Funzionamento condizionatori /pompe di calore
Il condizionatore d'aria è una macchina in grado di sviluppare calore sensibile (positivo o negativo) che viene scambiato con un fluido, il quale messo a sua volta in circolazione cede tale calore ad un ambiente allo scopo di innalzarne o abbassarne la temperatura.
Funzionamento e dettagli costruttivi
Schema di una pompa di calore 1. Condensatore (lato caldo) 2. Valvola di espansione 3. Evaporatore (lato freddo) 4. Compressore
Il funzionamento di un condizionatore d'aria si basa sull'utilizzo di un ciclo termodinamico che viene svolto su un fluido termovettore.
Il condizionatore è in genere costituito da seguenti elementi essenziali:
- compressore: ha lo scopo di comprimere il fluido, cioè aumentarne la pressione; nel compressore il fluido si trova allo stato gassoso; in accordo con le equazioni di stato dei gas (nel caso più semplice l'equazione di stato dei gas perfetti, aumentando la pressione di un gas aumenta anche la sua temperatura, per cui il gas all'uscita dal compressore ha una temperatura e una pressione maggiore rispetto all'entrata;
- condensatore: ha lo scopo di condensare il gas, cioè portarlo allo stato liquido; tale passaggio di stato avviene sottraendo calore al gas; tale calore viene disperso nell'ambiente;
- organo di laminazione: corrisponde ad una strozzatura della condotta; durante il passaggio da tale strozzatura, il liquido viene sottoposto a perdite di carico localizzate, per cui diminuisce la sua pressione e di conseguenza la sua temperatura;
- evaporatore: ha lo scopo di vaporizzare il liquido, assorbendo calore dall'esterno.
I fluidi termovettori più utilizzati nei condizionatori d'aria sono (o sono stati):
- R12: condizionatori industriali (ormai fuori legge);
- R22: condizionatori civili e terziario (ormai fuori legge);
- R407c: condizionatori civili e terziario;
- R410a: condizionatori civili e terziario.
- R32: obbligatorio per tutti i nuovi condizionatori
Vi sono poi una serie di componenti ed accessori che servono a completare il funzionamento del sistema, come ad esempio: valvole, pressostati, ventilatori, telecomando, sonde, schede elettroniche.
Negli impieghi civili è comune la configurazione che presenta due unità separate:
- un'unità esterna, ospitante il motore del condizionatore caratterizzata dalla ventola radiale
- un'unità interna (lo split), che provvede a mettere in circolo l'aria (condizionata o meno), distribuendola nei locali attraverso un'apposita feritoia.
Aspetto esteriore
I condizionatori d'aria possono essere costituiti da due unità, una detta unità interna e la seconda detta unità esterna (con una o due ventole). Tra le due unità corrono due tubi in rame per la circolazione dei fluidi (uno in ingresso e uno in uscita) e i cavi dei collegamenti di controllo e comando, mentre l'alimentazione elettrica solitamente viene portata dalla rete all'unità esterna.
Entrambe le due unità necessitano di un tubo di scarico per evacuare l'acqua che si forma per condensazione. Ultimamente sono entrate in commercio anche macchine formate da un unico elemento le quali, se addossate ad una parete, assolvono ad entrambe le funzioni delle due prima descritte ma con notevoli limiti di rendimento e alto costo d'acquisto.
Le unità interne poi possono essere distinte in cinque tipologie costruttive:
- a muro: per installazioni a muro in posizione alta;
- a pavimento: tipo fancoil;
- a consolle: per installazione a soffitto senza controsoffitto;
- a cassetta: per installazioni ad incasso nei controsoffitti;
- canalizzabili: per l'installazione assiemata a condotti d'aria ed anemostati.
Tipologie
- Solo freddo e a pompa di calore
I condizionatori si dividono in due grandi famiglie:
- - quelli chiamati solo freddo
- - quelli detti a pompa di calore.
La differenza sostanziale è che quelli a pompa di calore, oltre a raffreddare l'aria in estate, in inverno possono anche riscaldare invertendo il ciclo di funzionamento aspirando l'aria esterna e sottraendone il calore per poi immetterlo nell'ambiente.
- On-off e inverter
Un'ulteriore distinzione è quella relativa alla loro alimentazione e al loro funzionamento. Sotto questo punto di vista, ci sono due grandi famiglie:
- - condizionatori d'aria on-off non più utilizzati
- - condizionatori d'aria ad inverter.
La tecnologia dei condizionatori on-off è molto semplice ed è meno costosa, ma ha un consumo elevato, perché il compressore, appena viene acceso l'apparecchio, va subito alla massima potenza e vi resta, a prescindere da quanta ne possa effettivamente servire, per poi fermarsi quando è stata raggiunta la temperatura impostata e ripartire quando la temperatura non è più tale, I condizionatori ad inverter invece hanno una tecnologia detta "modulante": viene impiegata solo la potenza necessaria per raggiungere il valore di temperatura impostato. La potenza del compressore inizialmente è massima per poi diminuire gradualmente fino al raggiungimento di tale valore, e poi viene impiegato solo il minimo necessario per mantenerlo, senza però fermarsi.
Se il condizionatore viene fatto funzionare per molte ore (per esempio di notte) è economicamente conveniente il modello inverter, in caso contrario il maggior costo rispetto al sistema on-off non viene ammortizzato, poiché la funzione modulante.
I condizionatori di ultima generazione detti VRV o sistemi multisplit possono raggruppare con un’unica unità esterna più unità interne fino a climatizzare edifici o condomini interi.
