Le batterie di preriscaldamento sono componenti essenziali dei sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC). Aiutano a proteggere dal congelamento le altre apparecchiature del sistema e a migliorare l'efficienza dell'intero sistema. Gli schemi delle tubazioni delle batterie di preriscaldamento possono aiutare i professionisti HVAC a progettare e installare correttamente le batterie di preriscaldamento e a risolvere i problemi con i sistemi esistenti.
Preriscaldare
Le batterie di preriscaldamento possono essere a flusso simultaneo o controcorrente. In un sistema a flusso simultaneo, l'aria e l'acqua o il vapore fluiscono nella stessa direzione attraverso la batteria. In un sistema a flusso contrario, l'aria e l'acqua o il vapore fluiscono in direzioni opposte attraverso la batteria.
I sistemi a flusso simultaneo sono più comuni dei sistemi a controflusso. Sono più facili da progettare e installare e sono meno costosi. Tuttavia, i sistemi in controcorrente sono più efficienti nel trasferire il calore dall’acqua o dal vapore all’aria.
Il diagramma mostra un sistema di valvole a 3 vie con una valvola di bilanciamento, una valvola di intercettazione, un filtro e un indicatore di flusso. L'indicatore di flusso viene utilizzato per indicare il flusso del fluido attraverso il sistema. La valvola di bilanciamento viene utilizzata per regolare il flusso del fluido attraverso la batteria di preriscaldamento. La valvola di intercettazione viene utilizzata per isolare la batteria di preriscaldamento dal resto del sistema.
Il flusso del fluido attraverso il sistema è il seguente:
- Il fluido entra nel sistema attraverso il filtro.
- Il fluido scorre quindi attraverso la valvola di bilanciamento.
- La valvola di bilanciamento divide il flusso del fluido in due flussi.
- Un flusso di fluido scorre attraverso la serpentina di preriscaldamento.
- L'altro flusso di fluido scorre attraverso la linea di bypass.
- Il flusso del fluido attraverso la batteria di preriscaldamento è controllato dalla valvola a 3 vie.
- La valvola a 3 vie può miscelare il fluido caldo proveniente dalla batteria di preriscaldamento con il fluido freddo proveniente dalla linea di bypass.
- Il fluido miscelato fuoriesce quindi dal sistema.
La valvola di bilanciamento viene utilizzata per regolare il flusso del fluido attraverso la batteria di preriscaldamento in modo da raggiungere la temperatura desiderata. La valvola di intercettazione viene utilizzata per isolare la batteria di preriscaldamento dal resto del sistema per interventi di manutenzione o riparazione.
Questo tipo di sistema viene spesso utilizzato nei sistemi HVAC per proteggere la serpentina di raffreddamento dal congelamento. In inverno, la valvola a 3 vie può essere utilizzata per miscelare il fluido caldo proveniente dalla batteria di preriscaldamento con l'aria fredda esterna per evitare il congelamento della batteria di raffreddamento.
Ecco un possibile scenario su come potrebbe essere utilizzato il sistema:
- La temperatura esterna è sotto lo zero.
- La valvola a 3 vie viene ruotata per consentire a una parte del fluido caldo proveniente dalla batteria di preriscaldamento di mescolarsi con l'aria fredda esterna.
- L'aria miscelata viene quindi riscaldata dalla batteria di preriscaldamento in modo da non congelare la batteria di raffreddamento.
- Quando la temperatura esterna aumenta, la valvola a 3 vie può essere ruotata per consentire a meno fluido caldo di mescolarsi con l'aria esterna.
- Ciò garantisce che l'aria che entra nell'edificio non sia né troppo calda né troppo fredda.
Protezione antigelo
Esistono tre modi principali per proteggere le batterie di preriscaldamento dal congelamento:
- Serrande frontali e di bypass: Le serrande frontali e di bypass possono essere utilizzate per deviare l'aria attorno alla batteria di preriscaldamento quando la temperatura dell'aria esterna è inferiore allo zero.
- Bobine IFB: Le batterie IFB (batterie con bypass a faccia interna) sono dotate di una serranda di bypass incorporata che devia automaticamente l'aria attorno alla batteria quando la temperatura dell'aria esterna è inferiore allo zero.
- Pompe di preriscaldamento (sistema primario/secondario): In un sistema primario/secondario, vengono utilizzate due pompe per far circolare l'acqua o il vapore attraverso la batteria di preriscaldamento. La pompa primaria fa circolare l'acqua o il vapore attraverso la serpentina, mentre la pompa secondaria fa circolare l'acqua o il vapore attraverso il resto del sistema HVAC. Questo tipo di sistema è più costoso degli altri due tipi di sistemi di protezione antigelo, ma è anche il più efficiente.
Raffreddamento, riscaldamento, riscaldamento
Le serpentine di raffreddamento, di riscaldamento e di riscaldamento sono tutte serpentine a controflusso. Questo perché le batterie in controflusso sono più efficienti nel trasferire il calore dall'acqua o dal vapore all'aria.
Lo schema mostra un sistema con una valvola di intercettazione, una valvola a 2 vie, una valvola orologio, un filtro, una pompa e una batteria di preriscaldamento. La valvola di intercettazione viene utilizzata per spegnere il sistema, la valvola dell'orologio viene utilizzata per accendere il sistema a un orario predeterminato e la valvola a 2 vie viene utilizzata per deviare il flusso di acqua o vapore attraverso la batteria di preriscaldamento.
Il flusso di acqua o vapore attraverso il sistema è il seguente:
- L'acqua o il vapore entrano nel sistema attraverso il filtro.
- L'acqua o il vapore fluiscono quindi attraverso la valvola di intercettazione.
- Se la valvola dell'orologio è aperta, l'acqua o il vapore fluiranno attraverso la valvola a 2 vie e nella batteria di preriscaldamento.
- Se la valvola dell'orologio è chiusa, l'acqua o il vapore scorreranno attraverso la linea di bypass e attorno alla batteria di preriscaldamento.
- L'acqua o il vapore escono quindi dalla batteria di preriscaldamento e nel resto del sistema.
Questo tipo di sistema viene spesso utilizzato nei sistemi HVAC per proteggere altre apparecchiature dal congelamento. In inverno, la valvola dell'orologio può essere impostata per accendere il sistema a un orario prestabilito, ad esempio prima dell'alba. Ciò garantirà che la bobina di preriscaldamento sia calda prima che il sistema HVAC inizi a funzionare.
Ecco un possibile scenario su come potrebbe essere utilizzato il sistema:
- La temperatura esterna è sotto lo zero.
- La valvola dell'orologio è impostata per accendere il sistema alle 6:00.
- L'acqua o il vapore fluiscono attraverso la valvola a 2 vie e nella batteria di preriscaldamento.
- La bobina di preriscaldamento riscalda l'acqua o il vapore.
- L'acqua calda o il vapore escono dalla serpentina di preriscaldamento e nel resto del sistema HVAC.
- Il sistema HVAC entra in funzione e riscalda l'edificio.
Questo tipo di sistema può essere utilizzato anche per preriscaldare l'acqua per gli impianti di acqua calda sanitaria. In questo caso la batteria di preriscaldamento verrebbe riscaldata da una caldaia o da un impianto solare termico.
Velocità frontale della bobina di raffreddamento
La velocità frontale consigliata per le serpentine di raffreddamento è 500 FPM (2,54 m/s). È preferibile una velocità frontale di 450 FPM (2,29 m/s), ma è accettabile una velocità frontale di 550 FPM (2,79 m/s).
Lo schema mostra un sistema di tubazioni della batteria di preriscaldamento con una valvola di intercettazione, una valvola di ritegno, una valvola di bilanciamento, un filtro e una batteria di preriscaldamento. La valvola di intercettazione viene utilizzata per spegnere il sistema, la valvola di ritegno impedisce il riflusso, la valvola di bilanciamento viene utilizzata per regolare il flusso di acqua o vapore attraverso la serpentina di preriscaldamento e il filtro rimuove i detriti dall'acqua o dal vapore.
Il flusso di acqua o vapore attraverso il sistema è il seguente:
- L'acqua o il vapore entrano nel sistema attraverso la valvola di intercettazione.
- L'acqua o il vapore fluiscono quindi attraverso il filtro.
- Il filtro rimuove i detriti dall'acqua o dal vapore.
- L'acqua o il vapore fluiscono quindi attraverso la valvola di ritegno.
- La valvola di ritegno impedisce il riflusso.
- L'acqua o il vapore fluiscono quindi attraverso la valvola di bilanciamento.
- La valvola di bilanciamento regola il flusso di acqua o vapore attraverso la batteria di preriscaldamento.
- L'acqua o il vapore fluiscono quindi attraverso la serpentina di preriscaldamento.
- La bobina di preriscaldamento riscalda l'acqua o il vapore.
- L'acqua calda o il vapore escono quindi dalla serpentina di preriscaldamento e nel resto del sistema.
Questo tipo di sistema viene spesso utilizzato nei sistemi HVAC per proteggere altre apparecchiature dal congelamento. In inverno, la batteria di preriscaldamento può essere utilizzata per riscaldare l'aria esterna prima che entri nella batteria di raffreddamento. Ciò impedisce il congelamento della serpentina di raffreddamento.
Ecco un possibile scenario su come potrebbe essere utilizzato il sistema:
- La temperatura esterna è sotto lo zero.
- La bobina di preriscaldamento è accesa.
- L'aria esterna fluisce attraverso la batteria di preriscaldamento.
- La batteria di preriscaldamento riscalda l'aria esterna.
- L'aria esterna riscaldata confluisce quindi nella serpentina di raffreddamento.
- La serpentina di raffreddamento raffredda l'aria esterna riscaldata.
- L'aria esterna raffreddata fluisce quindi nell'edificio.
Questo tipo di sistema può essere utilizzato anche per preriscaldare l'acqua per gli impianti di acqua calda sanitaria. In questo caso la batteria di preriscaldamento verrebbe riscaldata da una caldaia o da un impianto solare termico.
Velocità frontale della bobina di preriscaldamento, riscaldamento e riscaldamento
La velocità frontale consigliata per le bobine di preriscaldamento, riscaldamento e riscaldamento è 500-900 FPM. È preferibile una velocità frontale di 750 FPM, ma è accettabile una velocità frontale di 500 FPM o 900 FPM.
- Gamma 500–900 FPM (2,54–4,57 m/s).
- Consigliato 600–700 FPM (3,05–3,56 m/s).
- Consigliato 600 FPM (3,05 m/s).
- Utilizzare la batteria di preriscaldamento ogni volta che la temperatura dell'aria miscelata (aria esterna e aria di ritorno) è inferiore a 4,44 °C (40 °F).
Lo schema mostra un sistema di tubazioni della batteria di preriscaldamento con valvola a 3 vie con una valvola di intercettazione, un filtro, una valvola di bilanciamento, un indicatore di flusso, una batteria di preriscaldamento, una valvola a 3 vie e una linea di bypass.
Il flusso di acqua o vapore attraverso il sistema è il seguente:
- L'acqua o il vapore entrano nel sistema attraverso la valvola di intercettazione.
- L'acqua o il vapore fluiscono quindi attraverso il filtro.
- Il filtro rimuove i detriti dall'acqua o dal vapore.
- L'acqua o il vapore fluiscono quindi attraverso la valvola di bilanciamento.
- La valvola di bilanciamento regola il flusso di acqua o vapore attraverso la batteria di preriscaldamento e la linea di bypass.
- L'acqua o il vapore fluiscono quindi attraverso la valvola a 3 vie.
- La valvola a 3 vie miscela l'acqua calda o il vapore proveniente dalla batteria di preriscaldamento con l'acqua fredda o il vapore proveniente dalla linea di bypass.
- L'acqua miscelata o il vapore fuoriescono quindi dal sistema.
La posizione della valvola a 3 vie determina la quantità di acqua calda o vapore miscelata con acqua fredda o vapore. Se la valvola a 3 vie viene ruotata sulla posizione "Preriscaldamento", tutta l'acqua o il vapore fluiranno attraverso la serpentina di preriscaldamento. Se la valvola a 3 vie viene girata in posizione “Bypass”, tutta l’acqua o il vapore bypasseranno la serpentina di preriscaldamento.
Questo tipo di sistema viene spesso utilizzato nei sistemi HVAC per proteggere altre apparecchiature dal congelamento e per migliorare l'efficienza. In inverno, la valvola a 3 vie può essere ruotata in posizione "Preriscaldamento" per riscaldare l'aria esterna prima che entri nella serpentina di raffreddamento. Ciò impedisce il congelamento della serpentina di raffreddamento. In estate, la valvola a 3 vie può essere ruotata in posizione “Bypass” per consentire all'aria fredda esterna di fluire direttamente nella serpentina di raffreddamento. Ciò migliora l'efficienza del sistema di raffreddamento.
Ecco un possibile scenario di come il sistema potrebbe essere utilizzato in inverno:
- La temperatura esterna è sotto lo zero.
- La valvola a 3 vie è ruotata sulla posizione “Preriscaldamento”.
- L'aria esterna fluisce attraverso la batteria di preriscaldamento.
- La batteria di preriscaldamento riscalda l'aria esterna.
- L'aria esterna riscaldata confluisce quindi nella serpentina di raffreddamento.
- La serpentina di raffreddamento raffredda l'aria esterna riscaldata.
- L'aria esterna raffreddata fluisce quindi nell'edificio.
Ecco un possibile scenario su come il sistema potrebbe essere utilizzato in estate:
- La temperatura esterna è sopra lo zero.
- La valvola a 3 vie è ruotata in posizione “Bypass”.
- L'aria esterna bypassa la serpentina di preriscaldamento e fluisce direttamente nella serpentina di raffreddamento.
- La serpentina di raffreddamento raffredda l'aria esterna.
- L'aria esterna raffreddata fluisce quindi nell'edificio.
Conclusione
Gli schemi delle tubazioni della batteria di preriscaldamento sono uno strumento essenziale per i professionisti HVAC. Comprendendo i diversi tipi di batterie di preriscaldamento e il modo in cui sono collegate, i professionisti HVAC possono progettare e installare correttamente le batterie di preriscaldamento e risolvere i problemi con i sistemi esistenti.