Fan coil di nuova generazione: cosa è cambiato in efficienza, acustica e design

I fan coil, o ventilconvettori, sono la tipologia di terminale per la climatizzazione più diffusa nel settore degli edifici non residenziali. Una longevità di oltre mezzo secolo che si spiega con la capacità di questa tecnologia di aggiornarsi continuamente, adattandosi alle mutevoli esigenze di efficienza, comfort e integrazione architettonica. Si diffondono ampiamente nelle installazioni europee a partire dagli anni Sessanta del Novecento, in concomitanza con la prima grande espansione degli impianti di condizionamento centralizzato negli edifici terziari: la semplicità del principio di funzionamento, la modularità dell'installazione e la compatibilità con le centrali idroniche già diffuse per il riscaldamento ne decretarono il successo immediato. Nei decenni successivi la tecnologia è evoluta in modo sostanziale, fino a raggiungere i livelli di efficienza, integrazione e qualità ambientale delle soluzioni attuali. Nel panorama impiantistico contemporaneo, dove la decarbonizzazione è obiettivo primario, la possibilità di abbinare i fan coil a pompe di calore ad alta efficienza, operanti a temperature moderate (regime 45/40 °C in riscaldamento, 12/17 °C in raffrescamento), ne conferma la piena coerenza con i requisiti degli edifici ad alta efficienza.

Il fan coil è un terminale di trattamento dell'aria che combina in un unico apparecchio tre funzioni fondamentali: movimentazione dell'aria ambiente, scambio termico con il fluido vettore e, nella maggior parte delle installazioni, una prima filtrazione dell'aria ricircolata. La costituzione tipica di un fan coil è data da: 

1. il ventilatore, tipicamente centrifugo a doppia aspirazione (nei modelli più diffusi) o tangenziale (nelle versioni compatte), aspira l'aria dall'ambiente, la convoglia attraverso la batteria di scambio e la reimmette nel locale alla temperatura desiderata; 
2. la batteria alettata, solitamente in rame o alluminio, è l’elemento dedicato allo scambio termico: l'acqua, calda o refrigerata, proveniente dalla centrale di produzione scorre nei tubi interni cedendo o assorbendo calore dall'aria che attraversa il blocco alettato; 
3. il filtro, in genere di classe ISO Coarse oppure ePM10 50% a seconda del modello, trattiene le particelle più grossolane dell'aria ricircolata proteggendo la batteria e riducendo il carico di polveri sull'ambiente;
4. il sistema di raccolta condensa, presente nelle unità operative in modalità raffrescamento, raccoglie l'acqua condensata sulla batteria fredda e la convoglia allo scarico tramite una linea di drenaggio dedicata. 

Nel sistema impiantistico di climatizzazione il fan coil opera come terminale idronico di un circuito di distribuzione a due o quattro tubi: 

• il circuito a due tubi prevede una singola coppia mandata/ritorno commutata stagionalmente tra acqua calda e refrigerata e si distingue per semplicità ed economicità di installazione e gestione; 
• il circuito a quattro tubi mantiene separati il flusso di riscaldamento e quello di raffrescamento garantendo massima flessibilità operativa e la possibilità di servire contemporaneamente zone a diverse esigenze termiche. 

A monte del circuito idronico si trovano i generatori che negli impianti odierni sono prevalentemente pompe di calore (reversibili, del tipo aria/acqua o acqua/acqua) eventualmente integrate con sistemi di accumulo termico; sovente, in applicazioni di maggiore dimensione, la produzione refrigerante può essere affidata a gruppi frigoriferi a condensazione, ad aria o ad acqua (questi ultimi dotati di torre evaporativa quale elemento di dissipazione).

Altra immediata classificazione dei terminali fan coil riguarda la loro collocazione all'interno dell'ambiente servito, che condiziona sia la modalità di distribuzione dell'aria sia le scelte estetiche e strutturali dell'edificio: 

• i fan coil a parete sono senza dubbio la configurazione più tradizionale: installati lungo le superfici verticali perimetrali dei locali, assicurano un'ottima copertura termica delle zone di infiltrazione e risultano particolarmente adatti in contesti residenziali e alberghieri o comunque laddove l’agevolezza di montaggio è prioritaria;
• i fan coil a soffitto, detti anche cassette o ceiling unit, trovano il loro impiego prevalente negli spazi commerciali, direzionali e nelle hall alberghiere: la distribuzione dell'aria avviene radialmente a 360° o in direzione preferenziale, con copertura uniforme anche di superfici ampie, evitando di occupare porzioni parietali o di pavimento;
• i fan coil a pavimento, a incasso sotto-finestra o in versione freestanding, sfruttano la naturale tendenza dell'aria fredda a depositarsi nelle zone basse, risultando efficaci nel contrasto delle dispersioni termiche attraverso le superfici trasparenti; sono frequentemente impiegati in edifici con facciate continue o vetrate a tutta altezza; 
• i fan coil a incasso, integrati nel controsoffitto o nelle pareti attrezzate, si sposano con i contesti nei quali l'estetica impone la totale invisibilità dell'impianto: il condizionamento avviene tramite griglie di mandata e ripresa integrate nella finitura architettonica.

Approfondendo il profilo del sistema di distribuzione dell'energia termica, i terminali si possono distinguere in tre macro-categorie principali:

• i (già citati) sistemi idronici rappresentano l'approccio più consolidato e scalabile. In questi impianti il calore viene trasportato dall'acqua, fluido con elevata capacità termica massica che consente diametri di tubazione contenuti e perdite di distribuzione ridotte; tale “fluido tecnico”, refrigerato o riscaldato, viene prodotto in centrale e distribuito ai fan coil attraverso reti idroniche bilanciate, spesso equipaggiate con valvole a due o tre vie per la regolazione della portata a livello di singolo terminale. La compatibilità con sorgenti rinnovabili (geotermia, recupero da falda, pompe di calore ad alta efficienza) e con sistemi di cogenerazione rende l'impianto idronico la scelta preferenziale per edifici di grande metratura e per interventi di riqualificazione dove esiste già una rete di adduzione;
• I sistemi VRF (Variable Refrigerant Flow), pur non impiegando fan coil idronici in senso stretto, includono nel loro catalogo unità interne analoghe per forma e prestazioni, come cassette a quattro vie, unità a parete e unità a incasso canalizzato. In questi sistemi il fluido refrigerante circola direttamente tra l'unità esterna e i terminali interni, variando la propria portata in funzione della domanda. Il principale vantaggio risiede nell'elevata efficienza parziale e nella capacità di recupero energetico nelle versioni a tre tubi (heat recovery), che consentono il raffrescamento di alcune zone e il riscaldamento simultaneo di altre attraverso la redistribuzione del calore. Per contro, la distribuzione capillare del refrigerante in ambienti occupati richiede una progettazione accurata in termini di tenuta dei circuiti e conformità alle normative sulla carica massima consentita (EN 378);
• i sistemi a espansione diretta, in configurazione centralizzata, trovano impiego in impianti di piccola e media taglia ma sono concettualmente distinti dai sistemi idronici con fan coil. In questo schema l'evaporatore o il condensatore del ciclo frigorifero è integrato direttamente nell'unità terminale, senza l'intermediazione del circuito idronico. La semplicità dell'installazione e il costo contenuto si scontrano con limitazioni significative in termini di flessibilità zonale e manutenibilità rispetto alle soluzioni idroniche.

In questa sede, è opportuno notare che i sistemi idronici con fan coil impiegano acqua come fluido vettore da centrale (pompe di calore o chiller), con terminali ventilconvettori distinti dal generatore; i VRF usano refrigerante variabile direttamente dai terminali interni (cassette, ducted unit) alle unità esterne, senza acqua; i sistemi a espansione diretta centralizzata integrano evaporatore/condensatore nel terminale stesso, senza circuito idronico intermedio.

Le generazioni più recenti di ventilconvettori hanno conosciuto un'evoluzione tecnologica tanto profonda da ridefinirne l'identità progettuale: l'architettura contemporanea di questi apparecchi si articola su tre direttrici fondamentali, efficienza aeraulica ed elettrica, contenimento delle emissioni acustiche, integrazione estetica, che agiscono insieme per soddisfare le crescenti esigenze di prestazione e qualità ambientale.