Autore: reparto tecnico Mycond
Uno dei principali problemi ingegneristici delle arene del ghiaccio è la condensazione dell’umidità che si forma sulla fredda superficie del ghiaccio a contatto con l’aria più calda del palazzetto. Ciò avviene a causa della significativa differenza di temperatura: il ghiaccio è mantenuto tra -3°C e -7°C, mentre la temperatura dell’aria in arena oscilla tra +10°C e +15°C. Le conseguenze sono critiche per l’esercizio dell’impianto: formazione di nebbia sopra il ghiaccio, peggioramento della visibilità, aumento del carico sul sistema di refrigerazione, accelerazione della corrosione delle strutture metalliche e generale deterioramento della qualità della superficie ghiacciata.
Un errore progettuale tipico è dimensionare i sistemi basandosi solo sulla ventilazione, senza considerare che con elevata umidità dell’aria esterna, soprattutto nel periodo estivo, l’aumento dell’aria di rinnovo non risolve il problema, anzi lo peggiora. L’approccio moderno richiede un’analisi ingegneristica accurata e l’implementazione di sistemi specializzati di deumidificazione dell’aria.
Fisica della condensazione nelle arene del ghiaccio: condizioni psicrometriche
Il processo di condensazione nelle arene del ghiaccio è spiegato dalle leggi fondamentali della termodinamica e del trasferimento di massa del vapore. Quando l’aria umida entra in contatto con la fredda superficie del ghiaccio, avvengono diffusione e convezione del vapore verso tale superficie. Se la temperatura del ghiaccio è inferiore alla temperatura di rugiada dell’aria circostante, la condensazione è inevitabile.
Consideriamo un’analisi psicrometrica tipica: con temperatura dell’aria in arena di +12°C e umidità relativa del 60%, la temperatura di rugiada è circa +4°C. Poiché questo valore è nettamente superiore alla temperatura del ghiaccio (-5°C), la condensazione avviene in modo intenso. Il vapore acqueo, condensando sulla superficie del ghiaccio, rilascia il calore di condensazione (circa 2500 kJ/kg), dopodiché il condensato congela, cedendo ulteriore calore di solidificazione (circa 335 kJ/kg). Il calore complessivo è di circa 2835 kJ/kg di umidità e genera un notevole carico aggiuntivo sul sistema di refrigerazione.
Una conseguenza visibile di questo processo è la formazione di nebbia. Quando lo strato d’aria immediatamente sopra il ghiaccio si raffredda al di sotto della temperatura di rugiada, l’umidità condensa sotto forma di minuscole goccioline in sospensione. Quanto più elevata è l’umidità relativa dell’aria, tanto più intensa è la formazione di nebbia.
Valutazione quantitativa: con un contenuto di umidità dell’aria in arena di 6 g/kg e temperatura di +12°C, la temperatura di rugiada è circa +4°C. La differenza con la temperatura del ghiaccio (-5°C) è di 9°C, il che porta a una condensazione intensa. Riducendo il contenuto di umidità a 4 g/kg, la temperatura di rugiada scende a circa -2°C; la differenza con la temperatura del ghiaccio è di soli 3°C e la condensazione diventa minima.
Oltre ai problemi visibili, la condensazione accelera la corrosione delle strutture metalliche dell’arena e peggiora la qualità del ghiaccio a causa della formazione di irregolarità dovute al congelamento del condensato.
Fonti di apporto di umidità nell’arena del ghiaccio: analisi quantitativa
Per calcolare la capacità necessaria del deumidificatore è fondamentale identificare con precisione tutte le fonti di apporto di umidità. Le principali sono il pubblico, la macchina per la rigenerazione del ghiaccio, l’infiltrazione di aria esterna e i locali di servizio.
Le emissioni di umidità da parte degli spettatori sono un fattore significativo, soprattutto durante eventi di massa. Un adulto a riposo emette circa 50 g/ora di umidità tramite respirazione e traspirazione. Per un’arena con 1000 spettatori, ciò equivale a circa 50 kg/ora. Con una durata dell’evento di 2-3 ore, l’apporto totale di umidità può raggiungere 100-150 kg. Questi valori sono indicativi per i calcoli ingegneristici e possono variare.
Una fonte importante di umidità è la macchina per la rigenerazione del ghiaccio (resurfacer). Per bagnare e levigare il ghiaccio si utilizza acqua calda a circa +60°C. A contatto con la superficie fredda, una parte dell’acqua evapora intensamente. Si stima che, su 300 l di acqua utilizzata, possa evaporare il 5-10% del volume, pari a 15-30 kg per un’operazione. Poiché la macchina entra in funzione 2-3 volte al giorno, ciò aggiunge 30-90 kg di umidità al giorno.
L’infiltrazione di aria esterna avviene prevalentemente durante l’apertura periodica dei portoni per l’ingresso del resurfacatore e l’uscita degli atleti. Aprendo portoni di 12 m² per 2-3 minuti si generano situazioni diverse a seconda della stagione. In inverno, quando l’aria esterna ha temperatura -5°C e umidità relativa 80% (contenuto di umidità circa 2 g/kg), entra aria fredda con basso contenuto assoluto di umidità. In estate, invece, con temperatura di +25°C e umidità relativa 70% (contenuto di umidità circa 14 g/kg), ogni apertura introduce 30-50 m³ di aria umida, equivalenti a 0,4-0,7 kg di umidità. Questi valori dipendono sensibilmente dalle condizioni climatiche e dalla frequenza di apertura dei portoni.
Una fonte rilevante di umidità sono i locali di servizio, in particolare gli spogliatoi con docce. Una doccia può emettere fino a 200 g/min di umidità. Se la ventilazione delle docce è insufficiente, l’umidità può essere spinta verso l’arena. Con 20 giocatori che utilizzano le docce per 15 minuti, si possono generare fino a 60 kg di umidità.
Il calcolo delle emissioni totali di umidità si effettua con la formula: emissioni totali di umidità = emissioni degli spettatori + emissioni della macchina per la levigatura del ghiaccio + infiltrazione + emissioni dalle docce. Per un’arena tipica da 1000 spettatori durante una partita di hockey, ciò equivale indicativamente a: 50 kg/ora (spettatori) + 10 kg/ora (macchina, ammortizzato) + 5 kg/ora (infiltrazione) + 15 kg/ora (docce, ammortizzato) = 80 kg/ora. Questo valore è indicativo e va affinato per il singolo progetto.
Bilancio psicrometrico: definizione del contenuto di umidità target dell’aria
Il contenuto di umidità target dell’aria in un’arena del ghiaccio è determinato da una condizione chiave: la temperatura di rugiada dell’aria deve essere inferiore alla temperatura della superficie del ghiaccio di almeno 2-3°C per prevenire in modo affidabile la condensazione.
L’algoritmo per definire il contenuto di umidità target include i seguenti passaggi:
- Determinare la temperatura della superficie del ghiaccio (tipicamente da -3°C a -7°C a seconda della disciplina: hockey circa -5°C, pista lunga fino a -7°C, pattinaggio artistico circa -4°C).
- Impostare un margine di sicurezza: la temperatura di rugiada deve essere inferiore a quella del ghiaccio di 2-3°C. Se la temperatura del ghiaccio è -5°C, la temperatura di rugiada target è tra -7°C e -8°C.
- Dal diagramma psicrometrico, per la temperatura dell’aria dell’arena (ad esempio, +12°C) e temperatura di rugiada (-8°C), determinare il contenuto di umidità target (circa 3,5 g/kg).
- Confrontare con il contenuto attuale: se il contenuto attuale è 6 g/kg, è necessario rimuovere 2,5 g di umidità per ogni chilogrammo di aria dell’arena.
Per mantenere il bilancio psicrometrico è necessario soddisfare l’uguaglianza: apporti di umidità = rimozioni di umidità. L’apporto di umidità è pari alle emissioni complessive, mentre la rimozione di umidità è la somma della capacità del deumidificatore e dell’asporto tramite la ventilazione di estrazione. Condizione di bilancio: la rimozione di umidità deve essere maggiore o uguale agli apporti.
Il ruolo della ventilazione nel mantenere il bilancio psicrometrico dipende significativamente dalla stagione. Se l’aria esterna ha un contenuto di umidità inferiore a quello interno, la ventilazione di rinnovo aiuta a rimuovere umidità. Ad esempio, in inverno, con aria esterna a -10°C, umidità relativa 80% e contenuto di umidità circa 1,5 g/kg, e aria interna a +12°C e 6 g/kg, ogni m³/ora di immissione asporta (6 - 1,5) × 1,2 / 1000 = 0,0054 kg/ora di umidità.
In estate, invece, quando l’aria esterna ha temperatura +25°C, umidità relativa 70% e contenuto di umidità 14 g/kg, superiore a quello interno, l’aumento dell’immissione peggiora la situazione, aggiungendo umidità anziché rimuoverla. In tal caso è necessario il ricircolo dell’aria attraverso il deumidificatore. Tutti i valori numerici riportati dipendono dalle condizioni specifiche del progetto.
Metodologia di calcolo della capacità necessaria del deumidificatore
La determinazione della capacità necessaria del deumidificatore per un’arena del ghiaccio si esegue in più fasi, ognuna delle quali tiene conto dei parametri specifici dell’impianto.
Primo passaggio — determinazione del deficit di rimozione dell’umidità. Se le emissioni complessive sono 80 kg/ora e la ventilazione asporta 20 kg/ora in condizioni invernali con basso contenuto di umidità esterno, il deficit è 60 kg/ora. È proprio questo deficit che il deumidificatore deve coprire.
Secondo passaggio — considerazione del regime di funzionamento. Se il deumidificatore funziona 24 ore su 24, la capacità necessaria coincide con il deficit. Se il deumidificatore lavora solo durante gli eventi (ad esempio, 8 ore al giorno) e le emissioni di umidità sono concentrate in questo periodo, la capacità richiesta equivale al deficit in quelle ore. Tuttavia, se l’umidità si accumula durante il giorno (dal resurfacatore, dall’infiltrazione) e il deumidificatore opera in modo limitato, è necessario aumentare la capacità o il tempo di funzionamento. Ad esempio, se l’apporto giornaliero è 500 kg/giorno e il deumidificatore lavora 16 ore, la capacità minima richiesta è 500 ÷ 16 = 31 kg/ora.
Terzo passaggio — margine di riserva. Il deumidificatore non deve lavorare al limite. Un margine tipico è del 20-30% rispetto alla capacità calcolata per compensare carichi imprevisti (eventi con più pubblico, giornate estive umide con elevata infiltrazione). Se la capacità calcolata è 60 kg/ora, la potenza installata raccomandata è 60 × 1,25 = 75 kg/ora.
Quarto passaggio — ripartizione della potenza. Per arene di grandi dimensioni è opportuno utilizzare più deumidificatori anziché uno solo molto potente. Ciò migliora l’uniformità della distribuzione dell’aria, garantisce ridondanza in caso di guasto di un’unità e consente una regolazione a gradini della capacità in funzione del carico dell’arena.
Consideriamo un esempio numerico dettagliato: arena con 2000 m² di ghiaccio, volume dell’impianto 15000 m³, dimensionata per 1000 spettatori. Emissioni complessive durante l’evento: 80 kg/ora, la ventilazione invernale asporta 20 kg/ora, deficit — 60 kg/ora. L’evento dura 3 ore, il deumidificatore lavora 12 ore al giorno (prima, durante e dopo l’evento). Apporto giornaliero: (80 × 3) durante l’evento + (15 × 21) da resurfacatore e infiltrazione negli altri orari = 555 kg/giorno. Capacità necessaria: 555 ÷ 12 = 46 kg/ora. Con un margine del 25%: 46 × 1,25 = 58 kg/ora. Raccomandazione: due deumidificatori da 30 kg/ora o tre da 20 kg/ora per una regolazione flessibile e ridondanza. Questi numeri sono indicativi per l’esempio specifico.
Interazione tra sistemi di ventilazione, riscaldamento e deumidificazione
Ventilazione e deumidificazione non sono alternative, bensì sistemi complementari. La ventilazione garantisce il rispetto delle norme igieniche di aria esterna per gli spettatori (circa 20-30 m³/ora per persona), mentre la deumidificazione controlla l’umidità.
L’algoritmo di interazione tra i sistemi può essere descritto come segue:
- Se il contenuto di umidità dell’aria esterna è inferiore al target interno, l’aumento dell’immissione aiuta a rimuovere umidità. Si può massimizzare l’immissione fino alle norme igieniche o anche leggermente oltre.
- Se il contenuto di umidità esterno è simile o superiore a quello interno, l’immissione è limitata al minimo igienico e la rimozione principale è affidata al deumidificatore in ricircolo.
- Se l’aria esterna ha un contenuto di umidità molto elevato (giornate estive umide), conviene ridurre l’immissione al minimo igienico e aumentare la potenza del deumidificatore o il tempo di funzionamento.
Il ricircolo dell’aria attraverso il deumidificatore è organizzato come segue: il deumidificatore opera in modalità ricircolo, preleva aria dalla zona superiore dell’arena, dove è più calda e umida per via del pubblico e dell’evaporazione dal ghiaccio, la deumidifica, la riscalda grazie al calore rilasciato dalla condensazione e la reimmette in arena. Un tipico tasso di ricircolo attraverso il deumidificatore è di 1-2 volumi d’arena all’ora per un efficace rimescolamento e deumidificazione.
È importante considerare il calore immesso dal deumidificatore. Un deumidificatore a condensazione rilascia il calore di condensazione dell’umidità (circa 2500 kJ/kg di umidità rimossa) più il calore del compressore. Se il deumidificatore rimuove 60 kg/ora di umidità, la potenza termica è circa 60 × 2500 ÷ 3600 = 42 kW. Questo calore entra in arena e può elevare la temperatura dell’aria. Se la temperatura dell’arena non deve superare +15°C, è necessario coordinare il funzionamento del deumidificatore con il sistema di riscaldamento o raffrescamento (ridurre il riscaldamento o aumentare la capacità frigorifera per compensare il calore del deumidificatore).
Per definire il rapporto ottimale tra ventilazione e deumidificazione si consiglia di calcolare, per ciascun mese dell’anno in base ai dati climatici della regione, il contenuto medio di umidità dell’aria esterna e di costruire un grafico con in ascissa i mesi e in ordinata il rapporto tra la rimozione di umidità tramite ventilazione e la rimozione totale. Nei mesi invernali questo rapporto può essere 30-50% (la ventilazione contribuisce in modo significativo), mentre d’estate 0-10% (la ventilazione aiuta poco o niente). I valori dipendono dal clima della regione.
Efficienza energetica della prevenzione della condensazione: risparmio di capacità frigorifera
Prevenire la condensazione nelle arene del ghiaccio offre non solo vantaggi tecnici, ma anche un significativo potenziale di risparmio energetico, spesso sottovalutato.
Per comprendere le perdite energetiche dovute alla condensazione è necessario chiarire la fisica del processo. Quando l’umidità condensa sulla superficie del ghiaccio, rilascia il calore di condensazione (2500 kJ/kg), dopodiché il condensato congela, cedendo il calore di solidificazione (335 kJ/kg). Il calore complessivo (2835 kJ/kg di umidità) grava sul sistema di refrigerazione e deve essere smaltito per mantenere la temperatura del ghiaccio.
Valutazione quantitativa del carico aggiuntivo: se in arena arrivano 80 kg/ora di umidità e tutta condensa sul ghiaccio, il carico termico aggiuntivo è 80 × 2835 ÷ 3600 = 63 kW. Per un sistema frigorifero con COP circa 2,7 (tipico per le arene del ghiaccio), ciò significa un consumo elettrico aggiuntivo di 63 ÷ 2,7 ≈ 23 kW. Per 10 ore al giorno sono 230 kWh di energia elettrica aggiuntiva al giorno, ovvero circa 7000 kWh al mese.
Installando un deumidificatore che rimuove 60 kg/ora di umidità prima che raggiunga il ghiaccio, restano solo 20 kg/ora a condensare. Il carico aggiuntivo sul sistema frigorifero scende a 20 × 2835 ÷ 3600 = 16 kW, con consumo elettrico di 6 kW. Il risparmio è 23 - 6 = 17 kW, pari a 170 kWh al giorno.
Per un’analisi completa dell’efficienza bisogna considerare anche il consumo del deumidificatore. Un deumidificatore a condensazione consuma energia per il compressore; il consumo specifico tipico è circa 0,6-0,8 kW per 1 kg/ora di capacità. Per un’unità da 60 kg/ora il consumo è circa 40 kW, mentre il risparmio sul sistema frigorifero è 17 kW. A prima vista, il bilancio energetico è negativo.
Tuttavia, occorre considerare che il calore del deumidificatore (circa 42 kW per 60 kg/ora) compensa in parte il fabbisogno di riscaldamento dell’arena o riduce il carico sull’impianto di riscaldamento. Se l’arena deve essere mantenuta a +12°C con temperatura esterna di -10°C, il calore del deumidificatore riduce il fabbisogno di riscaldamento aggiuntivo.
Il risparmio complessivo si compone di tre elementi:
- Riduzione del consumo elettrico del sistema frigorifero
- Riduzione del fabbisogno di riscaldamento dell’arena (calore del deumidificatore)
- Riduzione delle perdite termiche attraverso l’involucro con la diminuzione dell’umidità relativa (diminuiscono i flussi termici grazie alla riduzione della condensazione all’interno delle strutture)
Un bilancio energetico dettagliato deve considerare tutti e tre i componenti e va eseguito per il singolo progetto. Indicativamente, il risparmio complessivo può essere pari al 20-40% del consumo del deumidificatore a seconda del clima e del regime di esercizio.
Ulteriori benefici della prevenzione della condensazione sono: prolungamento della vita utile delle strutture metalliche (minore corrosione), miglioramento della qualità del ghiaccio (assenza di irregolarità dovute al congelamento del condensato), migliore visibilità per atleti e pubblico (assenza di nebbia).
Errori tipici di progettazione dei sistemi di controllo dell’umidità
Nella progettazione dei sistemi di controllo dell’umidità per le arene del ghiaccio, gli ingegneri commettono spesso una serie di errori ricorrenti che riducono notevolmente l’efficacia dei sistemi.
Errore 1: Sottovalutazione delle emissioni di umidità da parte degli spettatori durante gli eventi di massa. Spesso si dimensiona in base al tasso medio di occupazione (50-60%), senza considerare i picchi a pieno carico durante finali o eventi molto popolari. Conseguenza: il deumidificatore non regge il picco, si forma nebbia e la visibilità peggiora.
Errore 2: Ignorare l’infiltrazione attraverso i portoni in estate. Si calcola il bilancio dell’umidità per condizioni invernali, con aria esterna secca, senza verificare le condizioni estive con alto contenuto di umidità esterno. Conseguenza: in estate, aprendo i portoni entra molta aria umida e il deumidificatore non riesce a trattarla rapidamente.
Errore 3: Mancata coordinazione tra ventilazione e deumidificazione. I sistemi sono progettati da appaltatori diversi o in tempi diversi senza coordinamento. La ventilazione opera a massima immissione tutto l’anno, introducendo aria esterna umida in estate e aumentando il carico sul deumidificatore o rendendo impossibile il controllo dell’umidità. Conseguenza: inefficienza di entrambi i sistemi, alto consumo energetico, deumidificazione insufficiente.
Errore 4: Assenza di controllo automatico dell’umidità e integrazione dei sistemi. Deumidificatore e ventilazione sono gestiti manualmente o con timer separati, senza feedback dai sensori di umidità. Conseguenza: funzionamento non ottimale, spreco energetico o deumidificazione insufficiente al variare delle condizioni.
Errore 5: Insufficiente margine di capacità del deumidificatore. Il deumidificatore viene scelto a filo della capacità calcolata, senza riserva. Con maggiore occupazione o condizioni climatiche sfavorevoli l’unità lavora al limite e non riesce a tenere il setpoint. Conseguenza: formazione periodica di nebbia e condensazione.
Errore 6: Errato posizionamento delle prese e delle bocche di mandata del deumidificatore. La presa aria è nella zona bassa vicino al ghiaccio, dove l’aria è più fredda e con minore contenuto di umidità, e la mandata è nella stessa zona. Conseguenza: corto circuito d’aria; il deumidificatore tratta lo strato limite inferiore, già freddo e secco, senza influenzare l’aria calda e umida della zona superiore.
Errore 7: Ignorare le emissioni di umidità della macchina per il ghiaccio. Non si considera l’intensa evaporazione dell’acqua calda durante la rigenerazione, ritenendola trascurabile o episodica. Conseguenza: dopo il passaggio del resurfacatore l’umidità dell’aria aumenta bruscamente, si forma nebbia che persiste 30-60 minuti prima di dissiparsi gradualmente.
Limiti di applicazione degli approcci standard: quando correggere la metodologia
Le metodologie standard per il calcolo dei sistemi di deumidificazione delle arene del ghiaccio hanno dei limiti e in alcune condizioni richiedono correzioni.
Temperature del ghiaccio molto basse (pista lunga). Per la pista lunga la temperatura del ghiaccio può scendere a -10°C o meno, per garantire la massima durezza della superficie. Con tali temperature aumenta la differenza tra la temperatura del ghiaccio e la rugiada dell’aria e la condensazione è più intensa. La metodologia standard può sottostimare la capacità necessaria del deumidificatore. Correzione: aumentare la capacità calcolata del 30-50% o ridurre il contenuto di umidità target a 2,5-3 g/kg invece dei tipici 3,5-4 g/kg.
Arene con coperture aperte o grandi superfici vetrate. Edifici vecchi o atipici possono avere ampie superfici fredde oltre al ghiaccio su cui condensa l’umidità (copertura non isolata, grandi vetrate in periodo freddo). La metodologia standard considera solo la condensazione sul ghiaccio. Correzione: calcolare la condensazione aggiuntiva su altre superfici fredde con metodologia analoga e aggiungerla al bilancio complessivo.
Sale polifunzionali trasformabili. Se la sala è usata sia come arena del ghiaccio sia come spazio per concerti o palestra (il ghiaccio è coperto), il regime di umidità cambia radicalmente. Senza ghiaccio non c’è superficie fredda e il fabbisogno di deumidificazione diminuisce o scompare. Un deumidificatore a capacità fissa è inefficiente. Correzione: prevedere regolazione a gradini o continua della capacità, con possibilità di spegnimento totale in modalità senza ghiaccio.
Edifici vecchi con grandi permeabilità all’aria. Strutture datate possono avere elevate infiltrazioni dovute a scarsa tenuta dell’involucro, infissi e porte antiquate. L’apporto di umidità per infiltrazione può essere ampiamente sottostimato. Correzione: effettuare una verifica della permeabilità all’aria dell’edificio, ricalibrare il calcolo dell’infiltrazione; può essere più opportuno migliorare prima la tenuta e poi dimensionare il deumidificatore.
Regioni con clima estremamente umido. In regioni tropicali o subtropicali l’aria esterna può avere in estate un contenuto di umidità di 18-22 g/kg. Anche una piccola infiltrazione o immissione introduce un’enorme quantità di umidità. La ventilazione non aiuta affatto a rimuovere umidità; è necessario il ricircolo totale attraverso il deumidificatore. La metodologia standard può sottostimare l’entità del problema. Correzione: minimizzare l’aria esterna al minimo igienico assoluto, prevedere capacità addizionale del deumidificatore, considerare l’uso di deumidificatori ad adsorbimento (più efficaci con alte temperature esterne).
Vincoli normativi sull’umidità dell’aria. Alcune regioni o norme possono stabilire un’umidità relativa minima per il comfort degli spettatori (ad esempio non inferiore al 30-35%). Con aria in arena a +12°C e umidità relativa 30% il contenuto di umidità è circa 2,5 g/kg, la temperatura di rugiada circa -10°C. Se il ghiaccio è a -5°C, il margine di sicurezza di 5°C è sufficiente. Ma se la norma richiede il 40% di umidità relativa, il contenuto sale a 3,5 g/kg, la rugiada è -4°C, il margine è solo 1°C — la condensazione è possibile. Correzione: concordare con i requisiti normativi la possibilità di ridurre l’umidità relativa per le arene del ghiaccio o aumentare la temperatura dell’aria in arena per ampliare il margine.
Domande frequenti (FAQ)
È possibile sostituire il deumidificatore aumentando la portata della ventilazione?
Dipende dal contenuto di umidità dell’aria esterna. Se l’aria esterna ha un contenuto di umidità inferiore al target interno (tipicamente in inverno 1-2 g/kg all’esterno contro 3,5-4 g/kg target interno), l’aumento dell’immissione aiuta a rimuovere umidità. Tuttavia, le portate d’aria necessarie possono essere molto elevate.
Esempio numerico: occorre rimuovere 60 kg/ora di umidità. Se l’aria esterna ha 1,5 g/kg e l’interno 6 g/kg, la differenza è 4,5 g/kg. Per rimuovere 60 kg/ora serve un’immissione di: 60 ÷ 4,5 ÷ 1000 ÷ 1,2 = 11111 m³/ora. Per un volume di 15000 m³, ciò equivale a 11111 ÷ 15000 = 0,74 ricambi/ora — piuttosto elevato. Bisogna inoltre riscaldare tale portata da -10°C a +12°C, richiedendo circa 82 kW di potenza termica — costoso.
In estate, quando il contenuto di umidità esterno è superiore a quello interno, aumentare l’immissione peggiora la situazione. Pertanto, il deumidificatore è un elemento necessario del sistema di controllo dell’umidità dell’arena.
Qual è l’umidità relativa ottimale in un’arena del ghiaccio?
La domanda è formulata in modo non corretto. Il parametro ottimale non è l’umidità relativa, bensì il contenuto di umidità. L’umidità relativa dipende dalla temperatura dell’aria e non determina univocamente la condensazione. Per prevenirla, il criterio è la temperatura di rugiada.
Algoritmo per definire il contenuto ottimale: temperatura del ghiaccio (ad esempio -5°C); la temperatura di rugiada deve essere inferiore di almeno 2-3°C (tra -7°C e -8°C); temperatura dell’aria in arena (ad esempio +12°C). Dal diagramma psicrometrico per +12°C e rugiada a -8°C si ricava un contenuto di circa 3,5 g/kg. L’umidità relativa corrispondente è circa 33%.
Se si porta la temperatura dell’arena a +15°C con lo stesso contenuto di 3,5 g/kg, l’umidità relativa scende a circa 28%, ma la temperatura di rugiada resta -8°C — la condizione di prevenzione della condensazione è rispettata. Dunque il parametro ottimale è un contenuto di 3-4 g/kg, non l’umidità relativa.
Quanto tempo serve per deumidificare l’arena dopo un evento di massa?
Dipende dall’eccesso di umidità accumulata, dalla capacità del deumidificatore e dal volume dell’arena. Metodo di stima: calcolare l’eccesso di contenuto di umidità e il volume d’aria da trattare.
Esempio numerico: volume dell’arena 15000 m³, densità dell’aria 1,2 kg/m³, massa d’aria 18000 kg. Dopo l’evento il contenuto è salito dal target 3,5 g/kg a 6 g/kg, eccesso — 2,5 g/kg. Massa di umidità in eccesso nell’aria: 18000 × 2,5 ÷ 1000 = 45 kg.
Se il deumidificatore ha capacità di 60 kg/ora e lavora esclusivamente per ridurre l’umidità (senza nuovi apporti), il tempo di deumidificazione è: 45 ÷ 60 = 0,75 ore, ovvero 45 minuti.
Nella realtà il deumidificatore non tratta l’intero volume in un solo passaggio, ma lavora in ricircolo. L’efficacia dipende dal grado di rimescolamento dell’aria. Se il ricircolo attraverso il deumidificatore è 1 volume/ora, per un efficace rimescolamento e deumidificazione possono essere necessarie 1,5-2 ore.
Il tipo di ghiaccio (hockey, pattinaggio artistico, curling) influisce sulla scelta del deumidificatore?
Sì, ma in modo indiretto — tramite la temperatura del ghiaccio. L’hockey richiede ghiaccio duro a circa -5°C, il pattinaggio artistico una superficie più morbida a circa -3...-4°C per una migliore aderenza delle lame, il curling un ghiaccio molto specifico con “gocce” a circa -5...-7°C.
Una temperatura del ghiaccio più bassa implica maggiore differenza rispetto alla rugiada e condensazione più intensa, con necessità di un contenuto di umidità dell’aria più basso. Per il curling con ghiaccio a -6°C, la rugiada target deve essere circa -9°C, che corrisponde a un contenuto di circa 3 g/kg con aria a +12°C. Per il pattinaggio artistico con ghiaccio a -3°C, la rugiada target è -6°C, contenuto circa 4 g/kg.
Quindi, per il curling è necessaria una maggiore capacità di deumidificazione o minori apporti di umidità rispetto al pattinaggio artistico, a parità di altre condizioni.
Quale tipo di deumidificatore è più efficace per le arene del ghiaccio: a condensazione o ad adsorbimento?
La scelta tra deumidificatore a condensazione e ad adsorbimento dipende dalle condizioni climatiche, dalla temperatura dell’aria in arena e dai requisiti sul contenuto di umidità target.
I deumidificatori a condensazione sono più efficaci con temperature dell’aria superiori a +15°C e requisiti moderati di contenuto di umidità. Consumano meno energia (0,6-0,8 kW per 1 kg/ora di capacità) e rilasciano calore utile. Tuttavia, la loro efficacia cala con basse temperature dell’aria e quando occorre raggiungere contenuti molto bassi.
I deumidificatori ad adsorbimento lavorano efficacemente a qualsiasi temperatura dell’aria, possono raggiungere contenuti molto bassi, ma consumano più energia (1,2-1,5 kW per 1 kg/ora di capacità). Sono adatti ad arene con temperatura dell’aria bassa (inferiore a +10°C), per la pista lunga con temperature del ghiaccio basse o per regioni con contenuto di umidità esterno estremamente elevato.
Per molte arene la soluzione ottimale è un sistema combinato: deumidificatore a condensazione per il carico principale e ad adsorbimento per l’abbattimento finale quando è richiesto un contenuto molto basso.
Conclusioni
Il controllo dell’umidità nelle arene del ghiaccio è un compito ingegneristico critico che non può essere risolto con la sola ventilazione a causa della variabilità stagionale del contenuto di umidità dell’aria esterna. Il parametro chiave non è l’umidità relativa, ma il contenuto di umidità dell’aria e la temperatura di rugiada. La temperatura di rugiada deve essere inferiore alla temperatura del ghiaccio di almeno 2-3°C per prevenire in modo affidabile la condensazione.
La metodologia di selezione del deumidificatore si basa sul bilancio dell’umidità. È necessario calcolare tutte le fonti di apporto (spettatori, macchina per il ghiaccio, infiltrazione, docce), determinare il contributo della ventilazione alla rimozione in funzione della stagione e coprire il deficit con il deumidificatore, prevedendo un margine del 20-30%.
Deumidificatore e ventilazione devono essere coordinati, non progettati come sistemi concorrenti. In inverno la ventilazione aiuta a rimuovere umidità, in estate il carico principale ricade sul deumidificatore in ricircolo. Il calore del deumidificatore compensa in parte il fabbisogno di riscaldamento, mentre la prevenzione della condensazione riduce il carico sul sistema frigorifero.
Un bilancio energetico dettagliato può evidenziare un risparmio complessivo pari al 20-40% del consumo del deumidificatore. Errori tipici di progettazione (sottovalutazione dei picchi di emissione di umidità, ignorare l’infiltrazione estiva, mancata coordinazione dei sistemi) portano a nebbia, corrosione delle strutture e aumento dei consumi energetici.
Gli approcci standard necessitano di correzioni per regimi estremi: temperature del ghiaccio molto basse, edifici vecchi con elevata infiltrazione, clima umido.
Per i progettisti si raccomanda di eseguire un calcolo dettagliato del bilancio dell’umidità per tutte le stagioni e i regimi di esercizio, prevedere un margine di capacità del deumidificatore, garantire la coordinazione automatica tra ventilazione e deumidificazione basata sui dati dei sensori di umidità e considerare l’efficienza energetica in modo integrato (refrigerazione + riscaldamento + deumidificazione).
Tutti i valori numerici riportati nell’articolo sono riferimenti ingegneristici, dipendono dalle condizioni specifiche del progetto e richiedono un affinamento per ciascun impianto.
