I sistemi DCV: la ventilazione “intelligente” migliora l’aria che respiriamo in ufficio

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La conosci la qualità dell'aria che respiri in ufficio? La popolazione dei paesi industrializzati trascorre almeno il 90% del tempo all'interno della propria abitazione o sul luogo di lavoro; da ciò si evince l'importanza della qualità dell'aria all'interno di questi luoghi. In tali ambienti, sono molteplici le fonti di inquinamento: fumo, odori di cucina, polvere, CO2 (prodotta dalla respirazione di persone e animali), aria inquinata proveniente dall'esterno, materiali da costruzione, macchinari, eccetera. L'ideale sarebbe eliminare o isolare tali sorgenti di inquinamento; ma, quando ciò non è possibile, si ricorre alla ventilazione artificiale, che purtroppo però è particolarmente energivora. I sistemi DCV (Demand Controlled Ventilation systems, traducibile con "sistemi di ventilazione calibrati in base alla necessità di aria") possono essere una soluzione a tale problema.

I sistemi DCV sono l'oggetto dell'Annex 18, un documento tecnico della IEA (International Energy Agency, ovvero l'Agenzia Internazionale dell'Energia, un'organizzazione internazionale intergovernativa fondata nel 1974 dall'Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico, il cui scopo è quello di facilitare il coordinamento delle politiche energetiche dei paesi membri per assicurare la stabilità degli approvvigionamenti energetici, al fine di sostenere la crescita economica), frutto di un'iniziativa a cui hanno partecipato: Belgio, Canada, Danimarca, Finlandia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Norvegia, Svezia e Svizzera, il cui obiettivo principale è quello di stabilire in quali casi tali sistemi siano applicabili e quanto essi siano convenienti. Questo articolo riporta i punti salienti e le conclusioni di tale documento.

I sistemi DCV regolano la ventilazione in funzione del livello di inquinamento presente all'interno di un edificio. In altre parole, un'ambiente viene ventilato nella misura in cui esso ha necessità di esserlo. Ciò ovviamente consente di ridurre gli sprechi. I componenti essenziali di un DCV sono:

  • sensori che monitorano le sostanze inquinanti;
  • un sistema di controllo che regola la ventilazione in funzione del tasso di inquinamento;
  • un sistema di ventilazione.

La seguente illustrazione mostra un esempio di configurazione di un sistema DCV:

I sensori rilevano il tasso di inquinamento presente nell'aria e lo comunicano al sistema di controllo che, in base a tale informazione, regolerà il flusso di aria erogata dal sistema di ventilazione. Va da sé che è fondamentale la scelta dei sensori, che varia a seconda del tipo di applicazione dei DCV. Una caratteristica importante che devono avere tali dispositivi consiste nel saper individuare i contaminanti predominanti (tra i molti presenti in un ambiente chiuso); per fare ciò, occorre sceglire sensori appropriati. E' importante anche la loro ubicazione, che varia a seconda dei casi.

Il principale prerequisito per installare un DCV è che la presenza di inquinanti sia elevata (tale da richiedere un sistema di ventilazione), variabile e imprevedibile. Se il livello di inquinamento è costante, è preferibile un comune sistema di ventilazione.

I principali fattori che potrebbero essere rilevanti per l'adozione di un DCV sono:

  • l'ermeticità dell'involucro dell'edificio;
  • gli scopi dell'edificio;
  • l'emissione/assorbimento di inquinanti da parte dei materiali edili.

La seguente tabella riassume i risultati di alcuni studi riguardanti gli effetti degli inquinanti:

I più comuni sensori per DCV sono:

  • sensori per l'umidità;
  • sensori per il CO2;
  • sensori a infrarossi, che rilevando il calore potrebbe determinare il numero di individui presenti in un locale;
  • sensori per i gas ossidabili come metano e monossido di carbonio.

Non esiste ancora un efficace sensore elettronico universale per gli odori e pertanto, in questo caso, i sistemi DCV non sono applicabili.

I DCV per CO2 sono diventati ampiamente disponibili e sono usati in molti tipi di edifici.

I DCV con sensori per l'umidità sono fattibili e andrebbero usati in quegli edifici che rischiano di essere danneggiati dall'umidità.

Per quanto riguarda fumo e particelle (ad esempio, i pollini), è preferibile usare sistemi di filtraggio dell'aria. Specialmente nei luoghi dove è permesso fumare, non vale la pena usare sistemi DCV.

In molti casi, è possibile dimostrare che i sistemi DCV garantirebbero un risparmio di almeno il 60% rispetto ad un sistema di ventilazione costantemente operativo. In ogni modo, prima di adottare un sistema DCV, occorre effettuare un'analisi dei costi e dei benefici. Bisogna confrontare la stima dell'energia che verrebbe consumata da un simile dispositivo con quella necessaria ai sistemi di ventilazione convenzionali. Ovviamente, bisogna poi tenere conto anche dei costi di installazione e manutenzione (in particolare, i sensori e il sistema di controllo necessitano di una buona manutenzione). I costi dei DCV variano in funzione del tipo di edificio e della modalità di utilizzazione. Gli studi svolti finora hanno messo in luce che tali sistemi possono offrire un risparmio energetico che varia dallo 0 all'80%. Per valutare la fattibilità dei DCV in situazioni complesse, è importante usare adeguate tecniche di simulazione che consentano di analizzare le loro prestazioni.

Nella seguente tabella sono riportate le stime dei risparmi energetici e dei payback per diverse tipologie di DCV e di edifici:

Si tratta di dati approssimativi, utili ma non sufficienti; ogni caso specifico va accuratamente esaminato per stabilire se usare un DCV e quale.

Va aggiunto che tali sistemi devono essere conformi alle norme di sicurezza e devono essere compatibili con:

  • le caratteristiche dell'edificio (tenuta d'aria, materiali, scopi, eccetera);
  • eventuali altri sistemi HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning, ovvero: riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria) già presenti nell'edificio;
  • il clima locale;
  • eventuali sistemi di controllo dell'umidità.

I sistemi di ventilazione, compresi i DCV, possono essere essi stessi una fonte di inquinamento. Infatti, possono emettere tutto ciò che potrebbe essersi accumulato al loro interno: sostanza volatili, spore, polvere, eccetera. Per questo, occorre pulire periodicamente tali sistemi e occorre un filtraggio dell'aria erogata.

Concludendo, un sistema DCV è utilizzabile e conveniente quando:

  • c'è una sorgente di inquinamento “dominante”, identificabile e transitoria (il tasso di inquinamento è variabile);
  • non sono presenti eccessive infiltrazioni d'aria (l'edificio deve essere sufficientemente ermetico);
  • sono noti il minimo e massimo tasso di inquinamento che si potrebbero avere;
  • il minimo livello di ventilazione deve essere in grado di eliminare il minimo tasso di inquinamento, mentre il massimo livello di ventilazione deve essere in grado di eliminare il massimo tasso di inquinamento.

Sembra che la domanda di sistemi DCV sia in aumento, come aveva previsto una ricerca condotta nel 2011 da IMS Research, intitolata “The Emea and Americas Markets for Building Automation Controllers, Software and Sensors 2011 Edition”.

Tre articoli di ELETTRONICA OPEN SOURCE che presentano un'analogia, sia pur minima, con questo sono: Condizionatore fai da teSensori a infrarossi piroelettrici serie IRS-B da Murata e Il naso elettronico.

 

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4 Comments

  1. Tiziano.Pigliacelli Tiziano.Pigliacelli 19 settembre 2013
  2. Giorgio B. Giorgio B. 19 settembre 2013
  3. Giorgio B. Giorgio B. 19 settembre 2013
  4. IvanScordato Ivan Scordato 19 settembre 2013

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