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  • Lo scopo di questo manuale, è di fornire informazioni di carattere tecnico e commerciale sufficienti a comprendere le nozioni fondamentali su cui si basa la climatizzazione e dare una preparazione idonea per poter scegliere il tipo di climatizzatore a seconda delle esigenze dell’ambiente e del cliente. Nel seguente elenco sono riportati gli argomenti trattati in questo manuale. INDICE 1 Che cos’è la climatizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 2 Calore e temperatura, trasmissione di calore, calore sensibile e calore latente . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 3 Umidità dell’aria, umidità relativa . . . . . . . . . . . . . . . . .8 4 Ciclo frigorifero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 5 Circuito frigorigero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 6 Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 7 Funzioni delle macchine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 8 Che cosa significa dimensionare . . . . . . . . . . . . . . . .32 9 Installazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 Il seguente manuale è per uso interno
  • La climatizzazione consiste nel controllo simultaneo e interdipendente di quattro condizioni fondamentali che si realizzano in ambiente: la temperatura, l’umidità, il movimento e la qualità dell’aria. Il successo di ogni impianto di climatizzazione, piccolo o grande che sia, consiste nel mantenere il controllo di queste variabili attraverso le quali si realizza il benessere termoigrometrico delle persone. La tendenza costante verso una migliore qualità della vita ha reso possibile lo sviluppo di svariati sistemi per il controllo del clima all’interno di ambienti. Questi sistemi rendono possibile la climatizzazione integrale estate e inverno di abitazioni, edifici commerciali... e svariate altre destinazioni. Durante tutto l’arco dell’anno, l’utente può mantenere il clima che desidera all’interno dei propri locali in modo da svolgere le sue attività nelle condizioni più confortevoli e rilassanti. La climatizzazione è basata in gran parte sugli scambi di calore tra il corpo umano e l’ambiente ad esso circostante, quindi il primo “fattore” da considerare è il calore. 1. CHE COS’È LA CLIMATIZZAZIONE IL CALORE Tutti i corpi solidi, liquidi, aeriformi, sono costituiti da molecole, soggette a dei moti continui tra loro. Fornendo calore ad un corpo se ne aumenta l’agitazione molecolare; sottraendo calore ad un corpo l’agitazione molecolare viene rallentata, fino ad arrestarsi del tutto alla temperatura dello “zero assoluto” -273° C condizione in cui tutto il calore risulta estratto dal corpo. 2. CALORE E TEMPERATURA, TRASMISSIONE DI CALORE, CALORE SENSIBILE E CALORE LATENTE L’unità di misura della potenza termica è: • nel Sistema Internazionale (S.l.): watt (W); • nel Sistema Tecnico (S.T.) : caloria/h (cal/h); il multiplo largamente usato è la Kcal/h (=1000 cal/h). In Italia per distinguere il processo di raffreddamento viene usata la frig/h che costituisce l’equivalente della Kcal/h, oppure i BTU/h (Sistema Tecnico Britannico). Watt Kcal/h Btu/h Watt 1,00 0,86 3,41 Kcal/h 1,16 1,00 3,97 Btu/h 0,32 0,25 1,00 Il seguente manuale è per uso interno 3
  • LA TEMPERATURA La temperatura può essere definita come l’intensità di calore di un corpo. La temperatura da sola non può dare la quantità di calore contenuta nei corpi. Possiamo dire che la temperatura indica solo la velocità delle molecole in movimento all’interno dei corpi stessi. L’unità di misura della temperatura è: • nel Sistema Internazionale (S.l): °C (gradi Celsius); • nel Sistema Tecnico (S.T.): °C (gradi Centigradi). Nella pratica i due valori corrispondono. Per convenzione viene dato il valore ø°C alla temperatura del ghiaccio d’acqua fondente e di 100°C alla temperatura di ebollizione dell’acqua a livello del mare. LA TRASMISSIONE DEL CALORE Il calore si trasmette sempre da un corpo più caldo ad uno meno caldo. Esso cioè passa da un corpo a temperatura maggiore ad un altro a temperatura minore. Non si verifica mai il contrario. Il calore può trasmettersi in tre diversi modi: • Conduzione - E’ il sistema fondamentale di trasmissione del calore attraverso i solidi. Le molecole del corpo trasmettono la propria agitazione, di origine termica, dal punto riscaldato a tutte le altre parti del corpo. Un esempio immediato può aversi scaldando una estremità di un tondino di ferro: il calore raggiunge lentamente anche l’estremità opposta. • Convezione - E’ il metodo di trasmissione tipico nei fluidi, dei liquidi e dei gas. Qui sono le molecole stesse, in stato di agitazione termica, che migrano attraverso l’ambiente nel quale è confinato il fluido; si parla a questo proposito di “moti convettivi” del fluido, che permettono una buona distribuzione del calore nell’ambiente interessato. Un esempio è dato da un calorifero che riscalda l’aria ad esso circostante; l’aria calda tende a salire verso il soffitto dove, raffreddandosi, ridiscende gradatamente. Sono appunto questi i moti convettivi dell’aria che, nel nostro caso, fanno si che una persona a distanza dal calorifero possa venirne riscaldata. • Irraggiamento - E’ la forma di trasmissione di calore tramite i raggi infrarossi., ogni corpo con temperatura superiore allo 0 assoluto (-273°C) emette raggi infrarossi. Il maggior esempio è dato dal sole che riscalda la terra attraverso il vuoto siderale. 4 Il seguente manuale è per uso interno
  • IL CALORE LATENTE DI FUSIONE E IL CALORE LATENTE DI VAPORIZZAZIONE Il calore latente di fusione rappresenta la quantità di calore necessaria al passaggio dallo stato solido allo stato liquido, di 1 kg della sostanza, a temperatura costante. Nel caso del ghiaccio, ad esempio, il calore latente di fusione è di 333,8 kJ/kg (80 kcal/kg). Durante la fusione (alla pressione atmosferica al livello del mare) la temperatura rimane a 0°C. Per fare un esempio pratico immaginiamo di avere 1 kg di ghiaccio alla temperatura di 20°C e di iniziare a scaldarlo. La temperatura del ghiaccio aumenterà progressivamente in modo lineare fino a 0°C, a questo punto, per quanto calore si fornisca, la temperatura non aumenterà fino a che tutto il ghiaccio non si sarà sciolto in acqua. Tutto il calore fornito in questa fase sarà servito a far sciogliere il ghiaccio senza aumentarne la temperatura: avrà cioè costituito il calore latente di fusione. Possiamo vedere questo processo rappresentato nella figura. La figura schematizza cambiamenti di stato dell’acqua in funzione del calore ad essa fornito. Ritorniamo al chilogrammo di ghiaccio scioltosi in acqua. Se continuiamo a scaldare l'acqua essa aumenterà linearmente la propria temperatura da 0°C a 100°C, come visto nella figura. Raggiunti i 100°C l'acqua inizierà a bollire, ma per quanto la si potrà ancora riscaldare essa non aumenterà la propria temperatura ed il calore fornito andrà a provocare l'evaporazione dell'acqua a temperatura costante e a pressione atmosferica; costituirà perciò il calore latente di vaporizzazione. Quindi, ultimando l’analisi del grafico in figura, possiamo osservare che: - nel tratto CD avviene l'aumento di temperatura dell'acqua fino al valore di ebollizione (= CALORE SENSIBILE) Il seguente manuale è per uso interno 5
  • - nel tratto DE avviene invece il cambiamento di stato dell'acqua da liquido a vapore (=CALORE LATENTE) - nel tratto EF ogni ulteriore quantità di calore fornita al vapore ne provoca il surriscaldamento con aumento di temperatura, come indicato (= CALORE SENSIBILE). Il cambiamento di stato avviene ad una determinata temperatura, detta ”temperatura di saturazione”, che è strettamente vincolata alla pressione a cui è soggetto il fluido interressato. Vogliamo dare ora alcune semplici e rapide definizioni: - temperatura di saturazione = è la temperatura di ebollizione di un fluido. - liquido saturo = è la condizione di un liquido che, per una data pressione, si trova alla temperatura di ebollizione. - vapore saturo umido = è il vapore che si riscontra immediatamente sopra il livello di un liquido, quando questo si trova alla sua temperatura di ebollizione. - vapore saturo secco = è il vapore (non surriscaldato) non in presenza di liquido come lo si può avere ad esempio, in un recipiente. Sono definizioni semplicistiche ma utili a comprendere i concetti principali cui si ricorrerà spesso a proposito dei refrigeranti. Perché è importante il calore latente di vaporizzazione? Immaginiamo di avere un fluido con temperatura di ebollizione di 15°C. Questo fluido, in una normale giornata estiva (con temperatura esterna maggiore di 15°C) bollirà ed evaporerà sottraendo calore all'ambiente e raffreddandolo fino alla completa evaporazione. In natura esistono numerosi composti con temperature di ebollizione ridotte o molto ridotte, l'ammoniaca ad esempio ha una temperatura di ebollizione a pressione atmosferica di -33,35°C. Nelle macchine frigorifere per sottrarre il calore viene sfruttata proprio questa proprietà, tipica di alcune sostanze di avere temperature di ebollizione ridotte ed elevati calori latenti di vaporizzazione, in modo da asportare quantità di calore quanto maggiori possibili dall'ambiente o dal fluido da raffreddare. L’ENTALPIA L'entalpia si può definire come la quantità di energia interna (calore) posseduta da 1 Kg di una sostanza in un dato stato, ad una determinata temperatura. Nel ST viene misurata in kCal/kg. Ad esempio l’entalpia del vapore d'acqua saturo è data dalla somma di due grandezze: l'entalpia dell'acqua a 100°C, che vale 100 Kcal/Kg, più il calore latente di vaporizzazione che corrisponde a 540 kcal/kg. L'entalpia del vapore d'acqua saturo è così pari a: ST 100 + 540 = 640 kCal/kg Pressione (kg/cm2) 6 Il seguente manuale è per uso interno
  • IL DIAGRAMMA PRESSIONE-ENTALPIA PER IL VAPOR D'ACQUA Ora possiamo tracciare un preciso diagramma per il vapor d'acqua saturo: il diagramma pressione-entalpia vedi figura. Il diagramma, riferito a 1 kg di fluido, permette di apprezzare stato e contenuto di calore (entalpia) del vapore d'acqua saturo in funzione della sua pressione. Dalla pressione, come già visto, è agevole risalire a determinati valori di temperatura. Tutti i punti all'interno della curva nella fig. 2 si riferiscono al vapore d'acqua saturo in condizioni diverse di entalpia e pressione. La curva viene convenzionalmente suddivisa in due parti: a sinistra la curva del liquido saturo e a destra la curva del vapore saturo. Il punto che segna l'unione tra le due parti è detto punto critico. Nel punto critico si ritrovano indifferentemente liquido e vapore. In questo punto basta un lieve aumento dell'entalpia per far passare il fluido allo stato di vapore, così come una lieve diminuzione dell'entalpia lo porta il fluido. Nella pratica non si verificano applicazioni di fluidi nelle condizioni di punto critico. Il vapore d'acqua nella zona a sinistra della curva del liquido saturo si trova allo stato di liquido sottoraffreddato. Invece, il vapore a destra della curva del vapore saturo si trova allo stato di vapore surriscaldato. Un liquido si dice sottoraffreddato quando si trova a una temperatura inferiore a quella di saturazione (ebollizione) alla stessa pressione, mentre un vapore si dice surriscaldato quando si trova a una temperatura superiore a quella di saturazione alla stessa pressione. Il seguente manuale è per uso interno 7
  • Nel caso del vapor d'acqua ad esempio, la sua temperatura di saturazione alla pressione atmosferica è di 100°C. Alla stessa pressione il vapore risulterà surriscaldato per ogni temperatura superiore a 100°C. VEDIAMO ORA RAPIDAMENTE L'UTILITA DEL DIAGRAMMA PRESSIONE-ENTALPIA Se tracciamo su di esso una retta orizzontale, ed individuiamo i due punti sulla curva A e B. Il punto A individuerà il contenuto di calore (o entalpia) di 1 kg di liquido saturo mentre il punto B individuerà l'entalpia del vapore saturo. La differenza tra l'entalpia dei punti A e B corrisponde al calore latente di vaporizzazione. Il tratto AB rappresenta pertanto una trasformazione, o più precisamente un processo di evaporazione, attraverso il quale il vapore d'acqua passa dallo stato di liquido saturo allo stato di vapore saturo secco, passando attraverso fasi intermedie di miscugli liquido-vapore all’interno della curva. Questa trasformazione avviene a spese del calore sottratto all'ambiente con il conseguente suo raffreddamento. Il diagramma rappresentato si riferisce, al vapore d'acqua, ma è realizzato e valido anche per i comuni fluidi refrigeranti e ne vedremo più avanti l'importanza. 3. UMIDITÀ DELL’ARIA UMIDITÀ RELATIVA L’umidità è la quantità di vapore acqueo contenuta nell’aria. Variando la temperatura dell’aria, varia anche la quantità massima di vapore contenibile nell’aria stessa. Nella tab. 1 sono riportati i massimi contenuti di umidità nell’aria, a livello del mare, in funzione della temperatura. I contenuti di umidità sono espressi in grammi d’acqua per chilogrammo d’aria secca. Come alla temperatura di 30°C la quantità massima di vapore contenibile nell’aria è di 27,2 grammi per ogni chilogrammo di aria secca mentre a 5°C la quantità massima è di 5,4 grammi per ogni chilogrammo. Questo significa che raffreddando dell’aria umida, una parte del vapore acqueo dovrà ritornare allo stato liquido (condensa) perché l’aria fredda può contenere meno vapore di quella calda. In questo modo è possibile togliere dall’aria una parte del suo contenuto di vapore (deumidificazione). Il rapporto percentuale tra il contenuto di vapore nell’aria e la massima quantità contenibile a quella determinata temperatura, viene definito con il termine umidità relativa (U.R). Ad es. se alla predetta temperatura di 30°C il contenuto effettivo di umidità è di 15,3 g/kg, l’umidità relativa sarà di: 15,3 x 100 27,2 8 Il seguente manuale è per uso interno = 56,25%
  • Oltre che per cause naturali, negli ambienti chiusi il contenuto dell’umidità dell’aria può aumentare per effetto delle persone presenti, per le attività che vi si svolgono. Tab. 1 - Contenuti massimi di umidità nell’aria (g/kg aria secca) Temperatura (°C) Contenuto di umidità (grammi/kg) -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1,60 1,75 1,91 2,08 2,27 2,47 2,69 2,94 3,19 3,47 3,78 4,07 4,37 4,70 5,03 5,40 5,79 6,21 6,65 7,13 7,63 8,15 8,75 9,35 9,97 10,6 11,4 12,1 12,9 13,8 14,7 15,6 16,6 17,7 18,8 20,0 21,4 22,6 24,0 25,6 27,2 Il seguente manuale è per uso interno 9
  • LA MOVIMENTAZIONE DELL’ARIA La corretta distribuzione dell’aria è una parte importante e delicata dell’installazione, infatti si dovrà tenere conto di come il flusso d’aria fuoriesce dalla macchina e si distribuisce nel locale. ARIA CALDA ARIA FREDDA Kg VARIE VELOCITA' • un flusso d’aria calda tende a salire verso l’alto. • un flusso d’aria fredda tende a cadere verso il basso • la mandata dell’aria è più lunga quanto più grande è la velocità con cui esce dal climatizzatore. La scelta del tipo di climatizzatore e la posizione nel locale in cui verrà installato, dovranno essere pensate ponendo particolare attenzione al percorso del flusso d’aria sia nella situazione estiva che in quella invernale (nel caso il climatizzatore sia a pompa di calore). Si deve evitare che il flusso d’aria colpisca gli occupanti del locale; è accettabile invece che nella zona in cui la persona è di passaggio vi sia un certo movimento d’aria. 10 Il seguente manuale è per uso interno
  • Se si effettua l’installazione del climatizzatore in una stanza da letto il flusso dell’aria non deve colpire la zona letto, ma possibilmente indirizzare il flusso nella zona di transito ai piedi del lo stesso. Assicurarsi che il flusso dell’aria non venga ostruito da tendaggi o altro. E’ sempre consigliabile installare il climatizzatore nella parete più vicina ad un terrazzo o balcone in modo da non avere problemi con le tubazioni e lo scarico della condensa che dovrà collegarsi con l’unità posta all’esterno. CONDIZIONI DI BENESSERE Il corpo umano, è molto sensibile alle variazioni della sua temperatura. Se la temperatura tende ad aumentare a causa del calore esterno o degli sforzi compiuti, il corpo cerca di raffreddarsi rilasciando, attraverso la pelle, piccole quantità di acqua. Normalmente quest’acqua evapora sottraendo calore al corpo; lo stesso fenomeno di raffreddamento è avvertibile, ad esempio, quando lasciamo asciugare all’aria le mani bagnate. Tuttavia più l’aria è carica di umidità e meno vapore riesce ad assorbire, quindi l’acqua emessa dal corpo evapora con difficoltà e rimane in parte allo stato liquido, formando le gocce di sudore. Per questi motivi, l’elevato grado di umidità è molto fastidioso d’estate quando l’innalzamento della temperatura dell’aria provoca anche il riscaldamento del corpo, mentre in inverno, essendo limitata la traspirazione a causa della bassa temperatura, anche in presenza di umidità elevata non avvertiamo fastidio. Per completezza, occorre sottolineare che un’elevata umidità favorisce lo sviluppo di muffe e batteri e, specie nel periodo invernale, è causa di fenomeni reumatici. Nemmeno un valore troppo basso di umidità è raccomandabile perché l’aria secca avendo un’elevata capacità di assorbimento di vapore acqueo, causa problemi come secchezza di gola, delle mucose nasali, ecc. con l’indebolimento delle difese agli agenti Il seguente manuale è per uso interno 11
  • patogeni e possibili insorgenze di infiammazioni, malattie ecc. Le condizioni di benessere sono ovviamente soggettive, tuttavia sulla base di dati statistici, sono stati definiti dei valori di temperatura (T) e di umidità relativa (U.R.) considerati di benessere. • Periodo estivo • Periodo invernale T = 24°C - 26°C T = 20°C - 21°C U.R. = 60% - 50% U.R. = 50% - 40% Bisogna ricordare inoltre, che nel periodo estivo è necessario evitare sbalzi di temperatura elevati tra l’ambiente esterno e quello interno; normalmente la differenza di temperatura deve essere di 6°C - 8°C. Esempio: temperatura esterna = 34°C temperatura interna = 26° C Ulteriore elemento di rilevante importanza nelle condizioni di benessere è la qualità dell’aria che costituisce da qualche tempo oggetto di forte attenzione da parte del pubblico. Ecco perché nasce l’esigenza di una migliore qualità dell’aria negli ambienti in cui viviamo, determinata dalla migliore purezza dell’aria con opportuna filtrazione. Tutti i climatizzatori MTS sono dotati, oltre che del filtro standard ad ampia superficie, del filtro a carboni attivi per assorbire gli odori e trattenere le particelle di impurità. Filtro a carboni attivi caricati elettrostaticamente 12 Il seguente manuale è per uso interno
  • IL CICLO FRIGORIFERO. IL DIAGRAMMA PRESSIONE-ENTALPIA Il fluido frigorigero condensato al punto A si trova sulla curva di saturazione del liquido. Esso ha una temperatura tk (temperatura di cond e n s a z i o n e ), una pressione p1 (pressione di condensazione). Quando il liquido passa attraverso il dispositivo di laminazione le sue condizioni cambiano da A a B. Questo cambiamento deriva dalla caduta di pressione da p1 a p2 (pressione di evaporazione). A causa della caduta di pressione, si stabilisce un più basso punto di ebollizione alla temperatura to (temperatura di evaporazione). Nel passaggio attraverso il dispositivo di laminazione il fluido non cede e non assorbe calore, anche l’entalpia rimane al valore Eo. All’ingresso nell’evaporatore si ha una miscela di liquido e vapore punto B, mentre si ha solamente vapore saturo punto C 4. CICLO FRIGORIFERO all’uscita dell’evaporatore. La pressione e la temperatura sono le stesse del punto B perchè il fluido è evaporato, ma, poichè attraverso l’evaporatore essa ha assorbito calore dall’ambiente circostante, l’entalpia aumenta fino al punto E2. Nel punto D, si ha l’ingresso del vapore surriscaldato alla pressione p1. Il fluido, attraversando il condensatore si raffredda, cedendo calore all’ambiente circostante e l’entalpia si ritroverà al punto Eo. All’interno del condensatore si ha un primo cambiamento di condizioni da vapore fortemente surriscaldato a vapore saturo (punto E), quindi si ha la condensazione del vapore saturo dal punto E al punto A. Dal punto E al punto A tra questi due punti la temperatura rimane costante. Il seguente manuale è per uso interno 13
  • 5. CIRCUITO FRIGORIFERO Il ciclo frigorifero, che abbiamo visto nel capitolo precedente, si realizza all’interno del “CIRCUITO FRIGORIFERO” che è costituito, come si vede dalla figura sottostante, dai seguenti componenti. 1) Compressore 2) Condensatore 3) Capillare, orifizio, valvola termostatica 4) Evaporatore 5) Valvola d’inversione ciclo, presente solo nei modelli a pompa di calore SCHEMA DEL CIRCUITO A POMPA DI CALORE Esamineremo questi cinque elementi del circuito facendo riferimento all’applicazione che ci interessa in questo momento e cioè il condizionamento autonomo dell’aria con condizionatori raffreddati ad aria. 14 Il seguente manuale è per uso interno
  • 5.1 COMPRESSORE Il “cuore” del circuito frigorifero è costituito dal compressore. La sua funzione è quella di aspirare il vapore refrigerante a bassa pressione e a bassa temperatura per comprimerlo e portarlo a valori più elevati di pressione e temperatura. Il compressore è una macchina volumetrica, che aspira una quantità di vapore, la quale dovrà essere compressa. Esistono diversi tipi di compressore. In tutti i tipi di compressore, il gas freddo in aspirazione raffredda il motore elettrico. compressore alternativo compressore rotativo A entrata aspirazione B camera di compressione C uscita di scarico compressore scroll Il seguente manuale è per uso interno 15
  • 5.2 CONDENSATORE condensatore ventola 16 Il seguente manuale è per uso interno Il condensatore si trova nell’unità esterna. E nel circuito frigorifero smaltisce il calore assorbito dal refrigerante. Grazie alla compressione data dal compressore, il fluido arriva in condizione di vapore surriscaldato al condensatore, nel quale condensa e cede il calore al fluido di raffreddamento aria, dopodichè esce dal condensatore in condizioni di liquido. I condensatori sono a doppio rango costituiti da tubi in rame e lamelle in alluminio regolarmente spaziati tra loro. Il condensatore e attraversato per l’intera lunghezza da una serie di tubi di rame meccanicamente espansi per garantire una maggior aderenza e, quindi, un maggior scambio termico tra il rame e l’alluminio. I tubi di rame possono costituire sia un circuito unico, sia più circuiti, attraversando più volte le lamelle in alluminio nel senso della lunghezza e nel senso della profondità. Costruttivamente, i tubi dritti di rame sono collegati fra loro alle due estremità da opportune curve. Il vapore surriscaldato entra nella parte alta del condensatore mentre il liquido esce dalla parte bassa. La circolazione dell’aria attraverso il condensatore avviene per mezzo di un elettroventilazione che nei modelli MTS è a pale. Questa particolare confromazione aerodinamica permette di avere un’ elevata portata di aria a un basso numero di giri, questo permette la diminuzione della rumorosità.
  • 5.3 ORIFIZIO I dispositivi di regolazione qui sotto elencati, hanno la funzione di controllare il passaggio del refrigerante liquido verso l’evaporatore. 1 - Tubo capillare 2 - Orifizio a sezione controllata 3 - Valvola termostatica Tubo capillare Consiste in un tubicino di rame avente diametro e lunghezza calibrati. Viene dimensionato per garantire una precisa quantità di refrigerante corrispondente a determinati valori di pressione di condensazione, di evaporazione e di surriscaldamento, in condizioni ambientali specifiche. Al variare di almeno uno dei fattori sopra indicati, il capillare sottoalimenta o sovralimenta l’evaporatore provocando di conseguenza la variazione della reso frigorifera. capillare Orifizio a sezione controllata Consiste in un orifizio a sezione controllata in grado di effettuare l’espansione e la regolazione del fluido refrigerante. Valvola espansione elettronica La valvola termostatica è in grado di controllarne il flusso in modo continuo, esattamente risponedente alle caratteristiche del carico termico. In altre parole se il carico termico aumenta la valvola termostatica apre e all’evaporatore arriva una quantità di liquido maggiore, mentre se il carico termico diminuisce la valvola chiude mandando meno liquido all’evaporatore. In questo modo essa mantiene sempre inalterate le pressioni di lavoro e quindi di progetto del circuito. valvola espansione elettronica Il seguente manuale è per uso interno 17
  • 5.4 EVAPORATORE evaporatore ventilatore 18 Il seguente manuale è per uso interno L’evaporatore è posto nell’unità interna. Il fluido refrigerante giunge all’evaporatore dal condensatore in condizioni di liquido sottoraffreddato. Nel passaggio attraverso il dispositivo di laminazione, per effetto della differente pressione tra condensatore ed evaporatore, una piccola quantità di liquido evapora raffreddando il liquido restante. Il liquido refrigerante, a temperatura ridotta, entra così nell’evaporatore dove, per effetto del la pressione ridotta ivi esistente e della maggiore temperatura del fluido circostante, evapora con conseguente sottrazione di calore dal fluido da trattare. Evaporando quindi esso ritorna allo stato di vapore per essere aspirato nuovamente dal compressore. Da una parte entra il fluido refrigerante liquido, mentre dall’altra il refrigerante esce allo stato di vapore. Questi tipi di evaporatori vengono chiamati evaporatori alettati, i più comuni e i più conosciuti. L’evaporatori di tipo alettato ha installatoun ventilatore per consentire uno scambio termico più efficace tra il refrigerante all’interno dei tubi, e l’aria da trattare. Il particolare disegno delle lame dei ventilatori dell’unità interna dei climatizzatori MTS permette una notevole riduzione della rumorosità.
  • 5.5 VALVOLA D’INVERSIONE CICLO Questa valvola è presente nelle versioni a pompa di calore, ha lo scopo di scambiare il ruolo del condensatore con quello dell’evaporatore e viceversa. Il suo azionamento avviene mediante una bobina che è eccitata o diseccitata a seconda che l’apparecchio debba erogare caldo o freddo. valvova Un fluido deve avere le caratteristiche più auspicabili per un fluido refrigerante ottimale come segue. 6. GAS 1 - Non inffiammabilità e non tossicità. 2 - Le pressioni corrispondenti alle temperature disponibili con i normali fluidi di raffreddamento del condensatore (aria o acqua) non devono risultare eccessive, onde eliminare la necessità di un macchinario eccessivamente pesante e costoso. 3 - Le pressioni corrispondenti alle temperature richieste per condizionamento e refrigerazione non devono risultare inferiori a quella atmosferica, onde evitare l’ingresso d’aria e vapore d’acqua nel circuito. Il frigorigeno dunque deve presentare una favorevole caratteristica pressione-temperatura, in modo da evitare pressioni troppo elevate al condensatore e pressioni troppo ridotte all’evaporatore. 4 - Elevato calore latente di vaporizzazione. Questa caratteristica si identifica con la qualità di calore necessario affinchè 1 kg di fluido passi dallo stato liquido allo stato di vapore e quindi definisce la quantità di calore che il liquido frigorigeno può assorbire dall’aria o dall’acqua da raffreddare. Un elevato calore latente di vaporizzazione riduce la quantità di fluido in circolazione nel circuito a parità di effetto frigorifero prodotto. 5 - Ridotta temperatura di fine compressione. E’ necessaria per prevenire il rischio di carbonizzazione dell’olio e di deformazione delle valvole del compressore. Il seguente manuale è per uso interno 19
  • 6 - Ridotto volume specifico allo stato di vapore, in modo da ridurre la cilindrata del compressore (e perciò il suo costo). 7 - Ridotto calore specifico allo stato liquido per rendere minima la frazione evaporata durante l’espansione dalla pressione di condensazione alla pressione di evaporazione (passaggio attraverso la valvola termostatica). 8 - Buona compatibilità con gli olii e i lubrificanti normalmente impiegati nei compressori frigoriferi. Il fluido frigorigeno non deve provocare contaminazione (sporcamenti) delle superfici degli scambiatori di calore con cui viene a contatto in miscela con gli altri olii, nè deve pregiudicare l’efficacia di questi ultimi. 9 - Assenza di effetti corrosivi verso i metalli normalmente utilizzati nei sistemi frigoriferi, ed elevata stabilità chimica. 10 - Basso costo e buona disponibilità, ovviamente. I TIPI DI REFRIGERANTI Fino ad oggi, l’industria del condizionamento dell’aria ha utilizzato in grandissima parte dei refrigeranti “puri”, ossia con un singolo componente, quale l’R 22. I refrigeranti puri non variano la propria composizione durante il cambiamento di fase nel circuito (il passaggio da liquido a vapore o viceversa). Nella ricerca di refrigeranti sostitutivi però non è stato possibile sviluppare un refrigerante puro che garantisse tutti i requisiti e le caratteristiche attese, con l’eccezione dell’R 134a. Infatti, molti nei nuovi refrigeranti candidati alla sostituzione dell’R 22 costituiscono miscele di vari composti e, secondo le caratteristiche ed il comportamento, vengono definiti come: miscele, fluidi Azeotropi, Quasi-Azeotropi e Zeotropi. Vediamo brevemente il significato di questi termini. Le MISCELE sono costituite da 2 o più fluidi refrigeranti in opportuni rapporti tra loro che possono essere utilizzati anche individualmente in altre applicazioni. Gli AZEOTROPI sono miscele di sostanze diverse che non cambiano la loro composizione volumetrica nè la temperatura di saturazione in modo apprezzabile durante l’evaporazione o la condensazione a pressione costante. Nella figura 18 è rappresentato il classico ciclo frigorifero sul diagramma pressioni-entalpie; come si può osservare entrambi i processi di evaporazione e condensazione si svolgono a pressioni e temperature costanti. I QUASI-AZEOTROPI sono miscele che presentano solo un leggero “scorrimento” (detto glide) della temperatura di evaporazio- 20 Il seguente manuale è per uso interno
  • ne e condensazione durante le fasi di cambiamento di stato. Tuttavia tale scorrimento non provoca effetti apprezzabili sulle prestazioni, funzionamento e sicurezza dell’impianto. Ciclo frigorifero rappresentato sul diagramma pressionientalpie. Con l’utilizzo di un fluido Azeotropo i processi di evaporazione e condensazione si svolgono a pressioni e temperature costanti. Ciclo frigorifero sul diagramma pressioni-entalpie riferito all’utilizzo di un fluido Zeotropo. In questo caso i processi di evaporazione e condensazione si realizzano a pressioni costanti ma a temperature variabili, il cosidetto glide. Gli ZEOTROPI sono essi pure miscele che però si differenziano dalle precedenti poichè le loro temperature di evaporazione e condensazione subiscono dei marcati scorrimenti (glide) durante i cambiamenti di stato e la composizione volumetrica varia in modo apprezzabile. Nella figura in alto è rappresentato ancora una volta il ciclo frigorifero sul diagramma pressioni-entalpie. In questo caso però il fluido utilizzato è uno Zeotropo ed i due processi di evaporazione e condensazione si svolgono a pressioni costanti ma a temperature variabili secondo un certo valore di glide. I componenti di una miscela sono selezionati in base alle caratteristiche filiali che si desiderano ottenere. Esse comprendono la pressione di vapore, le proprietà termodinamiche, la compatibiIl seguente manuale è per uso interno 21
  • lità con i materiali ed i lubrificanti, l’infiammabilità, la tossicità, la stabilità, le caratteristiche ecologiche ecc. Il comportamento delle miscele può pertanto differire da quello di un refrigerante puro ed avere influenza sulle prestazioni del circuito Frigorifero. Di seguito ne sono descritti i comportamenti più rappresentativi. IL COMPORTAMENTO DELLE MISCELE Le sostenze azeotropiche, quasi azeotropiche o zeotropiche, indipendentemente dal tipo, allo stato di liquido puro o di vapore puro presentano una composizione intimamente miscelata e le loro proprietà risultano del tutto uniformi. Invece, quando sono presenti sia liquido che vapore (come nell’evaporatore, nel condensatore e in vari casi nel ricevitore di liquido), il comportamento della miscela dipende dal fatto che essa sia azeotropica o zeotropica. In una miscela azeotropica la composizione percentuale del liquido e del vapore sarà sempre virtualmente la stessa quando entrambi sono presenti. Nell’evenienza di una perdita, non si produrrà alcuna variazione sostanziale della composizione del refrigerante rimasto nel circuito. Invece la composizione di vapore e di liquido delle miscele zeotropiche sono diverse quando entrambi sono presenti contemporaneamente. Nell’evenienza di una perdita dall’evaporatore o dal condensatore, con fuga di solo vapore, può prodursi un cambiamento nella composizione del refrigerante rimasto. Se poi il circuito impiega un evaporatore allagato o evaporatori multipli, la composizione del liquido può differire sostanzialmente da quella del vapore con la conseguenza di variazioni della circolazione di refrigerante nel circuito. Le miscele quasi-azeotropiche hanno un comportamento simile a quelle zeotropiche, sebbene con variazioni ed effetti che possono essere sensibilmente minori e, per certi composti, di trascurabile conseguenza sul comportamento dell’impianto. Poichè nelle miscele zeotropiche e quasi-zeotropiche la composizione del vapore può differire da quella del liquido, è indispensabile effettuare la carica delle macchine in fase liquida. Invece, se si effettua la carica in fase di vapore, la composizione del refrigerante nel circuito non risulterà la stessa che si ha entro la bombola. Ciò è dovuto al frazionamento del refrigerante che si verifica entro la bombola stessa quando ne viene rimosso il solo vapore. 22 Il seguente manuale è per uso interno
  • I NUOVI REFRIGERANTI HFC Esaminiamo ora le caratteristiche specifiche dei principali refrigeranti alternativi sviluppati fino ad oggi, o riproposti. Nella tab. 1 sono elencati i principali refrigeranti sviluppati più di recente, possibili candidati per la sostituzione dell’R 22. Si presentano tre gruppi di refrigeranti con caratteristiche ben distinte: • un gruppo di refrigeranti puri (Propano, Ammoniaca e R 134a); • due miscele di sostanze quasi-azeotropiche ad alta pressione, R 410A e 410B; • un gruppo di miscele zeotropiche a base di R 32, R 125 e R 134a, tra le quali figura in particolare l’R 407C, a media pressione. Sull’ammoniaca e sul propano si possono fare le prime considerazioni: benchè essi siano fluidi perfettamente ecologici e con buone proprietà termodinamiche, presentano i noti rischi di incendio e di esplosione oltre ad avere caratteristiche tossiche, come per l’ammoniaca. Ciò impone una necessaria cautela ed una revisione delle normative per impieghi nel settore civile a larga scala. Dei rimanenti, attualmente i candidati più favoriti risultano l’R 407C, (prodotto già con i nomi commerciali di AC 9000 e Klea 66) e l’R 410A e 410B (prodotti con i nomi commerciali di AZ 20 e AC 9100). Le caratteristiche basilari di tali refrigeranti sono riportate nella tabella qui di seguito. Ad essa facciamo riferimento per le considerazioni che seguono. I TRE GRUPPI RAPPRESENTATIVI DI REFRIGARANTI: PURI, QUASI AZEOTROPI E ZEOTROPI TIPO Puro Puro Puro Puro quasi Azeotropo Zeotropo Zeotropo Zeotropo Zeotropo Zeotropo COMPOSIZIONE R 22 Propano Ammoniaca R 134a R 31/125 R 32/125/134a R 32/125/134a R 32/134a R 32/134a R 32/125/134a/290 IDENTIFICAZIONE% R 22 R 290 R 717 R 134a R 410A R410B R 407C 10/70/20 30/70 25/75 20/55/20/5 GLIDE °C O 0 O 0 O,11 5,4 2,9 5,7 5,4 3,5 HGWP 0,34 0 0 0,28 0,44 0,37 0,63 0,23 0,24 0,52 Il seguente manuale è per uso interno 23
  • CONFRONTO TRA I PRINCIPALI REFRIGERANTI CANDIDATI A SOSTITUIRE Caratteristiche Glide 0 HGWP0,34 Pressione a 54,5°C, Kpa EER compressore, (% R 22) Capacità frigorifera (y. R 22) Scambio termico Diametro tubi Prestazioni dell’impianto Costo dell’impianto Progettazione necessaria R 22 0 0,28 2,139 100% 100% 100% - R 134a R 407C (AC 9000 KLEA 66) 5,4°C 0,11°C 0,37 0,44 1,476 2,262 101% 95÷101% 65% 98÷105% inferiore identico maggiore identico sensib. inferiori 95÷100% sensib. maggiore identico significativa minore R22 R 410A R 410B (AZ 20 AC 9100) 3,406 92÷10 149÷155% più elevato più piccolo 98÷104% sensib. minore significativa R 134A E’ un refrigerante puro, HFC, costituito da un singolo componente, e perciò non è soggetto a “scorrimenti” di temperatura (glide) durante i cambiamenti di stato. Un’ulteriore caratteristica positiva è rappresentata dal basso potenziale di riscaldamento globale (HGWP) rispetto agli altri refrigeranti. Purtroppo esso presenta una capacità termodinamica sensibilmente più ridotta, rispetto all’R 22. La conseguenza di ciò è che, a parità di potenza frigorifera, una macchina caricata con R 134a deve essere tra il 30% e il 40% più grande di una con R 22 (compressore di maggiore cilindrata, tubi di maggiore sezione e scambiatori di maggior superficie). A ciò si aggiunge il fatto che il coefficiente di scambio termico dell’R 134a è minore di quello dell’R 22 e, da esperienze preliminari, sembra che esso sia inoltre soggetto a diminuire nell’uso. Per queste ragioni sembra difficile che l’R 134a possa affermarsi nel condizionamento dell’aria civile. Diverse e più favorevoli sono invece le prospettive di utilizzo nelle grandi centrali frigorifere equipaggiate con compressori a vite e centrifughi che hanno utilizzato tradizionalmente R 11 ed R 12. In queste applicazioni l’R 134a può costituire una soluzione eccellente con costi di investimento contenuti e con minori requisiti di riprogettazione delle macchine. R 407C l’R 407C è un HFC, una miscela ternaria di R 32, R 125 e R 134a, e presenta caratteristiche operative simili a quelle dell’R 22. Si tratta però di un fluido Zeotropo, con uno scorrimento di temperatura (glide) non trascurabile, di 5,4°K; a ciò si aggiunge anche lo svantaggio di una minor efficienza rispetto all’R 22. 24 Il seguente manuale è per uso interno
  • Esso offre tuttavia la maggior semplicità di conversione degli impianti rispetto alle altre alternative. Si può ritenere in impianti o macchine dove il suo glide risulti accettabile, l’R 407C rappresenti una scelta interessante per il passaggio all’uso di HFC. Invece, il suo impiego deve essere attentamente valutato in quelle applicazioni dove l’effetto del glide sulle prestazioni del circuito frigorifero possano essere sensibili, ad es. in impianti con evaporatori allagati o evaporatori multipli. Neppure il suo utilizzo per il retrofit di impianti già funzionanti con R 22 può essere immediato, poichè, com’è noto, tutti gli HFC non possono funzionare con oli minerali e necessitano di oli poliesteri. Ciò richiede estese operazioni di pulizia del circuito frigorifero. R 410A E R 410B Questi due refrigeranti HFC costituiscono delle miscele di R 32 e R 125 ed hanno comportamento quasi-Azeotropico, perciò il loro scorrimento di temperatura o glide è trascurabile. Essi funzionano però a pressioni sensibilmente più elevate dell’R 22, come può vedersi nella già richiamata tab. 2. Dalle prove realizzate fino ad oggi risulta che, sebbene con questi nuovi refrigeranti non si possa raggiungere l’efficienza teoricamente ottenibile con l’R 22, le loro caratteristiche di scambio termico si rivelano superiori nella maggior parte degli impianti. L’utilizzo dell’R 410A e R 410B comporta d’altra parte la necessità di riprogettare estesamente le macchine ed i circuiti frigoriferi. Un importante vantaggio che si prospetta per l’utilizzo di questi refrigeranti sta nel fatto che, per effetto della loro maggior densità, pressione di lavoro e capacità di scambio termico, essi consentono di ridurre la grandezza dei componenti dei circuiti frigoriferi, a parità di potenza resa. Oppure, a parità di grandezza dei componenti, di aumentare sensibilmente la capacità frigorifera erogata rispetto al funzionamento con R 22, fin del 50 ÷ 55%. Nel primo caso è possibile perciò beneficiare di significative riduzioni dei costi di produzione e ciò costituisce un vantaggio non indifferente per la vendita. Soprattutto nel settore dei piccoli impianti di tipo residenziale e small-commercial questo aprirebbe nuove e importanti possibilità di sviluppo. C’è un punto che apparentemente risulta meno favorevole per i nuovi HFC: il potenziale di surriscaldamento globale dell’atmosfera (HGWP) è relativamente alto, pari a 0,44 riferito a quello della CO2. D’altra parte se si fa riferimento all’effetto complessivo del surriscaldamento, tenendo conto anche delle emissioni di CO2 in centrale per la produzione di energia elettrica, la situazione si presenta molto più favorevole. Il TEWI di R 410A e R 410B risulta dello stesso ordine di grandezza, o minore, di quello degli altri refrigeranti considerati. CONCLUSIONI Da quanto si è visto, allo stato attuale l’industria non ha ancora effettuato una scelta definitiva di un fluido che possa risultare del Il seguente manuale è per uso interno 25
  • tutto soddisfacente come sostituto dell’R 22. Nella tab. 3 è riportato un riepilogo dei principali refrigeranti e delle rispettive caratteristiche applicative. L’R 134a costituisce un refrigerante puro, con ottime caratteristiche ecologiche (il suo HGWP è il più basso nel gruppo dei tre candidati, appena 0,28), ma le sue prestazioni sono intorno al 30% o più inferiori di quelle dell’R 22. Questo impone una riprogettazione delle macchine e un sovradimensionamento non indifferente di compressori, scambiatori e linee, con la conseguenza di un maggior costo. L’R 407C può essere utilizzato nelle macchine di nuova costruzione senza una particolare riprogettazione, ma verificando la compatibilità dei materiali dei componenti. Però il fatto di essere una miscela zeotropica costituisce un problema. Inoltre esso non può essere utilizzato negli impianti esistenti ad R 22 senza prima aver pulito estesamente il circuito ed averne sostituito l’olio minerale con olio poliestere. Gli R 410A e R 410B presentano una maggior pressione di lavoro dell’R 22 e richiedono una estesa riprogettazione delle macchine (e forse il riadeguamento delle normative di sicurezza). Hanno però il vantaggio di consentire la riduzione della grandezza delle macchine stesse, perciò con costi di produzione inferiori. CARATERISTICHE CFC SIMILE A APPLICAZIONI DEI PRINCIPALI ODP CFC, HCFC HGWP GLIDE, °C E HFC COMPONENTI LUBRIFICANTI R 12 - B.T. 1,00 3,10 0 R 12 MO o POE R 502 - B.T. 0,33 3,75 <0,5 R 22, 115 MO o POE HCFC simile a applicazioni ODP Componenti Lubrificanti R 22 - B.T./M.T./A.T. 0,055 R 22 MO o POE HFC simile a applicazioni ODP Componenti Lubrificanti R 134a R 12 M.T./A.T. 0 0,28 0 singolo POE R 407A R 502 B.T./M.T. 0 0,49 4,8 R32,125,134a POE R 407B R 502 B.T./M.T. 0 0,70 2,9 R32,125,134a POE R 507 R 502 B.T./M.T. 0 0,98 <0,5 R 125, 143a POE R 404A R 502 B.T./M.T. 0 0,94 <0,5 R125,143a,134a POE R 407C R 22 M.T./A.T. 0 0,37 4,4 R32,125,134a POE R 410A R 22 M.T./A.T. 0 0,44 <0,5 R 32, 125 POE R 410B R 22 M.T./A.T. 0 0,49 <0,5 R 32, 125 POE Fig. 20 A.T. = alta temperatura; M.T. = media temperatura; B.T. = bassa temperatura; M.O. = oli minerali; POE = oli poliesteri; 26 Il seguente manuale è per uso interno HGWP Glide, °C 0,34 0 HGWP Glide, °C
  • FUNZIONI DELLA SCHEDA ELETTRONICA Il funzionamento della macchina è controllato da una scheda elettronica a microprocessore che realizza le regolazioni di temperatura, le funzioni di protezione e la gestione degli organi elettromeccanici sulla base delle impostazioni effettuate sul telecomando (da parte dell'utente) e delle temperature rilevate (dalle sonde: ambiente, a immersione nello scambiatore interno e, nei soli modelli a pompa di calore, a immersione nello scambiatore esterno). 7. FUNZIONI DELLE MACCHINE MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO: Le modalità di funzionamento previste sono le seguenti: • • • • • Raffreddamento (COOLING); Deumidificazione (DRY); Riscaldamento (HEATING); Funzionamento Automatico (AUTO); Funzionamento in modalità collaudo (TEST). ALTRI CONTROLLI: • Sleep • Swing • Timer di accensione o di spegnimento PROTEZIONE DELLA MACCHINA: • protezione del compressore • protezione della batteria interna (cool-heat) • processo sbrinamento RAFFREDDAMENTO: In questa modalità il climatizzatore raffresca l'ambiente e contemporaneamente riduce l'umidità dell'aria. Impostare sul telecomando la temperatura desiderata in ambiente. L’apparecchio regola automaticamente i cicli di funzionamento del compressore per mantenere l'ambiente alla temperatura desiderata. Il ventilatore funzionerà alla velocità impostata. DEUMIDIFICAZIONE: Questa modalità, realizzata con cicli alternati di raffreddamento e di ventilazione, è prevista per ottenere la deumidificazione dell'aria senza variare di molto la temperatura ambiente. Il funzionamento è totalmente automatico: l'apparecchio regola da solo la velocità del ventilatore. Se la temperatura della stanza è superiore di due gradi alla temperatura impostata tramite telecomando, la macchina funziona in modalità raffreddamento con il ventilatore alla bassa velocità. Se la temperatura ambiente è inferiore di 2°C alla temperatura impostata tramite telecomando, la macchina si arresta. Il seguente manuale è per uso interno 27
  • Se la temperatura della stanza è di -2°C o di +2°C della temperatura impostata, tramite telecomando, si avvierà il ciclo di funzionamento alternato; il climatizzatore si attiverà per sei minuti in modalità raffreddamento e si arresterà per quattro minuti, durante questo intervallo di quattro minuti il ventilatore dell'unità interna funzionerà alla bassa velocità. TEMPERATURA IMPOSTATA TEMPERATURA AMBIENTE SCHEMA CICLO ALTERNATO raffreddamento solo ventilazione raffreddamento solo ventilazione TEMPO Riscaldamento (solo per modelli pompa di calore) in questa modalità il climatizzatore riscalda l'ambiente con funzionamento a "pompa di calore". Il riscaldamento dell'ambiente è prodotto utilizzando il calore dell'aria esterna. Perché si avvii il ciclo in riscaldamento impostare sul telecomando una temperatura superiore alla temperatura ambiente. L'apparecchio regola automaticamente i cicli di funzionamento del compressore per mantenere l'ambiente alla temperatura desiderata e il ventilatore funzionerà nella modallità impostata. AUTOMATICA Nel funzionamento "AUTO" il controllo elettronico seleziona automaticamente la modalità di funzionamento a seconda della temperatura ambiente (rilevata dalla sonda incorporata nell'Unità Interna): • se la temperatura ambiente scende al di sotto di 22°C si avvia il ciclo in riscaldamento, che rimane in funzione finchè la temperatura non sale sopra 24°C. Nei modelli solo freddo, si avvierà il ciclo in ventilazione. • se la temperatura ambiente supera 26°C si avvia il ciclo in raffreddamento, che rimane in funzione finché la temperatura non scende sotto 24°C. • se la temperatura ambiente è compresa tra 22°C e 24°C si avvierà il ciclo deumidificazione. 28 Il seguente manuale è per uso interno
  • FUNZIONAMENTO IN RAFFREDDAMENTO 2°C 1°C 1 ora 2 ora * temperatura impostata FUNZIONAMENTO IN RISCALDAMENTO 1 ora 2 ora 1°C 2°C * temperatura impostata FUNZIONE SLEEPING La funzione SLEEPING adegua automaticamente la temperatura in modo da rendere l'ambiente più confortevole durante il periodo notturno. In modalità raffreddamento o deumidificazione la temperatura impostata viene aumentata progressivamente di 2°C durante le prime due ore di funzionamento. In modalità riscaldamento la temperatura impostata viene diminuita progressivamente di 2°C durante le prime 2 ore di funzionamento. SWING IL SWING attiva il movimento oscillante delle alette "Flap", il flusso dell'aria viene diretto alternativamente dall'alto verso il basso (e viceversa) per avere una diffusione uniforme dell'aria nell'ambiente. Premendo nuovamente il tasto SWING il movimento oscillante Il seguente manuale è per uso interno 29
  • delle alette si arresta nella posizione desiderata e il flusso dell'aria viene diretto in un'unica direzione: • in modalità raffreddamento è consigliabile orientarle verso l'alto (per non avere il flusso diretto di aria fresca). • in modalità riscaldamento è consigliabile orientarle verso il basso (poichè l'aria calda tende a salire verso l'alto). L’ingrandimento per evidenziare le alette Swing e Flap. FUNZIONAMENTO TIMER La funzione permette di accendere (o spegnere) automaticamente il climatizzatore all'orario desiderato. FUNZIONE VENTILAZIONE La funzione permette di far circolare l'aria all'interno della stanza. Si può scegliere la velocità del ventilatore fra: (bassa), (media), (alta) o AUTO FAN. Scegliendo la velocità AUTO FAN, il controllo elettronico seleziona automaticamente la velocità del ventilatore. FAN AUTO Nella funzione AUTO il controllo elettronico sceglie la velocità del ventilatore. Questa aumenta e diminuisce in base alle temperature rilevate dalla sonda interna. SBRINAMENTO DELL'UNITÀ ESTERNA (lampeggia la spia OPERATION) La procedura di sbrinamento permette di eliminare la brina che si può formare, secondo le condizioni climatiche, sullo scambiatore dell'Unità Esterna durante il funzionamento nella modalità HEATING. 30 Il seguente manuale è per uso interno
  • La procedura viene avviata e completata in modo automatico. Durante lo sbrinamento viene disattivata la valvola a 4 vie, in modo che il ciclo frigorifero scaldi lo scambiatore esterno. Inoltre vengono arrestati i ventilatori esterno ed interno. Lo sbrinamento viene concluso quando la temperatura dello scambiatore dell'Unità Esterna raggiunge i 10°C oppure, anche se tale temperatura non viene raggiunta, dopo 8 minuti al massimo. Per tornare alla modalità riscaldamento vengono nuovamente attivate la valvola a 4 vie e il ventilatore dell'Unità Esterna; l'accensione del ventilatore dell'Unità Interna viene ritardata, come indicato sopra, in modo di evitare l'emissione di aria fredda. PROTEZIONE CONTRO IL SURRISCALDAMENTO DELLO SCAMBIATORE DELL'UNITÀ INTERNA Il microprocessore controlla che la temperatura dello scambiatore interno non aumenti eccessivamente, in modo che non vi siano deformazioni della struttura in plastica. Quando la temperatura dello scambiatore dell'Unità Interna (misurata dalla sonda a immersione) supera i 58°C per otto secondi vengono fermati il ventilatore esterno, mentre il ventilatore interno continua a girare alla velocità selezionata. Il ventilatore dell'Unità Esterna viene nuovamente avviata quando la temperatura dello scambiatore interno scende sotto i 50°C. “WATCHDOG” Il microprocessore può non funzionare bene a causa di sbalzi di tensione o altre anomalie. In questo caso il circuito di allarme ripristina il microprocessore. PROTEZIONE DEL COMPRESSORE Nelle modalità di funzionamento <Cooling, Heating, Dry e Auto> è sempre presente la protezione per evitare il ripetersi di cicli ravvicinati di accensione e spegnimento del compressore. Quando il microprocessore ferma il compressore, esso prevede un'attesa di 3 minuti prima della successiva accensione. PROTEZIONE CONTRO IL GELO DELLO SCAMBIATORE DELL’UNITÀ INTERNA Il microprocessore controlla che la temperatura dello scambiatore interno non rimanga troppo bassa, in modo che non vi sia formazione di ghiaccio. Dopo 6 minuti di funzionamento continuo del compressore, se la temperatura dello scambiatore (rilevata dalla sonda a immersione) rimane per 3 minuti sotto O°C vengono fermati compressore e ventilatore esterno, mentre il ventilatore interno rimane attivo alla velocità impostata. L'Unità Esterna viene nuovamente avviata quando la temperatura dello scambiatore, una volta eliminata la brina, supera gli 8°C. Il seguente manuale è per uso interno 31
  • 8. CHE COSA SIGNIFICA DIMENSIONARE Dimensionare un impianto di raffrescamento e riscaldamento significa che deve compensare il carico termico presente nell'ambiente. Per carico termico si intende la somma di tutte quelle cause che determinano la presenza di colore in eccesso nell'ambiente durante l'estate. In inverno, all'opposto, il carico termico comprende tutte quelle cause che sottraggono calore all'ambiente. In estate si parla specificamente di carico frigorifero, o di raffreddamento, per distinguerlo dal carico di riscaldamento invernale. Il carico frigorifero richiede che l'impianto produca un certo raffreddamento, in misura tale da neutralizzare il colore presente nell'ambiente. Ossia il condizionatore, deve fornire un numero di frig/h pari al numero di kcaI/h in eccesso presenti, per cause naturali o varie, in ambiente. Il carico di riscaldamento richiede che l'impianto produca un certo riscaldamento in misura tale da compensare il calore che sfugge dall'ambiente verso l'esterno. Ossia, l'unità di riscaldamento deve fornire un numero di kcal/h pari al numero di kcal/h che fuoriescono dall'ambiente per cause varie. Ci sono due possibilità per calcolare la potenza delle macchine • metricubi * coefficiente • tabella di calcolo CALCOLO RAPIDO Metricubi * coefficiente • si può utilizzare questo calcolo quando dobbiamo dimensionare dei locali adibiti ad abitazione, studi ecc... • si calcola la cubatura dei locale e si moltiplica per un coefficíente che è dato da: - locale isolato, 100 BTU/m3 - locale con sopra un altro locale - superficie, delle vetrate normale con tende - isolamento muri esterni - locale non isolato, 140 BTU/m3 - locale all'ultimo piano - locale con grandi vetrate o senza tende - isolamento scarso dei muri esterni TABELLA DI CALCOLO Modulo semplificato di calcolo dei carichi termici La tabella di calcolo deve essere sempre utilizzata quando dobbiamo dimensionare locali adibiti a bar, ristoranti, sale riunioni, uffici e altro 32 Il seguente manuale è per uso interno
  • Tabella di conversione TABELLA DI CALCOLO (a) conduzione Termica Pareti al sole Pareti in ombra Tetti con isolamento Tetti senza isolamento Soffitti con locali sopra Pavimenti con locali sotto Superficie mq mq mq mq mq mq Coefficiente x 25 x8 x 18 x 35 x9 x9 Totale Watt Superficie mq mq mq mq mq mq mq Senza Schermi x 30 x 170 x 250 x 390 x 240 x 450 x 580 Schermi Interni Superficie mc/h n°/h n° n° n° W W W Coefficiente x5 x 30 x 60 x 120 x 200 x1 x 1,2 x1 Totale Watt (b) Radazioni solari Finestre o vetrate Nord-ombra Nord Est - Nord Ovest Est Sud Est - Sud Ovest Sud Ovest Orizzontali lucernari) x x x x x x 120 160 220 140 280 400 Schermi Esterni Totale Watt x 50 x 70 x 80 x 60 x 100 x 120 (c) Altri carichi termici Ricambio aria Infiltrazione per apertra porte Pers. Con attività normale Per. Con attività moderata Pers. Con attività pesante Lampada incandescenza Lampade fluorescenti altri apparecchi elettrici Il carico determinato con il presente modulo, consente di ottenere una riduzione della temperatura interna di 6-8°C rispetto alla temperatura esterna e, considerando il valore di quest’ultima pari a 35°C. Nei locali adiacenti all’ambiente da climatizzare, inoltre non devono essere presenti eccezionali fonti di calore. Nel calcolare i carichi termici, bisogna inoltre fare le seguenti considerazioni: 1. Se il locale ha vetrate e pareti su più di un lato esterno, bisogna tener presente che solamente una facciata alla volta è esposta al sole e quindi nell’eseguire il calcolo si dovrà tener Il seguente manuale è per uso interno 33
  • conto del lato più sfavorito dalla radiazione solare, o eventualmente dell’orario di utilizzo del locale stesso. Le rimanenti vetrate e pareti dovranno essere considerate in ombra. 2. Nel caso in cui l’illuminazione non sia utilizzata di giorno, dovrà essere considerato nel calcolo solamente il maggiore tra i valori della radiazione solare e del carico dovuto all’illuminazione. 3. Oltre alle apparecchiature elettriche, bisogna ricordare che anche gli apparecchi a fiamma diretta (apparecchi a gas) producono calore. Il carico dovuto a queste fonti si può determinare conoscendo il consumo orario degli apparecchi stessi e moltiplicando tale valore per il potere calorifico del combustibile. (Esempio un fornello medio che consumi 0,1 mc. di metano che ha un potere calorifico pari a 9000 x 0,1 = 900 Kcal/h pari a 900 x 1,16 = 1044 W). 4. Nel calcolare i carichi termici dovuti agli apparecchi, è necessario considerare sempre il periodo di utilizzo degli stessi e la probabilità che i vari apparecchi siano in funzione contemporaneamente (fattore di contemporaneità dei cerchi). 5. Per i locali pubblici, si deve tener conto anche dell’aria che entra da ogni apertura delle porte che danno sull’esterno. Tuttavia, tale valore non deve essere considerato nel caso di utilizzo di barriere d’aria. 6. Per i locali pubblici, è importante stimare il numero di persone mediamente presenti, trascurando eventuali sovraffollamenti momentanei. Watt/h Frig/h Kcal/h Btu/h EFFETTUANDO Watt/h 1,00 1,16 0,32 Frig/h 0,86 1,00 0,25 Btu/h 3,41 3,98 1,00 UN CORRRETTO DIMENSIONAMENTO SI POTRANNO OTTE- NERE I SEGUENTI VANTAGGI: Assicura diversi importanti vantaggi per l'installatore e il suo Cliente come: MINIMO COSTO INIZIALE DELL’IMPIANTO 1. Un dimensionamento corretto mette al sicuro contro inutili e onerosi sovradimensionamenti. La grandezza delle macchine risulta perciò quella strettamente necessaria, quindi con il costo più contenuto. 34 Il seguente manuale è per uso interno
  • MAGGIORE RAPIDITÀ NEL COMPLETAMENTO DEI LAVORI 2. Un impianto "piccolo" è di esecuzione più rapida, agevole e con meno personale di un impianto anche analogo ma sovradimensionato. MINOR RUMOROSITÀ DI FUNZIONAMENTO 3. Un impianto correttamente dimensionato ha di regola un funzionamento più silenzioso rispetto ad uno sovradimensionato. Inoltre, presenta un funzionamento continuativo privo dei frequenti e fastidiosi "attacca e stacca" tipici degli impianti esuberanti. MINOR CONSUMO DI ENERGIA 4. Un impianto scelto per fornire la giusta potenza frigorifera e di riscaldamento ha un funzionamento continuativo, perciò con alto rendimento, e consuma molto meno energia di un impianto sovradimensionato costretto a frequenti cicli di attacco/stacco. Questi cicli non sono solamente dispendiosi per il consumo di energia, ma risultano anche pericolosi poiché determinano, a lungo andare, guasti e malfunzionomento dell'impianto. Un dimensionamento corretto é pertanto l'operazione più importante per assicurare il miglior rapporto costi/benefici sia all'installatore che al suo Cliente. Per un corretto funzionamento, è indispensabile che le unità interne ed esterne siano collocate in posizioni idonee. I punti di installazione scelti dovranno rispettare le distanze minime come mostrato in 150 figura e lasciare gli spazi necessari alla circolazione dell’aria. 250 Assicurarsi che l’ambiente di installazione e gli impianti a cui deve connettersi l’appa300 300 recchiatura siano conformi alle normative vigenti. 9. INSTALLAZIONE 250 500 300 300 600 600 Il seguente manuale è per uso interno 35
  • INSTALLAZIONE UNITÀ INTERNA Gli accorgimenti di installazione variano secondo il tipo di unità interna. Installare l'unità orizzontalmente e a livello, mantenendo il tubo di scarico condensa nella parte bassa del foro nel muro, in modo da impedire perdite di acqua di condensa, dalla bacinella di raccolta, sul pavimento. Installare l'unità in un luogo ove non vi siano ostacoli che possano impedire il flusso dell'aria di mandata e di ripresa. Unità interna Per contrastare al meglio l'entrare di aria calda o fredda (a seconda della stagione) dalle porte d'ingresso o dalle finestre installare l'unità interna sul lato opposto di esse. Per i modelli di unità ad installazione a controsoffitto si consiglia di prevedere un pannello di accesso ai controlli sufficientemente ampio, per consentire una manutenzione. INSTALLAZIONE UNITÀ ESTERNA Installare l'unità esterna in una parete solida sicura e a livello, in modo da poterne sostenere il peso, in un luogo dove il rumore prodotto e la fuoriuscita d'aria non possano recare disturbo. Scegliere un luogo che non ostacoli il libero passaggio e che sia facile evacuare l'acqua di condensa prodotta. Il punto di installazione dell'unità va stabilito anche in modo da ridurre al minimo la lunghezza del circuito frigorifero e il dislivello rispetto all'unità interna. Unità esterna Stabilire la posizione idonea prevedendo gli spazi necessari per la ripresa dell'aria e per poter effettuare agevolmente eventuali interventi di manutenzione. L'unità esterna può essere installata al suolo, su di un tetto, su di un balcone o su di una parete esterna mediante le apposite staffe di montaggio. Evitare di installare l'unità in punti soggetti a soleggiamento continuo. 36 Il seguente manuale è per uso interno
  • Se installata in luoghi particolarmente ventosi, orientare la parte posteriore (batteria) dell'unità esterna controvento. Se si effettua una installazione multipla posizionare le unità esterne schiena a schiena come mostrato in figura 30. Installazione multipla Unità Esterne Figura A Corretta A B TUBAZIONI Figura B Non corretta E COLLEGAMENTI L'unità interna e l'unità esterna sono collegate tra loro tramite le tubazioni frigorifere, che sono costituite da tubi in rame con isolamento adeguato. Le tubazioni possono essere orientate in diverse posizioni, a seconda del tipo di installazione che si sta eseguendo, unire ai tubi di rame il tubo di scarico condensa e i cavi elettrici con del nastro isolante facendo attenzione a mantenere il tubo di scarico condensa più in basso possibile in modo che l'acqua possa scorrere liberamente. SCARICO DELLA CONDENSA Lo scarico della condensa dell'unità interna è un punto fondamentale per la buona riuscita dell'installazione. Occorre mantenere il tubo sulla parte bassa del foro nel muro, una pendenza continua di circa 3 cm al metro . Non effettuare sifoni nella tubazione di scarico condensa. Non immergere l'estremità libera dello scarico condensa in acqua e non lasciarlo in prossimità di luoghi emananti cattivi odori. Lo scarico della condensa nell'unità esterna può essere eliminato attraverso il raccordo di scarico. L'installazione prevede di fissare il raccordo di scarico nel foro che si trova sul fondo dell'unità. Collegare il tubo per lo scarico della condensa con il raccordo e fare in modo che l'acqua finisca in uno scarico adatto. Il seguente manuale è per uso interno 37
  • CONNESSIONI Per le connessioni dell'unità interna effettuare una sagomatura dei tubi di collegamento secondo il tracciato. Togliere la calottina di chiusura dei tubi dell'unità interna (verificare che all'interno non siano rimaste impurità). Inserire il bocchettone e praticare la flangia all'estremità dei tubo di collegamento. Collegare e serrare i tubi usando due chiavi una chiave fissa e una chiave dinamometrica. Si consiglia di lasciare 50 cm di tubo in rame, per eventuali successivi interventi in prossimità dei rubinetti. Per le connessioni dell'unità esterna inserire il bocchettone e praticare la flangia all'estremità del tubo di collegamento. Collegare e serrare i tubi usando due chiavi, una chiave fissa e una chiave dinamometrica. E' importante prestare attenzione alla forza di serraggio, dei tubi, che se insufficiente, si verificheranno probabilmente delle perdite. Anche se la forza è eccessiva potranno esserci delle perdite poiché è facile danneggiare la flangia. VUOTO E CARICA La vuotatura del circuito frigorifero, da ogni traccia di aria atmosferica, vapore acqueo od eventuali altri gas incondensabili, consente il successivo riempimento con il refrigerante. pompa del vuoto Tale operazione va eseguita tramite il collegamento di una pompa a vuoto all'attacco di servizio dell'unità esterna (fig. 36), è importante verificare, prima del collegamento, la chiusura dei rubinetti dell'unità esterna. Svitare i tappi dei rubinetti delle valvole a 2 e 3 vie, e alla valvola di servizio. Collegare la pompa del vuoto alla valvolina di servizio posta nella valvola a 3 vie dell'unità esterna, dopo aver aperto le opportune valvole della pompa, avviarla e lasciarla funzionare. Fare il vuoto per circa 20/25 minuti. Verificare che l'ago del manometro di sinistra si sia spostata verso -76 cm Hg (vuoto di 4 mm Hg o meno). Chiudere i rubinetti della pompa e spegnerla. Verificare che l'ago del manometro non si sposti per circa 5 minuti. Se l'ago si sposta vuol dire 38 Il seguente manuale è per uso interno
  • che ci sono infiltrazioni d'aria nell'impianto, bisogna quindi controllare tutti i serraggi e l'esecuzione delle cartelle a questo punto ripetere la procedura di avviamento della pompa. Una volta effettuato il vuoto scollegare la pompa e aprire i rubinetti delle valvole a 2 e 3 vie. RECUPERO DEL REFRIGERANTE Procedura per riportare tutto il refrigerante nell'unità esterna. 1. svitare i tappi dei rubinetti delle valvole a 2 e 3 vie. 2. impostare l'apparecchio in modalità raffreddamento (controllare se il compressore funziona) e lasciare in funzione per qualche minuto. 3. collegare il manometro 4. chiudere la valvola a 2 vie 5. quando il manometro indica lo "0" chiudere la valvola a 3 vie e spegnere subito il condizionatore 6. chiudere i tappi delle valvole CARICA DEL REFRIGERANTE Prima di procedere con la carica di refrigerante, verificare sempre che tutte le valvole e i rubinetti siano chiusi. Collegare sulla bassa pressione del manometro la valvola di servizio, e collegare il contenitore di refrigerante alla presa centrale del manometro. Aprire il contenitore del refrigerante quindi aprire il tappo della valvola centrale e agire sulla valvola a spillo fino a quando non si sente fuoriuscire il refrigerante, quindi rilasciare lo spillo e riavvitare il tappo. Aprire la valvola a 3 vie e quella a 2 vie. Accendere il condizionatore in modalità reffreddamento. Lasciarlo funzionare per qualche minuto. Controllare la pressione indicata dal manometro. Aprire la manopola "LOW", far fluire il refrigerante gradatamente. Raggiunta la pressione chiudere la manopola "LOW". Completata la carica, eseguire la prova di funzionamento misurando la temperatura del tubo del gas, con l'apposito termometro, la temperatura deve essere compresa tra i 5° e 8°C in più della temperatura letta sul manometro, in corrispondenza della temperatura di evaporazione. Eseguire ora la prova di tenuta della pressione collegando il gruppo manometrico alla valvola di servizio a 3 vie. Aprire completamente le valvole a 2 e 3 vie, accendere il condizionatore e con il cercafughe verificare che non ci siano perdite di refrigerante. Staccare il manometro dalla valvola e spegnere il condizionatore. Staccare il contenitore del monometro e richiudere tutti i tappi. Il seguente manuale è per uso interno 39
  • ATTREZZATURA PER INSTALLAZIONE E COLLAUDO 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 40 Il seguente manuale è per uso interno Cercafughe elettronico Pompa da vuoto doppio stadio Gruppo manometrico a 4 vie Kit tubazioni vuoto e carica Sbavatubo Flangiatubo 45° Pinza schiacciatubo Pinza amperometrica digitale
  • CONCLUSIONI Queste brevi annotazioni, non possono certo risolvere tutte le problematiche legate al campo della climatizzazione d’aria. E’ importante quindi, da parte dell’agente di vendita, assimilare al meglio le informazioni qui contenute ed integrarle nel corso dello svolgimento della propria attività con le esperienze fatte sul campo. Quando si esegue un sopralluogo, è fondamentale che la determinazione dei carichi e la scelta della posizione di installazione, vengano eseguite con la massima accuratezza, perchè da queste operazioni dipendono in massima parte la semplicità di installazione ed il corretto funzionamento dell’impianto, e quindi in definitiva, la soddisfazione del cliente. Il seguente manuale è per uso interno 41
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