Al fine di controllare l’umidità dell’aria all’interno delle unità di ventilazione e condizionamento centralizzate (UTA) si può scegliere tra due metodi principali: l’umidificazione adiabatica oppure l’umidificazione a vapore.
Umidificazione adiabatica
Nell’umidificazione adiabatica, l’acqua nell’aria viene assorbita ed evaporata. L’evaporazione è possibile solo se si raggiungere il calore di evaporazione dell’acqua, pari a circa 2.500 kJ per ogni kg di acqua evaporata. Questo calore di evaporazione viene assorbito dall’aria circostante, che conseguentemente si raffredda. Ciò significa che ogni volta che un kg di aria secca viene umidificato con un g di acqua, al contempo si raffredda di 2,5 °C.
Il cambiamento di stato dell’umidificazione dell’aria si verifica sul diagramma Mollier o psicometrico (h = costante) seguendo la linea isoentalpica. Una tecnica sfruttata per l’umidificazione adiabatica consiste nell’utilizzo di superfici di evaporazione. Questo metodo di umidificazione è particolarmente adatto per il raffrescamento evaporativo indiretto, ovvero un’alternativa o un’integrazione ecologica al tradizionale raffrescamento ad aria mediante macchine frigorifere.
L’acqua viene distribuita uniformemente dall’alto su un’unità di evaporazione, in seguito scorre lentamente verso il basso in senso verticale. Allo stesso tempo, l’aria ancora secca scorre orizzontalmente attraverso il blocco, dove assorbe l’acqua presente sulle unità di evaporazione, in questo modo risulta umidificata e raffreddata (Condair ME).
L’umidificazione ibrida è un processo collaudato da Condair. In questo caso, l’acqua viene nebulizzata con estrema precisione sul setto evaporante di ceramica grazie ad ugelli a bassa pressione. Successivamente l’acqua che rimane sul media evapora restando completamente priva di aerosol. Questo sistema è particolarmente efficiente dal punto di vista del risparmio idrico e energico oltre ad essere e soprattutto igienico (Condair DL).
Di seguito un esempio di umidificazione adiabatica dell’aria: aria esterna (0 °C, x = 2 g/kg) viene prima riscaldata a 40,5 °C, successivamente viene umidificata sino a x=8 g/kg di umidità, di conseguenza la temperatura dell’aria di mandata scenderà a 25 °C.
Umidificazione a vapore (umidificazione isotermica dell’aria)
Un altro metodo di umidificazione dell’aria si basa sull’aggiunta di vapore acqueo all’interno della stessa. Il vapore viene precedentemente prodotto tramite un generatore di vapore elettrico o a gas. Il vapore creato viene veicolato tramite il tubo sino al distributore vapore all’interno del condotto aria o UTA (Condair RS, Condair EL, Condair GS).
Quando si umidifica con il vapore, la temperatura dell’aria rimane pressoché costante, per cui si parla di umidificazione isotermica. (esiste tuttavia un lieve aumento di temperatura ma del tutto trascurabile). È possibile vedere un esempio di umidificazione a vapore nel diagramma h, x seguente: aria esterna (0 °C, x = 2 g/kg) viene prima riscaldata a 25 °C (punto 2), successivamente viene umidificata sino a x = 8 g/kg.
Differenze tra le varie tecnologie
Nell’umidificazione adiabatica con acqua trattata, l’aria secca, che solitamente è fredda, viene riscaldata prima di essere umidificata. Nei sistemi di umidificazione adiabatica, ciò avviene mediante scambiatori di calore (batteria chiamata anche di preriscaldo). L’aria viene quindi umidificata fino a raggiungere l’umidità dell’aria desiderata. Spesso capita che dopo la sezione di umidificazione viene collocata un’altra batteria (chiamata anche di post riscaldo) per compensare la temperatura persa dall’effetto adiabatica (adiabatic cooling effect). L’unica quantità di energia elettrica richiesta è per il funzionamento delle pompe dell’umidificatore.
Al contrario, nel caso degli umidificatori a vapore, l’energia elettrica richiesta è alta (elettrodi immersi o a resistenze corrazzate) in quanto serve quell’energia per la generazione del vapore (1 kW elettrico genera circa 1,36 kg/h di vapore). Ovviamente trattandosi di un’umidificazione isotermica mediante vaporizzazione, non subentra nessun raffrescamento.
Quale è il processo di umidificazione che consente di ottenere i risultati migliori? La risposta è che dipende sempre dall’applicazione specifica e le rispettive potenze in gioco. Entrambi i processi, l’umidificazione a vapore o adiabatica, mostrano i loro punti di forza in misura diversa a seconda dei requisiti.
