IAQ ed efficienza impianti HVAC

 

 

L’aria è il primo elemento utile alla vita dell’uomo e la sua qualità, misurabile con diversi parametri, è essenziale per garantire la salute dell’organismo. Poiché assicurare la corretta qualità dell’aria all’interno degli edifici (Indoor Air Quality – IAQ) richiede impianti HVAC che possono avere importanti consumi energetici ed esigenze di manutenzione, impiegare sensori affidabili che rendano i nostri edifici intelligenti ed efficienti assume un ruolo fondamentale per i consumi elettrici e quindi per la salvaguardia dell’ambiente.

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Umidità e temperatura

Due parametri utili a garantire un ambiente confortevole e salubre all’interno delle nostre abitazioni, così come tutti gli edifici che frequentiamo, sono la temperatura e l’umidità relativa. Se è vero che abbiamo familiarità con la temperatura e siamo abituati a gestirne la regolazione per renderla piacevole evitando inutili e dispendiosi sprechi di energia, è altrettanto vero che conosciamo i dannosi effetti che può avere l’umidità, se non opportunamente regolata; basti pensare a fastidiosi effetti sulla respirazione o alla formazione di aloni e muffe in stanze particolarmente soggette ad alti tassi di umidità.

Per regolare opportunamente questi parametri è importante misurarli con accuratezza e affidabilità e la gamma di sensori Sensirion è ideata per soddisfare le richieste più esigenti. SHT3x, la più recente famiglia di sensori, introduce nuove funzionalità utili a progettisti e produttori di sonde di misura per impianti HVAC, cronotermostati e dispositivi connessi senza fili e di cui riportiamo solo alcuni esempi. Nell’era dell’Internet Of Things (IoT) è crescente la domanda di dispositivi wireless alimentati a batteria nei quali l’ottimizzazione dei consumi elettrici è fondamentale.
I sensori SHT3x di Sensirion introducono nuove modalità di misura utili a gestire opportunamente i consumi elettrici, peraltro molto contenuti. E’ inoltre presente un pin “alert” che si attiva al raggiungimento di soglie di allarme configurabili, sgravando il microcontrollore da questo incarico. Un edificio o abitazione dotata di una rete di sensori wireless potrà quindi contare sui sensori SHT3x per misurare accuratamente umidità relativa e temperatura, mentre il microcontrollore che governa ogni singolo sensore potrà lavorare in modalità di risparmio energetico fintanto che non verrà allertato dal sensore SHT3x. Solo allora gestirà l’impianto di climatizzazione o il recuperatore di calore per regolare umidità relativa e temperatura nei range impostati dall’utente.

 

VOC

Un parametro importante per descrivere la qualità dell’aria che respiriamo è la concentrazione di VOC (Volatile Organic Compounds). Semplificando la descrizione dei VOC possiamo dire che si tratta di sostanze rilasciate da diversi materiali per il rivestimento e la finitura di mobili, materie plastiche, tessuti e detergenti per la pulizia i cui effetti negativi sul benessere sono ampiamente documentati. La quantità di elementi classificati come VOC è ampia e il grado di rischio per la salute dipende della concentrazione e dalla durata della nostra esposizione ai VOC stessi. Si tratta di sostanze presenti all’interno degli edifici e quindi la prima azione corretta per garantire una buona qualità dell’aria interna (IAQ – Indoor Air Quality) è provvedere con una adeguato ricambio dell’aria.

 

 

Sarebbe però uno spreco di energia gestire la ventilazione meccanica mediante una semplice temporizzazione o peggio ancora mantenendola sempre attiva: potremmo infatti sostituire aria già di buona qualità e che ha richiesto un consumo di energia per essere regolata alla temperatura e umidità da noi richiesta. Bisogna inoltre considerare che la ventilazione meccanica implica consumi elettrici e di parti soggette a usura nel tempo; utilizzarla inutilmente significa incrementare i costi di esercizio e manutenzione dell’impianto HVAC senza ragione.

Sensirion ha sviluppato due innovativi sensori per misurare la concentrazione di VOC che sono caratterizzati da una stabilità di lungo termine unica; non risentono infatti degli effetti di invecchiamento rapido tipici dei sensori agli ossidi di metallo e causati dai Silossani, composti chimici largamente presenti nei VOC.
I sensori miniaturizzati SGP30 e SGPC3 di Sensirion misurano la concentrazione di TVOC (Total Volatile Organic Compounds) in ppb (parti per bilione): parliamo di concentrazioni molto contenute ma non per questo sottovalutabili.

 

 

Il sensore SGP30 misura inoltre la concentrazione di CO2 equivalente,  parametro calcolato, mediante particolari algoritmi, partendo dalla misura di Idrogeno, gas a sua volta emesso dalla respirazione umana e con il quale esistono correlazioni con la concentrazione di CO2 espirata. Poiché l’anidride carbonica CO2 è un gas che ha effetti negativi sul nostro benessere e comfort, se respirato in concentrazioni superiori a 1000ppm, il sensore SGP30 aggiunge una importante informazione utile alla definizione della qualità dell’aria interna.

 

CO2

L’anidride carbonica CO2 è un gas presente naturalmente in atmosfera e che svolge importanti funzioni per l’equilibrio del pianeta terra. Se crescenti livelli di CO2 in atmosfera dovuti all’attività umana sono pericolosi per il riscaldamento globale, non devono essere meno allarmanti le concentrazioni di CO2 che possono generarsi all’interno degli edifici, con effetti negativi sul comfort e sul benessere dei suoi abitanti. E’ infatti importante ricordare che trascorriamo il 90% del nostro tempo in luoghi chiusi e una delle prime sorgenti di CO2 all’interno degli edifici è la nostra stessa respirazione; pertanto l’assenza di un sistema di misura della concentrazione di anidride carbonica e opportuna ventilazione meccanica controllata può incrementare rapidamente la concentrazione di CO2 fino a valori preoccupanti:

 

 

Un metodo accurato e affidabile per misurare la concentrazione di CO2 è offerto dalla tecnologia NDIR (Non-Dispersive InfraRed) di cui SenseAir è specializzata e con la quale ha sviluppato sensori adatti a diversi ambiti di impiego. La tecnologia NDIR si basa sulla proprietà che hanno i gas di assorbire l’infrarosso e che li rende riconoscibili rivelando la concentrazione con cui sono presenti nell’ambiente. I sensori sviluppati da SenseAir comunicano mediante un bus di comunicazione digitale oppure uscite analogiche e si dimostrano versatili in applicazioni in cui è utile creare reti di sensori e dispositivi interconnessi (IoT). Pensiamo per esempio a un sistema di monitoraggio dell’edificio BMS responsabile di gestire l’impianto HVAC di una scuola; ogni classe è dotata di un sensore che misura in modo accurato la concentrazione di CO2 e all’occorrenza attiva un uscita di allarme utile all’intervento dell’impianto di ventilazione meccanica controllata per ripristinare la qualità dell’aria a valori di CO2 adeguati a garantire la salute e il benessere degli studenti.

 

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