Regolazione degli impianti di climatizzazione

Un moderno sistema di regolazione degli impianti di climatizzazione deve gestire l’impianto in modo da garantire il comfort ambientale ottimale unito al rispetto delle più stringenti norme igieniche e a un puntuale controllo dei costi di gestione. le logiche di controllo elettroniche offrono prestazioni adeguate in tal senso.

Sulla qualità degli ambienti in cui si vive e si lavora e, di conseguenza, sul benessere totale delle persone incidono notevolmente il microclima e l’inquinamento dell’aria indoor.  Il microclima è il complesso dei parametri ambientali (temperatura, umidità relativa, velocità dell’aria, ecc.) che condizionano lo scambio termico tra individuo e ambiente: oltre a ciò, in alcuni casi, è in grado di incidere o di ostacolare i meccanismi di termoregolazione, come avviene, ad esempio, quando in estate elevati valori di umidità dell’aria possono aumentare il disagio correlato alla sensazione di caldo.

Quando il corpo umano, con minimo impegno dei meccanismi di termoregolazione, non prova sensazione di freddo o di caldo, l’individuo viene a trovarsi in uno stato di soddisfazione nei confronti dell’ambiente detto benessere termico. La condizione ottimale per il corpo umano si verifica solo se i parametri ambientali sono opportunamente graduati. Anche la ventilazione svolge un ruolo importante nel processo di termoregolazione del corpo umano e nel garantire situazioni di comfort ambientale, oltreché nel garantire le necessarie caratteristiche di salubrità dell’aria interna.

L’importanza della climatizzazione

La principale funzione di un impianto di climatizzazione è il mantenimento delle condizioni di benessere per gli individui che occupano un certo ambiente. Tale obiettivo richiede il raggiungimento di determinati valori di temperatura e umidità relativa all’interno dell’ambiente, ma anche l’ottenimento di un’elevata qualità dell’aria interna (Indoor Air Quality – IAQ). Allo scopo gioca un ruolo fondamentale la ventilazione, la quale, come i recenti accadimenti hanno dimostrato, non può essere solo di tipo naturale/manuale, ma deve necessariamente essere di tipo meccanico. Quest’ultima si fonda sulla corretta scelta,  progettazione e regolazione del sistema di emissione e di diffusione dell’aria.  Per giungere a tale risultato è necessario esaminare una serie di parametri come, ad esempio, le fonti di calore, le eventuali sorgenti inquinanti, il numero di  persone presenti all’interno del locale e la loro abituale posizione (fattori che incidono sulla scelta del tipo e sul posizionamento delle bocchette di diffusione), le portate e la velocità dell’aria, le temperature ed il grado di umidità dell’aria di mandata. Tutto ciò, ovviamente, si riversa sulla capacità di regolazione che il sistema di climatizzazione è in grado di fornire.

Come funziona la ventilazione

In assenza di adeguata ventilazione, la qualità dell’aria interna tende a peggiorare, come conseguenza della presenza e dell’accumulo di sostanze inquinanti immesse in ambiente anche dalla respirazione umana: vapore acqueo, anidride carbonica (CO2) e diverse sostanze organiche. Si forma, così, la cosiddetta aria viziata. La ventilazione degli ambienti risulta essere, quindi, determinante al fine di  garantire una buona qualità dell’aria interna: essa permette di contenere il livello di aria viziata di un ambiente, attraverso l’immissione di aria più pulita e di diluire la concentrazione delle sostanze nocive prodotte da fonti interne. Quando un ambiente è caratterizzato da un elevato numero di occupanti e da una frequentazione di molteplici persone, grandi quantità di aria esterna devono circolare attraverso di esso per garantire un’adeguata ventilazione. Questo genera un ulteriore problema, legato al fatto che comporta un aumento dei costi di gestione dell’impianto.

Un secondo problema che può affliggere l’aria degli ambienti chiusi è l’umidità. L’umidità incontrollata può causare gravi danni alla struttura di un edificio, così come agli arredi e ai materiali di finitura. Inoltre può innescare la crescita di muffe che non solo danneggiano le strutture murarie, ma possono portare a problemi di salute e prestazioni per gli occupanti. La regolazione del grado di umidità presente negli edifici e la prevenzione della condensa sono elementi fondamentali per proteggere gli edifici stessi da fenomeni come le muffe e altri problemi. Ma l’aria interna può diventare anche troppo secca per il comfort e la salute quando è in funzione il sistema di riscaldamento invernale.

Per quanto detto fino ad ora, per avere condizioni di comfort ideali, non deve essere controllata solamente la temperatura dell’ambiente, ma anche il grado di umidità dell’aria interna: per tale ragione sono necessarie apparecchiature dedicate al controllo ed alla regolazione dell’umidità. Indicativamente si può dire che l’umidità relativa interna deve essere mantenuta ad un livello compreso tra il 40% ed il 60%. Un moderno sistema di regolazione deve essere in grado di soddisfare queste esigenze per quanto riguarda la qualità dell’aria interna, la temperatura ed il grado di umidità. Ma deve saper anche intervenire gestendo in maniera ottimale i consumi energetici dell’impianto di climatizzazione, sapendo individuare un giusto compromesso tra tutte queste esigenze.

Il controllo degli impianti di climatizzazione

Rispetto agli impianti ad acqua, gli impianti ad aria destinati alla climatizzazione degli ambienti si caratterizzano per il fatto che, come esplicitato nelle righe precedenti, normalmente devono provvedere a soddisfare non le sole esigenze di mero riscaldamento o raffrescamento. Tali ulteriori funzionalità comportano una maggiore complessità dal punto di vista impiantistico e quindi richiedono una crescente rilevanza per tutti gli aspetti che riguardano la regolazione e le sue logiche di funzionamento. Quando è necessario il controllo simultaneo di più grandezze (come, ad esempio, la temperatura, l’umidità, la qualità dell’aria, le percentuali di inquinanti presenti, le sovrappressioni degli ambienti trattati ecc.) allora è necessario implementare un controllo integrato tra i vari componenti dell’impianto, la definizione di una scala di priorità di interventi in base alle necessità, la progettazione di una rete di scambio delle informazioni tra i vari elementi di controllo in modo da evitare situazioni di conflitto. Logiche di regolazione ben definite e specifiche per il tipo di impianto permettono di giungere a condizioni di funzionamento ottimali dello stesso, sia per quanto riguarda i componenti deputati al trattamento dell’aria, sia per quanto riguarda i componenti incaricati della diffusione dell’aria in ambiente. Tale esigenza attiene sia gli impianti a volume d’aria costante sia gli impianti a portata d’aria variabile.

Come funziona la regolazione

Il dimensionamento delle apparecchiature per il trattamento dell’aria viene realizzato, di solito, sulla base dei carichi termici massimi, sia in caldo che in freddo. Ma l’impianto deve garantire le condizioni ambiente desiderate anche per i carichi intermedi che si possono verificare. Qualsiasi dispositivo di regolazione automatica provvede ad adeguare le prestazioni dell’impianto di condizionamento ai vari carichi termici in modo da mantenere nell’ambiente trattato i valori desiderati di temperatura, di umidità e degli altri parametri significativi. Un dispositivo di regolazione ha la funzione di riportare la grandezza fisica di interesse al suo valore prefissato (o in prossimità ad esso) quando si verifica una perturbazione che ne fa variare il suo valore. Un regolatore misura costantemente la grandezza fisica e reagisce alle sue variazioni, attraverso un opportuno organo, in modo da provocare una variazione del valore della grandezza opposta a quella generata dalla causa perturbatrice. Il regolatore, infine, esamina il risultato della sua azione ed in base ad esso decide se proseguire, modulare o interrompere il suo intervento. Le modalità di intervento del regolatore possono essere di diverso tipo: ad esempio, tutto o niente, flottante, ad azione proporzionale o altro genere ancora, in base alle esigenze di regolazione che si hanno.

Controllo elettronico della climatizzazione

Poiché le unità di trattamento dell’aria, che rappresentano la parte più importante di un sistema di ventilazione e condizionamento, forniscono la risposta alle richieste di temperatura, umidità relativa e purezza necessarie per garantire il benessere personale, le strategie di controllo e regolazione svolgono un ruolo fondamentale nel rendere più sicure le unità di trattamento dell’aria. I più moderni dispositivi sono fondati su logiche di controllo elettroniche, gestibili anche da remoto. Attraverso esse è possibile definire un nuovo paradigma di regolazione, in grado di garantire il raggiungimento di obiettivi di salute, efficienza energetica e comfort degli ambienti condizionati. Le nuove logiche di controllo e regolazione sono in grado di coordinare tutti i componenti del sistema, in modo da farli lavorare in modalità sinergica per ottenere gli obiettivi desiderati.  Esse lavorano, ad esempio, sulla base di più parametri (inquinamento da CO2, da composti organici volatili, PM 2,5-10, ecc.), sul grado di pressurizzazione dell’ambiente, sul monitoraggio dell’intasamento del filtro assoluto (HEPA) e sul controllo avanzato dell’umidificazione adiabatica.

Gli attuali sistemi di regolazione

Le istanze più moderne richiedono che il sistema di regolazione sia in grado di gestire il sistema di condizionamento in modo da garantire il rispetto delle più stringenti norme igieniche e che si possano prendere anche i necessari provvedimenti di tipo manutentivo durante la sua vita lavorativa, evitando che l’impianto stesso rappresenti un rischio per la proliferazione di contaminazioni batteriche. Ad esempio, nel caso si utilizzino umidificatori spray per garantire l’ideale tasso di umidità dell’aria è necessario gestire correttamente i cicli di lavaggio dei dispositivi, dei materiali e delle configurazioni particolari del sistema di distribuzione dell’aria. Le unità di trattamento aria devono garantire prestazioni costanti nel tempo, tutti i giorni, 24 ore su 24. Attraverso il telecontrollo è possibile monitorare, in continuo, anche da remoto, la qualità dell’aria che viene immessa in ambiente e verificare eventuali scostamenti tra le condizioni ideali e quelle effettive, permettendo un intervento immediato in caso di malfunzionamenti e una pronta risposta alle condizioni di emergenza che si possono verificare.

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