Cos'è il condizionatore o climatizzatore d'aria?

E' una macchina in grado di produrre una differenza di temperatura (positiva o negativa) che viene ceduta a un fluido che messo in circolazione a sua volta cede questa differenza di temperatura ad un ambiente per innalzarne o abbassarne la temperatura. Le più famose produttrici di condizionatori da casa sono Mitsubishi Electric, Lg, Daikin, Sanyo, Samsung..... Schema di una pompa di calore: Condensatore (lato caldo), Valvola di espansione, Evaporatore (lato freddo) , Compressore. Solitamente questo tipo di macchina usa un qualche tipo di ciclo termodinamico. Il primo che utilizzando la trasformazione dei gas nei suoi passaggi di stato per ottenere il freddo e/o il caldo fu Willis Carrier negli Stati Uniti nel 1911. Famosa fu la sua frase: dobbiamo spostare il calore da dove dà fastidio a dove non lo dà.Il condizionatore nella sua forma classica è formato da quattro parti fondamentali: Il compressore , Il condensatore, l'evaporante, l'organo di laminazione A completare il condizionatore oltre a queste parti vi è il gas che ha la funzione di fluido termovettore; i gas più utilizzati sono: R12 Condizionatori industriali (ormai fuori legge) R22 Condizionatori civili e terziario (ormai fuori legge) R407c Condizionatori civili e terziario R410a Condizionatori civili e terziario Vi sono poi una serie di componenti ed accessori che servono a completare il funzionamento del sistema come: valvole, pressostati, ventilatori, telecomando, sonde, schede elettroniche etc. Negli impieghi civili comune è la configurazione che presenta due unità separate, una esterna ospitante il motore del condizionatore caratterizzata dalla ventola radiale, ed una interna, lo split, che provvede a mettere in circolo l'aria (condizionata o meno), distribuendola nei locali attraverso un'apposita feritoia. Storia [modifica] La storia del condizionatore inizia negli Stati Uniti, intorno al 1911, quando Willis Carrier fu il primo a sfruttare ed impiegare la trasformazione dei gas che avviene nei passaggi di stato, ottenendo sia il freddo che il caldo. Carrier lavorava come ingegnere in una compagnia che forniva impianti industriali. Dopo un anno di lavoro gli venne affidato il compito di risolvere il problema del controllo dell’umidità nell’aria in una tipografia di Brooklin , dove la carta era inutilizzabile a causa dell'eccessiva umidità nell'aria. Di solito per risolvere questo problema veniva aumentata la velocità dell’aria, o si apriva qualche finestra per contrastare l'umidità con una corrente opposta. L'umidità era anche un grave problema in termini di produttività perché portava ad un'interruzione dell'attività degli operai e quindi del lavoro. Carrier completò il primo progetto di un impianto di condizionamento dell’aria il 17 Luglio del 1902: il suo impianto è più o meno simile agli impianti che troviamo in commercio oggi . Il termine “aria condizionata” risale invece a Stuart W. Cramer , che si interessò come Carrier allo studio dell’umidità e del condizionamento dell’aria. Da allora questi impianti vennero installati più o meno ovunque. Tipologie [modifica] I condizionatori si dividono in due grandi famiglie quelli chiamati solo freddo e quelli detti a pompa di calore. La differenza sostanziale è che quelli a pompa di calore oltre a raffrescare in estate, in inverno possono anche riscaldare invertendo il ciclo di funzionamento. Una ulteriore distinzione molto importante è quella relativa alla loro alimentazione e al loro funzionamento. Ci sono due grandi famiglie, la prima chiamata ON-OFF e la seconda chiamata ad inverter. La differenza sostanziale tra le due tecnologie è la seguente: quella ON-OFF è molto semplice, (costa meno) ed ha un consumo elevato perché quando si accende va subito alla massima potenza a prescindere di quanto ne serva effettivamente, quella ad INVERTER invece ha una tecnologia detta modulante. Significa che durante il funzionamento, diminuisce la potenza necessaria in funzione del raffreddamento ottenuto man mano fino ad arrivare al minimo necessario al mantenimento della temperatura impostata, tutto questo con un notevole risparmio energetico. 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 modello on-off non viene ammortizzato, poiché la funzione modulante interviene dopo almeno 2-3 ore dalla prima accensione. Aspetto energetico [modifica] I condizionatori sono vincolati dalle norme europee sul risparmio energetico e debbono essere classificati dal costruttore secondo la classe di riferimento. Le classi di riferimento energetico sono: A OTTIMO, B BUONO, C MEDIO, D MEDIOCRE, E BASSO , F MOLTO BASSO, G PESSIMO. Le classi più alte (A-B) solitamente sono con tecnologia inverter, un condizionatore ON-OFF può essere incluso nella classe A (o sottostanti) nel caso risulti consumare quanto il tipo di elettrodomestico (in questo caso il condizionatore) di una stessa classe, con teconologia inverter oppure no. Spesso i condizionatori con tecnologia ON-OFF non vanno oltre la classe C. La direttiva della Comunità Europea è la n. 94/2/CE del 21.1.94 e al Decreto 12 aprile 1998 del Ministero dell’Industria. Aspetto esteriore [modifica] Esteticamente sono quasi sempre composti da due macchine una detta unità interna e la seconda detta unità esterna. Tra le due unità corrono due tubi in rame ed i collegamenti di controllo e comando, mentre l'alimentazione elettrica solitamente viene portata solo all'unità esterna. Entrambe le due unità necessitano di uno scarico per evacuare l'acqua che si forma per condensazione. Ultimamente sono uscite macchine che sono in monoblocco che addossati a parete assolvono ad entrambe le funzioni di quelle prima descritte ma con notevoli limiti di rendimento. 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) Prescrizioni normative e ambientali [modifica] Non esistono leggi nazionali che vietino l'installazione a parete sulle facciate dei palazzi per quanto alcuni articoli del codice civile nella parte dei condomini si presti a delle interpretazioni. Di fatto la legge 10/91 e il DPR 412 di fatto indicano e consigliano l'uso di macchine a pompa di calore. Il problema nasce sotto il profilo estetico, molti comuni emanano dei regolamenti, per certe vie di pregio, per evitare la vista delle unità esterne che risultano invasive e poco gradevoli. Anche i condomini possono emanare dei regolamenti condominiali, deliberati in assemblea, che vietano l'installazione delle unità esterne per motivi estetici. L'argomento è controverso in quanto spesso un bene collettivo (la bellezza del palazzo) si scontra con un beneficio privato (la climatizzazione dell'unità abitativa). Il vincolo, spesso è superato, se la persona ha necessità del condizionamento per motivi di salute, con un certificato medico si evita il regolamento condominiale ma non senza problemi. Nell'ipotesi peggiore, si montano i climatizzatori senza unità esterna. Normativa di riferimento [modifica] Nonostante l'ignoranza imperante nel settore queste macchine rientrano sotto la Legge 10/91 e le relative conseguenze della relazione tecnica prevista da tale legge. Ricadono anche sotto la Legge 46/90 in quanto hanno dei collegamenti elettrici. Va specificato (per i condizionatori destinati per l'ambiente civile) che ricade solo il collegamento relativo alla potenza elettrica per l'alimentazione del condizionatore con l' impianto elettrico di casa. Il collegamento tra le due macchine (sia idraulico che elettrico) non ricade nella legge perché la normativa europea ritiene l'insieme delle due macchine (interna + esterna) un solo componente quindi come se fosse un solo elettrodomestico. Le norme tecniche di riferimento principali sono: UNI EN 378-1 : "Impianti di refrigerazione e pompe di calore" - REQUISITI DI SICUREZZA ED AMBIENTALI - Requisiti di base, definizioni, classificazione e criteri di selezione. UNI EN 378-2 : "Impianti di refrigerazione e pompe di calore" - REQUISITI DI SICUREZZA ED AMBIENTALI - Progettazione, costruzione, prove marcatura e documentazione. UNI EN 378-3 : "Impianti di refrigerazione e pompe di calore" - REQUISITI DI SICUREZZA ED AMBIENTALI - Installazione in sito e protezione delle persone. UNI EN 378-4 : "Impianti di refrigerazione e pompe di calore" - REQUISITI DI SICUREZZA ED AMBIENTALI - Esercizio, manutenzione, riparazione e utilizzo. CEI norma 64-8/7 (Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V ca e a 1500 V cc - Ambienti ed applicazioni particolari)

 

 

Il condizionatore a pompa di calore

Le pompe di calore sono delle macchine che funzionano attraverso dei cicli termodinamici inversi;dei cicli che ricevono lavoro e trasferiscono caloredalla sorgente fredda a quella calda.La stessa macchina, mediante una semplice valvola, è in grado di scambiare tra loro le funzioni dell’evaporatore e del condensatore, fornendo così calore in inverno e freddo in estate (tipo Invertibile). Sono dispositivi che assorbono calore da un corpo ad una data temperatura per trasferirlo ad altro corpo a temperatura maggiore D'estate vengono usati come frigoriferi: assorbono calore dall'interno di un locale e lo cedono all'aria all'esterno dell'edificio. D'inverno il loro funzionamento viene invertito: assorbono calore dall'aria all'esterno dell'edificio e lo immettono all'interno del locale da riscaldare. Le pompe di calore sono macchine termiche che operano trasferendo calore da una sorgente fredda ad una calda. Lo schema di funzionamento  quello di un condizionatore che lavora a rovescio. Le macchine presenti sul mercato hanno comunemente campi di azione tra gli 0 ed i 120 gradi e possono quindi essere impiegate per il riscaldamento ambiente, per la produzione di acqua calda sanitaria e per i processi industriali che necessitino di calore a bassa temperatura. La funzione delle pompe di calore  per lÕ85% quella di produrre calore a bassa temperatura, ma in certi casi svolgono la funzione aggiuntiva di mantenimento del freddo in certe aree, contribuendo anche ad una migliore redistribuzione del calore tra i vari ambienti climatizzati. Le pompe di calore fanno parte del mercato della climatizzazione degli ambienti e del trattamento dellÕaria. Infatti, costituiscono unÕarea del pi ampio insieme costituito dai condizionatori, a loro volta parte del pi generale mercato del trattamento dellÕaria. Generalmente gli acquirenti si orientano verso una soluzione condizionatore + pompa di calore, dato il modesto sovracosto richiesto per tale opzione. La caratteristica pi importante che il prodotto deve avere  lÕaffidabilit., cio la pompa non si deve rompere e deve funzionare con una manutenzione minima.

Il funzionamento

Il loro ciclo termodinamico è assolutamente uguale a quello dei frigoriferi. La sostanziale differenza consiste nel fatto che nei frigoriferi ci interessa il calore sottratto alla sorgente fredda, mentre nelle pompe di calore interessa il calore ceduto alla sorgente calda. Ciò comporta in pratica solo una differenza sul ΔT tra la sorgente calda e quella fredda. Schema dei componenti: Evaporatore: assorbe il calore Qf da una sorgente fredda, facendo evaporare il fluido frigorigeno. Compressore: comprime il fluido friorigeno, che deve essere tutto in fase gassosa, fino alla pressione corrispondente alla temperatura di saturazione presente nel condensatore spendendo il lavoro L. Condensatore: fa condensare il fluido friorigeno, cedendo all’ambiente il calore Qc, somma di Qf e L. Valvola di laminazione: attraverso una laminazione (trasformazione irreversibile ed isoentalpica) riporta la pressione a quella dell’evaporatore. Quindi il principio è che non si spende calore, ma lavoro al compressore, e ciò che vogliamo ottenere è l’asportazione di calore da una sorgente fredda (ciclo frigorifero) o la cessione di calore ad una sorgente calda (pompe di calore) La bontà di una macchina si calcola con il coefficiente di effetto utile, COP (Coefficient of Performance), inteso come rapporto tra potenza frigorifera e energia consumata ( per ogni KWh consumato produco un valore pari a COP di potenza frigorifera a seconda). In genere, un buon livello di COP si aggira attorno a 3, 3.5 e aumenta nel caso di inversione di ciclo, cioè nella modalità riscaldamento. Questo perché la macchina si trova ad operare in condizioni di minor sforzo, aumentando così l’efficienza.

 

 

L'Ambiente

I più qualificati costruttori, hanno immesso sul mercato prodotti ottimizzati con refrigeranti ecologoci..

Messa al bando del refrigerante R22 e modalità di sostituzione

Il gas R-22 è un idroclorofluorocarburo (HCFC) che veniva comunemente utilizzato nei sistemi di condizionamento. Una volta rilasciato nell'aria, i raggi ultravioletti del sole causano la decomposizione del R-22 e il rilascio di cloro nella stratosfera.....

Come sostituire il gas R22 passando al gas ecologico R410a - Dopo la scadenza del 31/12/2009, ci siamo sentiti in dovere di informare.....

In vista dell'avvicinarsi del 31/12/2009, ci siamo sentiti in dovere di informare la nostra esigente clientela in merito alla eventuale riconversione degli impianti esistenti, ancora funzionanti con gas HCFC. L'affidabilità dei prodotti commercializzati da City Clima srl ha fatto sì che gran parte degli impianti installati da 10 a oltre 20 anni fa sia ancora in funzionamento con gas R22. Purtroppo la legislazione votata nell'immediatezza degli accordi di Montreal ne ha posto come data limite di utilizzo proprio il 31/12/2009, se proveniente da bombole sigillate, ulteriormente prorogabile al 2014 se trattasi di gas riciclato. Al momento la disponibilità di gas riciclato è scarsa, e il prezzo del refrigerante vergine è in ascesa vertiginosa, a causa dell'offerta in calo. Alcuni produttori di gas refrigeranti di sintesi hanno proposto alternative, proposte con diversi nomi commerciali, e facenti capo a tre diverse miscele denominate internazionalmente R422d, R422a, R427a. Trattasi di miscele zeotropiche, aventi glide anche molto elevati. Il comportamento termodinamico, pur con le caratteristiche specifiche di ognuno di essi che li rende più adatti ad alte o a basse temperature, è comunque generalmente meno soddisfacente dell'R22. La compatibilità chimico-fisica con le sostanze preesistenti negli impianti di refrigerazione è da valutare attentamente: in taluni casi è necessario sostituire le guarnizioni in polimero, quali o-ring ad esempio, poichè l'azione chimica dei nuovi composti tende a modificarne sagoma e dimensione, originando numerose perdite inattese. Trattandosi di miscele di gas HFC, anche l'olio lubrificante minerale dovrebbe essere sostituito con olio POE. Esiste una buona tollerabilità al lubrificante preesistente, e benchè non debba superare il 15%, la sostituzione non è necessario che sia effettuata in maniera particolarmente scrupolosa. Inoltre, è possibile che sia necessario adeguare le valvole termostatiche e/o gli orifizi di esse alla maggiore portata volumetrica corrispondente, e agli effetti del glide. Infine, gli HFC e il POE possono essere solventi per le morchie e le cere che spesso si trovano nei vecchi impianti di refrigerazione, e dunque si raccomanda un cambio d'olio entro i 3 mesi dal retrofit. Da un punto di vista puramente costruttivo, non ci sono controindicazioni meccaniche all'utilizzo di R422d, R422a o R427a in luogo dell'R22 all'interno dei compressori, benchè come si è visto il manutentore deve porre molta attenzione, in quanto la semplice sostituzione del gas può originare problemi di perdite anche importanti. Vale la pena notare che, sebbene le nuove miscele sostitutive dell'R22 abbiano ODP pari a zero (potenziale di danneggiamento della fascia d'ozono nullo), hanno invece un GWP (potenziale di riscaldamento globale) più elevato dell'R22 stesso, dunque da un punto di vista ecologico le eventuali maggiori perdite possono creare un danno ambientale peggiore.
Per concludere, le miscele sostitutive dell'R22 non rappresentano una soluzione definitiva.
Infatti il regolamento F-gas sarà riesaminato entro il 2011 per decidere se eventuali ulteriori restrizioni all'uso di HFC (quali le miscele R4xx) siano tecnicamente ed economicamente fattibili. Questo provoca una minaccia sul futuro a lungo termine degli HFC, specialmente per i sistemi industriali più grandi.
La scelta della migliore alternativa all'R22 dipende dalla dimensione del vostro impianto di refrigerazione e nel modo in cui la tecnologia si svilupperà nei prossimi anni.
Se state sostituendo un impianto relativamente piccolo un interessante sviluppo degli anni recenti è stato il ritorno della CO2 come refrigerante; essa è stata utilizzata con successo in un certo numero di applicazioni di preparazione di alimenti e di depositi frigoriferi e merita una certa considerazione, soprattutto se si riesce a sfruttare la produzione di acqua calda dal recupero del calore. Comunicazione del 26. 11. 08