Deumidificazione: perché una finestra di umidità costa freddo, calore e spazio

01L’umidità è il carico sottovalutato

Negli impianti di ventilazione e climatizzazione si pensa dapprima alla temperatura. Nelle camere bianche, nei laboratori e in molti locali di produzione è però richiesta una finestra di umidità ristretta – e questa finestra determina la grandezza della batteria di raffreddamento e della produzione di freddo, il fabbisogno di post-riscaldamento e i costi d’esercizio. La ragione sta nella fisica: per estrarre il vapore acqueo dall’aria, questo deve condensare, e così il calore di vaporizzazione viene nuovamente liberato. Un grammo d’acqua per chilogrammo d’aria corrisponde, dal punto di vista energetico, a circa 2,5 kelvin di variazione di temperatura.

02L’errore di ragionamento: l’umidità relativa come grandezza obiettivo

L’umidità relativa descrive quanto l’aria sia lontana dalla saturazione – e questa dipende fortemente dalla temperatura. Se l’aria viene riscaldata senza variazione di umidità, l’umidità relativa diminuisce, benché non sia stato rimosso nemmeno un grammo d’acqua. Una prescrizione come «45 % ± 5 %» con temperature ammesse da 20 a 24 °C consente quindi un contenuto d’acqua compreso tra circa 5,8 e 9,3 g/kg. Dal punto di vista della regolazione è una cosa completamente diversa da una banda fissa del punto di rugiada. Il punto di rugiada descrive la quantità d’acqua indipendentemente dalla temperatura ed è direttamente misurabile.

03Il principio: raffreddare, deumidificare, post-riscaldare

Se l’aria esterna è più umida dell’aria immessa desiderata, la deumidificazione è inevitabile. L’aria viene raffreddata fino al suo punto di rugiada, poi ulteriormente lungo la curva di saturazione – durante questa fase si forma condensa. Soltanto al di sotto del punto di rugiada obiettivo è stata rimossa acqua a sufficienza. Poiché in seguito l’aria è troppo fredda, viene nuovamente riscaldata alla temperatura dell’aria immessa.

04Che cosa significa in cifre

Un esempio di calcolo fittizio: supponiamo che un’unità di trattamento aria convogli circa 10 000 m³/h di aria esterna a 32 °C e 40 % di umidità relativa e debba fornire aria immessa a 22 °C e 45 %. A tal fine la batteria di raffreddamento deve erogare circa 110 kW, di cui circa 36 kW soltanto per la deumidificazione. Successivamente sono necessari circa 41 kW di post-riscaldamento, e ogni ora si formano circa 52 litri di condensa.

33 %della potenza frigorifera è assorbito nell’esempio dalla sola deumidificazione

Con obiettivi molto secchi, ad esempio un punto di rugiada inferiore a 4–5 °C, la superficie della batteria dovrebbe essere raffreddata fino a 0 °C o al di sotto – la batteria gela. Subentra allora la deumidificazione ad assorbimento: una ruota essiccante lega il vapore acqueo e viene rigenerata con aria calda. Ciò richiede molto calore, ma conviene soprattutto quando è disponibile calore residuo.

05Che cosa dovrebbe stabilire per il Suo progetto

• Specificare la finestra di umidità come punto di rugiada o contenuto d’acqua, non soltanto come umidità relativa
• Motivare le tolleranze in base al processo – ogni restringimento costa freddo e post-riscaldamento
• Verificare il recupero di calore tra batteria di raffreddamento e batteria di post-riscaldamento
• Considerare nel calcolo il carico parziale e il caso invernale, non soltanto il punto di dimensionamento estivo
• Prevedere sensori di umidità con piano di taratura e posizione adeguata

Se prese per tempo, queste decisioni evitano impianti sovradimensionati – e locali la cui umidità in esercizio non diventa mai stabile.

Da ricordare

Una finestra di umidità è una decisione energetica: specifichi il punto di rugiada, non soltanto l'umidità relativa, e stabilisca la tolleranza tanto stretta quanto necessario, non tanto stretta quanto possibile.

SEDC AG · Articolo tratto dalla nostra serie di formazione interna «Technik Praxis», abbreviato per committenti e utenti.