PRINCIPI FISICI
Il climatizzatore è utilizzato per raffreddare e deumidificare l'aria estiva, calda e umida, facendola passare attraverso uno scambiatore di calore mantenuto a temperatura molto bassa.
Ma come è possibile generare il freddo?
Il climatizzatore contiene un fluido refrigerante (R22 fino a pochi anni fa, ora refrigeranti più ecologici quali R407C e R410a). Il refrigerante è costretto a circolare in un circuito chiuso subendo una serie di cambi di stato (gas, liquido, gas, ....) che perpetuandosi durante tutto il periodo di funzionamento gli permettono di assorbire calore dall'ambiente e poi trasferirlo all'esterno del locale.
Come detto nel ciclo frigorifero il refrigerante è soggetto a dei cambiamenti di stato: esso passa dalla fase liquida a quella di vapore (ebollizione/evaporazione) e da questa ritorna liquido (condensazione). I cambiamenti di fase sono trasformazioni fisiche molto particolari che avvengono a spese di una certa quantità di energia. Così per passare dalla fase liquida a quella di vapore (caratterizzata, quest'ultima, da un maggior contenuto energetico) bisognerà fornire energia, cioè calore (pensiamo ad esempio, al fuoco che accendiamo sotto una pentola per far bollire l'acqua). Al contrario, bisognerà togliere calore al vapore per farlo tornare liquido. Per poter scambiare questo calore sarà allora necessario avere un secondo fluido che possa cedere o prendere calore dal refrigerante in trasformazione: niente di più immediato che utilizzare l'aria che ci circonda.
Nel caso dell' ebollizione/evaporazione, quando cioè il refrigerante passa dalla fase liquida a quella di vapore, abbiamo bisogno di prendere calore dall'aria: il risultato è che quest'ultima si raffredda ed ecco l'effetto che otteniamo nel climatizzatore.
Quando invece il refrigerante condensa passa cioè da vapore a liquido, ha bisogno di cedere calore all'aria, che, quindi, si riscalda: ecco perché l' unità condensante del climatizzatore va posta all'esterno dell'ambiente da climatizzare.
Chiaramente l'ebollizione e la condensazione non avvengono alle temperature a cui siamo abituati (100°C) in quanto non stiamo utilizzando acqua ma bensì un altro fluido e non siamo a pressione ambiente. La scelta del fluido refrigerante da utilizzare è quindi fondamentale nella progettazione di un buon climatizzatore.
I componenti nei quali avviene il passaggio di calore tra refrigerante e aria, sono degli scambiatori di calore simili al radiatore delle automobili: il refrigerante vi circola dentro scambiando calore con l'ambiente grazie alle alette che agevolano il procedimento aumentando la superficie del radiatore. Per incrementare lo scambio di calore l'aria viene fatta passare attraverso i radiatori grazie a dei ventilatori che ne aumentano la velocità di transito: più la velocità e la portata della aria sono alte e maggiore è il calore scambiato. Aumentando la velocità si incrementa però anche il rumore prodotto pertanto in tutti i moderni climatizzatori nell'unità interna ( evaporante ) sono installati ventilatori tangenziali più silenziosi mentre sull'unità esterna ( motocondensante ) vengono utilizzati ventilatori elicoidali dotati di maggior portata ma più rumorosi.
Risulta evidente che nel posizionare le due unità (evaporante e condensante) bisognerà favorire il moto dell'aria evitando, per esempio, di porre ostacoli che ne riducano il flusso agli scambiatori.
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