Negli ultimi anni gli impianti a Fan Coil hanno subito una notevole evoluzione tecnica e possono ora soddisfare le esigenze di edifici a basso consumo energetico ed elevata IAQ grazie a una serie di soluzioni innovative.
Negli impianti misti di tipo idronico, il controllo della temperatura ambiente è affidato a unità terminali alimentate con acqua calda o fredda, mentre l’immissione di aria opportunamente trattata (tutta esterna e denominata “aria primaria”) provvede a garantire il ricambio igienico e il controllo dell’umidità.
La tipologia di impianto più diffusa è senza dubbio quella basata sui terminali fan coil (detti anche ventilconvettori), apparecchi dotati di una batteria di scambio termico (oppure di due batterie, una calda e una fredda) che viene attraversata da aria di ricircolo ripresa dall’ambiente mediante l’azione di un ventilatore. Questo tipo di impianto si presta particolarmente al controllo delle condizioni termoigrometriche di ambienti che richiedono un’elevata resa frigorifera, una rapida messa a regime della temperatura ambiente, una regolazione della potenza fornita in base alla richiesta e un controllo individuale della temperatura ambiente in ogni singolo locale o zona.
Tradizionalmente esso trova ampia applicazione in uffici e camere d’albergo. Tuttavia, negli ultimi anni in molti progetti si è preferito adottare terminali del tipo a travi fredde o soffitti radianti che garantiscono prestazioni migliori dal punto di vista dell’efficienza energetica, delle condizioni di comfort termico e acustico, e della qualità dell’aria ambiente. Ciò ha portato i costruttori di fan coil a sviluppare alcune interessanti soluzioni tecniche con l’obiettivo di colmare il gap sotto questi aspetti.
Caratteristiche costruttive
I ventilatori dei fan coil sono accoppiati direttamente al motore elettrico e possono essere a più velocità oppure con regolazione continua grazie a motori elettronici di tipo brushless a magneti permanenti che permettono la modulazione continua della portata d’aria mediante un segnale 1-10 V generato dai comandi di regolazione. A seconda della taglia del fan coil, il ventilatore può essere di tipo tangenziale oppure centrifugo.
I ventilatori tangenziali presentano livelli sonori contenuti e un ridotto diametro delle giranti che permette di contenere le dimensioni dell’apparecchio. Tuttavia, generalmente essi forniscono una portata d’aria limitata e ciò limita la potenza resa disponibile. I ventilatori centrifughi a doppia aspirazione possono invece muovere portate superiori e garantire, se necessario, anche una prevalenza sufficiente da permettere il collegamento dell’apparecchio a brevi tratti di canale.
Un parametro importante per valutare le prestazioni è la potenza specifica di ventilazione (SFP, Specific Fan Power), ovvero il rapporto tra potenza assorbita (espressa in Watt) e portata d’aria di progetto (L/s), che risulta influenzato dall’efficienza di ventilatore e motore e dalle perdite di carico attraverso tutti i componenti dell’unità. Il valore massimo accettabile dovrebbe essere pari a 0,5.
La batteria viene alimentata con acqua calda in regime invernale e con acqua refrigerata in regime estivo ed è protetta dalla polvere mediante un filtro piano rigenerabile con efficienza G3. In regime estivo il fan-coil è dimensionato per effettuare il raffreddamento sensibile dell’aria, senza deumidificazione. In ogni caso, è sempre prevista una bacinella per la raccolta dell’eventuale condensa che si può formare sulla batteria fredda se questa viene alimentata con acqua a temperatura inferiore al punto di rugiada dell’aria ambiente. La bacinella deve essere opportunamente inclinata verso un foro di evacuazione della condensa da collegare a una rete di scarico sifonata.
2 o 4 tubi?
Gli impianti a fan coil possono essere del tipo a 2 o a 4 tubi. Negli impianti a 2 tubi (figura 3) si utilizzano apparecchi dotati di un’unica batteria alimentati mediante un solo circuito, con tubi di mandata e ritorno, nel quale circola acqua fredda nel periodo estivo e acqua calda nel periodo invernale. Questa soluzione risulta semplice ed economica, ma adatta soltanto a edifici con un’unica esposizione e con ridotte superfici vetrate, ovvero poco sensibili alle variazioni del clima esterno e con carichi dello stesso tipo in tutte le zone.
I limiti di questo impianto, sia dal punto di vista della regolazione che da quello della conduzione e gestione, si evidenziano in particolare nelle stagioni intermedie, quando si possono verificare situazioni di richiesta di caldo e di freddo anche nel corso della stessa giornata.
Per gli edifici con ambienti che presentano una richiesta con temporanea di caldo e di freddo da parte di zone con diversa esposizione, oppure di una stessa zona nel corso della stessa giornata, è necessario utilizzare impianti a 4 tubi nei quali si utilizzano terminali con due batterie, alimentate da circuiti separati per l’acqua calda e fredda (figura 4). In questo modo in ogni momento i ventilconvettori possono raffreddare o riscaldare l’ambente servito in base alla richiesta della regolazione automatica.
con fan-coil a 4 tubi
Un impianto a 4 tubi è quindi in grado di rispondere alle variazioni di carico che si verificano non solo durante la stessa stagione ma anche durante la stessa giornata. Per contro esso presenta ovviamente costi più elevati sia di installazione che di gestione rispetto a un impianto a 2 tubi.
Le versioni disponibili
I fan-coil sono disponibili in diverse versioni costruttive:
- orizzontale canalizzabile per montaggio all’interno del controsoffitto;
- Cassette per montaggio a filo controsoffitto;
- verticale per montaggio a pavimento o a parete;
- verticale per montaggio a filo parete;
- orizzontale per montaggio a filo pavimento.
Solitamente negli uffici si utilizza il modello orizzontale canalizzabile, nascosto nel controsoffitto e collegato a diffusori di mandata e griglie di ripresa (figura 5).
L’aria di ricircolo è aspirata dalla parte inferiore oppure da quella posteriore e inviata dalla parte anteriore. L’apparecchio deve garantire una prevalenza sufficiente per vincere le perdite di carico causate da canali e bocchette. Per la distribuzione dell’aria è sempre consigliabile adottare canali rigidi (in lamiera o plastica), limitando l’utilizzo di condotti flessibili ai soli tratti terminali in modo da ridurre le perdite di carico e consentire la pulizia.
L’installazione dei fan coil deve consentire un facile accesso per la pulizia e la sostituzione del filtro, tramite botole di adeguate dimensioni previste nel controsoffitto. Sono disponibili come accessori la pompa di rilancio della condensa e i plenum sull’aspirazione e sulla mandata dell’aria. Questi ultimi possono essere dotati di raccordi per il collegamento a più canali circolari, e possono svolgere anche la funzione di silenziatori.
La struttura è realizzata tipicamente in acciaio con isolamento termico per prevenire sia la formazione di condensa sulla superficie esterna quando l’unità è in fase di raffreddamento sia il trasferimento di calore da e verso l’ambiente in cui il fan coil è montato, oltre a ridurre la trasmissione del rumore. Il modello canalizzabile presenta il vantaggio di poter servire più ambienti con un unico apparecchio collegato a una rete di distribuzione dell’aria di mandata e di ripresa. Per la regolazione della temperatura di ogni zona è possibile utilizzare un sistema di zonificazione (vedi box sotto).
Rispetto a questi ultimi, l’impiego dei fan coil in fase invernale presenta, in teoria, condizioni di benessere inferiori a causa dei movimenti d’aria calda, dell’effetto di stratificazione e del rumore prodotto dal ventilatore. In realtà, il ridotto fabbisogno termico delle nuove costruzioni consente l’utilizzo dei fan coil con basse temperature dell’acqua calda (simili a quelli dei pavimenti radianti), per brevi periodi e alla velocità minima.
Inoltre, la rapidità di risposta consente un funzionamento nelle sole ore di occupazione, a differenza dei sistemi radianti ad elevata inerzia, di conseguenza anche i costi energetici sono equiparabili, se non inferiori. Per la regolazione della temperatura in ogni locale è possibile prevedere l’utilizzo di un solo apparecchio abbinato a un sistema di zonificazione (figura A).
Ogni locale è gestito da una sonda ambiente che invia un segnale a una centralina di controllo che, in funzione della temperatura selezionata, comanda una serranda motorizzata per la regolazione della portata d’aria posta sul plenum di mandata del fan coil. La centralina controlla anche il funzionamento di quest’ultimo in modo da adeguare la potenza erogata all’effettivo fabbisogno, oltre a gestire anche il funzionamento del sistema di riscaldamento radiante, se presente, e può essere integrata in un sistema di Building Automation. Il plenum di mandata con le serrande motorizzate può essere dotato anche di attacco per il collegamento al canale dell’aria esterna trattata da un’unità VMC. Il sistema può essere gestito mediante un touch panel installato a parete oppure da tablet.
Il sistema permette di climatizzare unicamente i locali occupati con la temperatura desiderata (figura B) e allo stesso tempo di sfruttare il fattore di contemporaneità, e quindi di ridurre la taglia del fan coil e il relativo costo di investimento e consumo elettrico. Una caratteristica peculiare del sistema è data dall’impiego di termostati wireless. Ciò consente una facile e rapida installazione, dato che si eliminano i cablaggi elettrici, ed evita inoltre la necessità di realizzare opere murarie, risultando quindi la soluzione ideale per interventi di ristrutturazione.
Nelle camere d’albergo i fan coil vengono generalmente installati nel controsoffitto del disimpegno di ingresso e quindi possono essere utilizzati modelli orizzontali senza pressione statica residua dato che la bocchetta per l’immissione dell’aria è posta direttamente sulla mandata del fan coil. Il filtro sull’aria di ricircolo può essere integrato nella griglia di ripresa nel controsoffitto in modo da facilitare la manutenzione.
Il modello Cassette di tipo standard (figura 6) è di forma quadrata (solitamente 600 x 600 mm) e prevede l’aspirazione dell’aria dalla griglia centrale e la diffusione su quattro lati. Esso viene installato direttamente a filo del controsoffitto oppure a vista. A fronte di un maggiore impatto estetico, questo modello consente di rendere più semplici e meno costose le operazioni di installazione e di accedere facilmente al filtro per la manutenzione. Per questo modello la pompa di scarico della condensa è fornita di serie.
Cassette di forma circolare (Samsung)
Per ambienti di grandi dimensioni (ad esempio uffici open-space o negozi) è possibile adottare il modello Cassette di forma circolare con diametro di 900 mm (figura 7). I fan coil verticali a pavimento sono disponibili nella versione con mobiletto di copertura per installazione a vista (figura 8) oppure senza mobiletto per installazione ad incasso all’interno di mobili d’arredo.
L’aria viene aspirata dal basso oppure attraverso griglie frontali e immessa dalla parte superiore che, nei modelli con mobiletto, è dotata di una griglia dotata di alette deflettrici. Questa soluzione rappresenta la soluzione più economica ma comporta l’ingombro a pavimento. Per risolvere questa problematica, sono disponibili modelli a spessore ridotto oppure modelli per installazione a parete a vista oppure a incasso con ripresa e mandata frontali (figura 9).
Per il trattamento di zone perimetrali con facciate vetrate a tutta altezza la soluzione ottimale è costituita dai modelli incassati a filo pavimento con griglia per la mandata e la ripresa dell’aria (figura 10).
Il limite dei modelli a pavimento di qualsiasi tipologia è costituito dal fatto che essi sono in grado di trattare in modo adeguato soltanto superfici limitate dell’ambiente poste nelle immediate vicinanze dell’apparecchio. Inoltre, il flusso d’aria immessa può generare una sensazione di discomfort nel funzionamento del ventilatore ad alta velocità, come può avvenire durante la messa in temperatura dell’ambiente.
Aria primaria e regolazione
L’aria primaria trattata dall’impianto centralizzato può essere immessa direttamente in ambiente mediante diffusori dedicati oppure a servizio dei fan coil canalizzati. In tal caso i diffusori (o le bocchette) devono essere dotati di attacco per il collegamento al canale dell’aria primaria. In alternativa, l’aria può essere addotta al fan coil dove si miscela con l’aria di ripresa in un plenum che deve previsto a tale scopo.
L’immissione dell’aria primaria direttamente in ambiente, senza transitare dal fan-coil, consente di mantenere costante l’immissione di aria primaria anche quando il ventilatore del fan coil viene arrestato dal comando manuale o automatico. Tale soluzione richiede che l’aria primaria abbia una temperatura idonea a garantire le condizioni di benessere, quindi solitamente neutra.
La regolazione della temperatura ambiente viene effettuata tramite sonde di temperatura ambiente montate a parete che, tramite un regolatore DDC, regolano sia la velocità del ventilatore sia la portata dell’acqua nella batteria del fan-coil mediante il comando di valvole a 2 vie.
In considerazione dei benefici energetici forniti dalla circolazione a portata variabile, si è diffuso l’impiego di valvole indipendenti dalla pressione (PICV), in grado di mantenere una buona autorità e di fornire un adeguato controllo anche in caso di variazione della pressione dell’acqua (figura 11). Esse possono essere fornite dal costruttore insieme ai fan coil, già dimensionate in modo appropriato in base alle portate di progetto.
Il set di installazione può includere altri accessori come il bypass di lavaggio, gli attacchi per lo scarico della condensa e i punti di misurazione di pressione, portata e temperatura. Questi possono essere collegati tramite controllori “intelligenti” locali al sistema di supervisione dell’edificio che, in combinazione con la regolazione della velocità del ventilatore e della portata d’acqua, può essere utilizzato per la gestione dell’energia e il controllo del comfort.
Per mantenere una corretta diffusione dell’aria durante tutto l’anno, anche al variare della temperatura dell’aria immessa, solitamente il sistema di regolazione riduce automaticamente la velocità del ventilatore durante la fase di raffreddamento, poiché l’aria di mandata più fredda non presenta alcun effetto di stratificazione e tende a cadere se immessa a una velocità eccessiva.
Negli uffici e negli hotel la regolazione del set-point generalmente viene effettuata da remoto tramite il sistema BMS che riceve il segnale dal regolatore posto in ambiente. Agli occupanti viene eventualmente lasciata la possibilità di effettuare una regolazione locale in un range limitato di temperatura tramite un termostato installato a parete. Nelle applicazioni residenziali la gestione dei fan coil viene invece realizzata mediante touch panel installati a parete che consentono l’accensione e lo spegnimento in manuale o automatico, l’impostazione della temperatura in ogni locale, la regolazione della velocità del ventilatore e la commutazione estate/inverno.
Alcuni costruttori hanno sviluppato soluzioni digitali avanzate con le quali è possibile gestire le unità attraverso controlli evoluti di tipo wireless (figura 12) oppure touch dotati di connessione Wi-Fi e Bluetooth che permettono la gestione da remoto tramite App (figura 13).
Prestazioni e dimensionamento dei Fan coil
Il dimensionamento dei fan coil in base al carico termico e frigorifero del locale o zona da trattare generalmente viene effettuato in corrispondenza della velocità media del ventilatore, in modo da superare situazioni transitorie con carichi elevati facendo funzionare l’apparecchio alla velocità massima. Se impiegati in combinazione con un impianto di distribuzione di aria primaria di ventilazione, in regime estivo il dimensionamento deve essere effettuato considerando il solo carico sensibile.
Gli apparecchi sono disponibili in diverse grandezze con rese frigorifere e termiche comprese, indicativamente, tra 1 e 20 kW. I dati tecnici prestazionali riportati sui cataloghi dei costruttori, riferiti alle diverse velocità dei ventilatori, sono i seguenti:
- potenza termica;
- portata acqua calda;
- perdita di carico acqua calda;
- potenza frigorifera totale;
- potenza frigorifera sensibile;
- portata acqua refrigerata;
- perdita di carico acqua refrigerata;
- portata aria;
- potenza e corrente assorbita;
- potenza e pressione sonora.
Inoltre, per i modelli canalizzati, è indicato il valore della prevalenza utile. Le potenze termica e frigorifera sono in genere riferite alle condizioni definite dal programma di certificazione Eurovent. In raffreddamento, la temperatura dell’aria ambiente è pari a 27 °C b.s. e 19 °C b.u., mentre la temperatura dell’acqua refrigerata si assume pari a 7 °C in mandata e a 12 °C di ritorno. In riscaldamento, l’aria ambiente è di 20 °C b.s., mentre la temperatura dell’acqua calda è pari a 45 °C in mandata e 40 °C di ritorno.
Tuttavia, bisogna considerare che i fan coil possono essere gestiti mediante software basati su algoritmi che consentono di utilizzare acqua refrigerata a temperature più elevate, fino a 14/15 °C, del tutto simili a quelle impiegate con travi fredde e soffitti radianti, con un incremento dell’efficienza energetica dei gruppi frigoriferi. Queste temperature dell’acqua refrigerata sono sufficienti a fornire la resa richiesta per la maggior parte dell’anno, in quanto il picco del carico frigorifero può verificarsi soltanto per alcune decine di ore all’anno, mentre per quasi tutto il resto del tempo le unità funzionano a quasi il 50% del carico massimo.
Grazie al software e al sistema di controllo intelligente è possibile monitorare tutte le unità per verificare con quale potenza stanno funzionando, in modo da ottimizzare la temperatura dell’acqua refrigerata prodotta dai gruppi frigoriferi. Ciò consente al sistema di abbassare la temperatura dell’acqua refrigerata a 7 °C soltanto durante le ore di picco della domanda senza compromettere l’efficienza complessiva.
Diffusione dell’aria e illuminazione
Le condizioni di comfort dell’aria nella zona occupata dipendono dal tipo di diffusore adottato. Per la diffusione dell’aria, nel caso dei fan-coil canalizzati impiegati solitamente nei progetti per uffici è possibile adottare diffusori ad alta induzione che garantiscono una perfetta miscelazione con l’aria ambiente. Ciò non è invece possibile con i tradizionali modelli Cassette, che integrano un sistema di diffusione ad effetto Coanda. Sono tuttavia disponibili alcuni modelli di tipo innovativo che consentono di produrre una migliore diffusione dell’aria.
Il modello “Indusail”, concepito per installazione sospesa a vista oppure integrato in un controsoffitto, è costituito da un elemento multifunzionale che combina le funzioni di trattamento aria (con filtro, ventilatore e batteria di scambio termico) e di assorbimento acustico oppure di illuminazione mediante un pannello inferiore di forma rettangolare avente dimensioni di 1100 x 2500 mm (figura 14). Il pannello funge anche da plenum per convogliare l’aria trattata verso diffusori lineari ad elevata induzione posti sui 4 lati.
Il fan coil è concepito per funzionare con acqua fredda a 15 °C, quindi senza formazione di condensa, con una portata dell’aria immessa modulabile in continuo, e può essere dotato di un attacco per il collegamento ai canali dell’aria primaria (figura 15). L’ingombro in altezza è di 250 mm. Un altro costruttore ha sviluppato una soluzione di fan coil Cassette innovativa dal punto di vista sia estetico sia funzionale (figura 16).
Grazie a simulazioni fluidodinamiche computazionali (CFD), validate anche da prove sperimentali effettuate nei laboratori, è stata sviluppata una geometria che ottimizza la diffusione dell’aria ad effetto Coanda mediante una speciale geometria dei convogliatori che definisce la direzione del flusso di mandata consentendo al getto di lambire il soffitto e le pareti senza mai investire direttamente le persone, evitando situazioni di discomfort (figura 17).
Inoltre, l’apparecchio è dotato di strisce led per l’illuminazione indiretta che permettono di regolare l’intensità luminosa in sinergia con il sistema di illuminazione principale (figura 18). I led, disponibili nella colorazione calda 3000 K e in quella neutra 4000 K, possono essere modulati sia attraverso un controllore a microprocessore sia tramite una app scaricabile su smartphone. Grazie allo stile essenziale e alla scelta dei materiali per le parti a vista, l’apparecchio consente di adattarsi facilmente all’interior design degli ambienti in cui viene installato.
Fan coil, rumore e IAQ
Gli impianti a fan-coil presentano il problema della rumorosità dovuta alla presenza del ventilatore. Per risolvere questa problematica i maggiori costruttori hanno sviluppato nuovi apparecchi con livelli sonori molto contenuti grazie all’impiego di ventilatori a bassa velocità. Inoltre, i fan-coil di tipo standard presentano alcuni limiti prestazionali dal punto di vista della qualità dell’aria indoor, dovuti alla bassa efficienza dei filtri e al rischio di formazione di muffe e crescita batterica in caso di ristagno della condensa nella bacinella. La presenza di filtro e bacinella di raccolta della condensa richiede in primis l’implementazione di una procedura per assicurare una frequente e accurata manutenzione.
Ciò richiede un’adeguata verifica, nelle fasi di progettazione e installazione, che sia garantita l’accessibilità dei fan coil con il minimo disturbo per gli occupanti. È da notare che con l’aumento dell’utilizzo dei fan coil negli immobili residenziali, sono frequenti i casi di installazione al di sopra di controsoffitti realizzati in lastre continue di cartongesso che impediscono di fatto l’accesso. Inoltre, per garantire un’elevata IAQ è opportuno l’utilizzo di apparecchi dotati di certificazione di conformità alla norma tedesca VDI 6022 (Ventilazione e Qualità dell’aria Indoor – Requisiti igienici per le unità di ventilazione e condizionamento dell’aria), riconosciute a livello europeo come punto di riferimento per la progettazione di edifici in cui debba essere assicurato un elevato livello di igiene e comfort, per garantire il benessere e la salute delle persone.
La conformità alle linee guida tecniche di questa norma significa che il dimensionamento, i materiali impiegati per le superfici a diretto contatto con l’aria trattata, le scelte costruttive e più in generale tutto il processo di produzione siano tali da rendere agevole la pulizia e la disinfezione delle superfici interne, semplificare gli interventi di manutenzione, ridurre o inibire la proliferazione batterica e microbica e garantire una buona resistenza ai detergenti e disinfettanti usati durante le operazioni di manutenzione.
È da notare che lo standard minimo richiesto dalla norma VDI 6022 per l’efficienza dei filtri risulta ePM10 50% (G4) per i terminali idronici funzionanti con aria di ricircolo. Alcuni modelli Cassette sono disponibili con filtro in classe ePM1 55% (F7) e con batteria dotata di alette idrofiliche che eliminano eventuali fenomeni di trascinamento dell’acqua di condensa durante il condizionamento estivo. La bacinella di raccolta condensa dovrebbe essere in materiale plastico (resistente alla corrosione e testata secondo la norma ISO 846) a singola pendenza con bordi arrotondati che consentono lo scarico totale, evitando il ristagno dell’acqua all’interno dell’unità.
Infine, alcuni costruttori propongono modelli integrati con diversi sistemi di depurazione dell’aria:
- filtri elettrostatici, in grado di assorbire e trattenere le particelle presenti nell’aria di ricircolo;
- dispositivo Plasmacluster, in grado di abbattere gli inquinanti (batteri, virus, muffe, acari) grazie all’azione di ioni positivi e negativi prodotti decomponendo mediante scariche elettriche le molecole d’acqua contenute nell’aria;
- lampade germicide a raggi UV-C.
È da notare inoltre che nel documento Position Document on Filtration and Air Cleaning l’ASHRAE raccomanda la massima cautela nella scelta di queste soluzioni, dato che non sempre si sono dimostrate efficaci. Inoltre alcuni modelli producono ozono che risulta dannoso per la salute quando la concentrazione supera 10 ppb.
Per l’impiego di queste soluzioni risulta quindi necessario che i costruttori rendano disponibili i certificati rilasciati da laboratori accreditata che dimostrino l’effettiva efficacia dei sistemi adottati sull’IAQ e l’assenza di effetti collaterali negativi. Negli edifici con presenza di persone già debilitate (ad esempio ospedali e case per anziani), per eliminare ogni rischio igienico è consigliabile in ogni caso adottare impianti a tutt’aria oppure impianti di tipo misto con terminali privi di filtro e che non comportano la formazione di condensa, come le travi fredde e i soffitti radianti.
Fan coil e Legionella
In fase di raffreddamento, sulla batteria si può verificare la formazione di condensa dell’umidità dell’aria ambiente. Con un’umidità relativa del 50%, la quantità di condensa raccolta nella bacinella risulta minima se si utilizzano fan-coil alimentati con acqua refrigerata a temperatura non inferiore a 10 °C, mentre non è trascurabile in caso di impiego di acqua a 7 °C.
In caso di una non corretta manutenzione e quindi di accumulo di sporcizia, e quindi di occlusione dello scarico della condensa, nella bacinella, anche se correttamente inclinata, può formarsi un ristagno d’acqua. Una situazione potenzialmente pericolosa potrebbe verificarsi quando si utilizzano fan-coil di tipo canalizzato per installazione nel controsoffitto collegati alla rete di distribuzione dell’aria primaria.
Questa potrebbe infatti essere contaminata dal batterio della Legionella che potrebbe trovare nella bacinella un luogo di proliferazione se l’acqua resta stagnante per lunghi periodi e la sua temperatura sale al di sopra di 20 °C, situazione che può verificarsi, ad esempio, se gli uffici restano chiusi per una o due settimane nel periodo delle ferie estive. Anche per questo motivo risulta quindi necessario effettuare un’adeguata e frequente manutenzione e pulizia degli apparecchi. Inoltre, anche per questo motivo è consigliabile che l’aria primaria venga immessa in ambiente senza transitare dal fan-coil.
Un nuovo benchmark
Nel Regno Unito di recente è stato sviluppato un modello Cassette che combina l’efficienza energetica di una trave fredda con la flessibilità e la potenza di un fan coil. L’apparecchio presenta dimensioni tradizionali di 600 x 600 mm ma con un’altezza di soli 200 mm, contro i 300 mm della maggior parte dei modelli standard (figura 19). La caratteristica più rilevante, tuttavia, è il ridotto consumo di energia rispetto ai fan coil tradizionali.
Il fattore chiave del design è la batteria verticale brevettata con forma a U la cui ampia superficie consente all’aria di attraversarla a una velocità frontale di soli 0,6 m/s, simile a quella di una trave fredda di tipo passivo e significativamente inferiore al valore di 2,5 m/s di un tipico fan coil. Ciò si traduce in una perdita di carico molto contenuta e quindi in un consumo di energia molto basso.
L’apparecchio utilizza un ventilatore standard alimentato da un motore a corrente continua a velocità variabile con commutazione elettronica. Gli aspetti innovativi sono l’alloggiamento stampato ad iniezione progettato su misura, che garantisce un’ampia distribuzione del flusso d’aria, e l’integrazione del ventilatore nel pannello inferiore che consente di ridurre l’altezza e di immettere l’aria con un flusso elicoidale (figura 20).
Poiché il ventilatore assiale ruota lentamente, a circa 700 giri/ min, l’aria fredda, invece di cadere verso il basso, si miscela per induzione con l’aria ambiente come avviene con un diffusore a lancio elicoidale. Rispetto a un fan coil canalizzabile, che presenta una perdita di carico di 25 Pa attraverso la batteria, più altri 30 Pa per i canali, per un totale di 55 Pa, questa soluzione presenta un valore di soli 7,5 Pa. Ciò consente di ottenere una potenza specifica del ventilatore (SFP, Specific Fan Power) compresa tra 0,06 e 0,08 mentre un tipico fan coil presenta un SFP di 0,2 nel migliore dei casi.
Inoltre, la velocità variabile del ventilatore consente non solo di risparmiare energia ma anche di ridurre il rumore prodotto fino a valori di 22 dBA, il che la rende adatta all’uso in applicazioni residenziali. La velocità massima viene impostata in base al livello massimo di rumore richiesto in ambiente. In un tipico ufficio open space il valore di riferimento è solitamente di 40 dBA, valore che viene garantito se le unità trattano ognuna una zona di 25 m2 con una portata fino a 140 L/s. Oltre alla pompa di rilancio della condensa vengono fornite di serie le valvole PICV con regolatore DDC che contribuiscono al risparmio energetico.
Il modello standard prevede un’unica batteria per il riscaldamento e il raffreddamento, dimensionata per fornire 2,4 kW di raffreddamento sensibile con acqua refrigerata a 6 °C. Questa resa risulta inferiore a quella di alcuni fan coil di tipo standard, il che significa che è necessario utilizzare un maggiore numero di unità per il fit-out di un tipico ufficio (figura 20). Nonostante ciò, i costi complessivi di installazione risultano inferiori rispetto a quelli dei fan coil canalizzati per i quali è necessario considerare il costo di canali, bocchette e griglie, oltre a quelli per la taratura e il commissioning (figura 21).
L’unità può funzionare anche con una temperatura più elevata dell’acqua refrigerata, pari a 14 °C, con una resa frigorifera sensibile che scende a 1,3 kW. In base agli attuali criteri del protocollo di certificazione BREEAM per gli interventi di ristrutturazione e fit-out, il risparmio energetico ottenuto può garantire almeno tre punti che possono salire a sette in caso di impiego di un sistema di regolazione che consente l’ottimizzazione della temperatura dell’acqua refrigerata e quindi di ridurre ulteriormente il consumo energetico.
L’utilizzo di una batteria singola presenta un grande vantaggio quando l’unità passa dalla modalità di raffreddamento a quella di riscaldamento, dato che consente di utilizzare acqua calda a 35 °C. L’unità garantisce un’elevata IAQ dato che risulta facile l’accesso a filtri e batteria per ispezione e pulizia abbassando la parte frontale incernierata. Essa risulta adatta anche per il raffreddamento di appartamenti grazie al basso livello di rumorosità, all’ingombro molto contenuto in altezza, che consente l’installazione anche con un ridotto spazio nel controsoffitto, e al ridotto impatto estetico.
Conclusioni
Grazie alla disponibilità di una serie di nuove tecnologie di elevata affidabilità e basso costo, come i sistemi digitali per la regolazione intelligente, i ventilatori dotati di motori brushless, le valvole PICV indipendenti dalla pressione, unitamente allo sviluppo di apparecchi che consentono di ridurre la velocità e le perdite di carico e di ottimizzare la diffusione d’aria, i fan coil di nuova generazione possono trovare un impiego ottimale negli impianti a basso consumo energetico e elevata IAQ che sono richiesti in una gamma sempre più ampia di applicazioni.
