Impianti di condizionamento

Autore testo: Manuela Ena

Nell'impianto di condizionamento si hanno le macchine frigorifere.
Sono deputate alla refrigerazione dell'acqua del circuito nella funzione di raffreddamento estivo. La centrale frigorifera è costituita dal gruppo frigorifero vero e proprio e dai sistemi di circolazione, regolazione e controllo. I principali componenti di un gruppo frigorifero sono il compressore, l'evaporatore e il condensatore.
 
Tipo di compressore
Alternativo di tipo aperto, semi-ermetico, ermetico: negli ultimi due tipi il motore è in blocco con il compressore e nel tipo ermetico, che viene utilizzato per piccole potenzialità (fino a 50 kW), non è accessibile;
centrifugo, utilizzato per potenzialità superiori a 350 kW: può essere di tipo aperto, o ermetico, monostadio o bistadio, con compressore singolo o multiplo; la potenza è parzializzabile in continuo;
altri tipi di compressori (a vite, rotativo, scroll).
 
Tipo di evaporatore
E' normalmente a fascio tubiero; il liquido refrigerante evapora all'interno dei tubi regolato da una valvola di espansione termostatica e raffredda l'acqua all'interno del mantello, in cui i tubi sono immersi. In alcuni casi (impianti di condizionamento ad espansione diretta) l'evaporatore, del tipo a batteria alettata, è installato direttamente nell'unità di trattamento dell'aria.
 
Tipo di condensatore
Nel condensatore avviene la condensazione del fluido refrigerante dallo stato di vapore surriscaldato allo stato liquido, questo può essere:
raffreddato ad acqua: in questo caso l'acqua, proveniente da una torre evaporativa passa attraverso tubi alettati immersi nel fluido refrigerante, all'interno del mantello (la normativa regolamentando l'utilizzo di acqua per questo tipo di impieghi limita oggi fortemente il ricorso a questo tipo di sistemi);
raffreddato ad aria: in questo caso le batterie alettate contenenti il fluido refrigerante, sono investite da un flusso di aria esterna forzata attraverso ventilatori.
In quest'ultimo caso la temperatura di condensazione è più alta e il rendimento energetico è più basso. Tali sistemi presentano notevoli semplificazioni sia a livello di impianto che di installazione. Sono chiamati Gruppi a recupero di calore i gruppi frigoriferi che consentono il recupero del calore di condensazione producendo, contemporaneamente all'acqua refrigerata acqua calda (ad una temperatura di circa 50°C) utilizzabile anche per alimentare le batterie di post-riscaldamento dell'impianto di condizionamento.
Altri tipi di macchine frigorifere sono quelle a pompa di calore e ad assorbimento.
 
Macchine frigorifere a pompa di calore
I condizionatori autonomi, sia del tipo monoblocco che split possono essere dotati di sistemi a "pompa di calore". Si tratta di sistemi con ciclo di refrigerazione reversibile in cui, cioè, il condizionatore, con l'inversione del suo ciclo di funzionamento è in grado di fornire caldo in inverno e freddo in estate: infatti la batteria che in estate funziona come evaporatore funzionerà in inverno come condensatore. Le pompe di calore più diffuse per la funzione di condizionamento ambientale sono del tipo aria-aria o aria-acqua: dove il primo termine indica il fluido al quale viene sottratto o ceduto calore (a seconda della modalità di funzionamento inverno-estate e il secondo il fluido attraverso il quale viene fornito all'utente il servizio (di riscaldamento o di refrigerazione).
Valgono per le pompe di calore le considerazioni fatte per i gruppi frigoriferi in ordine all'utilizzo dell'acqua come fluido di raffreddamento del circuito di condensazione; va detto però che tali sistemi possono avvalersi per tale funzione di particolari soluzioni quali:
l'utilizzo del terreno,
l'utilizzo di una sorgente geotermica,
l'utilizzo di un impianto ad energia solare a bassa temperatura.
Il vantaggio particolare che può derivare dell'uso della pompa di calore è connesso alla sua versatilità e al suo rendimento particolarmente elevato. Tale rendimento (nel caso della pompa di calore il Coefficient Of Performance, COP), dato dal rapporto tra quantità di calore fornita e quantità di energia elettrica assorbita, presenta valori compresi 2 e 3. La pompa di calore si presenta quindi come una soluzione particolarmente vantaggiosa se confrontata con l'uso diretto dell'energia elettrica per riscaldamento e, in certe situazioni, confrontabile con altre soluzioni impiantistiche.
Un particolare tipo di pompa di calore è quella funzionante sulla base di un ciclo frigorifero ad assorbimento basate su un ciclo di funzionamento reversibile consentono la produzione di acqua refrigerata nel periodo estivo e di acqua calda nel periodo invernale.
 
Macchine frigorifere ad assorbimento
Sono macchine che utilizzano una soluzione chimica (acqua e bromuro di litio acqua e ammoniaca) per condensare (mediante un processo di assorbimento) i vapori di refrigerante e trasmettere il calore di condensazione all'acqua di raffreddamento.
Nel ciclo ad assorbimento il trasferimento del vapore del circuito di raffreddamento da pressione e temperatura più bassa a quella più alta viene effettuata, anziché per compressione come avviene per il ciclo frigorifero "tradizionale", secondo due fasi successive di assorbimento e separazione del fluido del circuito di refrigerazione:
il fluido refrigerante, allo stato di vapore a bassa pressione e temperatura viene fatto assorbire, da un liquido pompato con un minimo lavoro meccanico, alla pressione più alta;
il liquido pompato viene quindi di nuovo separato dalla soluzione mediante un processo di riscaldamento (il calore fornito in questa fase corrisponde a quello estratto dall'assorbitore).
Queste macchine funzionano con vapore surriscaldato o acqua calda generalmente intorno a 100°C (anche a temperatura inferiore nel caso di macchine progettate per alimentazione a energia solare). Sono prodotte macchine frigorifere del tipo ad assorbimento alimentate direttamente con bruciatore a gas, tra queste hanno una certa diffusione quelle di piccola potenzialità, progettate per l'installazione in camper e imbarcazioni.

Fonte testo:
Bruno Zevi (a cura di), Il nuovo Manuale dell'architetto, Mancosu Editore, Roma, 1996.

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