra interno ed esterno, la tecnologia free cooling produce comfort negli ambienti senza l’utilizzo di aria condizionata. Utilizzando questa tecnologia, il sistema stesso gestisce l’attività dello scambiatore di calore in base alla temperatura dell’aria esterna, ottenendo un’effettiva riduzione dei consumi. I sistemi di ventilazione meccanica controllata, oltre a garantire la qualità e la salubrità dell’aria negli ambienti chiusi, possono quindi offrire nuove opportunità per il contenimento dei consumi energetici richiesti dal raffrescamento estivo. I consumi energetici dei sistemi di ventilazione meccanica controllata con free cooling sono infatti bassissimi e notevolmente inferiori a quelli della climatizzazione seppur con la migliore classe energetica.

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