Ventilazione meccanica controllata, ricambio e qualità dell’aria nell’edilizia moderna

VMC è l’acronimo di ventilazione meccanica controllata, una tecnologia impiantistica che ricopre un ruolo sempre più importante nell’edilizia contemporanea. Vantaggiosa e auspicabile non solo nelle abitazioni private e nei luoghi di lavoro, oggi la ventilazione meccanica controllata viene promossa anche nelle scuole e negli edifici pubblici e commerciali. Le attuali tecniche costruttive e la tenuta dei nuovi serramenti comportano nuove modalità per il corretto ricambio dell’aria all’interno degli ambienti. Gli edifici recenti sono progettati e realizzati per ottenere la massima efficienza energetica e hanno in comune la struttura pressoché ermetica. Il patrimonio edilizio risalente agli anni del boom economico presenta un’alta dispersione del calore, difatti ai famosi “spifferi” di porte e infissi è stato per un lungo periodo delegato il necessario ricambio dell’aria, a volte eccessivo e negativamente influente su comfort e bolletta energetica. Per ovviare alla necessaria e adeguata ventilazione negli spazi abitativi e lavorativi di ultima generazione, oggi sono a disposizione di progettisti, installatori e soprattutto utenti, i più evoluti sistemi dedicati al ricambio e alla qualità dell’aria, ovvero gli impianti di ventilazione meccanica controllata.

I vantaggi della VMC

Il ricambio d’aria tramite ventilazione meccanica controllata permette di migliorare la qualità dell’aria e le performance energetiche. Grazie alla ventilazione meccanica controllata viene innanzitutto tenuta sotto controllo l’umidità relativa, evitando le muffe in corrispondenza di eventuali ponti termici, ma con il trattamento dell’aria prelevata dall’esterno si ottenere anche una filtrazione ottimale dell’aria in ingresso. L’avvento degli edifici a energia quasi zero impone la massima tenuta dei serramenti, il che comporta una diminuzione del ricambio d’aria naturale. Il recupero del calore, attuato con lo scambio termico fra aria interna uscente e aria interna entrante, permette invece il miglioramento delle prestazioni energetiche dell’edificio. Ma è anche una questione di salute, dal momento che un ricircolo del flusso dell’aria inadeguato o inefficiente è causa di ristagno e accumulo di sostanze nocive nei locali privati o pubblici. Recenti studi hanno inoltre dimostrato che la qualità dell’aria indoor influisce sull’umore delle persone, così come nei luoghi di lavoro influisce anche sulla concentrazione e sulla produttività. L’aria di buona qualità, con bassi livelli di CO2 e di altri inquinanti migliora infine l’attività cerebrale e le prestazioni cognitive.

Come funziona la ventilazione meccanica controllata

Oggi sono disponibili impianti di ventilazione meccanica controllata centralizzati ma anche unità di ventilazione decentrale, in cui la ventilazione è assicurata in ogni singolo locale. In commerciao vi sono sistemi VMC doppio flusso o VMC singolo flusso, in cui l’unità ventilante immette aria filtrata nell’ambiente, mentre le bocchette situate generalmente in corrispondenza degli infissi provvedono all’espulsione dell’aria interna, che risulta in sovrapressione. Il ventilatore è solitamente collocato in posizione remota rispetto all’ambiente. La ripresa è effettuata tramite apposite griglie collocate sui muri perimetrali o sugli infissi o sul tetto. Negli impianti VMC puntuale doppio flusso sia la mandata che la ripresa dell’aria ambiente avvengono attraverso unità ventilanti, tramite canalizzazioni e bocchette, con circuiti separati, mentre il sistema di regolazione coordina i flussi. Questa tipologia può prevedere il trattamento dell’aria di rinnovo, come la filtrazione, il riscaldamento/raffreddamento l’umidificazione/deumidificazione. Oltre ai sistemi VMC con deumidificatore particolarmente utili nella stagione estiva, la funzione più importante è il recupero energetico dall’aria di espulsione attraverso i recuperatori.

Regolare l’umidità interna con la ventilazione controllata

Durante le diverse stagioni le condizioni dell’aria interna ed esterna sono ovviamente diverse. In inverno l’aria esterna oltre che essere più fredda ha anche un contenuto di umidità minore. Se nell’ambiente non vi è produzione di vapore, il ricambio d’aria produce aria complessivamente secca e potrebbe essere necessaria una umidificazione. In presenza di un recuperatore di calore, l’aria esterna si scalda a spese dell’aria interna che si raffredda. Se la temperatura dell’aria interna espulsa scende sotto il suo punto di rugiada vi è condensazione. D’estate l’aria esterna ha una umidità specifica maggiore di quella interna e quindi, se non vi è deumidificazione, produce aria più umida. Una situazione di freecooling in estate si verifica, senza il passaggio nel recuperatore, quando l’aria esterna ha una temperatura minore di quella ambiente, e quindi si ha raffreddamento dell’ambiente semplicemente immettendo aria, bypassando il recuperatore.

I componenti di un sistema VMC centralizzato

Un sistema di VMC è costituito da una unità centrale in cui sono concentrati i ventilatori, recuperatori e accessori. Da questa unità centrale partono e arrivano le canalizzazioni per l’immissione dell’aria fresca e l’espulsione di quella viziata. La portata d’aria per ogni singolo locale in cui vi è la necessità di immettere aria Q [m3/h], sarà calcolata semplicemente moltiplicando il volume V [m3] del locale per il numero di ricambi aria che viene assunto pari a 0,50 /h. In un appartamento di 100 m2 ed altezza 2,7 m il fabbisogno è circa 135 m3/h. È sempre bene verificare che il ricambio per persona sia almeno di 30 m3/h. I ventilatori sono in genere di tipo centrifugo accoppiati direttamente a motori in corrente continua del tipo “brushless”, senza spazzole, ad alta efficienza, dotati di velocità regolabili mediante regolatore elettronico per variare la portata. I condotti per la distribuzione dell’aria a vista sono generalmente costruiti in lamiera di acciaio zincato eventualmente rivestita internamente ed esternamente a polvere con un mix di epossidico e poliestere (PE). I condotti per la distribuzione dell’aria sotto traccia sono solitamente realizzati in materiale polimerico, per una migliore resistenza all’aggressione dei prodotti edili. La forma ovale rettangolare è più adatta alla distribuzione principale, per la riduzione degli ingombri, mentre solitamente, per le derivazioni finali, vengono adottati canali di forma circolare rigida o flessibile. È consigliabile posizionare in locali diversi le bocchette di mandata rispetto quelle di ripresa, consentendo il cosiddetto “lavaggio” dei locali. Occorre tener presente anche che un sistema di canali non è mai completamente a tenuta stagna, possono quindi verificarsi piccole perdite nella giunzione tra raccordi e canali. Tali perdite aumentano all’aumentare della differenza di pressione tra l’interno e l’esterno del condotto. La distribuzione tipica dei terminali in un appartamento è:

Mandate, consigliate a parete, in basso:
• camere da letto
• studio

• sala
• soggiorno

Riprese, sempre in alto, a soffitto o a parete:
• bagni
• cucina

• lavanderia
• ripostiglio
• cabina armadi

Recuperatore di calore a flussi incrociati

I recuperatori di calore a flussi incrociati sono macchine senza parti in movimento e hanno larga diffusione negli impianti VMC per i limitati ingombri in altezza. Lo scambio di calore avviene senza che i fluidi abbiano contatto fisico, perché i canali di passaggio sono separati. Le unità utilizzate negli impianti VMC di tipo domestico sono equipaggiati con recuperatori di calore con flussi d’aria in controcorrente, che sono in grado di raggiungere valori di efficienza intorno all’ 80- 90%. I materiali utilizzati sono in genere l’alluminio, il polietilene o anche carta speciale. I recuperatori sono dotati di serie di filtri montati al loro interno sia sull’immissione che sull’estrazione dell’aria. Apposti indicatori permettono di avvertire l’utente della necessaria manutenzione ordinaria. I silenziatori vanno sempre essere installati in un impianto di ventilazione, evitando di trasferire alle bocchette il rumore dei ventilatori e dell’aria. Nell’ambito civile si utilizzano silenziatori ad alte prestazioni. Vengono collocati dopo il recuperatore, prima delle cassette di distribuzione. Si installano sia sul canale di mandata che su quello di ripresa per equilibrare le perdite di carico.

Come regolare i sistemi di ventilazione meccanica controllata

Il flusso d’aria può essere regolato in funzione di grandezze fisiche come la temperatura, l’umidità, la presenza, o la qualità dell’aria (contenuto di CO2). Sono previsti la protezione antigelo e il risparmio energetico con il free-cooling. Un buon livello di qualità dell’aria è inferiore a 700 ppm di CO2, mentre l’aria viziata supera i 1300 ppm di CO2.

Tipologie di macchine e sistemi VMC

Con un sistema VMC monoblocco realizzato per assicurare il corretto ricambio d’aria nel luoghi di lavoro è possibile ricambiare l’aria e purificarla da polvere, umidità, odori e sostanze dannose, grazie al doppio filtro di estrazione/immissione G4/F7. Dotato di scambiatore di calore entalpico a doppio flusso incrociato controcorrente, il monoblocco consente inoltre il completo recupero dell’energia termica, mantenendo invariata la temperatura all’interno dei locali ed evitando sprechi energetici. Un sistema di ventilazione centralizzato è invece più indicato per la ventilazione di appartamenti, case unifamiliari, uffici e piccole attività commerciali. Il sistema di regolazione intelligente garantisce la massima efficienza di funzionamento in ogni condizione climatica interna ed esterna. Nello sviluppo di questo sistema l’obbiettivo è aumentare l’efficienza di scambio termico in rapporto al consumo elettrico dei ventilatori. Questo risultato è reso possibile ottimizzando la distribuzione del flusso d’aria all’interno dello scambiatore grazie a sezioni di passaggio di dimensioni variabili che garantiscono un flusso stabile e costante ai ventilatori, minimizzando in così le perdite di carico e la rumorosità durante il funzionamento. Con un’unità di ventilazione meccanica controllata monostanza si favorisce l’installazione di un impianto VMC puntuale anche quando la struttura non lo permetterebbe, quindi una soluzione ottimale in caso di ristrutturazioni. Facile da installare e ideale per singole stanze della casa quali soggiorni e camere da letto, il dispositivo è studiato per rendere semplici e rapide le operazioni di manutenzione e di pulizia. L’unità di ventilazione recupera fino al 93% della temperatura ambiente, che viene ceduta all’aria aspirata dall’esterno e immessa in casa dopo essere stata leggermente filtrata. Questi sistemi sono disponibili nella versione automatizzata con telecomando per il controllo remoto con funzioni modalità automatica, sorveglianza, immissione aria, estrazione aria, modalità flusso d’aria (quando sono installate due o più macchine), igrostato con tre livelli già impostati, velocità con tre livelli preimpostati. In dotazione vi sono anche la funzione notte e un segnalatore visivo per le varie funzioni e la segnalazione della pulizia del filtro.

La ventilazione meccanica decentralizzata

La ventilazione meccanica decentralizzata è infine un sistema di ventilazione a doppio flusso con un solo apparato. Viene aspirata aria da una stanza ed espulsa, dall’altro lato si aspira aria dall’esterno e la si immette nella stanza. All’interno della macchina vi è uno scambiatore di calore che trasferisce il calore all’aria in ingresso. Il sistema ha inoltre dei filtri che evitano di immettere cattivi odori, fumo o polveri all’interno dell’edificio. La ventilazione meccanica decentralizzata presenta dei costi di posa nettamente inferiori rispetto ai sistemi centralizzati, quindi in presenza di ambienti non eccessivamente grandi risulta economicamente più vantaggiosa, inoltre può essere installata in qualsiasi ambiente, non occupando ulteriore spazio sottotraccia o in controsoffitti.