Procedure di progettazione per sistemi di raffreddamento/riscaldamento

La progettazione di sistemi HVAC efficaci richiede un approccio metodico che bilanci la precisione tecnica con l’applicazione pratica. La procedura in 9 fasi descritta di seguito fornisce un quadro strutturato per la progettazione di sistemi che forniscono funzionalità sia di raffreddamento che di riscaldamento, garantendo prestazioni ed efficienza ottimali.

Passaggio 1: calcolare i carichi di raffreddamento sensibili allo spazio e latenti

Il processo di progettazione inizia con il calcolo dei carichi di raffreddamento sensibili e latenti per ogni spazio servito dal sistema HVAC. Ciò comporta:

• Calcolo dei carichi orari per progettare giorni di raffreddamento in tutti i mesi rilevanti
• Calcolo degli apporti di calore da ciascuna fonte nello spazio
• Conversione di questi guadagni in carichi utilizzando il metodo del bilancio termico

Di seguito è riportata una tabella HTML pulita e valida che fornisce una panoramica strutturata del calcolo dei carichi orari per i giorni di raffreddamento di progettazione, del calcolo degli aumenti di calore e della conversione di questi guadagni in carichi utilizzando il metodo del bilancio termico. Questa tabella è progettata per i visitatori di HVAC-ENG.com.

È importante sottolineare che i controlli dell'illuminazione naturale non vengono modellati durante i calcoli dei giorni di raffreddamento di progettazione. Questo approccio conservativo impedisce di sottovalutare i carichi di picco di raffreddamento degli ambienti, poiché condizioni di elevata luce diurna ridurrebbero l’illuminazione elettrica e il guadagno di calore associato.

Passo 2: Calcolare i carichi di riscaldamento sensibili e latenti

Per i carichi di riscaldamento, i calcoli si concentrano su una singola ora di riscaldamento di progetto con diverse differenze chiave rispetto ai calcoli di raffreddamento:

• All envelope heat losses are treated as instantaneous (no heat storage delay effects)
• Gli apporti di calore derivanti dall’energia solare, dalle luci, dalle persone e dalle attrezzature vengono ignorati
• Questo approccio fornisce una stima conservativa della perdita di calore per un corretto dimensionamento del sistema

Passaggio 3: calcolo dei carichi sensibili e latenti della zona

I carichi di zona vengono determinati aggregando i carichi per tutti gli spazi all'interno di ciascuna zona, tenendo conto sia delle condizioni di raffreddamento che di riscaldamento. Questo consolidamento fornisce una visione completa dei requisiti termici dell'intero edificio.

Passaggio 4: calcolare le velocità del flusso d'aria di fornitura della zona e dello spazio richieste

Le portate d'aria di mandata vengono calcolate in base ai requisiti più impegnativi tra le condizioni di raffreddamento e riscaldamento:

• In genere, le condizioni di raffreddamento determinano il flusso d'aria di mandata previsto a causa di differenziali di temperatura più piccoli
• In alcuni climi, i carichi di riscaldamento possono richiedere portate d’aria maggiori
• I calcoli utilizzano metodi di dimensionamento, temperature dell'aria di mandata e parametri del flusso d'aria specificati dall'utente

Passaggio 5: calcolare le dimensioni delle apparecchiature di zona richieste

Una volta stabiliti i flussi d'aria di zona e i carichi di riscaldamento di progetto, il sistema può determinare:

• Capacità di riscaldamento delle batterie di riscaldamento terminali
• Requisiti per gli apparecchi di riscaldamento di zona supplementari
• Portate d'aria necessarie per i ventilatori della scatola di miscelazione alimentati da ventola

Passaggio 6: calcolare le velocità del flusso d'aria del sistema

Questo passaggio stabilisce le portate d'aria richieste per:

• Il sistema complessivo
• Ventilatore di mandata centrale
• Ventilatore di ritorno
• Aria di ventilazione esterna

Passaggio 7: simulare il funzionamento del sistema aereo

La simulazione del funzionamento del sistema determina i carichi della bobina in base a:

• Esecuzione di simulazioni per i giorni di raffreddamento di progetto in ciascun mese di analisi e per le condizioni di riscaldamento di progetto
• Considerando la configurazione specifica e i controlli dei componenti del sistema
• Modellazione di ventilatori terminali a velocità singola per sistemi CAV a zona singola, ventilconvettori, unità interne VRF e pompe di calore ad acqua
• Omissione dei controlli di commutazione per i sistemi idronici a 2 tubi per catturare le capacità di picco richieste
• Calcolo delle portate d'aria, delle temperature e dell'umidità in ciascun punto del sistema
• Calcolo dei carichi della batteria in base al flusso d'aria e alle condizioni di ingresso/uscita

Questo approccio di "progettazione basata sul sistema" garantisce risultati di dimensionamento della bobina specifici per il tipo di sistema analizzato.

Passaggio 8: identificare i carichi di picco della bobina

I profili di carico della batteria generati nella fase 7 vengono analizzati per identificare i carichi massimi della batteria di raffreddamento e riscaldamento, stabilendo la base per la selezione dell'apparecchiatura3.

Passaggio 9: segnalare i risultati

Il passaggio finale compila dati di progettazione completi, tra cui:

• Carichi di spazio, zona e sistema
• Portate del flusso d'aria di spazio, zona e ventola
• Specifiche di dimensionamento delle apparecchiature di zona
• Carichi massimi della batteria di raffreddamento e riscaldamento

Questo approccio sistematico garantisce che i sistemi HVAC siano adeguatamente dimensionati per fornire un comfort ottimale pur funzionando in modo efficiente. Il corretto dimensionamento inizia con calcoli accurati del carico ma si estende attraverso l'intera procedura di progettazione per fornire aria adeguatamente condizionata in tutto l'edificio.

Un sistema HVAC ben progettato ha un impatto non solo sulle condizioni dell’aria interna ma anche sull’efficienza energetica, una considerazione fondamentale poiché la domanda energetica globale continua ad aumentare e le risorse di combustibili fossili sono destinate ad esaurirsi nei prossimi decenni.