09 Mar 2020

Giocare d'anticipo: l'invecchiamento dei sistemi HVAC

Installatori Meccanici Web
 

Il controllo del clima è una necessità per tutti gli edifici, da quelli residenziali a quelli commerciali o industriali. Non riuscire a tenere al caldo o al fresco i beni o le persone comporta cali di produttività, danni a merci e attrezzature e persino interruzioni delle attività. Pertanto è essenziale installare un sistema HVAC all'avanguardia.

Tuttavia, nessun sistema, per quanto straordinario, durerà per sempre. Cosa accade allora quando singoli componenti e unità iniziano a invecchiare? Come capire quando sostituire e quando invece riparare? E come si può prolungare la durata del sistema HVAC per evitare l'inevitabile? 

A cosa servono i sistemi HVAC? 

I sistemi HVAC (dall'inglese “Heating, Ventilation and Air Conditioning”, ovvero riscaldamento, ventilazione e condizionamento) utilizzano i principi del trasferimento di calore, della termodinamica e della meccanica dei fluidi per tutte le finalità di controllo della temperatura, inclusi il riscaldamento e il raffreddamento di ambienti interni, la prevenzione del surriscaldamento di data center e attrezzature nelle sale di controllo, l'eliminazione dell'aria viziata e la circolazione dell'aria fresca negli edifici.

Il termine HVAC include tutto, dalle unità di condizionamento domestiche agli enormi complessi installati in uffici, ospedali, scuole ed edifici industriali. 

Come si sono evoluti i sistemi HVAC nel tempo?

I condizionatori d'aria moderni sono nati nel 1902, quando Willis Carrier progettò un sistema per raffreddare i locali dedicati alla produzione nella stamperia presso cui lavorava, evitando che i libri venissero danneggiati durante il processo produttivo. 

Queste versioni antesignane dei moderni condizionatori funzionavano tramite la circolazione di acqua fredda anziché calda nelle bobine dei riscaldatori, raffreddando l'aria che passava su di esse. Nel tempo, il design è stato migliorato, i refrigeranti hanno sostituito l'acqua calda, i condizionatori d'aria, con i ventilatori e le tubazioni associate, hanno dimensioni sempre più contenute, le unità sono molto più efficienti dal punto di vista energetico e le sostanze chimiche che danneggiavano l'ozono sono state sostituite con refrigeranti più ecologici. 

Più recentemente, si impiegano l'Internet of Things e le tecnologie a questa associate per il controllo remoto del clima, per utilizzare l'energia in modo intelligente e per monitorare le performance. I sistemi HVAC odierni sono notevolmente più convenienti e consumano molta meno energia di quelli del passato. 

Come funzionano i sistemi HVAC odierni? 

I sistemi HVAC commerciali utilizzati nei grandi edifici si avvalgono di un compressore per aumentare la pressione e la temperatura del refrigerante. Il compressore soffia aria calda dall'esterno su un condensatore che provvede a liquefarla, prima che la valvola di espansione trasformi il refrigerante in un liquido fresco a bassa pressione. L'evaporatore trasferisce il calore, trasformando il liquido freddo in un gas sufficientemente caldo da circolare nel sistema. 

La configurazione specifica dipende da vari fattori, quali, in particolare, l'utilizzo di elettricità o gas per alimentare gli elementi riscaldanti, il tipo di refrigerante, l'utilizzo di condotte dell'aria o di un sistema ad acqua per la trasmissione del calore o dell'aria fresca e la disponibilità o meno di un sistema di ventilazione dedicato. 

A seconda dell'edificio, il sistema può incorporare anche torri di raffreddamento, chiller, caldaie, radiatori e pompe di calore che estraggono il calore dall'aria o dall'acqua e/o unità a tetto che trasmettono l'aria condizionata agli spazi interni all'edificio.

Questi sistemi funzionano tramite unità di trattamento dell'aria collegate alle tubazioni che distribuiscono il calore o l'aria fresca nell'edificio oppure possono essere costituiti da una serie di sistemi più piccoli che funzionano separatamente, come ventilazione meccanica, radiatori per riscaldamento e unità di raffreddamento comfort distribuite nell'area in questione. La maggioranza cerca inoltre di integrare forme “passive” di ventilazione, riducendo così i consumi energetici e i costi.  

Cosa succede quando invecchiano?

Con l'invecchiamento, chiller, CTA, condizionatori d'aria e altre unità HVAC diventano meno affidabili. Con una manutenzione appropriata, i sistemi HVAC sono progettati per durare tra i 10 e 30 anni; la durata media prima che inizino i problemi è dunque di 20 anni. 

 

Quando il costo della manutenzione proattiva o delle riparazioni di emergenza supera il 5% circa dei costi necessari per la sostituzione, è necessario valutare attentamente se non sarebbe più conveniente optare per una nuova unità.

E non solo perché potrebbero essere necessari 20 costosi interventi di riparazione, ma anche perché utilizzando unità non in perfette condizioni, la performance delle stesse sarà probabilmente inferiore e quindi i costi energetici aumenteranno. Se i sistemi HVAC sono necessari per attività “business critical”, lasciare le cose come stanno per un periodo troppo lungo potrebbe portare a guasti imprevisti e costosi fermi macchina.

Ciò è vero anche per i componenti su scala ridotta che connettono le parti di un grande sistema complesso. Infatti, poiché i sistemi HVAC si affidano in genere ai sistemi elettrici e/o idraulici esistenti, un guasto elettrico, apparecchiature elettriche obsolete o tubazioni non in perfetto stato causeranno uno scompiglio totale.

Tuttavia, anche sostituire le unità o i sistemi vecchi può causare non pochi grattacapi, specialmente se le unità sono ubicate nel sottosuolo, sul tetto o in altri luoghi di difficile accesso. Se poi sono state ignorate per decenni, accedere e manutenere le vecchie reti elettriche o tubazioni collegate alle unità potrebbe essere difficile senza causare danni!

Cosa possiamo fare?

La parola chiave è “manutenzione preventiva”, ovvero monitorare attentamente il sistema HVAC dell'edificio, conducendo verifiche regolari per assicurarsi che le attrezzature siano in buono stato o che non sia necessario sostituire qualsiasi componente. 

Per iniziare, basta dare un'occhiata alla pompa idrica, agli scarichi e ai compressori. Sono vecchi? Sembrano vicini alla fine della loro vita utile? 

Per ridurre il rischio che l'acqua danneggi l'edificio, occorre implementare un cronoprogramma di manutenzione e ispezione delle attrezzature basato su attività e requisiti mensili, stagionali o annuali. 

Inoltre, occorre detenere informazioni aggiornate sulla data di installazione (e la data prevista per la sostituzione) di ciascun componente del sistema HVAC, sulle specifiche di ogni parte delle attrezzature (con modello e numero di serie), sui dati storici delle attrezzature (incluse le date di installazione e eventuali riparazioni), sull'elenco di pezzi di ricambio necessari e i fornitori che li vendono, sui report di bilanciamento dell'aria e sulle specifiche del flusso d'aria, nonché sugli schemi e le ubicazioni dei sistemi idraulici, meccanici ed elettrici associati alle attrezzature. 

Se sono presenti molte apparecchiature vecchie, è necessario valutare attentamente se non potrebbe essere più conveniente, nel lungo periodo, ristrutturare l'intero sistema oppure avvalersi di attrezzature a noleggio ad elevata efficienza invece di acquistare un costoso sistema nuovo.

Che si opti per la ristrutturazione, il noleggio o la manutenzione attenta del sistema esistente, la cosa più importante è intervenire tempestivamente per risolvere eventuali problemi del sistema HVAC dell'edificio. Ciò consentirà di evitare guasti catastrofici delle attrezzature e di contenere i costi operativi quotidiani. Conviene davvero investire adesso in questo aspetto!