Limitazione del flusso d'aria delle unità interne VRF: un ulteriore passo avanti verso prestazioni garantite

Come parte del continuo sviluppo del programma di certificazione del flusso di refrigerante variabile (VRF), una revisione delle unità VRF testate per la campagna di certificazione 2019 ha mostrato che molte unità avevano un flusso d'aria molto elevato. Nonostante le rigide regole di certificazione e monitoraggio del programma, questo ha mostrato che alcune unità stavano potenzialmente utilizzando un flusso d'aria gonfiato per aumentare le prestazioni. Per evitare questo tipo di elusione delle regole di certificazione, il comitato di certificazione ha deciso di applicare un limite di 275 m3/h/kW sul flusso d'aria di ogni unità interna. Questa decisione si basa su studi scientifici riguardanti le prestazioni richieste ai sistemi HVAC per garantire la deumidificazione e i requisiti di comfort.

Rassegna della letteratura

Le norme internazionali nel settore HVAC cambiano costantemente e aggiungono nuove misure per migliorare le condizioni di comfort negli edifici climatizzati. Questo si traduce in una serie di limiti ai parametri di progettazione di un sistema VRF come il rapporto di calore sensibile (SHR), il fattore di bypass (BF), la portata d'aria (AF), ecc.

Le condizioni di comfort dei sistemi HVAC sono ampiamente studiate in letteratura, in particolare le condizioni di umidità. Un recente progetto di ricerca ASHRAE ha studiato il livello di deumidificazione di diversi edifici commerciali (compresi uffici, scuole, ristoranti e negozi al dettaglio). I rapporti di calore sensibile sono stati calcolati per qualsiasi periodo dell'anno in cui l'impianto di condizionamento era acceso e l'occupazione dell'edificio era superiore a zero. I risultati dello studio sono stati ottenuti impostando il limite SHR a SHR<0,82 al 100% di carico e SHR<0,85 al 75%.

Il fattore di bypass della bobina è stato anche calcolato da ASHRAE [1] in condizioni di Air-conditioning and Refrigeration Institute (ARI) ed è stato impostato su un range approssimativo di 0,049 ≤BF≤0,080.

Mentre di solito viene impostato un insieme di parametri, tra cui la portata d'aria dell'unità per determinare la temperatura di alimentazione di progetto dell'unità, alcuni studi hanno dimostrato che la portata d'aria dovrebbe essere monitorata anche perché ha un effetto diretto sulla deumidificazione e quindi il comfort termico non può essere raggiunto anche a una temperatura di alimentazione di progetto ideale dell'unità. Murphy [2] ha testato il livello di deumidificazione in un'aula sotto diversi scenari meteorologici. La base dello studio è l'impostazione della portata d'aria dell'unità di raffreddamento e il calcolo della temperatura di alimentazione. I risultati mostrano che con una portata d'aria di 400 m3/h/kW, l'umidità relativa nell'aula sarà superiore al 67%, sia in condizioni di punto di rugiada massimo che in giorni freschi e piovosi, il che significa che il comfort non può essere raggiunto nell'aula, anche con una temperatura impostata di 23,3 °C. Infatti, contrariamente alla credenza popolare, il livello di deumidificazione di un'aula è inferiore a quello di una classe. Infatti, contrariamente alla credenza popolare, alti livelli di umidità interna possono essere un problema in quasi tutte le aree geografiche, non solo nelle zone con condizioni calde e umide. Quando esistono alti livelli di umidità relativa su o vicino a una superficie fredda e porosa, l'assorbimento dell'umidità aumenta e i problemi legati all'umidità (come l'aumento dei rischi per la salute dovuti alla crescita di muffe e la sostituzione prematura di attrezzature e mobili) diventano probabili. Infine, ci sono modi per migliorare le prestazioni di deumidificazione, per esempio riducendo la velocità del flusso d'aria, che abbassa la temperatura dell'aria di alimentazione per una data condizione di carico e quindi rimuove più umidità dall'aria.

Mustafa [3] ha studiato specificamente l'effetto della velocità del flusso d'aria sui parametri di umidificazione. I risultati mostrano che al di sopra di una determinata portata d'aria, il livello di umidità aumenta con l'aumentare della portata d'aria.

Infine, uno studio su diversi scenari di flusso d'aria per mantenere le condizioni di prova interne di 27 °C DB e 19 °C WB ha mostrato che la portata d'aria non dovrebbe superare 247 m3/h/kW in condizioni di scambiatore di calore ideale (BF=0) [4]. Questo tasso di flusso d'aria è appropriato per considerare il comfort termico con l'attuale metodo di prova.

Tuttavia, poiché il BF realistico degli scambiatori di calore attuali è più vicino a 0,1 che a 0, una portata d'aria di 275 m3/h/kW è più rappresentativa della condizione di deumidificazione.

Decisione del Comitato di Certificazione Eurovent

Come risultato di studi scientifici e dopo molte riunioni del comitato di programma, è stato deciso che la portata d'aria alla condizione standard dell'aria definita nella EN 14511-3:2018 non deve superare 275 m3/h/kw per le cassette e le unità interne VRF canalizzate. Il limite si applica in modalità di raffreddamento e riscaldamento e solo per le unità superiori a 12 kW. Questa nuova regola è in vigore da marzo 2021 e ha avuto un grande impatto sulle gamme di unità nei cataloghi 2021 di diversi produttori. Per alcuni produttori, è rappresentato dalla comparsa di nuove gamme di prodotti e dalla cessazione della produzione di versioni precedenti di unità interne. Per altri, il rendimento della stessa unità nel catalogo 2021 è inferiore a quello del 2020. In ogni caso, il 2021 ha segnato una nuova era di prestazioni certificate garantite.

Riferimenti

[1] ANSI/ASHRAE, "Standard Method of Test for the Evaluation of Building Energy Analysis Computer Programs" a ANSI/ASHRAE Standard 140-2001, 2004.

[2] J. Murphy, "Dehumidification Performance of HVAC Systems" ASHRAE Journal, pp. 23-29, 2002.

[3] A. T. Mustafa, "STUDIO SPERIMENTALE DEGLI EFFETTI DELLA PORTATA D'ARIA SUI PARAMETRI DI UMIDIFICAZIONE CON CAMBIAMENTO DEL PROCESSO DI PRERISCALDAMENTO E DEUMIDIFICAZIONE" ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol. 6, No. %19, 2011.

[5] Daikin, Considerazione del comfort termico per la revisione del lotto 10 - Test della modalità di raffreddamento, 2020.

Dr. A. NOUR EDDINE