L'ambiente piscina creato dalla chiusura di una copertura telescopica, necessita obbligatoriamente di impianti di trattamento aria per poter essere usufruibile dal pubblico. Gli impianti svolgono il delicato compito di mantenere le condizioni ambientali necessarie per il raggiungimento da parte dell'utente del comfort ottimale. Possiamo parlare di condizione di benessere termo-igrometrico quando col minimo dispendio di energia, il corpo umano si trova in condizioni di equilibrio termico con l'ambiente esterno senza l'intervento di meccanismi di termoregolazione umana. La normativa europea in vigore, definisce il benessere termico come la condizione mentale di soddisfazione termica nei confronti del microclima inteso quale complesso dei parametri climatici degli ambienti circostanti in grado di influenzare gli scambi termici soggetto-ambiente. Normalmente l'equilibrio termoigrometrico ideale per l'ambiente natatorio, si aggira intorno a 28/29 gradi C di temperatura dell'aria ed il 55% di umidità relativa (Ur). La condizione termica così descritta, è sufficiente a rendere ottimale l'ambiente piscina. Un clima all'interno della copertura telescopica, 'secco', senza odori particolari, senza condensa sui vetri laterali o correnti d'aria determinate dall'immissione di aria degli impianti infonderà una sensazione di piacevole benessere. A tal fine, il rispetto dei parametri determinanti le condizioni di comfort diviene basilare unitamente ad una valutazione della qualità dell'aria anche da un punto di vista chimico-fisico-microbatteriologico. Il raggiungimento dell'obiettivo prefissato, si ottiene ricorrendo alla ventilazione la cui funzione essenziale è di immettere negli ambienti aria fresca (prelevata dall'ambiente esterno ed opportunamente filtrata) rinnovando l'aria calda interna viziata. In un ambiente piscina coperto, durante la stagione invernale, la frequenza di ricambi d'aria calda interna con aria fredda esterna è il vero problema da risolvere! Se è eccessiva genera sprechi energetici con notevole aggravio dei costi di gestione e inquinamento ambientale, se è insufficiente produce ambienti malsani, rischi per la salute e problemi di integrità alle strutture.
Trattamento aria e costi di gestione
Tra i costi di gestione di un impianto natatorio, il riscaldamento ed il trattamento dell'aria sono alcune delle voci più importanti e variabili a causa della variabilità dei costi energetici. La scelta di un impianto ben dimensionato, realizzato con tecnologie avanzate consente di ridurre sensibilmente la spesa energetica per un lungo periodo di tempo. Xforms ti supporta offrendoti un servizio di consulenza per determinare se, ad esempio, il tuo impianto esistente può essere riadattato o integrato al fine di asservire una nuova copertura telescopica.
U.T.A. - unità di trattamento aria
Per garantire le condizioni necessarie sopra descritte, si utilizzano impianti dotati di unità di trattamento dell'aria aventi specifiche tecniche differenti in funzione dei vari parametri dipendenti dalle caratteristiche dimensionali e di ubicazione dell'ambiente piscina da climatizzare.
Sistemi di canalizzazione dell'aria : griglie incassate nel pavimento ...
La distribuzione dell'aria trattata in uscita dalle U.T.A. o la ripresa di aria calda e umida da trattare dall'ambiente piscina si effettua mediante apposite canalizzazioni. Esistono differenti tipologie di canalizzazione implementabili in funzione del tipo di impianto e delle esigenze di design considerate: canalizzazioni aeree e canalizzazioni incassate a pavimento. Il pregio delle canalizzazioni a pavimento è di permettere la creazione di un ambiente piscina completamente privo di impianti a vista sospesi che in alcuni contesti possono risultare architettonicamente non graditi.
... tubi flessibili in materiale tessile e canali in lamiera tradizionali
Le canalizzazioni aeree possono essere realizzate con differenti materiali più o meno costosi e duraturi nel tempo : lamiera zincata, alluminio, acciaio inox o tessuto. I canali in metallo si prestano ad installazioni fisse o ad applicazioni nei moduli esterni delle coperture mobili. I canali in tessuto ben si prestano all'applicazione nell'ambito delle coperture mobili grazie alle loro caratteristiche di comprimibilità ed alla possibilità di movimentazione automatica e contemporanea alle coperture stesse. I tubi flessibili in tessuto possono essere utilizzati sia per la mandata che per la ripresa dell'aria grazie ad appositi accessori applicabili all'interno del tubo stesso.
Deumidificazione termodinamica degli involucri
Come anticipato precedentemente, le piscine coperte sono ambienti dove non è sufficiente il solo controllo della temperatura per assicurare il benessere degli occupanti e la buona conservazione della struttura. L'ingente quantità di vapore acqueo che si produce a causa dell'evaporazione dello specchio d'acqua incrementato dall'attività fisica dei bagnanti, è un aspetto rilevante da considerare e controllare con interventi mirati dal basso impatto economico ed in fase di progettazione. Le rigide normative vigenti alle quali sono sottoposte le realizzazioni di piscine coperte, indicano dei valori di riferimento ottimali delle condizioni termo-igrometriche tali da garantire il giusto confort agli utenti. Nel caso specifico del trattamento dell'aria, i parametri fondamentali sono il valore di umidità relativa da non superare e la quantità d'aria esterna minima da immettere in ambiente. Le due cose sono per altro, piuttosto correlate. Dato per scontato il mantenimento della temperatura ambiente corretta, l'umidità relativa è un parametro che condiziona fortemente il benessere fisico degli occupanti e la formazione di condensa sulle superfici fredde dell'involucro edilizio per quanto eccellenti possano essere le caratteristiche di isolamento termico dei materiali che lo compongono, a causa del raggiungimento del punto di rugiada. Gli ambienti ad alto tasso di umidità sono poco confortevoli perchè diventa difficoltosa a livello fisiologico l'evaporazione del sudore dalla superficie cutanea e si altera il corretto equilibrio uomo-ambiente. L'aria particolarmente satura di umidità peggiora la respirazione ed è un ostacolo per gli atleti. Non a caso le norme Coni prescrivono regole particolarmente restrittive per quanto riguarda i parametri dell'ambiente piscina interno. L'umidità relativa molto alta favorisce anche la formazione di veli d'acqua sugli elementi strutturali più freddi dell'involucro accelerando il processo di invecchiamento di vernici, elementi in metallo o legno lamellare e vetri. Il sistema più semplice per asportare vapore d'acqua dal locale coperto è il rinnovo dell'aria. Normalmente l'aria esterna è più secca e quindi il ricambio d'aria è un metodo per abbassare l'umidità interna. Questo sistema però ha dei grossi limiti. Durante la stagione invernale, il ricambio d'aria comporta un dispendio di risorse notevole. L'aria all'interno dell'involucro è molto calda e disperdere in ambiente il suo contenuto entalpico è fonte di grande spreco. I tradizionali sistemi di recupero del calore, realizzati con recuperatori statici a flussi incrociati, servono ad arginare il problema solo in parte perchè a causa della loro intrinseca scarsa efficienza comportano perdite di carico che si traducono in maggiori assorbimenti elettrici da parte dei ventilatori. Durante la stagione estiva, normalmente l'involucro costituito dalla copertura mobile è aperto e quindi gli impianti di trattamento non sono attivi. Qualora però per ragioni diverse, l'ambiente fosse comunque da climatizzare, durante la stagione estiva capita spesso che le condizioni igrometriche dell'aria esterna siano le stesse , se non peggiori, dell'aria interna. Questo fenomeno rende il solo rinnovo dell'aria assolutamente inefficiente. La soluzione ottimale consiste nell'aggiungere alla centrale di trattamento aria una batteria fredda, alimentata da un apposito refrigeratore. Questa soluzione però aumenta notevolmente i costi di gestione a causa dei consumi della macchina frigorifera senza considerare la maggior complessità impiantistica relativa a circuiti idraulici e regolazione del sistema. L'installazione di una pompa di calore in grado di controllare singolarmente temperatura e umidità relativa, permette una gestione economica ed ottimale in ogni periodo dell'anno limitando gli sprechi allo stretto necessario. In un impianto a pompa di calore, una miscela di aria esterna e di aria di ricircolo viene dapprima raffreddata e deumidificata dall'evaporatore a espansione diretta della pompa di calore e successivamente, riscaldata dal condensatore della stessa unità. La potenza termica sensibile scambiata al condensatore è data dalla somma della potenza termica sensibile e latente scambiata all'evaporatore e della potenza di compressione. Quando la potenzialità riscaldante della pompa di calore risulta insufficiente, si ha l'intervento di una batteria ausiliaria ad acqua calda. Durante il periodo invernale la portata d'aria esterna viene mantenuta al valore minimo necessario per assicurare il rinnovo dell'aria ambiente fino a quando il sistema è in grado di assicurare le condizioni igrometriche richieste. Nelle stagioni più calde, quando ancora non è possibile scoprire completamente la piscina e di conseguenza gli impianti rimangono in funzione, il fabbisogno termico è minore e maggiori sono le necessità di deumidificazione, poichè il calore ceduto al condensatore risulta eccessivo, la pompa di calore deve smaltire la potenza di condensazione in uno speciale condensatore in acciaio inox collegato all'acqua della piscina. Abbiamo inoltre la possibilità di aumentare ulteriormente la deumidificazione agendo sulla regolazione della portata di aria esterna. In questo modo, tutto il calore generato dal funzionamento della macchina non viene disperso in ambiente ma è utilizzato nel modo più efficiente e del tutto automaticamente grazie al controllo computerizzato della macchina stessa. La pompa di calore è corredata al suo interno di uno speciale recuperatore statico di calore che sfrutta i cambiamenti di stato del fluido frigorigeno contenuto in speciali tubi di rame verticali per trasferire energia termica dall'aria di espulsione all'aria di mandata. Il suo funzionamento, tra le due batterie ad espansione diretta, è del tutto gratuito e consente di migliorare sensibilmente il rendimento della pompa di calore. I principali vantaggi dati dall'utilizzo del sistema a pompa di calore, sono i seguenti : - La portata d'aria esterna non dipende più dalle esigenze di controllo igrometrico ma solamente dall'affollamento o dalle norme specifiche che disciplinano la progettazione degli ambienti piscina coperti (ad esempio, la Convenzione Stato-Regioni o le norme Coni). Fissata quindi la minima percentuale di aria esterna, il software della macchina aumenterà la portata solo se necessario. Sarà possibile portare a regime il locale vuoto con la sola aria di ricircolo ottenendo un grande risparmio nei costi energetici; - Il recupero del calore latente dell'aria di ricircolo che viene raffreddata e deumidificata dall'evaporatore, permette di riutilizzare gran parte del calore di evaporazione della piscina. Il calore recuperato può essere destinato al riscaldamento dell'aria o dell'acqua della vasca. - E' possibile effettuare un controllo igrometrico preciso in tutte le stagioni, indipendentemente dalle condizioni climatiche esterne e dal volume dell'aria di rinnovo. L'utilizzo della macchina come riscaldatore dell'acqua della piscina, non è da considerare un ripiego. In questa modalità di funzionamento la resa termica si ottiene con un C.O.P. maggiore di 5 quindi di gran lunga superiore al rendimento di qualunque tipo di caldaia tradizionale. L'unità di trattamento è dotata anche di una specifica modalità di funzionamento per la stagione estiva che permette di raffrescare l'ambiente qualora ve ne fosse la necessità. Invertendo il ciclo frigorifero, la batteria fredda evaporante tratta l'aria di mandata e le serrande della camera di miscela si posizionano in modalità di massima immissione di aria esterna. Di seguito, indichiamo lo schema generale di funzionamento delle macchine di trattamento ed alcune funzionalità e modalità operative gestite dal software di controllo della stessa. - Deumidificazione e riscaldamento dell'aria - Deumidificazione e riscaldamento dell'aria e dell'acqua - Deumidificazione e riscaldamento acqua - Deumidificazione a modulazione dell'aria di rinnovo/ripresa
Schemi generali di installazione U.T.A.
Di seguito lo schema generale di installazione di una unità di trattamento aria per ambiente piscina.
Rappresentazione schematica dei componenti
1. Ventilatore per la portata massima
2. Ventilatore per la portata efficace
3. Serranda di bypass fissa
4. Recuperatore a tubi di calore
5. Batteria evaporante
6. Serranda aria espulsa
7. Serranda di ricircolo
8. Serranda aria esterna di rinnovo
9. Batteria condensante
10.Batteria ad acqua calda
11.Scambiatore di calore a piastre
Deumidificazione e riscaldamento dell'aria
Aria di rinnovo minimo. La pompa di calore è attiva. Il riscaldamento dell'aria avviene tramite batteria condensante, batteria ad acqua calda con valvola a tre vie e, se presente e necessaria, batteria elettrica.
Deumidificazione e riscaldamento dell'aria e dell'acqua
Aria di rinnovo minimo. Soluzione possibile qualora si disponga di due circuiti, un compressore collegato al condensatore ad aria e l'altro a quello ad acqua.
Locale tecnico e U.T.A.
Esempio di unità di trattamento aria installata nel locale tecnico di un impianto di grandi dimensioni. Si notano le canalizzazioni di mandata e ripresa dell'aria coibentate con materiale isolante.
Per progettisti, approfondimenti...
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