Gli scambiatori di calore sono componenti fondamentali dei moderni impianti di climatizzazione. Che si tratti di progettare una sottostazione di teleriscaldamento, un impianto a pompa di calore, un impianto di refrigerazione o un sistema a energia rinnovabile, le prestazioni dello scambiatore di calore determinano direttamente l'efficienza, l'affidabilità e il consumo energetico dell'intero sistema.
La presente guida illustra le principali tipologie di scambiatori di calore utilizzati nelle applicazioni di climatizzazione, i criteri di selezione più rilevanti e gli errori più comuni da evitare.
Applicazioni degli scambiatori di calore nel settore HVAC
Sottostazioni di teleriscaldamento
Gli scambiatori di calore a piastre — sia brasati che con guarnizioni — sono la scelta standard per le sottostazioni di teleriscaldamento e le unità di interfaccia termica (HIU). Essi separano termicamente la rete di teleriscaldamento dai circuiti interni di riscaldamento e acqua calda dell’edificio, fornendo isolamento idraulico e consentendo al contempo un efficiente trasferimento di calore a basse temperature di approccio.
Le specifiche HVAC tipiche per uno scambiatore a piastre per sottostazioni richiedono un’elevata efficienza termica (temperature di approccio ravvicinate di 2–5 °C), dimensioni compatte e una lunga durata con una manutenzione minima. Gli scambiatori a piastre brasate sono comunemente utilizzati per la loro durata e l’ingombro ridotto.
Pompe di calore
Le pompe di calore utilizzano scambiatori di calore in due ruoli fondamentali: l’evaporatore (che estrae calore dalla fonte — aria, terreno o acqua) e il condensatore (che trasferisce calore al sistema di distribuzione o all’accumulatore di acqua calda). Entrambe le funzioni richiedono scambiatori di calore accuratamente ottimizzati.
Per i condensatori delle pompe di calore che servono i circuiti di riscaldamento a pavimento o dei radiatori, gli scambiatori di calore a piastre saldobrasate sono la scelta dominante. La serie asimmetrica HEXONIC AS è particolarmente adatta ai condensatori delle pompe di calore, dove le portate sul lato del refrigerante e sul lato dell’acqua sono significativamente diverse: la geometria asimmetrica delle piastre offre un’efficienza fino al 18% superiore in queste condizioni.
Impianti di refrigerazione e sistemi di raffreddamento
Nelle applicazioni degli impianti di refrigerazione, gli scambiatori di calore a piastre fungono da evaporatori (raffreddando il circuito dell’acqua) e da condensatori (cedendo calore alla torre di raffreddamento o al circuito del raffreddatore a secco). I modelli a piastre saldate gestiscono le funzioni del refrigerante, mentre i modelli più grandi con guarnizioni sono comuni sui collegamenti sul lato acqua.
I raffreddatori a secco — scambiatori di calore a serpentina alettata che utilizzano l’aria ambiente come mezzo di raffreddamento — sono utilizzati per lo scarico del calore nelle applicazioni di free cooling e come condensatori a raffreddamento a secco. I raffreddatori a secco HEXONIC sono progettati per l’installazione all’aperto con gruppi di ventilatori assiali e sono dimensionati in base alle specifiche condizioni climatiche del sito di installazione.
Preparazione dell’acqua calda sanitaria
Il riscaldamento indiretto dell’acqua calda sanitaria (ACS) tramite uno scambiatore di calore a piastre è l’approccio standard in tutti i sistemi residenziali, tranne quelli più piccoli. Uno scambiatore a piastre saldobrasate compatto collegato al circuito della caldaia o della pompa di calore riscalda l’acqua fredda di rete su richiesta, eliminando la necessità di un serbatoio di accumulo dell’acqua calda in alcune configurazioni.
Le unità a doppia parete HEXONIC SafePLATE sono la scelta consigliata laddove vi siano requisiti normativi o di sicurezza per impedire la miscelazione dell’acqua del circuito di riscaldamento primario con l’acqua potabile.
Criteri chiave di selezione
1. Portata termica
Lo scambiatore di calore deve essere dimensionato in modo da trasferire il carico termico richiesto (kW) alle temperature di ingresso e di uscita specificate su entrambi i lati. Più la temperatura di approccio (differenza tra le due temperature di uscita) è ridotta, più grande ed efficiente dovrà essere lo scambiatore di calore richiesto. La maggior parte delle applicazioni HVAC prevede temperature di approccio comprese tra 2 e 5 °C.
2. Caduta di pressione
Ogni scambiatore di calore crea una caduta di pressione su entrambi i circuiti del fluido, il che influisce sul dimensionamento della pompa e sul consumo energetico. La scelta dello scambiatore di calore deve bilanciare le prestazioni termiche con una caduta di pressione accettabile per la progettazione del sistema.
3. Pressione e temperatura di esercizio
Lo scambiatore di calore deve essere classificato per le pressioni e le temperature massime di esercizio che dovrà affrontare, comprese le condizioni di picco transitorie. Per i circuiti del refrigerante, controllare sempre la pressione massima sul lato alto per il tipo di refrigerante, compresi i sistemi a CO2.
4. Compatibilità dei fluidi
Le soluzioni di glicole-acqua, i circuiti ad acqua inibita e i refrigeranti hanno tutti requisiti di compatibilità dei materiali diversi. I BPHE standard brasati in rame sono compatibili con la maggior parte dei fluidi HVAC. Le applicazioni che prevedono l’uso di ammoniaca, alcuni glicoli o acqua clorata (piscine) richiedono una selezione specifica dei materiali.
5. Incrostazioni e accesso per la manutenzione
I circuiti di acqua pulita e trattata possono utilizzare scambiatori a piastre brasate o a guarnizioni in modo intercambiabile. Le applicazioni con un rischio di incrostazioni più elevato — circuiti di torri di raffreddamento aperte, acqua di mare, acqua di fiume — richiedono in genere scambiatori a piastre con guarnizioni che possano essere smontati e puliti meccanicamente.
Prodotti HEXONIC per applicazioni HVAC
- Piastra brasata serie L — teleriscaldamento, acqua calda sanitaria, trasferimento di calore HVAC generale
- Serie R a piastre saldate — evaporatori e condensatori di refrigerante in pompe di calore e refrigeratori
- Serie AS Asimmetrica — condensatori per pompe di calore con portate disuguali
- L ULTRA — pompe di calore transcritiche a CO2 e sistemi a refrigerante ad alta pressione
- SafePLATE — riscaldamento dell’acqua potabile dove è richiesta la prevenzione della contaminazione incrociata
- Piastra e telaio — teleriscaldamento di grande capacità, applicazioni con torri di raffreddamento
- Dry Coolers — dissipazione del calore con raffreddamento ad aria esterna per refrigeratori e raffreddamento di processo
Scopri la gamma completa di scambiatori di calore HVAC di HEXONIC, inclusi quelli a piastre saldate, a piastre e telaio e i dry cooler.
Utilizza il software di selezione CAIRO o contatta il nostro team di ingegneri per assistenza nel dimensionamento.
Frequently Asked Questions
What size heat exchanger do I need for a heat pump?
Heat pump heat exchanger sizing depends on the thermal output (kW), refrigerant type, evaporation and condensation temperatures, and flow rates on both circuits. HEXONIC’s CAIRO online selection tool calculates the optimum heat exchanger for heat pump duty based on your system parameters. Contact our technical team for complex sizing support.
Can I use a brazed plate heat exchanger with glycol?
Yes. Standard copper-brazed plate heat exchangers are fully compatible with inhibited propylene glycol and ethylene glycol solutions at typical HVAC concentrations. Consult the HEXONIC technical datasheet for fluid compatibility limits.
How often does an HVAC heat exchanger need to be serviced?
Brazed plate heat exchangers in clean, treated water circuits typically require only periodic CIP (cleaning-in-place) chemical cleaning — often every 2–5 years depending on water quality. Gasketed plate exchangers should have gasket condition inspected during planned maintenance shutdowns.
