Gli scambiatori di calore a microcanali (MCHE) hanno fatto il loro ingresso nel settore HVAC. Riprogettati per soddisfare le esigenze dei sistemi HVAC, questi scambiatori di calore migliorano l’efficienza e il risparmio sui costi per proprietari, manager e occupanti.

Introduzione di MCHEs

Le MCHES sono una variante degli scambiatori di calore a alette e tubi. Almeno un fluido, solitamente refrigerante o acqua, scorre attraverso tubi o canali chiusi mentre l’aria scorre attraverso le alette collegate. Il diametro idraulico dei canali è inferiore a 1 mm.

Le industrie di trasporto e trasformazione chimica hanno utilizzato MCHEs per decenni. La spinta per una maggiore efficienza ha portato alla loro introduzione nei sistemi HVAC. Tuttavia, l’uso in HVAC ha richiesto diverse modifiche di progettazione che si sono sviluppate solo di recente.

I produttori attuali si concentrano su tutti i materiali in alluminio e sulla costruzione di brasatura. Utilizzando un singolo materiale per la costruzione produce un tasso costante di trasferimento di calore. Le alte temperature utilizzate nella brasatura producono una forte lega metallurgica ai giunti. Questi metodi riducono la resistenza al trasferimento di calore.

Altre modifiche progettuali si concentrano sui modi per limitare la condensa, la corrosione e migliorare il flusso del fluido. La dimensione delle intestazioni e il numero e l’orientamento dei microcanali variano a seconda della posizione dello scambiatore di calore nel sistema HVAC e dei fluidi che trasportano il calore. Alcuni sono specificamente progettati per gestire i cambiamenti di fase richiesti nei condensatori e negli evaporatori.

Vantaggi dei microcanali

Il piccolo diametro idraulico dei canali porta a molteplici vantaggi tecnici. Il vantaggio principale nell’utilizzo di MCHEs in HVAC è l’efficienza. Molti condotti più piccoli forniscono una maggiore superficie per il contatto refrigerante-parete rispetto ai tubi più grandi nello stesso spazio. L’aumento della superficie migliora l’efficienza del trasferimento di calore, con alcuni produttori che affermano un miglioramento del 20-40% rispetto ai tradizionali scambiatori di calore a alette e tubi.

Il trasferimento di calore negli scambiatori di calore avviene principalmente lungo le pareti tramite conduzione, mentre il centro del fluido richiede più tempo per rilasciare il suo calore tramite convezione. Tubi più stretti riducono la maggior parte del fluido che passa attraverso. La convezione gioca meno di un ruolo nel trasferimento del calore. Quindi, non solo è una maggiore percentuale di refrigerante a contatto con le pareti per trasferire calore, ma lo stesso grado di trasferimento di calore richiede meno refrigerante.

I produttori stimano che le MCHES richiedano il 30% in meno di refrigerante. Poiché le MCHES sono molto più efficienti, possono essere più piccole (fino al 30%) e pesare meno (60% in meno) rispetto agli scambiatori di calore comparabili. Le loro dimensioni ed efficienza significano che è possibile utilizzare ventilatori più piccoli e ridurre l’uso complessivo di energia del sistema. Un ulteriore vantaggio per i fan più piccoli è meno rumore. Le MCHES consentono una maggiore flessibilità nel layout e nel design senza preoccuparsi dei disturbi del rumore.

MCHE non sono perfetti

Due svantaggi sono degni di nota. La condensa può interferire con l’efficienza bloccando il flusso d’aria attraverso le alette. Un altro problema è la distribuzione del flusso di refrigerante. Le caratteristiche di progettazione per risolvere questi problemi includono l’orientamento del canale, la progettazione e la spaziatura delle alette e i deflettori o i fori all’interno delle intestazioni per controllare il flusso.

Con i benefici per l’efficienza, l’uso di MCHES in HVAC aumenterà. Il costo delle materie prime per la produzione e il costo dei refrigeranti avranno un impatto sulla crescita del mercato. Il rame, che viene utilizzato negli scambiatori di calore tradizionali a alette e tubi, è più costoso dell’alluminio. Ulteriori risparmi derivanti dalla ridotta ritenzione del refrigerante incoraggiano inoltre le aziende e le strutture a scegliere MCHES rispetto agli scambiatori di calore tradizionali per le loro esigenze HVAC.

Rispetto ad altri settori, il mercato per MCHE nei servizi HVAC è relativamente nuovo. Facilities manager e proprietari di edifici stanno per risparmiare in modo significativo dall’uso di MCHES nei loro sistemi HVAC. I produttori hanno ridisegnato questi scambiatori di calore per massimizzare le proprietà di trasferimento del calore, ridurre i costi di produzione e utilizzo delle unità e ridurre lo spazio necessario per i sistemi HVAC.