Tipi di impianti: differenze tra VRF, chiller, HVAC e split

Differenze tra i vari tipi di impianto in base al fluido termovettore: VRF, chiller, pompe di calore, UTA e split.

Tra le altre cose, gli impianti di condizionamento e climatizzazione possono essere categorizzati anche sulla base al fluido termovettore sfruttato per distribuire l’energia termica prodotta dal generatore.

Potremmo optare per:

• 1. Impianti ad aria riscaldata o raffreddata da appositi sistemi HVAC completi di unità di trattamento aria (UTA) e inviata agli ambienti attraverso canali;
  2. Impianti ad acqua idronici, che sfruttano generatori quali chiller solo freddo (refrigeratori di liquido o gruppi frigo), pompe di calore o caldaie;
  3. Impianti a fluido refrigerante a espansione diretta, come i VRV (Variable Refrigerant Volume) / VRF (Variable Refrigerant Flow), i mono o i multisplit;

1. Espansione diretta a fluido refrigerante: VFR e split

I VRV / VRF (sinonimi in quanto i VRV sono prodotti da Daikin e sono registrati), cosi come, i monosplit e i multisplit sono degli impianti detti ad espansione diretta (l'aria si espande nelle unità interne e cede calore) ed impiegano come fluido termovettore un refrigerante: R410A, R32, R290 ecc.

Per queste macchine, le trasformazioni del refrigerante comportano dei benefici (evaporazione in raffrescamento e condensazione in riscaldamento) avvengono direttamente nel vano da climatizzare attraverso le batterie di scambio. Di contro, le prestazioni dei sistemi ad espansione diretta sono influenzate anche dalle condizioni ambiente, non solo dalle condizioni dell'aria esterna.

Le unità interne che racchiudono la valvola di laminazione e la batteria possono essere gli split, cassette, canalizzabili, a parete, a soffitto e a pavimento. 

Ma quali sono le differenze, i pro e i contro.

1. 1 Differenze tra VFR e split

I VRF sono più performanti dei multisplit in quanto il compressore inverter di quest'ultimi, variando la velocità, fornisce diverse portate di refrigerante. La portata di refrigerante si adatta alle richieste di ogni unità interna permettendo di collegare all'unità esterne un notevole quantitativo di unità interne. Sono inoltre modulari.

I VRF garantiscono un'alta efficienza anche non a pieno regime, permettendo così di ottenere un notevole risparmio energetico. Vengono installati in fabbricati composti da molti ambienti quali ospedali, uffici, centri commerciali o medio-grandi condomini. Con i vrf si riesce a coprire grandi distanze e a trattare potenze maggiori rispetto a un classico multisplit.

Un ulteriore vantaggio è rappresentato dall’assenza del fluido termovettore intermedio e dalla regolazione individuale particolarmente efficiente della resa frigorifera. Si tratta di impianti più complessi da progettare e gestire con l'obiettivo di lavorere tra sorgenti termiche con la minima differenza di temperatura possibile. Possono essere dotati di recupero del calore per poter riscaldare e raffrescare in contemporanea due ambienti differenti (dall'unità esterna escono due tubazioni e grazie ad un separatore si creare una miscela bifasica: gas caldo per il riscaldamento e liquido per il raffreddamento).  

Un altro pro del VRF riguarda la grandi distanze a cui possono essere posta l’unità esterna rispetto alle interne, anche fino a 125 metri.

Le unità interne dei VRF sono dotate di valvole PMV per il controllo e nelle configurazioni più semplici hanno una linea deli liquido in mandata (in raffreddamento) e gas di ritorno (in raffrescamento).

Mentre, il multisplit rispetto al VRF (o mini VRF), è più semplice da usare, non richiede FGAS ogni anno.

Il multisplit è adatto ad ambienti con carico termico omogeneo come i nostri appartamento. Difatti, i multisplit sono i sistemi più utilizzati nell’edilizia residenziale.

2. Impianti ad acqua

I chiller utilizzano quale fluido per refrigerare gli ambienti l'acqua e sono a servizio di terminali dell’impianto di condizionamento quali ventilconvettori fancoil, unità trattamento aria, travi fredde, circuiti a pavimento, soffitto o parete, ecc.

Rispetto ai VRV sono più compatti perchè richiedono meno refrigerante e possono essere installati da un idraulico. Possono lavorare con dislivelli superiori rispetto ai VRV. Possono essere dotati anch'essi di recupero del calore per poter riscaldare e raffrescare in contemporanea due ambienti differenti e possono generare sia il caldo che il freddo.

I chiller potrebbero essere dotati di sistemi di accumulo del freddo in appositi serbatoi da erogare in caso di picchi di richiesta.

E’ fondamentale dimensionare correttamente le pompe (circolatori) del circuito idronico.

3. Impianti ad acqua o VRF?

L’espansione diretta permette di evaporare a temperature superiori o condensare a temperature inferiori, a parità di effetto utile, rispetto a un sistema idronico, con conseguente aumento dell’efficienza (i sistemi VRF garantiscono COP ed EER superiori rispetto agli idronici) in quanto il gas refrigerante gode di un'inerzia più bassa. Di contro, l'espansione diretta pone più limiti al progettista.

I diametri dei tubi sono superiori per gli impianti idronici (ad esempio per potenze attorno ai 25 kW, per il sitema vrf occorrono tubi gas da 22,2 mm e liquido da 12,7 mentre per il sistema idronico tubi da 40 mm). Temperature di esercizio maggiori per i VRF. Nei sistemi idronici la perdita di temperatura nei tubi comporta una perdita di efficienza proporzionale al salto termico. L'idronico garantisce una vasta gamma di soluzioni e sistemi per il controllo delle condizioni ambientali (umidità della temperatura e qualità dell'aria)

4. Impianti ad aria

Di seguito uno schema degli impianti tutt'aria:

Spero che l'articolo ti sia stato utile. A presto, Vincenzo.