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IMPIANTI VRF: A COSA SERVONO?

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IMPIANTI VRF: INTRODUZIONE

Condomini, negozi, uffici, hotel e strutture sanitarie sono tipologie di edifici molto diverse tra loro, per caratteristiche strutturali e destinazione d’uso. Sono però tutte accomunate dalla necessità di assicurare a chi vi soggiorna il massimo comfort e benessere abitativo. Ecco perché potrebbero essere dei candidati ideali per l’installazione di un efficiente impianto VRF.

COSA SONO?

Gli impianti VRF – Variable Refrigerant Flow – tradotto in sistema a fluido di refrigerante variabile, infatti sono una tra le soluzioni più apprezzate e diffuse nel settore industriale, terziario e residenziale, per quanto riguarda la climatizzazione.

Sono a tutti gli effetti delle macchine reversibili, in grado di funzionare come climatizzatore in estate e come pompa di calore in inverno, tuttavia ne rappresentano una particolare categoria perché nei tubi di distribuzione dell’impianto VRF non scorre acqua ma il fluido refrigerante stesso, R410a, che ne fa da vettore energetico.

Infatti, garantisce un’inerzia più bassa all’impianto limitando i danni correlati alle possibili perdite e ne accresce l’efficienza totale.

Un impianto VRF si compone di:

  • Innanzitutto un’unità esterna all’interno della quale trovano spazio il compressore e la batteria alettata di scambio con l’aria esterna;
  • Tubazioni in rame all’interno delle quali scorre il fluido refrigerante;
  • Infine, un’unità interna, contenente la valvola di laminazione e la batteria che genera l’effetto utile in ambiente.

Sul mercato sono disponibili VRF in pompa di calore e VRF a recupero di calore. Nel primo caso l’impianto frigorifero funziona proprio come una comune pompa di calore, con la possibilità di invertire il ciclo e fare freddo o caldo, a seconda della stagione e della temperatura che si desidera raggiungere negli ambienti.

I sistemi VRF in pompa di calore possono avere flusso d’aria verticale oppure orizzontale, in base alle necessità di installazione. Inoltre, le soluzioni a flusso orizzontale sono più compatte e riescono a rispondere alle esigenze di impianti diversi, consentendo un’installazione versatile, in spazi ridotti e con un peso dell’impianto notevolmente basso.

Negli impianti VRF a recupero di calore è possibile riscaldare e raffrescare simultaneamente locali diversi sfruttando il recupero del calore gratuito, assicurando così un elevato risparmio di energia primaria che può arrivare fino al 30%.

TIPOLOGIA DI INSTALLAZIONE

Questa tipologia di installazione è particolarmente indicata per climatizzare edifici vetrati o con esposizioni nord/sud, che hanno bisogno di una diversa climatizzazione nel corso del giorno, a seconda dell’orientamento. I VRF a recupero di calore sono inoltre sistemi di climatizzazione che rispondono perfettamente alle esigenze termiche di ospedali, RSA e strutture ricettive, dove cioè c’è la necessità di avere temperature anche molto diverse nelle varie zone dello stabile.

Inoltre, alle unità esterne possono essere collegate diverse tipologie di unità interne: a parete, a cassetta, canalizzate o a soffitto-pavimento. Tutte queste soluzioni possono essere combinate tra loro in base alle esigenze strutturali e alla direzione che si vuol dare all’aria in uscita, e infatti possono essere integrate con sistemi di trattamento dell’aria per assicurare un benessere elevato.

Tutto l’impianto VRF può essere gestito con facilità tramite sistemi di controllo individuali o centralizzati, che consentono di settare la modalità desiderata e comandare contemporaneamente anche più unità interne.

FUNZIONAMENTO

Gli impianti ad espansione diretta VRF sono impianti di cui si apprezza la flessibilità e la facilità di utilizzo per gli utenti finali. A volte, però, capita che per la conformazione e le dimensioni dell’edificio sia necessario adottare soluzioni o accorgimenti particolari.

È il caso di edifici composti da locali che hanno differenti esposizioni. Nella mezza stagione può accadere che ci siano locali nei quali gli utenti hanno necessità di climatizzare, ed altri di riscaldare contemporaneamente possono dover essere climatizzati alla mattina e riscaldati nel tardo pomeriggio e viceversa.

A questo punto esistono due possibilità:

  • Innanzitutto, prevedere e suddividere uno stesso piano in due impianti distinti, di cui un impianto gestisca il semipiano Est e l’altro il semipiano Ovest. Anche in questo caso però rimangono delle limitazioni, a causa della percezione differenziata dei singoli occupanti;
  • Prevedere un impianto del tipo a recupero di calore, con il quale è possibile, avendo la stessa unità esterna, riscaldare un ambiente, mentre se ne sta climatizzando un altro.

SISTEMA DI RECUPERO DEL CALORE

Il sistema di recupero del calore prevede che il vapore surriscaldato in uscita dal condensatore possa essere inviato in parte all’unità esterna, e in parte deviato verso una delle unità interne che sono in modalità riscaldamento.

In questo caso le batterie delle unità interne lavorano anch’esse da condensatore e il liquido ad alta pressione in uscita viene inviato alle batterie delle altre unità interne con funzione di evaporatore.

Nel caso in cui il carico tra gli ambienti e le relative unità che richiedono riscaldamento e gli ambienti e le relative unità interne che richiedono il condizionamento sia perfettamente bilanciato, allora l’intera quantità del refrigerante condensa nelle unità funzionanti in riscaldamento ed evapora nelle altre.

Quando i carichi sono contrapposti, con predominanza in riscaldamento, vi è il recupero di energia frigorifera. Il vapore surriscaldato in uscita dal compressore viene inviato esclusivamente alle batterie delle unità interne, con funzione di condensatore. In seguito il liquido passa le termostatiche, abbassandosi di pressione, e viene inviato parte alla batteria dell’unità esterna e parte alle batterie delle unità in raffreddamento, per poi ricongiungersi.

Questo ciclo di riutilizzo e recupero dell’energia frigorifera viene gestito in due modi differenti a seconda del tipo di produttore dell’impianto VRF.

Esistono, infatti, impianti a recupero di calore caratterizzati da una distribuzione del freon con tre tubazioni, e un altro tipo di impianti con distribuzione a due tubi, nei quali è presente un sistema di gestione e controllo all’interno del quale risiede un separatore liquido/gas che permette all’unità esterna di produrre una miscela di gas caldo per il riscaldamento e di liquido per il raffreddamento.

Solo quando il fluido frigorifero raggiunge l’unità, la miscela viene separata e ad ogni unità interna viene inviata la fase corretta in base alle necessità individuali di riscaldamento o raffreddamento.

IMPIANTI IBRIDI FREON/ACQUA

Può capitare che per questioni logistiche e distributive dell’edificio esista la necessità di produrre e gestire anche l’acqua calda sanitaria, senza dover ricorrere a soluzioni puramente elettriche.

Infatti, è proprio da tale esigenza che i più recenti impianti VRF, possono essere equipaggiati con speciali sistemi di scambio del calore, con i quali, attraverso il freon, è possibile produrre acqua calda da utilizzare nel modo migliore, necessaria alle esigenze impiantistiche e di utilizzo dell’immobile.

Il kit idronico è un’unità grazie alla quale è possibile produrre acqua calda a una temperatura anche fino a 70°C, attraverso cicli bi-stadio, e può essere utilizzata sia per alimentare dei normali terminali idronici, che per produrre acqua calda sanitaria, che a seguito di interventi di ristrutturazione o di ampliamento dell’edificio, nel caso in cui si voglia mantenere l’impiantistica esistente.

Esistono nel mercato dei kit idronici che sono dei semplici sistemi di scambio energetico tra freon e acqua, che permettono di ottenere un fluido a circa 45°C, e delle evoluzioni dei cicli di compressione a due stadi.

Questo sistema è ben noto nel settore della refrigerazione perché permette di raggiungere temperature particolarmente basse, ma è ancora poco conosciuto nel settore della produzione del calore.

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IMPIANTI VRF: TECNOLOGIA E CARATTERISTICHE

Gli impianti VRF garantiscono elevati livelli di risparmio energetico grazie all’uso capillare della tecnologia inverter che permette di gestire in modo efficace e soprattutto efficiente l’intero sistema di climatizzazione.

Può capitare che esista la necessità di produrre e gestire anche l’acqua calda sanitaria, senza dover ricorrere a soluzioni puramente elettriche. È proprio da tale esigenza che nasce la possibilità di equipaggiare i più recenti impianti VRF con speciali sistemi di scambio del calore con i quali, attraverso il freon, è possibile produrre acqua calda da utilizzare nel modo migliore o che più si addice alle esigenze impiantistiche e di utilizzo dell’immobile.

Le unità esterne dei sistemi VRF vengono realizzate in modo tale da poter garantire un corretto funzionamento anche con condizioni climatiche esterne estreme, ovvero sono in grado di funzionare in condizionamento anche con temperatura esterna di 50°C e in riscaldamento con temperature esterne fino a -20°C.

I range di funzionamento sono tali da permettere l’installazione di un sistema VRF su tutto il territorio italiano.

Gli impianti di grandi dimensioni sono caratterizzati da diverse unità esterne collegate in parallelo tra loro. Questo sistema prevede una unità master e diverse unità slave.

Questa soluzione, grazie a un sistema di controllo specifico delle macchine, garantisce un funzionamento ottimale che permette la rotazione delle unità master e slave in modo tale da garantire una usura delle macchine uguale tra le unità esterne.

AGEVOLAZIONI E DETRAZIONI FISCALI

Gli impianti VRF accedono alle agevolazioni fiscali nazionali vigenti in materia di riqualificazione energetica (Ecobonus).

Nello specifico, la sostituzione di un impianto di climatizzazione esistente con un nuovo impianto del tipo VRF, permette l’accesso a un’aliquota di detrazione pari al 65%. Tale agevolazione si riferisce sia a persone fisiche che giuridiche e interessa interventi su edifici ad uso residenziale e ad uso strumentale, ossia beni utilizzati dall’impresa per l’esercizio dell’attività imprenditoriale.

Esistono alcune condizioni specifiche per l’accesso, ossia:

  • L’intervento deve configurarsi come sostituzione totale o parziale del vecchio generatore termico e non come nuova installazione;
  • Le pompe di calore oggetto di installazione devono garantire un coefficiente di prestazione e un indice di efficienza energetica almeno pari ai pertinenti valori minimi, fissati nell’allegato I al DM 06.08.09.

VANTAGGI

I vantaggi che possono derivare dall’installazione di un impianto VRF sono svariati e di diversa tipologia. I più importanti e facilmente ottenibili sono:

  • Possibilità di riscaldare/raffrescare gli ambienti con un unico sistema;
  • Modularità del sistema ed elevata flessibilità installativa;
  • Ampia possibilità di personalizzazione;
  • Non necessitano di canna fumaria;
  • Possibilità di usufruire della detrazione fiscale del 65% per l’efficientamento energetico. L’installazione di un sistema VRF permette di accedere anche al meccanismo dei certificati bianchi;
  • I sistemi di climatizzazione VRF sono solo una delle soluzioni possibili, per efficientare al meglio il proprio impianto e ridurre i consumi;
  • Non necessitano di verifiche o approvazioni da parte dei VVF;
  • Sono sistemi modulari espandibili;
  • Sono caratterizzati da sezioni di alimentazione con tubazioni di ridotte sezioni;
  • Non richiedono Centrali Termiche e di conseguenza le linee di adduzione gas metano non sono necessarie;
  • Garantiscono facilità di conversione dell’impianto da funzionamento invernale a funzionamento estivo e viceversa;
  • Nessun rischio di perdita di acqua e pertanto nessun rischio di danneggiamento della struttura edilizia ospitante;
  • Infine, non c’è rischio di congelamento delle tubazioni anche in caso di inutilizzo prolungato dell’impianto nel periodo estivo.
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