Dossier tecnico

La VMC puntuale e gli altri sistemi di Ventilazione Meccanica Controllata

Nell’ambito del settore impiantistico della ventilazione residenziale esistono diversi sistemi di ventilazione meccanica controllata (VMC), riconducibili sommariamente a tre grandi categorie: VMC canalizzata collettiva, VMC canalizzata individuale e VMC puntuale (o decentralizzata).

In questo articolo cercheremo di chiarire tutti i dubbi sui sistemi di VMC puntuale, che sono addirittura cinque diversi, ma vedremo anche la differenza tra l’impiego di semplici “estrattori” per aria viziata e l’utilizzo di un sistema vero e proprio di VMC puntuale.

Cercheremo, quindi, di dare una sintetica risposta a tutti questi dubbi, riassumendo caratteristiche, vantaggi e svantaggi di ciascun sistema di VMC, in particolare concentrandosi sui sistemi e sulle relative unità di VMC puntuale.

Ventilazione Meccanica Controllata

   

La premessa essenziale è che non esistono categorie e definizioni univoche e condivise, per cui può variare la terminologia utilizzata in Paesi diversi o in regioni diverse o in ambiti diversi (anche all’interno di norme tecniche nazionali e internazionali o di regolamenti e direttive Europee). In questa sede, al di là delle definizioni e dei raggruppamenti in categorie, l’essenziale è capire pro e contro dei vari sistemi di VMC.

Con “Ventilazione Meccanica Controllata” (VMC) si intende un sistema mediante il quale viene garantito un continuo e controllato ricambio dell’aria negli ambienti chiusi. Casualmente, l’acronimo VMC è lo stesso in Italiano così come l’originale Francese (Ventilation Mècanique Contrôlée), mentre per esprimere lo stesso concetto, pur con termini leggermente diversi, in Inglese si usa l’acronimo MEV (Mechanical Extract Ventilation).

Il ricambio dell’aria ottenuto mediante l’apertura delle finestre si definisce areazione e non è, con tutta evidenza, né continuo né controllato.

 

Anche il ricambio dell’aria ottenuto mediante l’utilizzo di classici ventilatori di estrazione, dal funzionamento intermittente (on/off), non è né continuo né controllato. Non è continuo in quanto l’estrattore viene attivato solo quando serve il ricambio dell’aria in locali definiti e circoscritti, tipicamente nei bagni ciechi. Non è controllato in quanto gli estrattori tradizionali non sono regolabili in velocità e non possono essere settati durante l’installazione: la loro portata d’aria effettiva, quindi, dipende dal punto di incontro della curva caratteristica del ventilatore e quella della canalizzazione a cui questi è collegato. Il risultato è che il ricambio dell’aria medio, orario o giornaliero, è un valore casuale e certamente non controllato.

Come già detto, esistono, nell’ambito della VMC residenziale tanti e diversi sistemi, tutti in grado di garantire un continuo e controllato ricambio dell’aria. Questi sistemi si dividono sostanzialmente in tre grandi categorie: la VMC CANALIZZATA COLLETTIVA, la VMC canalizzata individuale e la VMC puntuale.

VMC canalizzata collettiva

La VMC canalizzata collettiva (o centralizzata) è quella “condominiale” e prevede l’installazione di un’unica unità di ventilazione in grado di servire diverse unità abitative. Caso tipico è quello dell’edificio residenziale condominiale multipiano.

La VMC collettiva può essere a singolo flusso o a doppio flusso con recupero di calore.

 

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Unità a singolo flusso

   

In questo caso, si prevede l’installazione di un potente ventilatore di estrazione (generalmente un cassonato) in grado di estrarre aria viziata, tramite un opportuno sistema di canalizzazioni, dai locali di servizio (ovvero bagni e cucina) di ciascuna unità abitativa e l’installazione di ingressi aria nei locali nobili (ovvero camere da letto e soggiorno).
Le bocchette di estrazione e gli ingressi aria possono essere standard, autoregolabili o igroregolabili.
Le bocchette di estrazione e gli ingressi aria standard sono tarabili manualmente durante l’installazione.

Le bocchette di estrazione e gli ingressi aria autoregolabili permettono il passaggio di una precisa portata d’aria, indipendentemente dalla prevalenza, tra l’altro semplificando la taratura del sistema durante la messa in servizio.

Le bocchette di estrazione e gli ingressi aria igroregolabili aumentano automaticamente la portata d’aria all’aumentare dell’umidità, ma necessitano per questo di essere utilizzate con un estrattore che garantisca una pressione costante nel sistema di distribuzione.

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Unità a doppio flusso

In questo caso, viene installata una unità di ventilazione a doppio flusso con recupero di calore, in grado di evacuare l’aria viziata dai locali di servizio e di fornire aria di rinnovo ai locali nobili di ciascuna unità abitativa tramite un opportuno sistema di canalizzazioni.

Una possibile variante prevede l’installazione di unità di ventilazione centralizzate e di recuperatori individuali “passivi” (provvisti di scambiatore di calore ma senza ventilatori) in ciascuna unità abitativa, al fine di evitare che il calore recuperato da una unità abitativa (nel caso in cui gli cui occupanti preferiscano mantenere una temperatura più elevata) contribuisca a preriscaldare l’aria di rinnovo di un’altra unità (magari con il sistema di riscaldamento spento o al minimo).

Le bocchette di immissione e estrazione possono essere standard, autoregolabili o igroregolabili.

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VMC canalizzata individuale

La VMC CANALIZZATA INDIVIDUALE prevede l’installazione di una unità di ventilazione per ciascuna singola abitazione, sia nel caso di un appartamento che di abitazione individuale (es. villetta).
Come per la VMC collettiva, la VMC canalizzata individuale può essere a singolo flusso o a doppio flusso con recupero di calore.

Unità a singolo flusso

In questo caso, una unità di ventilazione centralizzata a singolo flusso provvede al ricambio d’aria della unità abitativa tramite l’estrazione dell’aria dai locali di servizio (ovvero bagni e cucina), mentre l’aria di rinnovo arriva da ingressi aria installati nei locali nobili (ovvero camere da letto e soggiorno).
Le bocchette di estrazione e gli ingressi aria possono essere standard, autoregolabili o igroregolabili.

 
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Unità a doppio flusso

   

E’ la situazione nella quale una unità di ventilazione centralizzata a doppio flusso con recupero di calore provvede al ricambio d’aria della unità abitativa tramite l’estrazione dell’aria dai locali di servizio e all’immissione nei locali nobili dell’aria di rinnovo, filtrata e preriscaldata. Sono provviste di due ventilatori (uno per il flusso di aria in estrazione ed uno per il flusso d’aria in immissione) e di uno scambiatore di calore a doppio flusso (incrociato, controcorrente o rotativo) per il passaggio (e quindi il recupero) di energia termica tra un flusso e l’altro, ovviamente senza che i due flussi si mescolino.

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Le unità a doppio flusso necessitano di una opportuna rete canalizzata di distribuzione. Le bocchette di immissione e estrazione possono essere standard, autoregolabili o igroregolabili.

Grazie a questi sistemi di recupero di calore, la maggior parte (fino a oltre il 90%) del calore contenuto nell’aria estratta viene trasferito al flusso dell’aria in ingresso, riducendo i consumi energetici e migliorando il comfort nelle stanze dove avviene l’immissione dell’aria.

E’ significativo notare che, nelle unità più performanti, l’energia termica risparmiata annualmente grazie all’utilizzo di una unità con recupero di calore (rispetto alla ventilazione singolo flusso o all’areazione) varia da tre a cinque volte l’energia elettrica consumata annualmente dall’unità stessa (ovviamente questo dato cambia a seconda dalla zona climatica), senza considerare il comfort aggiuntivo raggiunto con il preriscaldamento e la filtrazione dell’aria in ingresso.

Chiaramente i sistemi a doppio flusso con recupero permettono di recuperare energia termica non solo in inverno, in presenza di riscaldamento, ma anche in estate in condizioni di raffrescamento. Le efficienze reali degli scambiatori, in estate, possono diminuire in modo significativo in caso di elevata umidità esterna per via della condensa.

VMC Puntuale

La VMC PUNTUALE (o decentralizzata) prevede l’installazione di una unità di ventilazione o un ingresso aria in ciascun ambiente dell’abitazione. Le unità di ventilazione puntuali (o decentralizzate) sono di varie tipologie: singolo flusso, singolo flusso alternato, doppio flusso, doppio flusso alternato e infine le particolari unità a pressione positiva.

   

Unità a singolo flusso

   

Le unità a singolo flusso assomigliano esteticamente ai tradizionali ventilatori di estrazione a parete. La differenza fondamentale è che, rispetto a questi, le unità di VMC puntuale a singolo flusso sono progettate per funzionare in continuo (devono quindi avere un bassissimo consumo ed essere estremamente silenziose) e in più sono ben settabili e regolabili in velocità. Inoltre hanno sempre la possibilità di essere spinte a velocità superiore con conseguente maggiore ricambio d’aria tramite comandi dedicati, ad esempio sensori ambientali di umidità o CO2, a volte integrati nell’unità di ventilazione stessa.

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Esistono diversi tipi di unità di VMC puntuale a singolo flusso: assiali e centrifughe, da scegliere in funzione della tipologia di collegamento verso l’esterno (come sempre lunghe canalizzazioni necessitano per forza di una unità centrifuga).

La possibilità di regolare la velocità permette di tarare opportunamente l’unità, in funzione della portata desiderata e della perdita di carico del collegamento dell’ambiente verso l’esterno che può essere costituito, ad esempio, da un breve tratto di tubo per attraversare il muro ed una semplice griglia esterna, oppure da un lungo tratto di canale, con diverse curve e un terminale a tetto.

Esistono infine versioni particolarmente sofisticate auto-regolanti a portata costante: si seleziona la portata desiderata e l’unità regola automaticamente la propria velocità per fornire esattamente la portata richiesta in funzione della perdita di carico del collegamento verso l’esterno e della pressione esercitata dal vento sul terminale esterno.

I parametri principali con cui valutare queste unità rispetto ad altre della propria categoria sono il fattore estetico, la silenziosità, la controllabilità e, soprattutto, l’efficienza aeraulica, definita in termini di SFP (Specific Fan Power) ovvero del consumo elettrico per quantità di aria estratta.

Unità a singolo flusso alternato

   

Le unità a singolo flusso alternato (dette anche unità “push-pull”) sono dotate tipicamente di un ventilatore assiale reversibile e di un elemento rigenerativo ad elevata capacità termica (generalmente pacchi ceramici).

Il funzionamento del ventilatore è alternato: in un senso per circa un minuto (flusso dell’aria in estrazione) e nell’altro senso per lo stesso periodo di tempo (flusso dell’aria in immissione). In inverno, durante la fase di estrazione l’aria espulsa riscalda il pacco ceramico, così che durante la fase di immissione l’aria di rinnovo si riscalda assorbendo il calore accumulato nel pacco ceramico.

Tipicamente queste unità vengono installate in coppia e sincronizzate tra di loro: quando una unità estrae, l’altra immette aria nuova, e viceversa.

 

Questo genera un benefico flusso d’aria all’interno dell’abitazione da una unità all’altra, quindi da una stanza all’altra, permettendo il ricambio dell’aria anche nei corridoi. Ma proprio per questo motivo i locali ideali dove installare queste unità sono quelli nobili: certamente è indesiderabile che si crei un flusso d’aria dal bagno verso le altre stanze della casa.

I parametri con cui valutare queste unità rispetto ad altre della propria categoria, tralasciando il fattore estetico, la silenziosità, la controllabilità e l’efficienza aeraulica (SFP), sono l’efficienza dello scambio termico, la facile pulizia dei filtri (da parte dell’utente) e del pacco ceramico (generalmente da parte di personale qualificato) e la possibilità di comandarne il funzionamento in una sola direzione per evitare il recupero termico quando indesiderato (es. free cooling).

Unità a doppio flusso

Le unità a doppio flusso con recupero di calore sono provviste di due ventilatori (uno per il flusso di aria in estrazione ed uno per il flusso d’aria in immissione) e di uno scambiatore di calore a doppio flusso (incrociato, controcorrente o rotativo) per il passaggio (e quindi il recupero) di energia termica tra un flusso e l’altro, ovviamente senza che i due flussi si mescolino.

Dal punto di vista dei componenti e della funzionalità sono sostanzialmente identiche alle unità a doppio flusso centralizzate, con la differenza che queste non prevedono una rete canalizzata di distribuzione e, per questo motivo, sono adatte alla ventilazione di singoli ambienti, generalmente di ampie dimensioni, sia in ambito residenziale che terziario-commerciale (bar, ristoranti, studi medici...).

 
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Unità a doppio flusso alternato

Le unità a singolo flusso alternato sono costituite, concettualmente, da due unità a singolo flusso alternato combinate in un unico prodotto.
Questo significa che in ogni momento vi sono sia un flusso d’aria in estrazione che uno in immissione, i quali si alternano tra loro.

Rispetto alle unità a doppio flusso, sfruttando il principio dei pacchi ceramici rigenerativi, sono in generale più compatti, fornendo però portate decisamente inferiori.

Rispetto alle unità a singolo flusso alternato hanno il vantaggio di garantire una costante situazione di equilibrio tra i due flussi, evitando in questo modo che vi siano flussi d’aria che lasciano l’ambiente nel quale sono installate (sono quindi ideali nei bagni).
D’altro canto, a parità di dimensione, forniscono portate complessive inferiori.

 

Unità di immissione a pressione positiva

Il sistema che utilizza queste unità è detto “positive pressure” o anche PIV (Positive Input Ventilation) ed è sono utilizzato prevalentemente nelle unità abitative indipendenti (es. villette). E’ un sistema a singolo flusso ed è sostanzialmente una variante del sistema canalizzato individuale, con la differenza che il flusso d’aria non viene estratto ma immesso e con il vantaggio dell’assenza di canalizzazioni. Viene usato principalmente nelle ristrutturazioni per la sua semplicità di posa in opera.

Queste unità di ventilazione immettono aria , eventualmente filtrata e riscaldata, nel vano scale o nel corridoio principale, prelevandola dall’esterno, o da un giardino d’inverno, o dal sottotetto di una casa indipendente, in questi ultimi due casi sfruttando quindi il calore ivi accumulato.

L’aria così immessa viene spinta e tende quindi a distribuirsi in tutti i locali dell’abitazione, dove opportune aperture, in modo controllato, permettono l’uscita dell’aria viziata. A tale scopo vengono usati gli “ingressi aria” facendoli lavorare al contrario, ovviamente quei modelli che lo permettono.

Sistemi di VMC puntuale

I sistemi di ventilazione meccanica controllata puntuale, in alcuni casi, si basano su unità di ventilazione di una sola tipologia. Ad esempio un sistema prevede l’utilizzo di sole unità di ventilazione a singolo flusso (con i relativi ingressi aria). Oppure un altro sistema prevede l’utilizzo di sole unità a doppio flusso alternato. Nella realtà, in molti casi si utilizzano dei sistemi ibridi, costituiti da un mix delle diverse tipologie di unità di ventilazione sopra descritti.

Ad esempio, un sistema ibrido molto usato è quello che prevede l’installazione di unità puntuali a singolo flusso alternato nei locali nobili e di unità puntuali a singolo flusso (quindi sola estrazione) nei bagni e in cucina.

Un altro sistema, poco conosciuto ma che garantisce risultati ottimali in unità abitative relativamente piccole, prevede l’installazione di un’unità puntuale a doppio flusso in soggiorno o in ingresso (per il ricambio d’aria principale verso l’esterno) e di una unità puntuale in camera (per il ricircolo interno dell’aria tra i locali nobili). In questo caso l’unità a singolo flusso non estrae verso l’esterno, ma funge da “ricircolatore” d’aria tra i locali nobili, in modo che tutti siano adeguatamente ventilati. Nel bagno si prevede una unità puntuale a singolo flusso (quindi sola estrazione).

Questa soluzione ha i vantaggi della silenziosità, del recupero di calore ad altissima efficienza e della filtrazione (anche F7) dell’aria in immissione tipiche delle unità di ventilazione a doppio flusso più importanti e, allo stesso tempo, garantisce il ricambio dell’aria in tutti i locali nobili.

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