Progettazione impianto a tutt'aria

[gablug]

Buongiorno,
sto progettando un impianto a tutt'aria per un progetto universitario e ho delle perplessità a riguardo, per questo chiedo gentilmente aiuto a qualcuno di voi, che ringrazio anticipatamente.
Ho due edifici da climatizzare e condizionare: un museo di 6 piani, di circa 1000 m2 per piano; una palestra di 3 piani, di circa 3500 m2 per piano.
Si tratta di due edifici di vecchia costruzione, con soffitti alti che variano per ogni piano, a volte 5 metri, a volte 7, altre anche 10 (giusto per dare un'idea delle dimensioni).
Le condizioni di progetto sono le seguenti:

ESTATE
Temperatura esterna: 32 °C
UR: 45%
Temperatura interna: 24 °C
UR: 55%

INVERNO
Temperatura esterna: 5 °C
UR: 60%
Temperatura interna: 22 °C
UR: 55%

Ho calcolato le varie dispersioni dell'involucro per calcolare il carico termico invernale (sensibile) e estivo (sensibile + latente) e ho ottenuto 300 kW circa per il museo e 800 kW per la palestra.
Poi ho calcolato la portata di progetto, prendendo il massimo fra la portata per il controllo della temperatura estiva, della temperatura invernale, dell'umidità relativa in estate e per il controllo della purezza dell'aria.
La portata di estrazione l'ho calcolata utilizzando la norma UNI10399, mentre il ricircolo l'ho calcolato come la differenza fra la portata di progetto e la portata per il controllo della purezza dell'aria.
Nel fare questo ho considerato ovviamente la retta ambiente per trovare le condizioni di UR dell'aria nelle condizioni di immissione, avendo scelto io la temperatura (15 gradi in estate, 30 gradi in inverno).
A questo punto ho proceduto con la progettazione dell'UTA.
In estate ho pensato ad un raffreddamento sensibile fino a UR 100%, seguito da deumidificazione fino a raggiungere l'umidità assoluta corrispondente al punto di immissione, in modo tale da raggiungere tale punto poi con un post riscaldamento, anch'esso sensibile.
In inverno ho invece pensato ad un riscaldamento sensibile fino alla temperatura di immissione e ad una successiva umidificazione a vapore, quindi a temperatura pressocché costante.
Finalmente siamo arrivati al problema.
Tracciando le trasformazioni sul diagramma psicrometrico e prendendo le entalpie per il dimensionamento, mi vengono dei valori elevatissimi di potenza. Ad esempio, per eseguire il solo raffreddamento della portata d'aria nel museo (l'edificio più piccolo) avrei bisogno di 1.4 MW circa, che mi sembra un numero gigantesco, soprattutto se invece i carichi termici sono molto più bassi (li ho scritti sopra).
Qualcuno di voi sarebbe così gentile da aiutarmi a capire dove potrei aver sbagliato?

[Esa]

Devi fornire almeno questi dati, immaginando che debba prevedere 2 UTA (una per il Museo e l'altra per la palestra):
MUSEO
- cubatura mc .....
- estate
. carico termico sensibile W ......
. carico termico latente W ......
- inverno
. carico termico W ......

PALESTRA
- cubatura mc .....
- estate
. carico termico sensibile W ......
. carico termico latente W ......
- inverno
. carico termico W ......

[gablug]

Mi scuso per la poca chiarezza, ecco i dati specifici:

MUSEO
V = 38084.23 mc
Estate
- Sensibile = 167.6 kW
- Latente = 101.25 kW
Inverno
- Sensibile = 266.74 kW

PALESTRA
V = 91112 mc
Estate
- Sensibile = 478.32 kW
- Latente = 232.91 kW
Inverno
- Sensibile = 692.44 kW

Grazie mille per la risposta.

[arkanoid]

In un impianto a tutt'aria con ricircolo ti conviene comunque sempre trattare solo l'aria di rinnovo almeno come deumidificazione, diversamente ti trovi nella situazione di dover miscelare aria calda e umida con aria fresca e poco umida, per poi doverla rideumidificare tutta e post riscaldare per non sottoraffreddare gli ambienti.

Per cui nell'UTA avrai:
Recupero calore
Pre riscaldamento
Deumidificazione
Miscela
Post riscaldamento

Quanto parli di calcolo portate, che norma hai usato? Se ti sei basato sulla 16798 (considera che la 10339 è stata da poco ritirata), hai le portate minime di aria esterna, e quelle sono "fisse" salvo attenuazioni basate su orari e/o sonda CO2.
Per avere una buona distribuzione dell'aria, comunque, ti servono almeno 4-5 volumi/ora complessivi. Per cui le trasformazioni le calcolerai con le portate di rinnovo sulle batterie prima della miscela e sulla portata totale sul post riscaldamento.
La temperatura di trattamento non la decidi tu, ma è determinata con la retta di fattore termico. Normalmente troverai un'uscita dalla batteria intorno ai 15°C in condizioni di saturazione. Trattare l'aria è molto energivoro, per cui con portate elevate è normale che risultino potenze elevate. Considera come riferimento 12 kW frigoriferi ogni 1.000 mc/di aria esterna in condizioni climatiche medie.

Per quanto concerne l'umidificazione, valuta se sia il caso di usare il vapore. A livello di salubrità è la soluzione migliore ma è inefficiente. Il calore che fornisci ai produttori elettrici è con efficienza 1, mentre se usi un sistema adiabatico (ne esistono di appositi con trattamenti acqua spinti per controllare la proliferazione batterica) il calore lo fornisci mediante un sovrariscaldamento dell'aria, che puoi ottenere anche con pompe di calore con efficienza 2 nella peggiore delle ipotesi. In impianti così è normale avere più di un generatore: se sovradimensioni leggermente il singolo hai il calore per l'umidificazione e in caso di rottura di una delle macchine disabilitando o cambiando il setpoint umidità hai una buona scorta di potenza che se non sei nel picco non crea nessun disagio.
A livello elettrico avere potenza elettrica doppia può essere limitante a seconda della zona, mentre sovradimensionando le PDC è sostanzialmente "gratis" in quanto difficilmente ti puoi permettere di stare tirato sul minimo di calcolo.
P.S. 55% in una palestra è follia pura, non andrei oltre il 40% come target per il trattamento.

[Esa]

ESTATE
Temperatura esterna: 32 °C
UR: 45% FORSE 55% ?
Temperatura interna: 24 °C
UR: 55% FORSE 50% ?

INVERNO
Temperatura esterna: +5 °C
UR: 60% FORSE 70% ?
Temperatura interna: 22 °C
UR: 55% FORSE 50% ?

[Esa]

Per cui nell'UTA avrai:
Recupero calore
Pre riscaldamento
Deumidificazione
Miscela
Post riscaldamento

Per me questa sequenza di trattamenti non è conveniente.

[Esa]

Riassumo, anche se i dati non sono convincenti:
MUSEO 38.000 mc
Portata 250.000 kg/h pari a circa 273.000 mc/h (circa 7 vol/h)
Trattamento (qualcuno lo chiama Fattore termico) --> vedi allegato Museo SLT
Miscela --> vedi Museo Miscela
Raffreddamento ---> vedi Museo RAFF
Post riscaldamento --> vedi Museo POST
Ma, come ti dicevo, i dati di partenza non mi sembrano realistici.

[arkanoid]

Per cui nell'UTA avrai:
Recupero calore
Pre riscaldamento
Deumidificazione
Miscela
Post riscaldamento

Per me questa sequenza di trattamenti non è conveniente.

motivo? Puoi fare anche il post prima della miscela ma non cambia la sostanza, risparmi qualcosa sulla potenza del ventilatore ma è più difficile controllare la temperatura.
PS il fattore termico NON è un trattamento, graficamente è la retta di assorbimento del calore latente e sensibile in ambiente

[Esa]

Puoi fare anche il post prima della miscela ma non cambia la sostanza, risparmi qualcosa sulla potenza del ventilatore ma è più difficile controllare la temperatura.

Con il trattamento che proponi, è molto più difficile regolare le condizioni di mandata, perché ti devi affidare al controllo di una miscela.
Inoltre, l'aria esterna deve essere trattata ad una temperatura molto bassa, per far sì che la miscela poi ottenuta (aria esterna trattata, aria ambiente ricircolata), raggiunga le condizioni di immissione.

PS il fattore termico NON è un trattamento, graficamente è la retta di assorbimento del calore latente e sensibile in ambiente

E' rappresentato dalla figura 1 (Museo SLT), dove calcoli le condizioni di immissione in funzione dei parametri progettuali. Nella tabella si indica "aria di estrazione", che sta per "aria di ripresa", coincidente con l'aria ambiente.

[arkanoid]

Con il trattamento che proponi, è molto più difficile regolare le condizioni di mandata, perché ti devi affidare al controllo di una miscela.
Inoltre, l'aria esterna deve essere trattata ad una temperatura molto bassa, per far sì che la miscela poi ottenuta (aria esterna trattata, aria ambiente ricircolata), raggiunga le condizioni di immissione.

L'aria di ricircolo è in condizioni note e l'aria di rinnovo è in condizioni note dopo il trattamento. La regolazione lavora sulla valvola della batteria fredda inseguendo l'RH dell'aria di ripresa e sulla batteria calda inseguendo la temperatura dell'aria di ripresa, con eventualmente sonda limite in mandata. La serranda di miscela invece lavora sulla CO2 o a step su base oraria.
Normalmente sei sui 14-15°C in ogni caso, hai volumi di rinnovo sufficienti ad assorbire notevoli quantità di umidità. Per quello in inverno dicevo che puntare ad 55% di umidità relativa è folle, butti via vapore o calore per niente. Se invece lavori su tutta l'aria devi riraffreddare e ri post riscaldare l'aria a 26°C che è uno spreco.

E' rappresentato dalla figura 1 (Museo SLT), dove calcoli le condizioni di immissione in funzione dei parametri progettuali. Nella tabella si indica "aria di estrazione", che sta per "aria di ripresa", coincidente con l'aria ambiente.

Ok, normale, ma non rappresenta un trattamento, ma un metodo grafico di calcolo del punto di lavoro del trattamento freddo.

[Esa]

Ok, normale, ma non rappresenta un trattamento, ma un metodo grafico di calcolo del punto di lavoro del trattamento freddo.

Neppure io lo chiamo "Trattamento". Ma è una "trasformazione", che qualcuno mi aveva fatto notare che è, in ogni caso, definibile con "trattamento". Magari è un adattamento di un termine tecnico usato nei Paesi anglo-sassoni.
Ma ci siamo capiti, al di là del termine usato: è una retta sul diagramma che rappresenta la trasformazione che avviene in ambiente.

[Esa]

Ok, normale, ma non rappresenta un trattamento, ma un metodo grafico di calcolo del punto di lavoro del trattamento freddo.

Neppure io lo chiamo "Trattamento". Ma è una "trasformazione", che qualcuno mi aveva fatto notare che è, in ogni caso, definibile con "trattamento". Magari è un adattamento di un termine tecnico usato nei Paesi anglo-sassoni.
Ma ci siamo capiti, al di là del termine usato: è una retta sul diagramma che rappresenta la trasformazione che avviene in ambiente.

Scusa, mi era sfuggito che avevo indicato "Trattamento". Scrivi pure "Fattore termico".