Gli impianti a portata d’aria variabile
Un impianto a portata d’aria variabile nasce dall’esigenza di rispondere ai carichi termici variabili di un ambiente. L’analisi termotecnica prevede due possibili soluzioni: regolare la temperatura dell’aria immessa oppure variare la sua portata.
Normalmente si adotta la seconda soluzione, ovvero la variazione della portata, in quanto risulta più semplice da implementare e meno costosa.
La regolazione della portata può essere ottenuta tramite semplici serrande di regolazione. Tuttavia, per le applicazioni che richiedono una maggiore precisione, si impiegano le unità terminali V.A.V. (Variable Air Volume), che sono regolatori di portata elettronici.
A valle del regolatore di portata (unità VAV), è necessario installare terminali di diffusione specifici, capaci di gestire portate d’aria molto variabili senza creare condizioni di discomfort per gli occupanti.
Nel caso in cui la portata d’aria vari in un intervallo compreso tra il 60-70% e il 100% del valore nominale, è possibile utilizzare diffusori e bocchette standard. In questo caso, il dimensionamento si effettua solitamente per una portata pari a circa l’80% di quella massima.
La scelta dei diffusori diventa molto più critica, invece, quando l’escursione della portata è più ampia, ad esempio tra il 40% e il 100% del valore nominale, richiedendo terminali appositamente progettati per tali condizioni.
I diffusori per portata d’aria variabile
Come noto, la velocità residua di un getto d’aria (vL) a una data distanza (L) dal punto di immissione è direttamente proporzionale alla portata.
Di conseguenza, se si seleziona un diffusore per ottenere una velocità vL = 0,2 m/s con il 100% della portata, è probabile che con la portata ridotta al 50% la velocità scenda a circa 0,1 m/s. Questo valore è spesso insufficiente a garantire una corretta miscelazione tra l’aria immessa e quella ambiente.
Al contrario, dimensionando il diffusore per avere una velocità vL = 0,2 m/s con il 50% della portata, si rischierebbe di raggiungere una velocità vL = 0,4 m/s al 100% della portata, un valore inaccettabile che creerebbe correnti d’aria fastidiose nella zona occupata.
Ne consegue che l’impiego di diffusori standard in impianti a portata variabile è tecnicamente consigliabile solo quando la variazione del flusso è contenuta, tipicamente in un intervallo compreso tra il 70% e il 100% della portata nominale.
Quando le variazioni di portata sono più ampie, ad esempio in un range tra il 30% e il 100%, si raccomanda l’uso di diffusori specifici: diffusori ad effetto elicoidale per installazioni a soffitto, o diffusori a microugelli per installazioni a parete.
I diffusori ad effetto elicoidale (Fig. 2) sono composti da una serie di deflettori, fissi o regolabili, mentre i diffusori a microugelli (Fig. 3) sono dotati di una o più file di piccoli ugelli, ciascuno orientabile individualmente.
La suddivisione del flusso d’aria in molteplici piccoli getti genera un moto vorticoso (o elicoidale). Questo fenomeno produce tre importanti vantaggi: una diminuzione molto rapida della velocità del getto, un abbattimento veloce del differenziale di temperatura (Δt) e un effetto induttivo estremamente elevato.
Grazie a queste specifiche proprietà, tali diffusori possono funzionare in un ampio campo di portate e gestire differenze di temperatura tra l’aria di mandata e quella ambiente fino a ±10 K.
Questi terminali sono idonei a garantire una diffusione dell’aria efficace e ottimale anche con portate d’aria elevate, pari a 15-20 ricambi orari. Risultano inoltre particolarmente efficaci negli impianti a portata variabile (VAV), poiché assicurano una distribuzione dell’aria accettabile anche a portate molto basse (fino al 30-40% del valore nominale), senza incorrere in problemi di caduta del getto.
Sia i diffusori ad effetto elicoidale sia le piastre a microugelli possono essere installati in due diverse configurazioni: per un lancio che sfrutti l’effetto Coanda oppure per un lancio in campo libero.
In casi ancora più rari, la variazione di portata richiesta è ancora più spinta, arrivando a un range compreso tra il 10% e il 100% della portata nominale.
Risulta quindi evidente che per gestire variazioni di portata al di sotto della soglia del 30%, è indispensabile utilizzare apparecchi in cui la sezione libera di passaggio dell’aria varia in modo proporzionale alla portata stessa.
