Ventilazione meccanica: il ricircolo dell’aria e del calore

In un’abitazione, in un luogo di lavoro, in un ambiente dove si trovano persone, il ricambio dell’aria è importante. Per un comfort ottimale, infatti, l’aria deve avere una concentrazione di anidride carbonica inferiore allo 0,1% in volume. Inoltre non devono essere percepibili odori sgradevoli né deve esserci un elevato livello di umidità. Serve quindi un efficace controllo delle condizioni qualitative dell’aria dell’ambiente, con un ricambio commisurato all’utilizzo del locale stesso. La risposta a questa esigenza è un impianto per la ventilazione meccanica controllata (VMC), impianto che si affianca ai sistemi di climatizzazione estiva e invernale.

Se nei vecchi edifici questo ricambio è fornito – almeno in parte – dalle fessure negli infissi delle finestre, nelle costruzioni moderne è necessario usare un altro sistema, dato che per favorire il risparmio energetico le finestre e le porte hanno chiusure praticamente ermetiche. Nelle abitazioni si possono aprire periodicamente le finestre, immettendo aria esterna che può contenere pulviscolo e pollini, annullando il beneficio dell’isolamento termico con la dispersione dell’aria interna (riscaldata in inverno, rinfrescata in estate). Ma nei moderni uffici e luoghi di lavoro le finestre sono di solito sigillate, quindi un ricambio dell’aria con il vecchio sistema non è proprio possibile.

La soluzione per il ricambio dell’aria consiste, come abbiamo detto, nell’installazione di un dispositivo per la ventilazione meccanica controllata. Un apparecchio VMC, nella sua implementazione più classica, è composto da due motori elettrici che azionano altrettanti ventilatori (di solito di tipo centrifugo, molto più efficiente di quello assiale), da uno scambiatore di calore passivo e da filtri per trattenere le particelle contenute nell’aria esterna.

In pratica, un ventilatore aspira l’aria dall’interno verso l’esterno, l’altro lavora in direzione opposta. I due flussi d’aria transitano dentro uno scambiatore di calore, che, senza che ci siano contaminazioni tra aria esterna e interna, consente il passaggio del calore: dall’aria calda e viziata proveniente dall’interno a quella fredda dall’esterno. Questo è il percorso del calore in inverno, mentre in estate è ovviamente l’esatto contrario, l’aria calda esterna è raffreddata da quella fresca interna lungo il suo percorso verso l’uscita.

A completamento del dispositivo ci sono i filtri per trattenere pulviscolo e pollini che possono essere presenti nell’aria che arriva dall’esterno. Così negli ambienti entra un ricambio d’aria fresca non solo a una temperatura vicina a quella mantenuta dall’impianto di riscaldamento o di condizionamento, ma anche libera da particelle fastidiose o addirittura dannose.

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Dal punto di vista energetico, un dispositivo per la ventilazione meccanica include – come abbiamo visto – solo due motori elettrici di bassa potenza, che funzionano saltuariamente nell’arco dell’intera giornata. In un anno, un apparecchio di questo tipo consuma circa dieci volte meno energia di un classico frigo domestico.

Le tipologie

Le macchine per la ventilazione forzata rientrano in due tipologie principali: centralizzata o decentralizzata (chiamata anche puntuale).

Al primo gruppo appartengono gli impianti che servono un intero appartamento o anche un edificio completo. La macchina vera e propria è piuttosto voluminosa, quindi è di solito installata in un locale ad hoc e in ogni caso è collegata a tubazioni che permettono il transito dell’aria nei due sensi e che sfociano in ogni stanza con due bocchette, una per l’aspirazione l’altra per l’immissione. Anche le tubazioni sono piuttosto ingombranti (i canali principali possono arrivare a 20 cm di diametro, quelli secondari a 9 centimetri) e per nasconderle alla vista si posizionano all’interno di controsoffitti, normalmente presenti negli ambienti di lavoro e nei negozi.

Il principale vantaggio di una soluzione centralizzata è avere un’unica macchina da gestire, sia per il funzionamento sia per la manutenzione (la pulizia dei filtri, per esempio). Lo svantaggio è la canalizzazione dei flussi di aria, che richiede spazio.

I dispositivi di tipo puntuale sono più piccoli e trattano il solo volume d’aria contenuto nel locale dove sono installati, idealmente in un controsoffitto per non rovinare l’estetica dell’arredamento oppure agganciati fuori sul muro esterno, dotato di due fori per il passaggio dell’aria. Esistono anche unità che somigliano al modulo interno di un condizionatore split, da attaccare a un muro che confina con l’esterno.

In un tipico appartamento, quindi ci saranno più macchine, una per ogni locale principale (soggiorno, camere da letto, cucina, bagni). La gestione e la manutenzione di più macchine possono essere onerose, ma in compenso non sono richieste canalizzazioni per l’aria, inoltre è possibile diluire nel tempo le spese di acquisto e di installazione dei vari apparecchi.

Le unità di tipo puntuale sono disponibili anche in una versione molto semplificata, più compatta e meno costosa. Il dispositivo è sostanzialmente un grosso e corto tubo, in cui si trovano un ventilatore assiale, un accumulatore termico e un filtro. Questa macchina funziona a cicli alterni: uno di aspirazione per estrarre l’aria viziata interna, l’altro per immettere quella fresca esterna. In inverno, l’aria calda interna cede parte del suo calore all’accumulatore termico (totalmente passivo e a stato solido, in pratica un blocco traforato di un materiale che assorbe e cede bene il calore, come la ceramica), che poi lo passa all’aria fredda proveniente dall’esterno, nel ciclo successivo. Naturalmente il flusso del calore si inverte in estate.

L’integrazione nell’ambiente

Una macchina per la ventilazione meccanica è di norma molto silenziosa, perché i due motori elettrici e le relative ventole non devono lavorare ad alta velocità, è sufficiente che garantiscano un flusso d’aria a bassa intensità, più o meno prolungato nel tempo. L’attivazione e lo spegnimento sono sostanzialmente automatici, comandati da sensori nella stanza (o in più stanze, nel caso di installazioni centralizzate), sensibili alla percentuale di anidride carbonica (che si accumula in particolare negli ambienti molto affollati) e al tasso di umidità (che può arrivare a livelli elevati nei bagni e in cucina). Quando almeno uno di questi fattori supera una soglia preimpostata, il dispositivo si attiva, per poi spegnersi solo dopo che le condizioni di salubrità sono state ripristinate. Grazie alla centralina elettronica di comando in dotazione con le macchine migliori, l’utente può saltare il funzionamento automatico basato sui sensori e stabilire un programma di accensione e spegnimento, oppure attivare manualmente l’apparecchio quando c’è una necessità immediata.

I dispositivi recenti possono integrarsi in un sistema smart home, così da funzionare in sinergia con gli altri apparecchi della casa preposti alla gestione dell’ambiente, ovvero quelli che si occupano del riscaldamento e del raffreddamento, eventualmente anche della deumidificazione.

I vantaggi

Possiamo infine elencare i vantaggi che un dispositivo per la ventilazione meccanica comporta:

• Una migliore qualità dell’aria nei locali in cui si trovano le persone, soprattutto nelle abitazioni (il luogo dove trascorriamo oltre il 70% del nostro tempo)
• Eliminazione alla radice delle muffe, che si formano nei locali spesso molto umidi, come i bagni e le cucine. Le muffe non solo possono rovinare mobili e pareti ma sono anche un rischio per la salute, perché possono provocare difficoltà respiratorie
• L’elevata efficienza termica tipica di una macchina di questo tipo, in genere intorno al 90%, permette all’edificio di raggiungere la Classe A se installato in una costruzione che risponde ai moderni criteri di coibentazione e di risparmio energetico. Non essendo più necessario aprire le finestre per cambiare l’aria, si riducono al minimo le dispersioni termiche e si risparmia sui costi di riscaldamento e di condizionamento
• L’eliminazione dell’aria viziata rende l’ambiente più salutare ed evita che le persone possano soffrire di mal di testa e sentirsi spossate, due tipici sintomi causati da un ambiente con troppa anidride carbonica
• Il ricambio dell’aria è fatto senza far entrare rumori, polvere, pollini, insetti. L’ambiente diviene più salutare per chi soffre di allergie respiratorie
• Grazie al fatto che non è più necessario aprire periodicamente le finestre, si riduce la possibilità di subire furti. L’edificio rimane sempre chiuso ai ladri
• L’eliminazione dell’aria viziata, in particolare quella della cucina, permette di respirare sempre aria libera da residui della combustione del gas e dagli inquinanti che si accumulano a causa delle normali attività domestiche
• Di notte in estate, si può rinfrescare l’ambiente sfruttando l’aria fresca esterna, senza dover usare il condizionatore o la pompa di calore, con un netto risparmio sulla bolletta elettrica. Il beneficio termico è ancora maggiore con le unità che permettono il bypass totale dello scambiatore, così l’aria esterna non viene riscaldata prima di entrare nell’ambiente.