Nel diagramma Ashrae questo luogo è definito da una semiretta che ha come vertice il punto determinato dalle condizioni termoigrometriche da mantenere in ambiente (figura 6).
L’aria immessa con caratteristiche termoigrometriche rappresentate da uno qualsiasi dei punti contenuti sulla retta medesima risolve l’equazione (2).
Il valore della retta di esercizio è definito dal rapporto della potenza sensibile richiesta dall’ambiente sulla potenza totale secondo la:
Re = |
P S |
= |
PS |
P |
PS + PL (3) |
dove i valori P, PS e PL indicano la potenza totale, quella sensibile e quella latente.
Qui bisogna fare molta attenzione:
le potenze sensibile PS e latente PL da introdurre nell’equazione (3) sono esclusivamente quelle derivanti dai carichi termici endogeni, dagli apporti di calore strutturali e per irraggiamento.
Non devono mai essere computate anche le potenze dovute all’immissione dell’aria esterna di rinnovo, se questa viene trattata prima di essere immessa nell’ambiente.
Queste devono essere computate solamente se l’impianto è sprovvisto di trattamento d’aria (anche solo di recupero) e il rinnovo viene effettuato tramite infiltrazione d’aria o apertura delle finestre.
Si sottolinea questo perché qualche programma di calcolo in commercio propone degli inutili rapporti PS/P comprensivi anche dell’aria esterna.
Il valore della retta di esercizio è un numero puro.
Generalmente tutti i diagrammi Ashrae prevedono dei modi molto semplici per disegnare la retta.
Per lo più è riportato un semicerchio in alto a sinistra, con riportata la scala. In altri i valori della retta di esercizio sono riportati in scale laterali.
Questi sistemi permettono una costruzione grafica che prevede sempre di:
- unire il valore segnato sulla scala ad un punto determinato (il centro del semicerchio, se questo è presente, oppure un punto riportato sul diagramma);
-
portare la parallela nel punto indicante le condizioni ambiente da mantenere;
-
tracciare la semiretta a partire da questo punto.
Molte volte non è agevole tracciare la retta in questo modo, soprattutto se il diagramma è piccolo e non si hanno a disposizione degli strumenti per disegnare correttamente delle parallele. Si può allora calcolare analiticamente la differenza della x rispetto ad una certa differenza di temperatura, individuare il punto sul diagramma e tracciare la semiretta passante per il punto ambiente, e detto punto che si calcola con la:
Δx = 0,4 |
1 - Re |
Δt (4) |
Re |
In alcuni testi non viene riportata la potenza latente per apparecchiature o persone, ma la portata oraria di vapore gV, espressa in g/h.
La relazione che lega la potenza latente PL, espressa in kW, alla portata oraria di vapore gV, espressa in g/h è:
PL = r |
gv |
≈ 0,7 |
gv |
3600 |
1000 (5) |
In figura 7 sono riportate alcune semirette per diversi valori della retta di esercizio.
Come si vede si parte dal valore 1 sulla sinistra del diagramma, diminuisce fino allo 0 raggiunto sulla verticale, decresce ulteriormente fino al valore infinito, torna successivamente positivo e decresce fino al valore 1 sull’orizzontale a destra.
L’andamento dei valori è facilmente spiegabile:
-
Re = 1 - (P=PS) - La potenza totale richiesta in ambiente è tutta sensibile.
Se P>0 (caso estivo: apporti di calore) allora la semiretta si sviluppa dal punto verso sinistra; se invece P<0 (caso invernale: dispersioni di calore) la semiretta si sviluppa verso destra. L’ambiente ha bisogno di essere solamente o raffreddato o riscaldato.
1 > Re > 0 (PS>0 PL>0) - La potenza richiesta dall’ambiente è suddivisa in sensibile e latente ed entrambi i termini sono positivi (apporti di calore). L’ambiente richiede raffreddamento e deumidificazione. Re = 0 - La potenza sensibile è nulla, mentre la potenza latente è superiore a 0. L’ambiente richiede solamente deumidificazione.
Re < 0 - (PS<0 P>0) - La potenza totale ambiente è positiva, ma quella sensibile è negativa. Di conseguenza la potenza latente, sempre positiva, è, in valore assoluto, maggiore della potenza sensibile. L’ambiente richiede riscaldamento e deumidificazione.
Re = -1 - (P=-PS/PL=2P) - La potenza totale è positiva e quella sensibile è negativa. In valore assoluto i due termini sono uguali, da cui si deduce che la potenza latente è pari al doppio della potenza totale. L’ambiente richiede riscaldamento e deumidificazione.
Re = ∞ - (P=0/PL=-PS) - La potenza totale si annulla. In valore assoluto la potenza sensibile uguaglia la potenza latente. L’ambiente richiede riscaldamento e deumidificazione. La curva di esercizio corrisponde esattamente alla isoentalpica dell’ambiente.
Re > 0 - (PS<0 P<0) - La potenza totale ambiente è negativa, come quella sensibile. Di conseguenza la potenza latente, sempre positiva, è, in valore assoluto, minore della potenza sensibile. L’ambiente richiede riscaldamento e deumidificazione.
Vi sono casi in cui la potenza latente è negativa. A parte situazioni molto particolari, come la conservazione di prodotti igroscopici, ve ne sono altre più comuni dove il carico latente negativo non è dato dalle caratteristiche dei materiali da conservare, quanto piuttosto dalla presenza di altre apparecchiature frigorifere.
È il caso delle zone surgelati dei supermercati, caratterizzati dalla presenza di banchi frigoriferi aperti. Le serpentine di scambio termico all’interno dei banchi condensano l’acqua contenuta nell’aria, come denota la presenza di brina.
Ciò crea un carico latente negativo.
Le rette di esercizio che si possono avere all’interno dell’ambiente sono mostrate in figura 8.
Anche in questo caso l’andamento dei valori è facilmente spiegabile:
∞ > Re > 1 (PS>0 PL<0) - La potenza sensibile, positiva, è superiore in valore assoluto a quella latente, negativa. La potenza totale è positiva. L’ambiente deve essere raffreddato e umidificato.
Re = ∞ - La potenza sensibile, positiva, è in valore assoluto uguale a quella latente, negativa. La potenza totale è nulla. La retta di esercizio corrisponde esattamente alla isoentalpica dell’ambiente. L’ambiente deve essere raffreddato e umidificato. In queste condizioni il raffreddamento potrebbe essere effettuato adiabaticamente.
- ∞ < Re < 0 - La potenza sensibile è ancora positiva, ma è in valore assoluto minore di quella latente, negativa. L’ambiente deve essere raffreddato e umidificato. Re = 0 - La potenza sensibile è nulla, mentre quella latente è negativa. L’ambiente deve essere solamente umidificato.
0 < Re < 1 - La potenza sensibile diventa negativa, come quella latente. L’ambiente deve essere riscaldato e umidificato. A causa dell’inclinazione delle rette di esercizio, ben difficilmente il punto d’immissione può essere raggiunto da un solo trattamento dell’aria.
Generalmente, al primo trattamento (di riscaldamento in inverno e raffreddamento e deumidificazione in estate) se ne deve aggiungere sempre almeno un altro di post-riscaldamento (ad esempio in estate) se non due (umidificazione e post-riscaldamento d’inverno).
