Raffrescatore evaporativo: come funziona, vantaggi e applicazioni industriali
In un capannone industriale l’aria è sempre in movimento. Raffrescare un ambiente con queste caratteristiche con un sistema di climatizzazione tradizionale, applicando la stessa logica usata per un ufficio o per un ambiente commerciale, significa forzare una tecnologia dentro un contesto che richiede un approccio progettuale diverso.
Il raffrescamento evaporativo adiabatico, invece, opera in regime dinamico e sfrutta proprio questa variabilità usando solo aria esterna e acqua per abbassare la temperatura ambiente, trattare volumi elevati con assorbimenti elettrici contenuti e mantenere un microclima interno più adatto a capannoni, reparti produttivi e grandi spazi industriali.
Cos’è un raffrescatore evaporativo
Un raffrescatore evaporativo, o rinfrescatore evaporativo, è un sistema che raffresca l’aria sfruttando l’evaporazione dell’acqua. L’aria calda aspirata dall’esterno viene aspirata da un ventilatore attraverso pannelli evaporativi mantenuti bagnati da una pompa di ricircolo. Durante il passaggio, una parte dell’acqua evapora sottraendo calore sensibile all’aria, che viene quindi immessa nell’ambiente a una temperatura più bassa, senza compressori, condensatori o circuiti frigoriferi.
La scheda elettronica gestisce la portata del ventilatore e il ciclo dell’acqua, adattando il funzionamento alle condizioni dell’ambiente. L’aria calda esausta viene poi espulsa attraverso aperture naturali o estrattori meccanici.
Differenza rispetto al condizionatore tradizionale
Come abbiamo già anticipato, il raffrescamento adiabatico evaporativo lavora in regime dinamico, usando un flusso continuo di aria esterna che viene raffrescata per evaporazione e immessa nell’ambiente, mentre l’aria calda interna viene espulsa attraverso aperture naturali o estrattori meccanici. Basandosi principalmente su aria esterna e acqua, richiede assorbimenti elettrici più contenuti rispetto a un sistema di condizionamento, con un impatto diretto sui costi di esercizio quando l’impianto deve trattare grandi volumi d’aria.
La climatizzazione industriale invece è una tecnologia molto adeguata per gestire spazi chiusi e che utilizza un circuito frigorifero con gas refrigeranti di sintesi (HFC) per raffreddare l’aria interna e rimetterla in circolo a ciclo continuo per mantenere la temperatura costante finché l’ambiente resta sostanzialmente isolato dall’esterno; è meno sostenibile a livello di costi e di resa se si tratta di volumetrie complesse, dove le dinamiche strutturali rendono difficile mantenere l’isolamento termico necessario per un funzionamento efficiente del sistema.
Raffrescamento evaporativo diretto e indiretto
Il raffrescamento adiabatico evaporativo può essere diretto o indiretto, a seconda del modo in cui aria e acqua entrano in relazione nel processo di raffreddamento.
Nel raffrescamento evaporativo diretto, come la gamma di raffrescatori COLDAIR, l’aria attraversa i pannelli bagnati, assorbe una parte del vapore prodotto dall’evaporazione e viene immessa nell’ambiente più fresca e più umida rispetto all’aria esterna.
È la configurazione più diffusa nei grandi ambienti industriali con buon ricambio d’aria, perché richiede pochi componenti e consente di gestire portate elevate con consumi contenuti.
Nel raffrescamento evaporativo indiretto, invece, l’aria destinata all’ambiente non entra a contatto con l’acqua. Il raffreddamento avviene attraverso uno scambiatore di calore che separa due flussi: in un circuito secondario l’aria esterna evapora a contatto con l’acqua, mentre nel circuito primario l’aria destinata all’ambiente viene raffreddata dallo scambiatore senza assorbire umidità.
Come funziona un raffrescatore evaporativo
Il funzionamento di un raffrescatore evaporativo si basa su un principio fisico del calore latente di vaporizzazione. Per passare dallo stato liquido a quello di vapore, l’acqua deve assorbire energia, che sottrae sotto forma di calore all’aria con cui entra in contatto. Si tratta di un valore termodinamico elevato, pari a circa 2.260 kJ per ogni chilogrammo di acqua evaporata, ed è proprio l’entità di questo scambio energetico a rendere così efficace questa tecnologia nel raffrescamento dei grandi volumi con consumi elettrici decisamente contenuti rispetto a un classico sistema di climatizzazione.
All’interno della macchina, l’aria esterna viene aspirata da un ventilatore e attraversa pannelli evaporativi a base cellulosa ad alta capacità assorbente, mantenuti costantemente bagnati da una pompa che ricircola l’acqua. Nel passaggio attraverso i pannelli, calibrato a una velocità inferiore a 2 m/s per favorire l’efficienza del processo ed evitare il trascinamento di gocce, l’aria cede calore all’acqua che evapora ed esce dalla macchina più fresca di diversi gradi e, nei sistemi diretti, leggermente più umida rispetto all’aria esterna. Una scheda elettronica gestisce in modo automatico la portata del ventilatore, il ciclo dell’acqua e i cicli di pulizia, adattando il funzionamento alle condizioni dell’ambiente.
La temperatura dell’aria immessa è definita principalmente da due parametri.
- Efficienza di saturazione dei pannelli evaporativi: indica quanta parte della capacità teorica di evaporazione viene effettivamente utilizzata dal sistema. Nei raffrescatori COLDAIR questo valore raggiunge l’88%, dato verificato attraverso rilievi termo-igrometrici condotti in condizioni operative reali.
- Condizioni dell’aria esterna in ingresso: temperatura e umidità relativa influenzano direttamente la quantità di acqua che il flusso d’aria può assorbire durante il processo evaporativo e, di conseguenza, la capacità di raffrescamento del sistema.
Il ciclo adiabatico in sintesi
Il ciclo del raffrescamento adiabatico evaporativo diretto si articola in 4 fasi successive, che operano in un sistema a regime aperto, differenziandosi dalla climatizzazione a compressione che invece ricircola l’aria interna
Immissione dell’Aria: Un ventilatore aspira l’aria dall’esterno e la convoglia all’interno dell’unità.
Bagnatura dei Pannelli: Una pompa mantiene i pannelli evaporativi uniformemente bagnati d’acqua di rete in ricircolo.
Scambio Termico e Raffrescamento: L’aria, attraversando i pannelli bagnati, cede calore all’acqua, che evapora. Questo processo abbassa la temperatura dell’aria e ne aumenta l’umidità relativa.
Ricambio Ambientale: L’aria raffrescata viene immessa nell’ambiente. Simultaneamente, l’aria interna, calda e viziata, viene espulsa attraverso aperture naturali o estrattori meccanici.
Il ruolo dell’umidità relativa
L’efficacia del raffrescamento evaporativo è direttamente proporzionale all’umidità relativa dell’aria esterna in ingresso. Quanto più l’aria è secca, maggiore sarà la sua capacità di assorbire vapore acqueo e di sottrarre calore durante il processo di evaporazione.
Al contrario, con l’aumento dell’umidità relativa esterna, l’aria si avvicina al punto di saturazione, rallentando il processo di evaporazione e,di conseguenza, la temperatura dell’aria in uscita si discosta meno da quella in ingresso. Questo spiega perché lo stesso raffrescatore, nello stesso ambiente, offra prestazioni diverse a seconda delle condizioni climatiche.
In tabella la temperatura dell’aria in uscita da un raffrescatore COLDAIR con efficienza di saturazione dell’88%, a partire da una temperatura esterna di 35 °C e per diversi valori di umidità relativa.
Lo sapevi che…
Nei grandi ambienti industriali, il comfort degli operatori dipende dall’interazione tra temperatura dell’aria, umidità relativa e movimento del flusso nella zona occupata. L’aria in movimento favorisce l’evaporazione del sudore e aumenta la dispersione del calore corporeo, contribuendo a ridurre la temperatura percepita anche quando l’umidità dell’aria immessa risulta leggermente più alta rispetto a quella esterna.
Vantaggi del raffrescatore evaporativo rispetto al condizionatore tradizionale
I vantaggi di un raffrescatore evaporativo adiabatico rispetto a un sistema a compressione sono molto evidenti soprattutto nei contesti produttivi, dove portate d’aria elevate, aperture frequenti e ricambi continui rendono più complesso mantenere condizioni stabili con una climatizzazione tradizionale. E riguardano in particolare il modo in cui vengono gestiti consumi elettrici, qualità dell’aria, costi di esercizio, impatto ambientale e flessibilità installativa, sempre in relazione alle condizioni reali dell’ambiente da trattare.
Efficienza energetica
Il primo elemento di differenza riguarda l’energia elettrica assorbita. Un raffrescatore evaporativo industriale lavora con una pompa per la circolazione dell’acqua e un ventilatore per il flusso d’aria, senza il compressore che rappresenta invece la voce di consumo principale di un climatizzatore tradizionale. I sistemi COLDAIR coprono portate comprese tra 10.000 e 27.000 m³/h con assorbimenti elettrici che vanno da 0,45 kW per i modelli più contenuti a 3,2 kW per quelli di taglia maggiore, mentre un impianto a compressione dimensionato per trattare gli stessi volumi richiede potenze installate sensibilmente superiori. Il differenziale energetico ha effetti diretti sulla bolletta elettrica e sull’impronta complessiva del sistema di climatizzazione all’interno dei consumi di stabilimento.
Impatto ambientale
Un climatizzatore a compressione richiede refrigeranti di sintesi, in particolare idrofluorocarburi HFC, il cui rilascio in atmosfera contribuisce all’effetto serra con potenziali climalteranti molto più elevati rispetto alla CO₂. Un raffrescatore evaporativo adiabatico lavora invece senza gas refrigeranti e senza circuiti frigoriferi in pressione, evitando emissioni dirette legate alla dispersione di refrigerante. La riduzione dei consumi elettrici contribuisce inoltre ad abbassare le emissioni indirette associate alla produzione dell’energia utilizzata, una voce che rientra nello Scope 2 della rendicontazione di sostenibilità per le aziende soggette a obblighi ESG.
Qualità dell’aria
Un climatizzatore tradizionale ricircola prevalentemente l’aria interna e ne riduce di conseguenza la quota di rinnovo dall’esterno, mentre un raffrescatore evaporativo adiabatico lavora esclusivamente con aria esterna, che immette nell’ambiente dopo averla fatta passare attraverso i pannelli evaporativi. Nei COLDAIR della serie Health, i pannelli sono trattati con biossido di titanio che, attivato dalla luce, innesca un processo di fotocatalisi capace di ridurre la presenza di alcuni inquinanti aerodispersi, in particolare ossidi di azoto e particolato atmosferico (NO₂, NOₓ, PM10 e PM5).
Costi di esercizio
Un’analisi condotta su un edificio industriale di 6.400 m³, con volume da raffrescare di 4.000 m³, ha confrontato un sistema COLDAIR con un impianto VRV di pari capacità. Il sistema evaporativo ha registrato un EER di 16,4 contro 3,0 del VRV, con potenza elettrica assorbita di 3,6 kW contro 19,6 kW e costi stagionali di esercizio pari a 801 euro contro 2.888 euro. Il dato riguarda un caso specifico e non va trasferito automaticamente ad altri contesti, ma mostra l’ordine di grandezza del differenziale quando la tecnologia viene applicata in condizioni coerenti.
Flessibilità installativa
Un climatizzatore a compressione lavora in modo efficiente in uno spazio chiuso e tendenzialmente stabile. Il raffrescatore evaporativo adiabatico, operando in regime aperto, sfrutta invece le aperture come parte del sistema, perché l’aria immessa deve poter uscire verso l’esterno evitando sovrappressioni.
L’installazione, tipicamente a parete o in copertura, non richiede unità esterne né tubazioni frigorifere e si limita ai collegamenti elettrico e idraulico, con tempi di messa in servizio contenuti e un impatto ridotto sulle attività produttive.
Applicazioni industriali del raffrescatore evaporativo
Il raffrescatore evaporativo adiabatico è particolarmente indicato per gli ambienti produttivi industriali in cui la gestione del microclima si confronta con grandi volumi, alti carichi termici e necessità di ricambio continuo dell’aria. La valutazione di idoneità si basa su parametri ricorrenti che vengono verificati durante il sopralluogo tecnico.
Capannoni manifatturieri e logistica
Negli stabilimenti manifatturieri e nei magazzini logistici di grandi dimensioni il microclima estivo dipende dalla combinazione tra irraggiamento solare sulla struttura del capannone, calore accumulato dai materiali stoccati o strutture metalliche e dalle aperture di carico. Il raffrescatore evaporativo adiabatico agisce contemporaneamente sull’abbassamento della temperatura dell’aria immessa e sul ricambio continuo, evitando l’accumulo di calore nelle quote alte e mantenendo una velocità del flusso percepibile nelle zone di lavoro.
Officine meccaniche e settore automotive
Nelle officine meccaniche e nei reparti industriali ad alta densità la principale fonte di calore proviene dai processi di lavorazione, come saldature, taglio, stampaggio, verniciatura e collaudo che si aggiunge alla presenza degli impianti di aspirazione necessari per evacuare fumi e particolato. Il raffrescatore evaporativo adiabatico si integra naturalmente con questo schema operativo, perché l’aria immessa va a sostituire quella estratta dagli impianti di aspirazione e migliora contestualmente le condizioni microclimatiche nelle zone presidiate dagli operatori.
Industria alimentare e packaging
Nell’industria alimentare e nei reparti di confezionamento e imbottigliamento le aree di lavorazione richiedono insieme condizioni igieniche elevate e controllo della temperatura su processi e operatori. Per questo settore Impresind propone i modelli COLDAIR Serie F, raffrescatori evaporativi adiabatici dotati di doppia filtrazione G4+F9 posta a monte dei pannelli evaporativi, permettendo la corretta filtrazione dell’aria immessa in ambiente.
Agricoltura, florovivaismo e allevamenti
Nelle serre di produzione, nei centri di florovivaismo protetto e negli allevamenti zootecnici la gestione contemporanea di temperatura, ricambio d’aria e umidità relativa è una condizione strutturale comune a tutte le attività. Il raffrescamento evaporativo interviene su tutti e tre i parametri, riducendo la complessità impiantistica e migliorando l’omogeneità del microclima all’interno della struttura. L’uniformità termica favorisce la crescita regolare delle colture e contribuisce a contenere l’incidenza di patologie negli animali legate a sbalzi termici e accumuli di umidità localizzata.
Microclima nei luoghi di lavoro: cosa dice la legge
Il principale riferimento normativo per la gestione del microclima negli ambienti di lavoro è il D.Lgs. 81/2008, il Testo Unico sulla Salute e Sicurezza nei Luoghi di Lavoro, che inquadra il microclima tra gli agenti fisici di cui il datore di lavoro è tenuto a valutare il rischio nell’ambito del Documento di Valutazione dei Rischi previsto dall’articolo 28. La norma non fissa valori numerici di temperatura validi per tutti gli ambienti di lavoro, perché le condizioni microclimatiche dipendono dal tipo di attività, dallo sforzo fisico, dall’umidità, dalla velocità dell’aria, e dalla natura del luogo di lavoro stesso.
L’Allegato IV al D.Lgs. 81/2008 prescrive che la temperatura nei locali di lavoro sia adeguata all’organismo umano, tenendo conto dei metodi di lavoro, degli sforzi fisici richiesti, dell’umidità e del movimento dell’aria. Quando intervenire sulla temperatura dell’intero ambiente non è conveniente, il punto 1.9.2.5 prevede il ricorso a misure tecniche localizzate o a mezzi personali di protezione per difendere i lavoratori dalle temperature troppo alte o troppo basse.
Il raffrescatore evaporativo adiabatico può essere valutato come soluzione tecnica per migliorare le condizioni nelle aree presidiate dagli operatori, soprattutto nei grandi ambienti in cui climatizzare l’intero volume sarebbe poco realistico o poco efficiente.
Lo sapevi che…
Il rischio termico ha effetti documentati sulla produttività e sulla sicurezza degli operatori, perché temperature elevate aumentano l’affaticamento, riducono la concentrazione e accentuano la probabilità di errori e infortuni. Per la valutazione del rischio la normativa rinvia alle norme tecniche UNI EN ISO sugli ambienti termici e alla documentazione INAIL sullo stress termico.
La soglia dei 35 °C, di cosa si tratta?
Si sente spesso parlare di una soglia di 35 °C oltre la quale scatterebbero obblighi di legge in materia di sicurezza sul lavoro, ma il riferimento è più sfumato. La soglia non compare nel D.Lgs. 81/08 e deriva dalle indicazioni dell’INPS in materia di Cassa Integrazione Guadagni Ordinaria con causale “eventi meteo”, introdotte con la circolare 139/2016 e successivi messaggi, che riconoscono la possibilità di accedere alla CIGO quando i bollettini meteorologici registrano temperature superiori a 35 °C.
La stessa nota INPS chiarisce peraltro che la cassa integrazione può essere riconosciuta anche al di sotto dei 35 °C, qualora le mansioni siano particolarmente esposte al rischio termico per il tipo di lavorazione o per l’esposizione diretta al sole.
L’obbligo che ricade sul datore di lavoro riguarda la valutazione del rischio termico secondo le metodologie tecniche riconosciute e l’adozione delle misure di prevenzione e protezione coerenti con il contesto produttivo.
Come scegliere il raffrescatore evaporativo giusto?
La scelta di un raffrescatore evaporativo adiabatico non si esaurisce nel confronto tra i modelli di catalogo, ma deve partire da un’analisi tecnica dell’ambiente in cui la macchina dovrà operare, perché la stessa macchina può rendere in modo molto diverso a seconda delle condizioni in cui viene installata.
- La configurazione e il dimensionamento del sistema si basano sull’analisi tecnica delle condizioni ambientali. I parametri fondamentali che determinano la scelta includono la portata d’aria necessaria, i carichi termici presenti e le funzionalità di controllo della macchina.
- Portata d’aria. Va dimensionata in coerenza con la volumetria dell’ambiente e con il numero di ricambi orari richiesti dall’attività. Le linee guida AiCARR raccomandano almeno 3-4 ricambi orari per ambienti produttivi, valore che cresce in presenza di processi che generano calore, vapori o polveri.
- Vie di uscita dell’aria. L’aria immessa deve poter uscire attraverso aperture naturali o estrattori meccanici, con una superficie di estrazione indicativamente pari a 1 m² per ogni 1.000 m³ di aria trattata, per evitare sovrappressioni che riducono l’efficacia del sistema.
- Carichi termici interni. Il calore generato da forni, macchinari, motori, processi di lavorazione e dalla presenza degli operatori va valutato con attenzione, perché determina la capacità di raffrescamento richiesta ed evita dimensionamenti scorretti in difetto o in eccesso.
- Tipo di gruppo ventilante. I ventilatori assiali equipaggiano i modelli per installazione diretta a parete, a tetto o a finestra, garantendo le portate più elevate con i consumi più contenuti. I ventilatori centrifughi vengono adottati nelle applicazioni canalizzate e nelle configurazioni con filtrazione come la Serie F, dove la perdita di carico aggiuntiva richiede una prevalenza maggiore.
- Velocità dell’aria sui pannelli. Va mantenuta sotto i 2 m/s per garantire un’efficienza di saturazione elevata e impedire il trascinamento di gocce d’acqua nel flusso immesso in ambiente.
- Funzioni di controllo. I sistemi COLDAIR integrano la gestione automatica dei cicli di funzionamento e pulizia, con possibilità di controllo da remoto e integrazione nei sistemi di supervisione aziendale secondo la logica di Industria 4.0.
- Sopralluogo tecnico. È il passaggio in cui un progettista verifica direttamente le condizioni dell’edificio, la disposizione dei processi e i vincoli architettonici, e raccoglie i dati per il dimensionamento definitivo, eventualmente accompagnato da una simulazione fluidodinamica CFD.
Domande frequenti
La manutenzione di un raffrescatore evaporativo è significativamente più semplice di quella di un sistema a compressione, perché non sono presenti circuito frigorifero, gas refrigeranti e componenti in pressione. I sistemi COLDAIR includono anche cicli automatici che riducono ulteriormente l’intervento manuale, in particolare il ciclo di asciugatura post raffrescamento di cinque minuti, il ciclo di autolavaggio dei pannelli allo spegnimento, il ricambio dell’acqua in vasca ogni quattro ore di funzionamento e lo scarico automatico anche in caso di interruzione di corrente, attività che concorrono alla prevenzione della proliferazione batterica e alla dichiarazione “Legionella free” senza ricorso a additivi chimici. La durata operativa attesa dei pannelli evaporativi è di tre o quattro anni in condizioni di esercizio standard.
Impresind: dall’analisi al post-vendita
Impresind progetta e produce internamente la gamma COLDAIR in Italia, con certificazione di qualità UNI EN ISO 9001:2015, e segue ogni progetto attraverso un percorso che integra analisi tecnica, dimensionamento, installazione e assistenza, con l’obiettivo di garantire coerenza tra le condizioni operative reali dell’ambiente e le prestazioni del sistema installato.
L’analisi preliminare comprende il sopralluogo tecnico, durante il quale i tecnici Impresind verificano la volumetria, le caratteristiche costruttive dell’edificio, la presenza dei carichi termici interni e le condizioni di ventilazione esistenti, raccogliendo i dati necessari al dimensionamento.
La progettazione su misura definisce la configurazione dell’impianto in base ai parametri rilevati, e può comprendere una simulazione fluidodinamica CFD che consente di visualizzare il comportamento del flusso d’aria nell’ambiente reale prima dell’installazione.
L’installazione e il collaudo prevedono la posa delle macchine, gli allacci elettrico e idraulico, la configurazione dei sistemi di controllo e la verifica delle prestazioni in condizioni operative.
L’assistenza post-vendita comprende la manutenzione programmata, la continua disponibilità di ricambi originali e il supporto tecnico continuativo, anche attraverso la rete di manutentori qualificati presente sul territorio nazionale, e prevede la possibilità di monitoraggio remoto dei parametri di funzionamento attraverso le funzionalità di gestione digitale integrate nei sistemi COLDAIR.
Visita la pagina dedicata al servizio di assistenza e manutenzione
