Fog e cooling, parole magiche, ovvero: in serra, fatti il tuo “fog” e/o il tuo “cooling”su misura

Qualche anno fa, mettiamone una ventina, di serre amatoriali per la coltivazione delle orchidee ce n’erano ben poche in giro dalle nostre parti.
I motivi di questo freno: costi proibitivi dei materiali e delle implementazioni tecnologiche, quindi, quei pochi appassionati di orchidee coltivavano in situazioni veramente difficili.
Paradossalmente, il problema principale ed anche più costoso era il controllo della temperatura massima da mantenere all’interno della serra.
Mentre nelle serre, per così dire a coltivazione standard (ortaggi, talee ed altro), ci si poteva anche accontentare di aperture più o meno automatizzate, le nostre serre amatoriali dovevano e devono rispondere anche al costante mantenimento di una certa umidità relativa dell’aria, purtroppo questa esigenza risulta incompatibile con aperture, in quanto fonti di repentine essicazioni dell’aria.
La tecnologia che consente una corretta ed economica gestione di temperatura ed umidità interna alla serra amatoriale è quella già applicata su larga scala nelle serre professionali e cioè in estrema semplificazione: “il raffrescamento evaporativo”

Il raffrescamento evaporativo si realizza con due applicazioni tecnologiche: impianto nebulizzante interno alla serra, detto “sistema fog” o impianto che consente l’immissione di aria esterna (previa depressione interna procurata da appositi estrattori) fatta passare attraverso pannelli alveolari bagnati, collocati nella parete opposta agli estrattori stessi, detto “sistema cooling”.
Queste implementazioni, nel passato erano economicamente compatibili solo per grossi impianti, ora l’evoluzione tecnologica consente anche la loro utilizzazione in piccole serre a costi abbastanza contenuti.
Senza voler scomodare più del dovuto la termodinamica e le sue fondamenta scientifiche, per poter cogliere l’essenzialità dei principi termodinamici che ci consentono la variazione di stato dell’aria contenuta nella nostra serra, faremo un po di dimestichezza con qualche termine indispensabile ad orientarci.
Il processo termodinamico che fa modificare lo stato dell’aria può essere definito “controllo adiabatico”.
ADIABATICA (dal gr. adiábatos, impenetrabile al calore). – Trasformazione subita da un gas o vapore quando il passaggio da uno stato iniziale a uno finale avviene senza scambio di calore con l’esterno. Durante una espansione Adiabatica, un fluido si raffredda; durante una compressione Adiabatica un fluido si riscalda. Ogni trasformazione Adiabatica è quindi accompagnata da variazioni di energia interna.
ARIA – L’aria è una miscela di azoto (78 % in volume), ossigeno (21 % in volume) e di piccoli quantitativi di altri gas. L’aria atmosferica contiene anche vapore d’acqua (o umidità). Nel caso che l’aria non contenga vapore viene detta aria secca mentre nel caso opposto viene detta aria umida.
Il processo adiabatico non prevede apporto di energia termica dall’esterno: l’acqua viene finemente nebulizzata e immessa nell’ambiente. Il calore necessario per la trasformazione e/o mantenimento dell’acqua da liquido a vapore viene fornito dall’aria, che quindi diminuisce la propria temperatura.

Proprietà termodinamiche della miscela aria-vapore
Le proprietà termodinamiche dell’aria umida sono regolate da leggi e diagrammi, per poter capire i fenomeni che ci interessano, evidenziamo alcuni concetti:

TEMPERATURA A BULBO ASCIUTTO °C
La temperatura così come viene misurata da un termometro ordinario.

TEMPERATURA A BULBO BAGNATO °C
La temperatura di bulbo umido è la temperatura misurata con un termometro il cui bulbo sia stato ricoperto con una garza bagnata con acqua pura ed esposto ad una corrente d’aria in moto turbolento (velocità maggiore di circa 3 m/s). Il termometro dove essere schermato da eventuali effetti radianti.

UMIDITÀ RELATIVA (RH)
La percentuale di umidità nell’aria rispetto a quanta ne sarebbe contenuta se saturata alla stessa temperatura. Solitamente espressa come percentuale.

TEMPERATURA AL PUNTO DI CONDENSA °C
La temperatura di rugiada è definita come quella temperatura alla quale inizia la condensa dell’acqua nel momento in cui l’aria viene raffreddata. A questo punto l’umidità relativa è del 100% e temperatura a bulbo asciutto e bagnato sono le stesse.

SATURAZIONE ADIABATICA
Una certa quantità del calore sensibile dell’aria – calore che può essere percepito – è ceduto e trasferito al vapore nell’aria sotto forma di calore latente aggiunto – calore non percepito. Il calore totale in un determinato volume d’aria è esattamente lo stesso,
ma la proporzione tra calore sensibile e calore latente è stata modificata.

A conclusione possiamo fare questa sintesi: attraverso l’aggiunta di acqua vaporizzata alla massa d’aria presente in serra, quest’ultima varia la sua temperatura fino al raggiungimento della sua saturazione “temperatura di rugiada”.
Come possiamo agire? Con il “sistema fog” che ci consente di giocare su due parametri strettamente legati, temperatura ed umidità dell’aria, ma fortemente condizionati da un terzo elemento, il riscaldamento dell’aria stessa per l’effetto serra, che spesso ci porta fuori soglia obbligandoci ad intervenire con “il sistema cooling”, con il quale si aggiunge sempre acqua nebulizzata per ottenere la variazione di stato, ma si ricambia anche l’aria interna, molto calda, con aria esterna più fresca.