Deumidificare, ovvero "flusso laminare"
17 giugno 2021
Fig. Lo "Heat index" del NOAA mostra l-importanza del controllo umidita' per il benessere
La partenza e' il benessere delle persone. La climatizzazione prevede che si debba intervenire per soddisfare il maggior numero possibile di utenti, sulla base delle statistiche definite dagli standard. Negli ambienti moderati occorre valutare lo scostamento delle condizioni reali da quelle di benessere, mediante il calcolo di opportuni indici di comfort che sono funzione delle variabili prima descritte, facendo riferimento in genere a due standard:
- ANSI/ASHRAE 55-1992 (Thermal environmental conditions for human occupancy)
- UNI EN ISO 7730/1997 (Moderate thermal environments. Determination of PMV and PPD indices and specifications of condition of thermal comfort).
Quest’ultimo, elaborato dal danese Fanger, è basato sull’equazione del bilancio termico dell’organismo e abbina ad una valutazione di tipo analitico una di tipo psicofisiologico. Si utilizza l’indice PMV (Voto Medio Previsto), che è funzione del dispendio metabolico e del carico termico agente sul soggetto; viene studiata la correlazione tra PMV e la Percentuale Prevedibile di Insoddisfatti (PPD). La ISO 7730 utilizza l’indice PPD per giudicare il comfort di un ambiente di lavoro moderato raccomandando che il PPD sia inferiore al 10 %, cioè che non più del 10 % dei soggetti consideri l’ambiente termico come insoddisfacente; ciò corrisponde ad un valore di PMV compreso tra -0,5 e +0,5. In sintesi, i requisiti di benessere termico raccomandati dalla norme internazionali per la stagione estiva sono i seguenti:
-0,5 < PMV (Voto medio previsto)<+0,5
PPD (Percentuale Prevedibile di Insoddisfatti) < 10%
23 °C <To (Temperatura operativa )< 26° C
0,05 m/s<Va (Velocità dell’aria)<0,3 m/s
30% <Ur (Umidità relativa)<70%.
L’umidità relativa condiziona l’evaporazione dell’acqua a livello cutaneo e degli alveoli polmonari.
La velocità dell’aria invece favorisce la perdita di calore; per velocità inferiori a 0,05m/s, l’aria diventa stagnante e non c’è il ricambio prescritto dal D.Lgs. 81/08.
Fig. Diagramma psicrometrico con diversi criteri di valutazione del benessere.
La sensazione di caldo quindi non è dipendente solamente dall’elevato valore della temperatura, ma anche dall’elevato valore raggiunto dall’umidità relativa. Quando, infatti, l’aria che ci circonda presenta un elevato quantitativo di vapore acqueo, viene reso difficoltoso il meccanismo di regolazione della temperatura corporea.
In condizioni di temperatura elevata, infatti, entrano in funzione le ghiandole sudorifere, le quali producono liquidi sulla superficie della pelle, che, evaporando, sottraggono calore al nostro organismo.
Il meccanismo è quello in base al quale la trasformazione di acqua in vapore richiede energia che viene sottratta sotto forma di calore al nostro organismo, che vedrà, quindi, diminuire la propria temperatura.
Ovviamente, se l’aria che ci circonda è già satura di vapore acqueo, non può permettere l’evaporazione del sudore corporeo, e “salta” così il meccanismo principale che permette al nostro organismo di far calare la propria temperatura.
Donde le condizioni di forte disagio che ci accompagnano, in particolare durante le ore notturne, quando il tasso di umidità relativa è maggiormente elevato.
Ma quali sono gli elementi progettuali di cui tener conto, anche nelle applicazioni "consumer" per donare una migliore sensazione di benessere?
I fattori piu' importanti nella scelta di una "evaporante" sono legati alla superficie frontale della batteria (in ingresso), ovvero l'area trasevrsale della corrente d'aria che entra nella batteria. Vi [ poi il cosiddetto numero di ranghi in profondita' ed il passo tra le alette. Tutt'altro che ultimi la portata dell'aria (o velocita' dell-aria) e la temperatura del refrigerante.
Fig. Influenza dei parametri di progetto e operativi sulla condizioni di uscita dell'aria da una batteria evaporante.
Area frontale. Un suo aumento produce una maggiore superficie di scambio termico e la superficie raggiunge una temperatura inferiore.
Numero di ranghi di tubi. Ogni rango aggiuntivo riduce sia la tempratura che l'umidita', limitate solo dalle condizioni di saturazione alla temperatura del refrigerante.
Passo o spaziatura tra le alette. Una minore spaziatura fornisce una maggiore superficie di scambio termico, con conseguente riduzoine della temperatura di uscita e dell'umidita'.
Portata d'aria. Al suo aumentare la temperatura e l'umidita' aumentano. Se consideriamo pero' l'equazione del calore scambiato (Q=portata*(hin - hout)), si nota che l'aumentare in percentuale della portata e' maggiore del differenziale di entalpia a parita' di potenza termica, dunque per mantenere le stesse condizioni devo aumentare significativamente la potenza termica.
Temperatura del refrigerante. L'aumento della temperatura del refrigerante riduce proporzionalmente la rimozione di umidita'.
Insomma, il tecnico deve considerare attentamente tutte le condizioni dell'ambiente per elaborare, sulla base delle caratteristiche della batteria di scambio, il modo col quale arrivare al risultato.
Tipicamente, possiamo affermare che: una batteria con una grande sezione di ingresso, numerosi ranghi e una spaziatura ridotta delle alette, facendola attraversare da un flusso d'aria laminare, cioe' a velocita' ridotta e con una temperatura del refrigerante adegiuatamente bassa, sia la soluzione migliore per trattare ed incidere sul benessere delle persone in condizioni ambientali ad alta umidita'.
La Redazione
Fonti: INAIL, PoliMi, NOAA, Manuale della refrigerazione industriale (Tecniche Nuove)