03/06/2025 | Altro
PhD Cristina Becchio, PhD Carola Lingua - Politecnico di Torino
Ing. Alberto Montibelli - Giacomini S.p.A.
Gli impianti HVAC svolgono un ruolo fondamentale nella gestione e regolazione del microclima interno degli edifici, agendo sulla temperatura, sull’umidità e sulla qualità dell'aria [1]. Pertanto, una gestione efficiente di questi sistemi è essenziale non solo per assicurare condizioni ottimali di comfort ambientale per gli occupanti, ma anche per massimizzare l’efficienza energetica complessiva dell’edificio. Uno degli ostacoli, molto comune e spesso sottovalutato, al corretto funzionamento degli impianti HVAC è la presenza di aria nel fluido termovettore. L’aria, infatti, all’interno del sistema può comprometterne sia l’efficienza operativa che la durata dell’impianto nel tempo, dando origine a numerosi problemi, tra cui:
- generare rumori all’interno delle tubazioni e sui corpi valvola, con conseguente disturbo acustico negli ambienti;
- ridurre la portata del fluido termovettore, limitando il trasferimento di calore ai vari terminali e compromettendo il comfort termico all’interno degli edifici;
- favorire fenomeni di corrosione dei vari componenti dell’impianto, danneggiando superfici e materiali. I prodotti corrosivi possono generare impurità che si depositano negli scambiatori e all’interno dei corpi scaldanti, riducendo l’efficacia dello scambio termico. In particolare, la corrosione indotta dalla presenza di ossigeno rappresenta una criticità rilevante, in quanto può danneggiare materiali metallici, riducendo l’efficienza dell’impianto e causando perdite nel tempo;
- favorire il fenomeno della cavitazione, ossia la formazione di microbolle di vapore nel fluido termovettore. Questo fenomeno avviene quando si ha un abbassamento della pressione fino al raggiungimento della tensione di vapore, generando delle microbolle, o cavità, contenenti vapore. Queste cavità resistono solo fino a quando raggiungono una zona di quiete; a questo punto la pressione di vapore non è più sufficiente a contrastare la pressione idrostatica, per questo motivo la bolla implode, provocando danni localizzati e compromettendo l’integrità dei componenti circostanti.
In questo contesto, il processo di disaerazione assume un ruolo fondamentale per garantire un funzionamento efficiente e affidabile nel tempo. La disaerazione consiste nella rimozione dell’aria e di altri gas presenti all’interno del fluido termovettore, tipicamente acqua o una miscela acqua-glicole. Spesso si pensa sia sufficiente prestare attenzione durante il caricamento dell’impianto per risolvere il problema: in realtà, l’aria all’interno del sistema può avere svariate origini non sempre controllabili. Le valvole automatiche di sfogo aria sono sicuramente utili, soprattutto nei punti dove il fluido è in quiete, cioè dove i gas si raccolgono naturalmente per leggi fisiche, ma non sono sufficienti per risolvere il problema. L’integrazione, infatti, di specifici dispositivi, i disaeratori, che operano in modo continuo per eliminare le bolle d’aria contenute nei circuiti idraulici degli impianti è fondamentale. Grazie alle caratteristiche di questi componenti è possibile mantenere e migliorare l’efficienza energetica del sistema, ridurre gli interventi di manutenzione, prolungare la vita utile dei componenti impiantistici e ridurre i costi complessivi del ciclo di vita dell’impianto.
Diversi studi in letteratura hanno sottolineato il ruolo cruciale della rimozione dell’aria nei circuiti idronici per il corretto funzionamento degli impianti. In particolare, gli autori in [2] mostrano che l’impiego di disaeratori può ottimizzare il trasferimento termico e contribuire alla riduzione dei consumi energetici. I risultati emersi evidenziano che la riduzione dell’aria disciolta nel fluido comporta un miglioramento della sua conducibilità termica, con effetti positivi sull’efficienza complessiva dell’impianto. A supporto di questo studio, gli autori in [3] hanno analizzato e valutato sperimentalmente l’efficacia dei sistemi di disaerazione, dimostrando che un’adeguata gestione dell’aria permette di mantenere elevati livelli di performance energetica e di prolungare la vita utile dei componenti dell’impianto. La rimozione continua delle microbolle e dell’aria residua risulta essenziale anche per prevenire malfunzionamenti meccanici e limitare interventi di manutenzione. Questi studi scientifici confermano, dunque, che la disaerazione rappresenta una misura tecnica necessaria per assicurare la sostenibilità, l’affidabilità e la longevità degli impianti HVAC.
Come introdotto nel paragrafo precedente, un’adeguata ed efficace disaerazione può essere ottenuta attraverso l’adozione e l’installazione di appositi dispositivi. Infatti, l’integrazione di queste soluzioni nei circuiti idronici consente di ridurre significativamente la presenza di aria, migliorando le prestazioni complessive dell’impianto. In ambito HVAC, i principali dispositivi impiegati per la rimozione dell’aria sono:
Sebbene la disaerazione non sia oggetto di una normativa tecnica dedicata in ambito HVAC, il suo ruolo è riconosciuto all'interno di diverse norme che ne valorizzano l'importanza nel contesto della progettazione, sicurezza ed efficienza energetica. In particolare, le principali normative italiane di riferimento sono:
A livello internazionale, il principale riferimento è rappresentato da:
La presenza di aria all'interno degli impianti HVAC rappresenta un elemento critico che può influire negativamente sia sull'efficienza operativa sia sulla longevità dei sistemi idronici. Il principale effetto negativo è rappresentato dalla riduzione dell’efficienza dello scambio termico, che rende il sistema meno reattivo e ne compromette l’efficacia nella distribuzione del calore. In questo caso, la rimozione dell’aria consente di migliorare notevolmente la trasmissione del calore, favorendo una distribuzione uniforme delle temperature e riducendo i tempi necessari per raggiungere le condizioni termiche ottimali, con un conseguente miglioramento del comfort ambientale.
La disaerazione ha un impatto significativo sulla salvaguardia dei componenti meccanici. La presenza di bolle d’aria può infatti causare fenomeni di cavitazione, con conseguenti costi elevati di riparazione o sostituzione. Inoltre, l’aria – contenendo ossigeno – favorisce reazioni di corrosione che possono danneggiare le superfici metalliche all’interno del circuito. Un’adeguata disaerazione contribuisce a ridurre significativamente il rischio di corrosione, prolungando la vita utile dell’impianto e mantenendo le sue prestazioni nel tempo.
Anche il flusso del fluido beneficia in modo evidente dal processo di disaerazione; infatti, in assenza di aria, la circolazione avviene in modo più fluido e regolare, senza interruzioni o variazioni di pressione indesiderate. Questo consente di prevenire fenomeni di sovrapressione o cadute di pressione improvvise, che possono causare disfunzioni o danni al sistema.
Eliminare l’aria dall’impianto significa anche proteggere la longevità dei suoi componenti. Infatti, riducendo al minimo fenomeni come la corrosione e la cavitazione, si preserva l’integrità di pompe, tubazioni, valvole e scambiatori, migliorando l’affidabilità e la durabilità dell’intero sistema.
Infine, dal punto di vista economico, un impianto correttamente disaerato opera in condizioni ottimali, con minori costi operativi e minori esigenze di manutenzione.
