Linee guida di ventilazione per la progettazione

Lo scopo delle linee guida (Blomsterberg,2000) [Rif. 6] è quello di fornire una guida ai professionisti (principalmente progettisti HVAC e gestori di edifici, ma anche clienti e utenti dell'edificio) su come realizzare sistemi di ventilazione con buone prestazioni applicando sistemi convenzionali e innovativi tecnologie.Le linee guida sono applicabili ai sistemi di ventilazione negli edifici residenziali e commerciali e durante l'intero ciclo di vita di un edificio, vale a dire breve, progettazione, costruzione, messa in servizio, funzionamento, manutenzione e smantellamento.

I seguenti prerequisiti sono necessari per una progettazione basata sulle prestazioni di un sistema di ventilazione:

• Le specifiche prestazionali (riguardanti la qualità dell'aria interna, il comfort termico, l'efficienza energetica ecc.) sono state specificate per il sistema da progettare.
• Viene applicata una prospettiva del ciclo di vita.
• Il sistema di ventilazione è considerato parte integrante dell'edificio.

L'obiettivo è progettare un sistema di ventilazione che soddisfi le specifiche prestazionali del progetto (vedi capitolo 7.1 ), applicando tecnologie convenzionali e innovative.La progettazione del sistema di ventilazione deve essere coordinata con il lavoro di progettazione dell'architetto, dell'ingegnere strutturale, dell'ingegnere elettrico e del progettista dell'impianto di riscaldamento/raffreddamento. Ciò al fine di garantire che l'edificio finito con il sistema di riscaldamento, raffreddamento e ventilazione funziona bene.Ultimo e non meno importante, l'amministratore dell'edificio dovrebbe essere consultato in merito ai suoi desideri speciali.Sarà responsabile del funzionamento del sistema di ventilazione per molti anni a venire.Il progettista deve quindi determinare determinati fattori (proprietà) per il sistema di ventilazione, in accordo con le specifiche prestazionali.Questi fattori (proprietà) dovrebbero essere scelti in modo tale che il sistema complessivo abbia il costo del ciclo di vita più basso per il livello di qualità specificato.Un'ottimizzazione economica dovrebbe essere effettuata tenendo conto di:

• Costi di investimento
• Costi operativi (energia)
• Costi di manutenzione (cambio filtri, pulizia condotti, pulizia terminali aria ecc.)

Alcuni dei fattori (proprietà) coprono aree in cui i requisiti di prestazione dovrebbero essere introdotti o resi più rigorosi nel prossimo futuro.Questi fattori sono:

• Progettare con una prospettiva del ciclo di vita
• Progettazione per un uso efficiente dell'elettricità
• Design per bassi livelli sonori
• Progettazione per l'utilizzo del sistema di gestione energetica dell'edificio
• Progettazione per il funzionamento e la manutenzione

Progettare con un ciclo di vita prospettiva 

Gli edifici devono essere resi sostenibili, vale a dire che durante la sua vita un edificio deve avere il minor impatto possibile sull'ambiente.Responsabili di ciò sono diverse categorie di persone, ad esempio progettisti, gestori di edifici.I prodotti devono essere giudicati dal punto di vista del ciclo di vita, dove occorre prestare attenzione a tutti gli impatti sull'ambiente durante l'intero ciclo di vita.In una fase iniziale il progettista, l'acquirente e l'appaltatore possono fare scelte rispettose dell'ambiente.Un edificio è costituito da diversi componenti con diverse durate di vita.In questo contesto, la manutenibilità e la flessibilità devono essere prese in considerazione, vale a dire che l'uso, ad esempio, di un edificio per uffici può cambiare più volte durante la vita utile dell'edificio.La scelta del sistema di ventilazione è solitamente fortemente influenzata dai costi, cioè solitamente dai costi di investimento e non dai costi del ciclo di vita.Ciò significa spesso un sistema di ventilazione che soddisfa solo i requisiti del regolamento edilizio con i costi di investimento più bassi.Il costo di esercizio, ad esempio, di un ventilatore può essere pari al 90% del costo del ciclo di vita.Fattori importanti rilevanti per le prospettive del ciclo di vita sono:
Durata.

• Impatto ambientale.
• Modifiche al sistema di ventilazione.
• Analisi dei costi.

Un metodo semplice utilizzato per l'analisi dei costi del ciclo di vita è il calcolo del valore attuale netto.Il metodo combina investimenti, energia, manutenzione e costi ambientali durante una parte o l'intera fase operativa dell'edificio.I costi annuali per l'energia, la manutenzione e l'ambiente sono ricalcolati per un costo attuale, oggi (Nilson 2000) [Ref 36].Con questa procedura si possono confrontare diversi sistemi.L'impatto ambientale dei costi è solitamente molto difficile da determinare ed è quindi spesso tralasciato.L'impatto ambientale è in una certa misura preso in considerazione includendo l'energia.Spesso i calcoli LCC vengono effettuati per ottimizzare l'uso di energia durante il periodo di funzionamento.La parte principale del consumo energetico del ciclo di vita di un edificio è durante questo periodo, vale a dire il riscaldamento/raffrescamento degli ambienti, la ventilazione, la produzione di acqua calda, l'elettricità e l'illuminazione (Adalberth 1999) [Ref 25].Supponendo che la durata di vita di un edificio sia di 50 anni, il periodo di funzionamento può rappresentare l'80-85% del consumo totale di energia.Il restante 15-20% è destinato alla produzione e al trasporto di materiali da costruzione e costruzioni.

Design per un uso efficiente di elettricità per la ventilazione 

L'utilizzo di energia elettrica di un sistema di ventilazione è principalmente determinato dai seguenti fattori: • Perdite di carico e condizioni del flusso d'aria nel sistema di canali
• Efficienza del ventilatore
• Tecnica di controllo del flusso d'aria
• Regolazione
Al fine di aumentare l'efficienza dell'uso dell'energia elettrica, sono interessanti le seguenti misure:

• Ottimizzare la disposizione complessiva del sistema di ventilazione, ad esempio ridurre al minimo il numero di curve, diffusori, variazioni della sezione trasversale, raccordi a T.
• Passare a un ventilatore con maggiore efficienza (ad es. azionamento diretto anziché a cinghia, motore più efficiente, pale curve all'indietro anziché curve in avanti).
• Abbassare la caduta di pressione in corrispondenza del collegamento ventilatore – canalizzazione (ingresso e uscita del ventilatore).
• Ridurre la caduta di pressione nel sistema di canali, ad esempio attraverso curve, diffusori, variazioni di sezione trasversale, pezzi a T.
• Installare una tecnica più efficiente di controllo del flusso d'aria (controllo della frequenza o dell'angolo delle pale del ventilatore invece del controllo della tensione, dell'ammortizzatore o dell'aletta di guida).

Di importanza per l'uso complessivo dell'elettricità per la ventilazione è ovviamente anche la tenuta all'aria delle condutture, le portate d'aria ei tempi operativi.

Per mostrare la differenza tra un impianto con perdite di carico molto basse e un impianto fino ad oggi praticato è stato confrontato un “impianto efficiente”, SFP (potenza specifica del ventilatore) = 1 kW/m³/s, con un “impianto normale ”, SFP = tra 5,5 – 13 kW/m³/s (cfrTabella 9).Un sistema molto efficiente può avere un valore di 0.5 (vedi capitolo 6.3.5 ).

Tabella 9 : Perdite di carico calcolate e SFP valori per un “sistema efficiente” e una “corrente sistema". 

Design per bassi livelli sonori 

Un punto di partenza quando si progetta per bassi livelli sonori è progettare per bassi livelli di pressione.In questo modo è possibile scegliere un ventilatore che funziona a bassa frequenza di rotazione.Basse perdite di carico possono essere ottenute con i seguenti mezzi:

• Bassa velocità dell'aria, ovvero grandi dimensioni del condotto
• Ridurre al minimo il numero di componenti con perdite di carico, ad esempio modifiche dell'orientamento o delle dimensioni del condotto, serrande.
• Ridurre al minimo la caduta di pressione tra i componenti necessari
• Buone condizioni di flusso agli ingressi e alle uscite dell'aria

Le seguenti tecniche per controllare i flussi d'aria sono adatte, tenendo conto del suono:

• Controllo della frequenza di rotazione del motore
• Modifica dell'angolo delle pale dei ventilatori assiali
• Anche il tipo e il montaggio del ventilatore sono importanti per il livello sonoro.

Se il sistema di ventilazione così progettato non soddisfa i requisiti di rumorosità, è molto probabile che nel progetto debbano essere inclusi attenuatori acustici.Non dimenticare che il rumore può entrare attraverso il sistema di ventilazione, ad esempio il rumore del vento attraverso le prese d'aria esterne.
7.3.4 Progettazione per l'uso del BMS
Il sistema di gestione dell'edificio (BMS) di un edificio e le routine per il monitoraggio delle misurazioni e degli allarmi determinano le possibilità di ottenere un corretto funzionamento del sistema di riscaldamento/raffrescamento e ventilazione.Un funzionamento ottimale del sistema HVAC richiede che i sottoprocessi possano essere monitorati separatamente.Questo è spesso anche l'unico approccio per scoprire piccole discrepanze in un sistema che da sole non aumentano il consumo di energia abbastanza da attivare un allarme di consumo di energia (mediante livelli massimi o procedure di follow-up).Un esempio sono i problemi con un motore del ventilatore, che non mostra il consumo totale di energia elettrica per il funzionamento di un edificio.

Ciò non significa che ogni sistema di ventilazione debba essere monitorato da un BMS.Per tutti, tranne i sistemi più piccoli e semplici, dovrebbe essere considerato il BMS.Per un sistema di ventilazione molto complesso e di grandi dimensioni è probabilmente necessario un BMS.

Il livello di sofisticazione di un BMS deve concordare con il livello di conoscenza del personale operativo.L'approccio migliore consiste nel compilare specifiche prestazionali dettagliate per il BMS.

7.3.5 Progettazione per il funzionamento e manutenzione
Per consentire un funzionamento e una manutenzione corretti, è necessario scrivere istruzioni di funzionamento e manutenzione adeguate.Affinché queste istruzioni siano utili, durante la progettazione del sistema di ventilazione devono essere soddisfatti alcuni criteri:

• Gli impianti tecnici ei loro componenti devono essere accessibili per manutenzione, sostituzione ecc.. I locali ventilatori devono essere sufficientemente grandi e dotati di una buona illuminazione.I singoli componenti (ventilatori, serrande ecc.) del sistema di ventilazione devono essere facilmente accessibili.
• I sistemi devono essere contrassegnati con informazioni relative al fluido in tubi e condotti, direzione del flusso, ecc. • Deve essere incluso il punto di prova per i parametri importanti

Le istruzioni per l'uso e la manutenzione devono essere preparate durante la fase di progettazione e finalizzate durante la fase di costruzione.

Vedi discussioni, statistiche e profili degli autori per questa pubblicazione su: https://www.researchgate.net/publication/313573886
Verso migliori prestazioni dei sistemi di ventilazione meccanica
Autori, tra cui: Peter Wouters, Pierre Barles, Christophe Delmotte, Åke Blomsterberg
Alcuni degli autori di questa pubblicazione stanno lavorando anche a questi progetti correlati:
Tenuta all'aria degli edifici
CLIMATIZZAZIONE PASSIVA: FCT PTDC/ENR/73657/2006