Recuperare l’energia termica presente nell’aria viziata estratta dagli ambienti, che altrimenti andrebbe persa, per garantire la qualità dell’aria interna evitando gli sprechi di energia. Questo il compito del recuperatore di calore, un componente ormai presente nella maggior parte delle unità per il rinnovo dell’aria, che nel corso degli anni ha subito un’importante evoluzione diventando sempre più performante.
Che cos’è un recuperatore di calore e come funziona?
Come dice la parola stessa, i recuperatori di calore sono dei “dispositivi tecnologici” che hanno la funzione di trasferire calore tra due fluidi (aria o acqua). Nel caso specifico degli impianti di ventilazione, questo trasferimento avviene tra due flussi di aria: il calore viene recuperato dal flusso dell’aria esausta presente negli ambienti indoor verso l’esterno, per poi essere ceduto al flusso d’aria di immissione. Non è un caso che con la ventilazione meccanica controllata, la soluzione più diffusa per favorire un corretto e costante ricambio dell’aria degli ambienti senza dover aprire le finestre, sia possibile recuperare fino all’80-90% del calore contenuto nell’aria prima di procedere con l’espulsione.
La tecnologia del recupero di calore a flussi incrociati
I recuperatori di calore a flussi incrociati sono tra i più diffusi sistemi per il recupero aria-aria e possono eventualmente essere integrati con batterie di riscaldamento o di raffrescamento per ridurre la quantità di energia necessaria a mantenere le condizioni interne. Sono solitamente costituiti da piastre in metallo (alluminio o acciaio) dal design particolare che vengono assemblate tra loro e che permettono il trasferimento del calore, sia per convezione che per irraggiamento, dall’aria di espulsione a quella pulita proveniente dall’esterno, senza che i due flussi entrino mai in contatto.
Spesso questa tipologia di recuperatore di calore è dotata tipicamente di una serranda di bypass, che esclude dal trattamento di recupero una parte o addirittura tutta l’aria esterna in ingresso. Il motivo? Evitare il rischio di brina nel periodo invernale o semplicemente sfruttare il cosiddetto free-cooling, ovvero il raffrescamento “naturale” ottenuto quando la temperatura dell’aria esterna è sufficientemente bassa da non richiedere ulteriori trattamenti. I recuperatori a flussi incrociati sono in grado di recuperare tra il 40 e il 70% del calore e in alcuni casi possono raggiungere un rendimento vicino all’80%.
Trasferire l’umidità con il recuperatore di calore entalpico
Nei sistemi di ventilazione meccanica controllata si sente spesso parlare di recuperatore di calore entalpico. Che cosa significa e qual è la differenza rispetto al sistema standard di cui abbiamo parlato in precedenza? Questo dispositivo non si limita a recuperare dal flusso d’aria di espulsione l’energia termica sensibile, ovvero il calore, ma anche il valore di umidità. Il risultato in questo caso è duplice: da un lato vengono incrementati efficienza e rendimento complessivo, dall’altro si evita di rendere l’aria in ingresso troppo secca. I recuperatori di calore entalpici sono inoltre realizzati in materiali porosi, in quanto devono trasferire non solo calore ma anche il vapore acqueo dall’aria uscente a quella entrante e viceversa.
Il recupero di calore diventa ancora più efficiente: il recupero termodinamico
Il recuperatore di calore a flussi incrociati, ma anche quello mono-flusso, vengono comunemente definiti statici perché non prevedono alcun tipo organo in di movimento. Per incrementare l’efficienza complessiva dell’impianto, molte centrali di trattamento dell’aria sono caratterizzate dall’adozione di un secondo sistema di recupero dell’energia. In questo caso si parla di unità dotate di recupero termodinamico, in cui al primo recuperatore di tipo statico ne viene associato un secondo, di tipo attivo, realizzato attraverso un circuito frigorifero in pompa di calore.
Il recuperatore statico a flussi incrociati trasferisce il calore dall’aria estratta a quella di rinnovo, mentre il circuito frigorifero in pompa di calore entra in azione a supporto del primo, quando le condizioni della temperatura interna ed esterna lo richiedono. Il risultato è un risparmio energetico importante, che si abbina a un miglioramento del comfort temoigrometrico e della qualità dell’aria.