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Dimensionamento delle Centrali di Trattamento Aria
Tipologia di impianti
Impianti Tutt’aria
Funzionamento estivo
Per descrivere le trasformazioni cui l’aria è soggetta nell’impianto di condizionamento useremo la seguente simbologia: per l’aria il pedice M2 = Ambiente, Y = Immissione, M3 = miscela; M1 = Esterno; per le portate
d’aria useremo V = Ventilazione (ricambio), R = Ricircolo; mentre per i carichi termici si userà S = sensibile e L = Latente.
Note le condizioni di progetto (temperatura ed U.R.interna ed esterna) ed i carichi termici, si riportano sul diagramma psicrometrico tali punti e si traccia la retta di carico QS/QS+QL (retta S/T, sensibile/totale)
passante per le condizioni ambiente. Ricordiamo che la retta di carico individua tutte le condizioni di immissione dell’aria che rispettano l’equazione di bilancio in massa ed energetico.
La scelta del punto di immissione si effettua imponendo la temperatura di bulbo secco di immissione dell’aria; le condizioni di immissione sono determinate dall’intersezione della isoterma alla temperatura scelta con
la retta di carico dell’ambiente (punto Y nel grafico di sotto riportato).
Noto il punto Y, si individua quello che è il valore dell’entalpia hY del fluido in quelle condizioni; dall’equazione di bilancio energetico all’ambiente si ottiene la portata totale di aria da trattare:
Da questa relazione risulta
chiaro come aumentando hM3-hY (di conseguenza aumenta T M2
– TY) la portata d’aria diminuisce e viceversa; il valore
di TY deve tener conto della tipologia dei terminali e della
loro
posizione in ambiente in modo tale da non creare problemi di confort. Il T consigliato è di circa 8°C (per T M2 di 26°C TY deve essere circa di 16°C -18°C).
Trattamento estivo: raffreddamento/deumidificazione
e post-riscaldamento
In impianti a Tutt’aria esterna M3 coincide con M1, in caso di Tutt’aria ricircolata M3 coincide con M2, nel caso di Tutt’aria miscelata M3 si trovera su un punto appartenente alla retta che unisce le M2 ed M1. La sua
posizione dipenderà dalla quantità di aria di ventilazione (di ricambio) che a sua volta dipende dalle condizioni igieniche che si vogliono mantenere (numero minimo di ricambi d’aria). Nota la portata esterna
dall’equazione di bilancio in massa si ricava la posizione di M3. graficamente ricordiamo che vale la proporzione
:
Determinato M3 occorre trattare l’aria e portarla dal punto M3 al punto Y; per fare questo occorre raffreddare e deumidificare (trattamento M3-F) e post riscaldare (trattamento F-Y). Il punto F individua le condizioni di
uscita dell’aria dalla batteria di raffreddamento, pertanto la sua temperatura deve essere necessariamente superiore alla temperatura dell’acqua nella batteria stessa. Inoltre, nel grafico F si trova esattamente sulla
curva ad U.R.=100% (fattore di contatto Fc = 1) ma nella realtà occorre tener conto del fattore di by-pass dello scambiatore (solitamente si calcola F sulla curva a U.R.=90%). Una volta uscita dalla batteria di
raffreddamento per portare l’aria fino alle condizioni Y occorre riscaldare a titolo costante (post-riscaldamento). Le potenze delle due batterie sono date dalle relazioni:
Batteria raffreddamento
Batteria di post-riscaldamento
Funzionamento invernale
Una volta calcolata la portata estiva, se l’impianto non prevede un Ventilatore con velocità variabile, la portata invernale sarà la stessa e quindi per il funzionamento invernale occorre determinare soltanto la
temperatura di immissione. Occorre inoltre determinare il titolo che l’aria immessa in ambiente deve possedere perché in funzione del suo valore occorre predisporre o meno una batteria di umidificazione all’interno
dell’UTA.
Trattamento invernale: pre-riscaldamento,umidificazione
adiabatica e post-riscaldamento
Qualora il ventilatore abbia un motore elettrico con velocità variabile si ricalcala la portata con la formula già vista per l’estivo solo che in questo caso il carico sensibile è dovuto alle dispersioni mentre quello latente
può essere trascurato in quanto, essendo sempre positivo, verrebbe sottratto al carico sensibile che in questo caso è negativo
.
Se invece la portata rimane la stessa calcolata nel caso estivo, per l’invernale occorre calcolare l’entalpia dell’aria (ricavabile dalla relazione sopra riportata) e decidere la temperatura e di conseguenza l’umidità
relativa.
La temperatura di immissione dell’aria vale:
essendo 
la
porta in volume calcolata nel funzionamento estivo.
Nel trattamento di sopra riportato si scelto di inserire l’aria in ambiente con titolo pari a quello delle condizioni di progetto. Pertanto dalle condizioni di miscela, M3, l’aria viene pre-riscaldata nella relativa batteria
(trattamento M3-C), umidificata (efficienza umidificatore 90%, trattamento C-U), post-riscaldata (trattamento U-Y). Le potenze delle batterie saranno:
Batteria Pre-riscaldamento
Batteria post-riscaldamento
La portata d’acqua da introdurre per l’umidificazione è
:
