MACCHINE PER LA PRODUZIONE DEL CALDO E DEL FREDDO
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3.3.3. Sistemi a espansione diretta (split, VRF)
15 Sistema VRF
I sistemi a espansione diretta sono impianti in cui il fluido refrigerante del circuito frigorifero circola direttamente negli scambiatori posti negli ambienti da climatizzare, senza intermediari come l’acqua. I più noti sono i climatizzatori split utilizzati in ambito residenziale: un’unità esterna comprime il gas e lo raffredda (funzione di condensatore in estate) inviandolo allo split interno, dove tramite una valvola di espansione ed evaporatore avviene il raffreddamento dell’aria ambiente. Negli ultimi decenni questa tec- nologia si è evoluta nei sistemi VRF (Variable Refrigerant Flow), noti anche come sistemi multi-split o VRV. In un impianto VRF, un’unica unità esterna è collegata a molteplici unità interne distribuite nell’edificio, e tramite una rete di tubazioni refrigerante e apposite valvole di controllo, è in grado di modulare la portata di refrigerante verso ogni unità interna in base al carico termico di ciascun locale. Il termine “flusso di refrigerante variabile” indica proprio la capacità del sistema di adattare la quantità di refrigerante circo- lante (e quindi la capacità frigorifera/termica erogata) in tempo reale alle esigenze, grazie a compressori inverter e a valvole di regolazione elettroniche. I VRF rappresentano una soluzione estremamente flessibile per edifici commerciali di medio-grandi dimensioni (uffici, alberghi, negozi, ecc.), perché consentono di climatizzare numerose zone con un solo sistema, offrendo controllo individuale della temperatura in ogni ambiente. Inoltre, esistono configurazioni VRF a recupero di calore che permettono il funzionamento si- multaneo in caldo e in freddo: ad esempio, in mezza stagione possono riscaldare alcuni locali freddi (lato nord) e contemporaneamente raffrescare altri locali surriscaldati dal sole (lato sud), trasferendo calore dall’uno all’altro attraverso il circuito frigorifero comune. Ciò evita sprechi dovuti a raffreddare con un chiller e contemporaneamente riscaldare con una caldaia (come avverrebbe in un impianto tradizionale a due tubi non indipendenti) e aumenta notevolmente l’efficienza energetica negli edifici con carichi termici variabili spazialmente. Dal punto di vista installativo, un sistema VRF richiede tubazioni frigorifere che si diramano dall’unità esterna a tutte le unità interne (possono essere decine per macchina) e un cablaggio di comunicazione per il controllo centralizzato. L’efficienza dei VRF moderni è molto alta, grazie all’impiego esclusivo di compressori a velocità variabile e scambiatori di calore ottimizzati: i valori di SEER (indice di efficienza stagionale in raffrescamento) e SCOP (in riscaldamento) raggiungono classe A++ o superiori. In partico- lare, il vantaggio dei VRF è evidente ai carichi parziali: poiché modulano esattamente la potenza richiesta, evitano cicli on/off e lavorano spesso in condizioni favorevoli (il compressore inverter riduce il consumo in modo non lineare all’aumentare del carico, con rendimenti istantanei elevati nelle fasi di carico parziale). Inoltre, eliminando lo stadio intermedio dell’acqua, si riducono alcune perdite termiche e si semplifica l’impianto (niente pompe di circolazione per l’acqua refrigerata, niente scambiatori aggiuntivi). D’altro canto, i sistemi a espansione diretta presentano delle sfide: limiti dimensionali (la lunghezza totale delle tubazioni e il dislivello fra unità interna più alta e più bassa sono limitati per ragioni di equilibrio del circuito e lubrificazione), costi di installazione spesso elevati (richiedono manodopera specializzata frigorista, attenta posa delle linee, ecc.), e soprattutto la gestione dei refrigeranti: poiché grandi quantità di gas refrigerante circolano all’interno dell’edificio, vanno rispettate normative di sicurezza (ad es. per evitare che una fuga di refrigerante tossico/infiammabile saturi un ambiente chiuso). I refrigeranti odierni sono a ridotto GWP (potenziale di effetto serra), ma spesso leggermente infiammabili (es. miscele HFC/HFO come l’R32 o R454B di classe A2L) il che impone precauzioni e sensori in taluni casi. In ogni caso, i VRF rappresentano una tecnologia chiave per il condizionamento contemporaneo, con un mercato in crescita specialmente in retrofit di uffici e hotel, grazie alla loro adattabilità e all’elevata efficienza in esercizio.
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