5. Il condizionatore d’aria per uso residenziale e i suoi componenti tecnici
5.1. Il condizionamento dell’aria
La scienza e tecnologia del condizionamento dell’aria considera il comfort degli occupanti dello spazio confinato attraverso il controllo della temperatura e dell’umidità relativa, la velocità ed il movimento della distribuzione dell’aria e la qualità totale dell’ambiente, cioè la sua vivibilità in relazione al rinnovo dell’aria circolante, alla sua purezza e alle condizioni dell’ambiente generali inclusa la rumorosità. Per compiere le sue funzioni comprende la refrigerazione, il riscaldamento, la regolazione automatica, la filtrazione, la ventilazione, la distribuzione dell’aria ed il controllo del rumore generato.145 Questi processi sono illustrati
nei seguenti paragrafi.
5.1.1. Refrigerazione
La refrigerazione implica l’abbassamento della temperatura di uno spazio specifico o di una sostanza, che avviene attraverso la rimozione del calore dallo spazio da condizionare.
Errore. Il segnalibro non è definito. È necessaria per la modifica delle condizioni
142 Carmine CASALE, “Prontuario dei termini per il condizionamento dell’aria, scienza applicazioni-
tecnologia”, “Aicarr”, Palermo, Flaccovio Dario, 2004, p.147.
143 Ibidem, p.61. 144 Ibidem, p.108. 145 Ibidem, p.60.
83 termoigrometriche dell’aria trattata (temperatura e umidità relativa) in modo da compensare l’apporto di energia termica procurato nell’ambiente da cause sia esterne che interne.145
Il sistema di refrigerazione (nella fig.31) comprende due sezioni: una di alta pressione (a sinistra) ed una di bassa pressione (a destra). Il sistema a compressione di vapore è costituito da i seguenti componenti: condensatore (n.1), dispositivo d’espansione (valvola o tubo capillare n.2), un evaporatore (n.3) ed un compressore frigorifero (n.4). 146
Figura 31- Il sistema di refrigerazione (Centro Studi Galileo Galilei)146 Errore. Il segnalibro non è definito.
Il ciclo di refrigerazione (o ciclo frigorigeno, fig.32) comprende perciò quattro processi: A) evaporazione, B) compressione, C) condensazione, D) espansione.
A) Evaporazione: il liquido refrigerante che si trova nel lato di bassa pressione in uno scambiatore di calore assorbe calore da una fonte opportuna. Quest’ultima può essere una fonte d’aria, o un corpo, o una sostanza che deve essere refrigerata. Il liquido refrigerante evapora, cambiando il suo stato da liquido a vapore. Il processo, che prende il nome di “evaporazione”, avviene nell’“evaporatore”. Questo componente deve avere una progettazione tale da consentire al refrigerante di raggiungere uno stato di surriscaldamento adeguato nella sua uscita.
B) Compressione: il vapore del refrigerante che si trova nel lato di bassa pressione entra nel “compressore”, in uno stato privo di umidità, e viene compresso; aumenta la pressione e la temperatura del refrigerante, altamente surriscaldato.
146Centro Studi Galileo - Industria & Formazione, Installazione e manutenzione degli impianti di climatizzazione,http://www.centrogalileo.it/nuovaPA/Articoli%20tecnici/proklima/installazione_manutenzio ne_impianti_climatizzazione.htm.
84 C) Condensazione: il refrigerante surriscaldato nel lato dell’alta pressione scorre nel “condensatore”, uno scambiatore di calore in cui il calore viene scartato in un apposito dissipatore (aria atmosferica o liquido refrigerante). Lo scarto di calore nella prima parte del condensatore è chiamato “desurriscaldamento”. Il refrigerante desurriscaldato scarta il calore e inizia a condensare a uno stato liquido; il refrigerante condensato è sottoraffreddato nell’ultima parte del condensatore.
D) Espansione: il liquido del refrigerante del lato di alta pressione scorre attraverso il tubo capillare, o valvola d’espansione, e la sua pressione diminuisce. La valvola d’espansione controlla il flusso o la quantità di refrigerante nell’evaporatore.146
Figura 32- Il ciclo di refrigerazione (Centro Studi Galileo Galilei)146 Errore. Il segnalibro non è definito.
5.1.2. Riscaldamento
La tecnica e tecnologia del riscaldamento è compreso nel processo di condizionamento dell’aria, essendo parte integrante del controllo termoigrometrico dell’aria trattata, e sorgente di calore indispensabile nelle condizioni invernali.145 È riferito all’apporto di calore che innalza la temperatura dell’aria dell’ambiente interno fino al raggiungimento del livello
85 adatto al comfort degli occupanti.147 La pompa di calore reversibile permette, nei sistemi di climatizzazione split, le modalità di funzionamento sia di riscaldamento che di raffreddamento.146
5.1.3. Regolazione automatica
Si tratta del mantenimento automatico delle condizioni ambientali impostate, mediante il controllo continuo del funzionamento dell’impianto di condizionamento dell’aria. Il circuito della regolazione controlla le seguenti grandezze: temperatura ambiente, umidità relativa, pressurizzazione rispetto all’esterno, qualità dell’aria interna (abbreviato nell’acronimo inglese IAQ, indoor air quality). Nel caso in cui il valore di una di esse risulti alterato, a causa di influenze esterne, variazioni di carico o altri motivi, la regolazione automatica agisce riportandole ai valori prestabiliti dalle condizioni di comfort. Il circuito della regolazione comprende un rilevatore, un regolatore e un attuatore. Il primo segnala il valore attuale, il secondo trasmette il comando dell’incompatibilità del valore al terzo, il quale ripristina le condizioni desiderate.148
5.1.4. Filtrazione
È il processo di rimozione dall’aria delle particelle dannose e pericolose per la salute dell’uomo nell’ambiente chiuso climatizzato, parte integrante del controllo totale della qualità dell’aria interna. Avviene attraverso dei dispositivi, chiamati filtri per aria, che filtrano sia l’aria primaria di immissione, sia quella secondaria ricircolata nel locale confinato.149
5.1.5. Ventilazione
È la tecnica di immissione ed estrazione dell’aria dall’ambiente chiuso allo scopo di offrire il comfort agli occupanti, eliminando odori e gli inquinanti; questo processo è incluso nello studio degli impianti che migliorano la qualità dell’aria interna. Avviene tramite dei dispositivi fondamentali per il movimento dell’aria, quali i ventilatori, che rappresentano la base del processo di condizionamento. Trasmettono l’energia meccanica all’aria che li attraversa per l’ottenimento delle frizioni opposte dal circuito che deve transitare. 150
147 C. CASALE, Prontuario dei termini per… cit. p.155. 148 Ibidem, pp.151,152.
149 Ibidem, p.87. 150 Ibidem, pp-181,182.
86
5.1.6. Distribuzione dell’aria
È il processo di immissione del quantitativo appropriato d’aria trattata negli ambienti condizionati mediante il prelievo dell’aria dalla rete dei condotti afferenti. I dispositivi di distribuzione sono le scatole terminali, che controllano quantità, velocità, pressione, temperatura e umidità dell’aria di immissione; trattano con diverse tecniche l’aria che proviene dai condotti di distribuzione che proviene dall’unità di trattamento dell’aria a condizioni fisse.151
5.1.7. Controllo del rumore
Il comfort delle persone che occupano uno spazio confinato nel quale le condizioni ambientali siano regolate da un impianto di condizionamento dell’aria include diversi fattori, tra cui il comfort acustico. Quest’ultimo si occupa della condizione psicofisica delle persone affinché possano svolgere le loro attività senza essere disturbati dal campo della pressione sonora circostante. La tollerabilità del rumore è stabilita in base a criteri e regolamenti nazionali ed internazionali:152 gli standard ISO 7730 (la più recente è 7730:2005)153 e
ASHRAE (la più recente è 55/2017)154 definiscono i parametri del comfort ambientale.