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Tecnologia

Definizione e funzionamento condizionatori d'aria

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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.

 

1. Cenni storici

Intorno al 1911 Willis Carrier (Stati Uniti) sfruttò i passaggi di stato di un gas in modo da ottenere una variazione sia positiva ("caldo") sia negativa ("freddo") dell'ambiente circostante.[] 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 dell'aria in una tipografia di Brooklyn, dove la carta era appunto inutilizzabile a causa dell'eccessiva umidità nell'aria.

In passato 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; la tecnologia che stava alla base del suo impianto è simile a quella degli impianti che troviamo in commercio oggi.

Il termine "aria condizionata" risale a Stuart W. Cramer, che si interessò come Carrier allo studio dell'umidità e del condizionamento dell'aria.

2. Funzionamento e dettagli costruttivi

Il funzionamento di un condizionatore d'aria si basa sull'utilizzo di un ciclo termodinamico.

Il condizionatore è in genere costituito da seguenti elementi essenziali:

  • 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 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.

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.

2. 1. Aspetto esteriore

I condizionatori d'aria possono essere costituiti da due unità, 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 entrate in commercio macchine formate da un unico elemento le quali, se addossate ad una 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.

     

3. Tipologie

3. 1. 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.

3. 2. 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
  • condizionatori d'aria ad inverter.

La tecnologia dei condizionatori on-off è molto semplice, (costa meno) ed ha un consumo elevato, perché quando si accende va subito alla massima potenza a prescindere da quanta ne serva effettivamente. I condizionatori ad inverter invece hanno una tecnologia detta "modulante": ovvero durante il loro funzionamento, diminuisce la potenza necessaria in funzione del raffreddamento ottenuto man mano fino ad arrivare al minimo necessario al mantenimento della temperatura impostata, 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.[]
 

4. Aspetto energetico

I condizionatori sono vincolati dalle norme europee sul risparmio energetico e debbono essere classificati dal costruttore secondo la classe di consumo energetico. Le classi di consumo 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 tecnologia 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 gennaio 1994 e al Decreto 12 aprile 1998 del Ministero dell'Industria e Commercio.

La potenza di un condizionatore si misura in BTU/h o frigorie/h.

5. Prescrizioni normative e ambientali

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.

5. 1. Normativa di riferimento

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 ed utilizzano gas di varie tipologie.

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)

 

 

 

Fonte: http://www.retearchitetti.it

 
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