Nella ricerca della miglior qualità dell’aria negli impianti di riscaldamento, e ancor più in quelli di climatizzazione, vanno valutati, oltre gli inquinanti di cui ho già detto, la presenza di polveri e microorganismi sempre presenti nell’aria in misura più o meno elevata in funzione delle condizioni ambientali, climatiche e termoigrometriche.
Le polveri e i microorganismi contribuiscono a determinare in regime di funzionamento invernale il fenomeno dello sporcamento o annerimento degli elementi terminali – radiatori, ventilconvettori, unità evaporanti – e delle pareti su cui sono appoggiati.
I ventilconvettori e le unità evaporanti (unità interne dei sistemi split system) sono dotati di una batteria di scambio formata da una serie di tubi di piccola sezione in cui scorre il fluido termovettore, sia esso acqua o gas frigorigeno, dotati di una alettatura e di un ventilatore destinato a far passare l’aria attraverso di essa.
L’alettatura ha la funzione di ampliare la superficie di scambio lato aria – dove è più grande la resistenza alla trasmissione del calore - e la sua resa è direttamente proporzionale alla sua superficie e alla superficie di contatto con il tubo.
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Le alette ondulate hanno dilatato la superficie di scambio fino a 20 volte la superficie del tubo e i sistemi di espansione del tubo sul pacco alettato ha migliorato notevolmente il contatto tra tubo e alette.
Nel settore “automotive” alcuni costruttori utilizzano la brasatura delle alette sul tubo ottenuta in appositi forni riducendo considerevolmente le dimensioni delle batterie a parità di resa termica.
Credo che tale tecnologia sarà mutuata anche nel settore della climatizzazione.
Il processo di scambio termico tra aria e batteria avviene per convenzione forzata e la quantità di calore ceduto è direttamente proporzionale alla superficie di scambio (tubo+alette), al coefficiente costante di scambio tra aria e acqua e alla differenza tra la temperatura media dell’acqua e la temperatura dell’aria in ingresso.
Si riescono ad ottenere coefficienti di scambio termico dell’ordine di 60-70 W/mq contro il valore di 7/8 dei radiatori alla temperatura media di70°C; tale valore decresce rapidamente al calare della temperatura trattandosi di scambio per convenzione naturale.
Da questo discende che la maggior resa si ha per alti differenziali di temperatura tra aria e acqua per cui il dimensionamento delle batterie deve essere fatto oggetto di un attento studio; piccoli incrementi di temperatura richiedono batterie di grandi dimensioni.
Possiamo trascurare il gas frigorigeno in quanto il dimensionamento della batteria è fatto dal costruttore e non è possibile intervenire nella scelta.
Negli elementi terminali ventilati è quindi possibile mantenere la temperatura dell’acqua relativamente bassa - intorno ai 50°C.
Il fenomeno dell’annerimento o termoforesi è dovuto al depositarsi sulla parete fredda delle particelle in sospensione nell’aria di dimensioni inferiori al micron.
In pratica tali particelle a contatto con la superficie del corpo scaldante ( sia esso radiante o convettivo ) si essiccano (non si bruciacchiano come comunemente si crede) e si depositano sulla superficie del muro quando il raffreddamento del flusso ascensionale ne rallenta e alla fine ne annulla il moto verso l’alto.
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Le particelle più grandi dotate di elevata energia cinetica si depositano per “impattazione inerziale” sulla superficie del muro.
L’annerimento, sia esso dovuto a termoforesi che a impattazione, è quindi tanto più vistoso quanto maggiore è la differenza di temperatura tra il flusso d’aria e la superficie da essa lambita.
Lo stesso fenomeno fisico determina i “baffi” che spesso si riscontrano all’uscita delle bocchette di immissione dell’aria; molto spesso il flusso d’aria annerisce il soffitto in corrispondenza dei travetti del solaio.
E’ necessario quindi dimensionare e posizionare correttamente gli elementi terminali e le bocchette di mandata negli impianti canalizzati; aumentare la temperatura del fluido termovettore per sopperire al carente dimensionamento degli elementi terminali non è mai una “soluzione”.
