Funzionamento delle UTA e il loro ruolo nella climatizzazione

Corretta climatizzazione: differenza tra sistema HVAC e le UTA

Quando si parla di ambienti interni, uno degli aspetti importanti da tenere in considerazione è la climatizzazione. Con essa si intende la regolazione della temperatura, dell'umidità e della qualità dell'aria all'interno degli edifici.

Una corretta climatizzazione può aiutare a mantenere condizioni ottimali sia per il comfort e la salute dei residenti che per la salvaguardia degli edifici da elementi quali muffe e funghi. In tale ambito, i sistemi HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) e le unità trattamento aria (comunemente indicato come UTA) sono molto utilizzati.

Il primo è un termine generale che si riferisce ad un sistema di climatizzazione completo che, tramite l’utilizzo di tecnologie diverse, effettua le funzioni di riscaldamento, raffreddamento e ventilazione in maniera totalmente autonoma.

Le UTA, invece, sono una sezione specifica di un sistema HVAC avente lo scopo di garantire una determinata qualità dell’aria all’interno degli edifici favorendo l’ingresso di un flusso d’aria esterno privo di eventuali elementi inquinanti quali polveri e pollini.

È importante avere in mente questa distinzione perché esiste una configurazione di sistema HVAC, detta a tutt’aria, che è molto simile ad un’unità trattamento d’aria e ciò può creare confusione.

Per un approfondimento sul tema dei sistemi HVAC si rimanda al seguente articolo in cui si descrivono le varie tipologie disponibili sottolineando i rispettivi vantaggi e svantaggi: Impianti HVAC: cosa sono, vantaggi e svantaggi, quadro normativo e tipologie di impianto

UTA

Questa tecnologia ha due configurazioni possibili in base sia allo spazio disponibile che alla funzione che deve svolgere.

La prima è definita "compatta" poiché la maggior parte dei componenti di ventilazione sono installati all'interno di un unico involucro. Ciò consente un'ottimizzazione degli spazi occupati a discapito della flessibilità di funzionamento che risulta standardizzato per un caso generale. La seconda tipologia è invece definita "modulare" ed è caratterizzata dal dimensionamento di ogni componente per il progetto specifico.

Inoltre, è opportuno distinguere la finalità per cui un'unità di trattamento dell'aria è realizzata, poiché le condizioni di funzionamento da rispettare dipendono da essa. Nel caso, ad esempio, in cui si lavori con strutture residenziali, la portata dell'aria è solitamente limitata a 1000 m³/h.

L'installazione di un'unità di trattamento dell'aria può avvenire in locali ausiliari o sul tetto (a patto che l'unità sia completamente a tenuta d'acqua e resistente alla corrosione causata dagli agenti atmosferici).

Indipendentemente dalla configurazione scelta, i componenti di una UTA risultano i seguenti:

• Le serrande, aventi funzione di regolare le portate d’aria di immissione, ricircolo e aspirazione
• Filtri filtranti
• Un recuperatore di calore rotante
• Camera di miscelazione
• Delle batterie di riscaldamento e raffrescamento
• Un umidificatore
• Un separatore di gocce
• Un ventilatore sia di ripresa che di mandata
• Dei sensori di misurazione

Sistema filtrante

Seguendo il percorso dell’aria esterna, il primo elemento che si incontra è un filtro grossolano il cui compito è di effettuare una purificazione dell’aria dalle impurezze più grandi. Oltre a migliorare la qualità dell’aria, questo componente permette di preservare la pulizia dell’intero sistema garantendo così un funzionamento più salubre ed efficiente.

Successivi alla camera miscelazione, sono tipicamente presenti un’altra tipologia di filtri detti “fini” aventi il compito di rimuovere gli elementi inquinanti più piccoli come i pollini, i batteri, lieviti e muffe prima dell’immissione nell’ambiente interno.

La scelta dei filtri dipende essenzialmente dalla qualità interna dell’aria richiesta, definita dalle normative ISO16890 ed EN 1822, in base alla tipologia di edificio in questione.

Recuperatore di calore

Successivamente ad una prima pulizia, la presenza di un recuperatore di calore rotante provvede al trasferimento del calore sia sensibile che latente, dall’aria interna, detta “esausta”, a quella “nuova” proveniente dall’ambiente esterno in modo tale da diminuirne la differenza termica. Questo comporta una notevole riduzione della domanda di riscaldamento e raffrescamento da parte delle batterie poste a valle. Prendendo per esempio il caso invernale, si è studiato che la presenza di questo componente permette l’aumento di temperatura dell’aria esterna dai -5°C ai 15°C.

Esistono tre tipi possibili di recuperatori di calore:

• Recuperatore di calore rigenerativo: sono una tipologia di scambiatore rotativi in cui una ruota gira attraverso entrambe le portate d’aria trasferendo energia termica da un flusso ad un altro. Hanno il vantaggio di poter recuperare l’umidità o di deumidificare, ma hanno lo svantaggio di trasportare tra i due fluidi anche elementi inquinanti;
• Recuperatore di calore statico: lo scambio termico in questo caso è dovuto alle superfici dei condotti in cui passano i fluidi, in genere a piastre. In questo modo si ha una minore contaminazione incrociata tra i fluidi garantendo comunque un recupero dell’umidità.
• Batterie gemellari con pompa: con questa configurazione si ha una separazione totale dei fluidi così da evitare totalmente la contaminazione dell’aria esterna. Il recupero termico è affidato a due batterie collegate tra loro da un circuito esterno in cui fluisce l’acqua. La circolazione dell’acqua è affidata ad una pompa. Questo comporta una maggiore domanda energetica ma garantisce anche una maggiore flessibilità in termini di installazione e risparmio di spazi.

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Nel pdf si parla di camera di miscelazione, componenti di riscaldamento, raffrescamento e umidificazione, ventilatori, i sensori e il loro funzionamento, campi applicativi di un sistema UTA e di manutenzione.