Destratificazione e raffrescamento adiabatico: due tecnologie diverse per gestire l’aria nei grandi ambienti
Le differenze tra miscelare l’aria e raffrescarla.
Destratificazione e raffrescamento agiscono entrambi sul microclima, entrambi muovono aria, entrambi possono migliorare il comfort termico all’interno di un ambiente, ma dal punto di vista termodinamico si comportano in modo diverso, perché il raffrescamento agisce sulla temperatura dell’aria trattata, modificandone lo stato termico, mentre la destratificazione agisce sulla distribuzione dell’energia termica già presente nell’ambiente
Nei sistemi di raffrescamento adiabatico industriali, l’aria esterna viene trattata dalla macchina ed immessa nel capannone ad una temperatura più bassa. La destratificazione invece agisce sulla distribuzione dell’aria presente, per impedire che temperatura, umidità e aria stagnante si concentrino a strati a causa della stratificazione termica, un problema endemico delle strutture caratterizzate da altezze importanti, nelle quali l’aria calda tende a salire per differenza di densità accumulandosi nella parte alta dell’edificio, con scarti anche di 10-15 °C tra pavimento e soffitto.
In questi casi un destratificatore come ELITURBO interviene aspirando i diversi strati d’aria alle diverse quote e a temperature diverse, li miscela al suo interno grazie alla girante brevettata e distribuisce l’aria radialmente a bassa velocità.
In estate è un aiuto utile per migliorare il comfort termico aumentando lo scambio con l‘aria esterna, ma se l’obiettivo è raffrescare un ambiente il raffrescatore adiabatico COLDAIR è sicuramente la migliore tecnologia oggi a disposizione. Durante il periodo invernale invece l’utilizzo dei destratificatori è decisivo perché recupera funzionalmente calore già prodotto e disperso nella parte alta del volume.
Che cosa succede negli ambienti con stratificazione termica
Tecnicamente la stratificazione termica definisce la separazione dell’aria interna in strati a diverse temperature, soprattutto lungo l’altezza del locale. Nei grandi volumi riscaldati si manifesta quasi sempre con aria più calda in alto e aria più fredda nella zona uomo, cioè proprio dove si svolgono le attività operative.
Il meccanismo fisico è abbastanza semplice. Quando l’aria si scalda, la sua densità diminuisce. A parità di pressione, l’aria calda pesa meno dell’aria fredda e tende a salire. L’aria più fredda, più densa, resta negli strati inferiori. In un locale basso questo fenomeno può essere attenuato dai moti convettivi, dalla vicinanza tra pavimento e soffitto, dalla presenza delle persone e dalla distribuzione più compatta del calore.
Il meccanismo fisico è abbastanza semplice. Quando l’aria si scalda, la sua densità diminuisce. A parità di pressione, l’aria calda pesa meno dell’aria fredda e tende a salire. L’aria più fredda, più densa, resta negli strati inferiori. In un locale basso questo fenomeno può essere attenuato dai moti convettivi, dalla vicinanza tra pavimento e soffitto, dalla presenza delle persone e dalla distribuzione più compatta del calore.
Nei locali con altezze importanti la stratificazione è un fenomeno strutturale, non un difetto dell’impianto, soprattutto quando il riscaldamento avviene per convezione o con aria calda, perché il volume stesso dell’ambiente offre lo spazio affinché la densità dell’aria a temperature differenti si stabilizzi, favorendo l’accumulo di quella calda in quota e le dispersioni attraverso l’involucro, perché il tetto e le parti alte si trovano a contatto con aria interna più calda.
In pratica, più aumentano altezza e volume, più l’aria ha modo di organizzarsi per quote. La parte alta diventa una sorta di deposito termico involontario, dove il calore si accumula, ma non serve.
La stratificazione diventa particolarmente marcata quando:
- l’ambiente ha soffitti alti, per esempio capannoni, palestre, magazzini, hangar;
- il riscaldamento immette aria calda o genera moti convettivi verticali;
- la copertura disperde molto, oppure è poco isolata;
- ci sono portoni, aperture o infiltrazioni che introducono aria fredda in basso;
- le sorgenti di calore sono localizzate e non distribuite;
- manca una miscelazione efficace dell’aria tra le diverse quote.
Il grado di intensità della stratificazione varia da edificio a edificio, ma nei locali alti va considerata una criticità progettuale ordinaria.
Anche Carbon Trust segnala che, nei contesti manifatturieri, i soffitti alti, la ventilazione e i portoni aperti sono tra le cause ricorrenti di perdita di calore e inefficienza, con dispersioni reali che possono superare del 43% quelle teoriche calcolate a temperatura uniforme.
Vale la pena distinguere tra stratificazione e semplice disomogeneità termica. Una zona fredda vicino a un portone aperto è una disomogeneità locale. La stratificazione, invece, riguarda l’assetto verticale del volume: caldo sopra, freddo sotto, con un gradiente più o meno stabile tra pavimento e soffitto.
Come funziona il raffrescamento adiabatico
Il raffrescamento adiabatico evaporativo è una tecnologia che raffresca l’aria sfruttando l’evaporazione dell’acqua, senza utilizzare compressori e gas refrigeranti. È indicato in tutti quegli ambienti, di grande volumetria, dove serve immettere aria esterna raffrescata, abbassando la temperatura interna, ossigenando l’ambiente e garantendo i corretti ricambi d’aria. Il tutto senza impegni energetici significativi tipici invece dei classici sistemi di condizionamento a compressione.
La sua efficacia dipende dalle condizioni termoigrometriche esterne, dalla portata d’aria, dall’efficienza di evaporazione e dalla corretta espulsione dell’aria interna.
L’uso tipico riguarda i grandi ambienti industriali, commerciali, sportivi, agricoli e zootecnici, dove raffrescare con sistemi tradizionali sarebbe molto dispendioso a livello energetico e/o poco adatto per via di portoni aperti, ricambi d’aria, aspirazioni di processo e presenza di calore endogeno.
Quando integrare destratificazione e raffrescamento adiabatico
Raffrescamento adiabatico e destratificatore possono essere integrati nello stesso progetto, a condizione che resti chiara la funzione di ciascuna tecnologia.
Il raffrescatore adiabatico interviene sull’aria in ingresso, che viene prelevata all’esterno, trattata ed immessa in ambiente raffrescata. Lavorando in regime aperto, l’aria viene rinnovata di continuo, facilitando nel processo anche lo smaltimento di aria calda, odori, polveri e carichi interni. La destratificazione lavora invece sul volume già occupato dall’aria, riducendo la separazione tra gli strati a temperature diverse, limitando le sacche stagnanti e rendendo più uniforme la distribuzione termoigrometrica nello spazio.
il SOPRAlluogo tecnico prima di tutto
L’integrazione tra queste due tecnologie richiede sempre un sopralluogo tecnico in fase di progettazione, che rilevi altezza del fabbricato, aperture, carichi termici, portate d’aria, estrazioni presenti e aree effettivamente occupate, con l’obiettivo di costruire un comportamento coerente dell’aria e una condizione microclimatica più stabile per persone, processi, impianti e consumi energetici.
