Prestazioni energetiche ed abbattimento di contaminanti di filtri per la ventilazione generale : misure sperimentali e programma di calcolo per l'analisi life cycle cost (LCC)

This thesis work treats arguments related with the energy consumption of filters dedicated for general ventilation in HVAC and indoor air quality. Different types of filter have been studied, e.g. fibrous and electrostatic filters. The coupling of the filter pressure drop with those of a HVAC system was under investigation in order to discover the right point at which filter has to be changed. Experimental measurements have been conducted in three Air Handling Units (AHU) in three different locations in the area of the city of Milano. The monitored parameters of the measurement campaign were the pressure drop of the coarse and fine filter normally utilized in an AHU, the temperature and relative humidity. The weight of the filters at the beginning and at the end of their usage was measured in order to know the total mass captured by filters. Moreover, at every filter substitution, the quantity of chemical and mineral elements blocked on the filters’ fibers were analyzed. Tests have shown how filters’ performances are different from laboratory’s ones and that they are linked with environmental changes as T, RH and airborne particle concentration. The experimental data obtained were used to build curves of the filter under investigation, in terms of pressure drop vs time under real outdoor working conditions. Those curves and other experimental data were used to validate a software implemented in LabView for the simulation of the LCC of AHU and their components. The software has user friendly interface which lets users to choose different component of AHU, scenarios of usage and maintenance of filters, and comparing the scenarios results in terms of energy consumption, money and time.

In questo lavoro di tesi, si sono trattate le problematiche connesse tra le varie tecniche di filtrazione e gli impianti HVAC in termini di consumi energetici e di qualità dell’aria. Le metodologie ed il calcolo delle prestazioni dei filtri più utilizzati nel settore quali i filtri meccanici e filtri elettronici sono state oggetto di studio. Le sezioni filtranti di tre UTA a servizio di impianti HVAC dislocate in diversi siti della città di Milano sono state monitorate per un lungo periodo. La scelta di siti differenti è stata fatta al fine di poter dimostrare che i diversi livelli di concentrazione particellare e le diverse condizioni ambientali esistenti a seconda del sito monitorato influenzano le prestazioni delle sezioni filtranti e di conseguenza di tutto l’impianto. Prove sperimentali sulle prestazioni di filtri elettrostatici sono state condotte, ponendo l’attenzione sulle perdite di carico e l’efficienza di filtrazione che tali componenti sono in grado di offrire con diverse portate d’aria e condizioni ambientali. Infine, l’ultima parte di questo lavoro ha trattato la classificazione energetica dei filtri e l’implementazione di un programma di calcolo per l’analisi del Life Cycle Cost di impianti HVAC. Scopo principale di tale programma è quello di eseguire il calcolo del LCC di un impianto HVAC lasciando all’utente la completa scelta di tipologia di impianto, componenti e logica di gestione cambio/filtri. In tal modo è possibile, facendo le simulazioni del medesimo impianto ma con sezioni filtranti e/o logiche di funzionamento/manutenzione diverse, osservare l’effettivo consumo energetico al variare delle scelte fatte.