RECUTECH presenta la serie RFK+ e RFC+, entrambi scambiatore di calore entalpico controcorrente.
Perché utilizzare uno scambiatore di calore entalpico?
Per rispondere a questa domanda è utile spiegare in cosa consiste il clima ideale per una vita sana in ambienti chiusi. Le condizioni ideali vanno dai 18 ai 22 °C, con una umidità relativa del 40 – 60%.
Il recupero di calore con uno scambiatore classico a flussi incrociati o in controcorrente, fa sì che gli ambienti interni diventino più asciutti, soprattutto nei mesi invernali perché l’aria fredda esterna, che contiene poca acqua, sostituisce quella interna, più umida.
La conseguente riduzione dell’umidità relativa, che può scendere fino al 20%, può provocare la secchezza delle mucose. Di conseguenza, gli occhi bruciano e la resistenza del corpo alle infezioni virali e batteriche si riduce rapidamente. Nelle stanze non ventilate e con bassa umidità, i virus si diffondono molto velocemente.
I produttori di unità di recupero calore, consapevoli di questo problema lo risolvono, ad esempio, attraverso una successiva umidificazione oppure attraverso l’uso di uno scambiatore rotante. Tuttavia, queste soluzioni hanno i loro svantaggi, perché aumentano il costo e le dimensioni dell’apparecchio.
Inoltre, gli scambiatori rotanti sono più soggetti a perdite. Se viene utilizzato uno scambiatore con camera di lavaggio, l’aria “sporca” viene almeno parzialmente pulita, ma l’efficienza diminuisce e le dimensioni dell’ unità aumentano.
Come funziona uno scambiatore di calore entalpico?
L’aspetto è quello di un comune recuperatore a piastre, le quali però devono avere la capacità di trasferire anche l’umidità. Ciò è reso possibile dall’uso di membrane, ovvero da materiali speciali parzialmente permeabili, che consentono il passaggio di alcune sostanze attraverso il proprio spessore. Questo fenomeno è chiamato permeabilità selettiva; idealmente, la permeabilità è consentita solo alle molecole di vapore acqueo, e non a quelle, per esempio, della CO2 e simili, per evitare che esse vengano restituite alle stanze.
Comunemente si utilizzano membrane porose, cioè membrane dotate di micro pori che permettono il passaggio solo delle molecole d’acqua. Gli svantaggi di tali membrane sono che consentono anche il passaggio di molecole più piccole e che i pori lentamente si ostruiscono, con conseguente diminuzione dell’efficienza nel tempo.
Le membrane a scambio ionico di Recutech, sono un’alternativa. Queste funzionano sulla base della capacità delle molecole d’acqua di risalire una scala di legami ionici, mentre altri gas e molecole non sono in grado di farlo. In termini pratici, ciò significa che le molecole di vapore acqueo possono naturalmente passare da un’area di maggiore umidità a un’area di minore umidità, mentre altre molecole e gas no.
Ed è proprio in questa selettività delle membrane a scambio ionico di Recutech che c’è una grande differenza. Il grado di selettività delle piastre entalpiche può essere misurato posizionando una membrana tra due spazi, uno contenente aria e l’altro un gas diverso (CO2, CO o NH3). Per mezzo di un gascromatografo, effettuando le misure nello spazio contenente aria, si determinerà con precisione con il contenuto di gas nocivo.
Quali sono gli altri vantaggi derivanti dall’utilizzo di uno scambiatore entalpico?
Oltre a quanto sopra, il punto di congelamento scende. In inverno l’aria fredda esterna che entra nello scambiatore ne raffredda le piastre, per cui l’aria esausta, la cui umidità relativa è maggiore, si condensa e congela gradualmente. Uno scambiatore entalpico trasferisce parte di questa umidità all’altro circuito in modo che quando l’aria raggiunge le parti fredde dello scambiatore, contenga molta meno umidità.
Sebbene il punto di rugiada e il diagramma di Mollier possano aiutare a spiegare questi fenomeni, è sufficiente sapere che il punto di congelamento dell’aria in ingresso può scendere a circa -10°C. Uno scambiatore convenzionale solitamente fatica già a temperature di -3°C. Per questo motivo la necessità di preriscaldare l’aria in ingresso si presenta più spesso o prima, il che richiede più energia e riduce l’efficienza totale dell’unità di recupero.
La condensa è un altro svantaggio dello scambiatore a piastre classico. L’umidità in eccesso deve essere rimossa mediante una vaschetta di raccolta condensa e l’unità deve essere collegata agli scarichi. Inoltre, la condensa dell’acqua impedisce il libero passaggio dell’aria e aumenta le perdite di carico.
È adatto anche al funzionamento estivo?
La risposta è “sì”. In estate, i livelli di umidità variano notevolmente. L’aria molto umida entra spesso dall’esterno. L’aria umida aumenta la temperatura percepita, intensificando così la sensazione di calore. Uno scambiatore entalpico può ridurre l’umidità dell’aria in ingresso per aumentare il comfort climatico.
In un clima estremamente secco, invece, gli ambienti interni vengono umidificati artificialmente, per cui, utilizzando uno scambiatore tradizionale, l’umidità verrebbe scaricata inutilmente durante il processo di recupero. Al contrario, uno scambiatore entalpico si recupera anche una parte sostanziale di tale umidità.
Quali sono gli svantaggi dell’utilizzo di uno scambiatore di calore entalpico?
Gli scambiatori entalpici presentano alcuni svantaggi.
- Prezzo di acquisto – Gli scambiatori entalpici sono molto più costosi di quelli classici in alluminio o plastica. Tuttavia, se si considera che trascorriamo fino al 90% della nostra vita in ambienti chiusi, vale la pena considerare un investimento più elevato, che comunque riguarda solo lo scambiatore e non le altre componenti del sistema. Senza contare – rispetto ad altri sistemi – il minore ingombro e l’assenza del sistema di smaltimento della condensa.
- Efficienza termica inferiore – Ciò è causato dal fatto che la maggior parte delle membrane disponibili sul mercato sono fogli molto sottili. Queste lamine sottili non possono essere formate in grandi superfici di scambio termico e inoltre non sono autoportanti e necessitano quindi di scheletri di supporto, che creano spazio tra le lamelle. Questi telai riducono la superficie di trasferimento del calore e dell’umidità fino al 20%.
Cosa rende gli scambiatori entalpici RECUTECH così unici?
- Efficienza di trasferimento calore – A causa dei materiali utilizzati, non sono necessari scheletri di supporto. Di conseguenza, la superficie di trasferimento del calore è maggiore e la relativa efficienza aumenta fino al 90%.
- Efficienza di trasferimento dell’umidità fino al 75%.
- Tenuta – Tutti gli scambiatori RECUTECH sono ad elevata tenuta. Questo vale anche per i nostri scambiatori entalpici.
- Elevata resistenza alla differenza di pressione – Grazie alla robustezza dei materiali utilizzati, questi scambiatori possono resistere a differenze di pressione fino a 800 Pa. Possono quindi anche essere configurati in modo che un ventilatore nell’unità aspiri l’aria e l’altro la scarichi.
- Elevata selettività – Le nostre membrane sono altamente selettive. Sono altamente permeabili solo al vapore acqueo e nessun altro gas. La verifica della selettività è stata testata.
- Facile sostituzione nei dispositivi esistenti – Grazie alle stesse dimensioni e ai parametri di efficienza termica simili, è facile sostituire lo scambiatore della vostra unità con uno entalpico.
Se state già usando scambiatori di calore Recutech, sappiate che la nuova serie entalpica ha le stesse dimensioni fisiche delle serie esistenti realizzate in alluminio e plastica – ciò rende la sostituzione estremamente semplice.
Questi risultati come sono stati raggiunti?
Principalmente grazie all’esclusivo materiale METALPIC utilizzato negli scambiatori di calore entalpici Recutech. Questo materiale è stato sviluppato da Recutech esclusivamente per questo scopo. È un materiale sandwich in cui ogni componente ha la sua funzione chiaramente definita.
Il METALPIC è costituito da una rete di alluminio appositamente trattata con la più ampia superficie aperta possibile. La funzione primaria della rete è quella di supportare l’altro componente, una sottile membrana polimerica. Perché l’alluminio? Perché questo materiale ha un’eccellente conduttività termica ed è facile da riciclare.
Il secondo componente è la membrana polimerica. La sua funzione principale è il trasferimento dell’umidità mantenendo l’intera piastra ben tesa. La membrana è del tipo semipermeabile a scambio ionico.
Grazie al supporto della rete in alluminio, la membrana può essere molto sottile, massimizzando il trasferimento dell’umidità. Dopo l’accoppiamento della membrana con la rete, il materiale viene lavorato normalmente, allo stesso modo del foglio di alluminio standard per gli scambiatori di calore REK+ e REC+. Durante il processo di stampaggio, entrambi i componenti del sandwich devono, e possono, sopportare lo stesso allungamento dell’alluminio puro.
Grazie a queste proprietà, è stata creata una piastra sufficientemente resistente e con una maggiore superficie di trasferimento del calore e dell’umidità. Durante il processo di stampaggio anche la membrana diventa più sottile, il che significa, come accennato in precedenza, un maggiore trasferimento di umidità.
Gli scambiatori entalpici serie RFK+ e RFC+ di Recutech sono già in produzione. Anche il relativo software è disponibile a richiesta.
