Lo scambiatore nelle unità puntuali delle VMC

Lo scambiatore di calore nelle unità puntuali della VMC può essere schematizzato come un corpo ad una unica temperatura attraversato da un flusso di aria, alternativamente di espulsione e di rinnovo.

Le equazioni di equilibrio termico sono la [I] e la [II] . L'equazione [I] stabilisce che il calore (in realtà è dimensionalmente una potenza termica) accumulato per variazione di temperatura della massa è uguale a quello scambiato per differenza di temperatura fra quella del corpo a temperature=T e quella del flusso termica a temperatura media=(Tingresso+Tuscita)/2

La stessa potenza termica W è quella ceduta(acquisita) dal flusso d'aria , equazione [II].

Si può ricavare la temperatura di uscita del flusso d'aria ,equazione [III].

Nel ciclo di espulsione lo scambiatore , inizialmente ad una temperatura che possiamo definire di riposo Teq, assume una temperatura finale Tfin, mentre in quello di rinnovo passa dalla temperatura Tfin a quella di riposo T0.E' evidente che, a regime, lo stesso calore accumulato nel ciclo di espulsione viene ceduto all'aria di rinnovo nel ciclo di rinnovo.

Risolvendo l'equazione [I] si perviene ad una classica curva asintotica temperatura-tempo che, partendo dalla temperatura iniziale tende alla temperatura limite che è o quella dell'aria ambiente o quella dell'aria esterna. La caratteristica di questa curva è che essa sale abbastanza rapidamente per poi crescere sempre meno(figura 1 ) . E' pertanto evidente che lo scambio termico o l'accumulo è limitato dalle caratteristiche del sistema , in pratica dal rapporto MC/KS o costante di tempo(figura 2 ). Una costante di tempo piccola significa il raggiungimento più rapido della temperatura limite e viceversa. Il tempi del ciclo sono pertanto legati a questa costante di tempo. Ad esempio, nelle condizioni del foglio EXCEL allegato, dopo 60 secondi si raggiunge una temperatura del corpo di 12,25°C partendo da 5,05°C e la percentuale di calore recuperato è 58% , mentre quello recuperato istantaneo è il 48%.

Con le condizioni del foglio EXCEL si passerebbe da un recupero del 39% in un ciclo 180+180 secondi ad uno del 26% in un ciclo 360+360 secondi.

Nel foglio sono inclusi i calcoli variando ad esempio il valore di KS o capacità di scambio termico.

Al diminuire di questo parametro diminuisce la percentuale di calore recuperato

1. Aumentando la massa dello scambiatore (L=300 mm) la capacità di recupero aumenta.

2. Raddoppiando il tempo del ciclo la percentuale di recupero diminuisce

Aumentando i tempi del ciclo l'efficienza diminuisce

Pertanto possiamo concludere:

I tempi del ciclo vanno impostati in funzione di una adeguata efficacia di recupero.

Un ciclo di 70+70 secondi (INVENTARIA SRL prodotti Ventolino 1 e ventolino 2) è congruente con i calcoli del foglio excel ,mentre tempi superiori non sono compatibili con efficienze elevate.

F
igura 1

figura 2