Quando si parla di recupero energetico nella maggior parte dei casi si fa riferimento solo al calore sensibile, associato alla variazione di temperatura. Tuttavia, in alcune situazioni può essere importante tenere in considerazione anche il calore latente, associato alla variazione di umidità. Si parla quindi di calore totale, dato dalla somma di calore sensibile e latente, e in questo caso uno scambiatore di calore entalpico può fare la differenza nel recupero energetico.
Vantaggi di uno scambiatore di calore entalpico
Lo scambiatore di calore entalpico permette di recuperare sia il calore sensibile che quello latente, senza trasferire né vapori né odori. Il calore sensibile si trasferisce dal flusso a temperatura più alta a quello a temperatura più bassa. Analogamente, il calore latente si trasferisce attraverso lo scambio di umidità dal flusso con pressione parziale del vapore più alta a quello con pressione parziale del vapore più bassa.
Per comprenderne meglio l’utilità, consideriamo le condizioni ideali dell’aria per garantire comfort e salute in ambiente. Per la temperatura si ha un valore compreso tra 18°C e 22°C, per l’umidità relativa ci si posiziona tra il 40% e il 60%. Garantire queste condizioni all’interno dell’ambiente non è sempre possibile con uno scambiatore di calore controcorrente standard.
In inverno l’aria esterna contiene poca umidità e l’umidità dell’aria interna viene espulsa. Questo comporta una drastica riduzione dell’umidità relativa dell’aria immessa, creando un ambiente più secco e asciutto con conseguenti problematiche legate anche alla salute (ad esempio, secchezza delle mucose da cui deriva un indebolimento delle difese dell’organismo contro virus e batteri). Al contrario, in estate l’umidità nell’aria esterna è molto più alta e con uno scambiatore di calore standard verrebbe immessa totalmente nell’ambiente interno, creando discomfort. L’utilizzo di uno scambiatore di calore entalpico permette anche lo scambio di umidità e di conseguenza contribuisce al mantenimento di condizioni dell’aria prossime a quelle ideali.
Un altro vantaggio è legato al punto di congelamento e alla formazione di condensa. In inverno l’aria esterna che entra nello scambiatore raffredda le alette, rischiando che l’aria interna, con umidità relativa più alta, condensi. Se si utilizza uno scambiatore di calore entalpico questo problema non si pone perché l’umidità dell’aria interna si trasferisce e il punto di congelamento si abbassa.
Come è fatto e quali materiali si usano?
Il materiale che compone uno scambiatore di calore entalpico deve garantire il trasferimento dell’umidità, ma non dell’anidride carbonica né di altre sostanze analoghe. Per trasferire solo il vapore acqueo si utilizzano membrane polimeriche che sfruttano lo scambio ionico. Questa tecnologia si basa sul fatto che le molecole di acqua sono in grado di superare una barriera di legami ionici, mentre le molecole di altri gas no, di conseguenza si trasferisce solo il vapore acqueo. Per massimizzare il trasferimento di umidità, la membrana polimerica deve essere il più sottile possibile e si ha una struttura di alluminio come supporto.
Se si considera solo il calore sensibile, legato alla variazione di temperatura, lo scambiatore di calore entalpico potrebbe sembrare meno efficiente di quello standard. Questo è dovuto al fatto che la membrana polimerica implica la presenza di una struttura di supporto in alluminio, creando spazi tra le alette. Non si ha una grande superficie di scambio, come in uno scambiatore standard, e l’efficienza legata al calore sensibile è leggermente più bassa. Globalmente però si aggiunge la possibilità di scambiare calore latente migliorando le prestazioni globali.
Non è necessario in ogni applicazione, ma in alcune situazioni può rivelarsi vantaggioso, migliorando complessivamente la qualità dell’aria immessa.
