Scambiatori di calore e recupero termico

Scambiatori di calore e recupero termico

In generale gli scambiatori di calore si differenziano fra scambiatori di recupero e scambiatori rigenerativi. Fra gli scambiatori di recupero ci sono gli scambiatori di calore a piastre come gli scambiatori di calore a flusso incrociato, gli scambiatori di calore in controcorrente e gli scambiatori di calore in controcorrente a flusso incrociato nei quali i flussi si scambiano solo energia e non entrano mai in contatto fra di loro. Solo con il flusso incrociato è possibile raggiungere un’efficienza di recupero termico nettamente superiore al 60%. L’efficienza di recupero termico raggiunta dipende innanzitutto dalle dimensioni delle superfici dello scambiatore di calore. La superficie di un modello a piastre può essere esattamente la stessa dei modelli a nido d’ape o con condotti quadrati.

Fra gli scambiatori rigenerativi ci sono gli scambiatori di calore rotativi. L’aria calda cede calore e umidità a un mezzo di accumulo. Lo scambiatore si gira in modo che in un’altra posizione, nella direzione contraria, l’aria esterna venga condotta attraverso il mezzo di accumulo. Il calore e l’umidità vengono di nuovo ceduti. Attraverso la cessione di umidità (alto contenuto di energia) è possibile aumentare l’efficienza di recupero termico. Con il contatto dei due flussi c’è il pericolo di trasmissione di odori e sostanze nocive. L’accumulatore necessita quindi di essere pulito nella zona intermedia (dispersione di energia) e l’aria di mandata deve essere nuovamente filtrata dopo lo scambiatore di calore con un buon filtro a maglia stretta da possibili impurità che si accumulano o si producono (proliferazione di germi) nel mezzo di accumulo umido. L’impianto richiede quindi anche una manutenzione molto accurata.

Il livello di recupero termico e l’efficienza di recupero termico sono sempre riferiti al calore percepito, senza tener conto dell’energia contenuta nell’umidità dell’aria derivante dall’energia di evaporazione (calore latente).

Livello di recupero termico

L’energia totale ceduta dall’aria viziata estratta (incluso il calore latente) viene divisa per la quantità di energia che potrebbe esser ceduta se non si tenesse in considerazione la condensa (calore latente dell’aria viziata estratta). In teoria è quindi possibile un livello di recupero termico superiore al 100%.

Efficienza di recupero termico

Al posto dell’energia ceduta dall’aria viziata estratta viene considerata l’energia trasmessa all'aria esterna. In particolare viene preso in considerazione anche il calore residuo dei ventilatori.

Efficienza termica

Con portate equilibrate e dispersioni interne ridotte l’efficienza di recupero termico corrisponde essenzialmente all’efficienza termica: efficienza termica = (T aria di mandata – T aria esterna) / (T aria viziata estratta – T aria esterna)

Efficienza di recupero termico equivalente

È l’efficienza di recupero termico che deve garantire un apparecchio di ventilazione quando ha un rapporto di rendimento elettrico pari a 5 con il risparmio di energia primaria effettivamente ottenuto.