Tutto ciò che c’è da sapere sui condizionatori

I condizionatori sono macchine che si occupano del trattamento dell’aria operanti in zone o ambienti chiusi al fine di alterarne le condizioni per poi rimettere l'aria in circolo per il beneficio di chiunque si trovi in quell’ambiente.

Qualsiasi macchina installata come parte di un più ampio sistema HVAC (dall’inglese Heating, Ventilation and Air-Conditioning, ovvero un sistema di riscaldamento, ventilazione e aria condizionata) può definirsi tecnicamente come unità di condizionamento. Nell’impiego quotidiano tuttavia con i termini “condizionatore” o “aria condizionata” quasi sempre si indicano unità pensate per raffreddare velocemente l’aria eccessivamente calda.

In questa guida daremo uno sguardo ad alcune delle principali definizioni, funzioni e varietà di condizionatori disponibili sul mercato. Prima però vediamo a chi risale tale invenzione.

Per quanto i condizionatori cui siamo tutti abituati oggi siano potenti, eleganti e facili da usare (nonché in continua evoluzione) le origini delle moderne tecniche e macchine di controllo del clima risalgono a ben prima di quanto la maggior parte delle persone possa pensare.

Nello sviluppo della tecnologia di condizionamento dell’aria, infatti, due traguardi particolarmente significativi furono raggiunti già nella metà dell’800:

• Il chimico, fisico e inventore inglese Michael Faraday - noto principalmente come l’inventore della Gabbia di Faraday, una tecnologia ancora oggi ampiamente diffusa per il blocco e la dissipazione dei campi elettrici - fu tra i primi a scoprire che l’aria poteva essere raffreddata impiegando ammoniaca liquida ad alta pressione;
• In seguito a questa scoperta, il Dottor John Gorrie sviluppò l’idea di Faraday compiendo un ulteriore passo. Egli di fatto realizzò un primo prototipo sfruttabile che, a partire da un sistema basato sulla compressione, creava del ghiaccio, ghiaccio che gli serviva per far abbassare la febbre agli ammalati dell’ospedale in cui lavorava in Florida;

Dopo questi primi sviluppi, la prima versione di un condizionatore moderno, che tuttora potremmo riconoscere come tale, fu progettata nel 1902 dall’inventore americano Willis Carrier. Incaricato di risolvere un problema di umidità in una stamperia di Brooklyn, Carrier si affidò all’allora recente concetto della refrigerazione meccanica e sviluppò una macchina che lavorasse in modo simile ma incentrato prevalentemente sulla gestione del riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC) come richiesto dal problema.

La soluzione a cui lavorò Carrier era un apparecchio che incanalava l’aria calda e umida delle stampe attraverso una serie di bobine di rame piene di acqua fredda. Entrando in contatto con le bobine, l’aria si raffreddava abbastanza velocemente da scaricare la maggior parte dell’umidità sulle tubature sotto forma di condensa, uscendo dall’apparecchio a temperature decisamente minori (e significativamente meno umida), di quanto non fosse entrata.

Ci sarebbero voluti altri quattro o cinque anni però prima che il termine “condizionatore” venisse coniato e, ovviamente, quelle prime creazioni fatte su misura erano tutt’altro che pratiche: ingombranti, rumorose e proibitivamente costose. Tuttavia Carrier intuì che l’idea aveva un potenziale di gran lunga maggiore, e continuò a perseverare. Il risultato finale fu il primo stabilimento della sua pioneristica Carrier Air Conditioning Company of America.

Nel 1933 fu proprio con questo marchio dal nome accattivante che il primo condizionatore, a serpentina controllata meccanicamente e mosso da una cinghia, iniziò a essere prodotto in serie in America. Circa un secolo dopo - nonostante gli innumerevoli ritocchi e miglioramenti della formula di base - molto delle innovazioni basilari di Carrier sono ancora centrali per i nostri apparecchi.

Sebbene tutti quanti sappiamo cosa fa un condizionatore (per gli scopi di questa guida faremo riferimento in linea di massima a macchine designate al raffreddamento), pochi potrebbero descrivere con certezza cosa succede sotto coperta.

Puoi cercare in lungo e in largo la formula scientifica coinvolta in ogni stadio del processo di condizionamento, ma non è lo scopo di questa guida, che vuole invece proporre una ricostruzione semplificata dei passaggi che un condizionatore moderno esegue per mantenere l'ambiente fresco e refrigerato.

Impostare la temperatura

Attraverso un termostato si setta la temperatura che si vuole raggiungere in un determinato spazio, un sensore ambientale comunica con il condizionatore, facendo automaticamente partire o fermare il processo meccanico di raffreddamento;

Aspirazione dell'aria

Non appena la termocoppia nel condizionatore dà il consenso, il condizionatore aspira l’aria calda dalla stanza attraverso un ventilatore (nome che spesso causa confusione) e la incanala in una rete di bobine metalliche;

Cessione del calore

Queste bobine contengono dei composti chimici refrigeranti che possono essere facilmente portati da stato liquido a gassoso. Questa conversione di stato è endotermica, ovvero assorbe naturalmente calore, e in questo modo le bobine metalliche cedono rapidamente il proprio calore;

Raffreddamento dell'aria

Nel momento in cui l’aria passa attraverso le bobine, questa si raffredda in quanto la fase di conversione di stato del composto chimico continua ad assorbire calore. L’umidità dell’aria, inoltre, si va a depositare sulle bobine sotto forma di condensa e viene anch’essa abbattuta.

Conversione del refrigerante

La quantità di refrigerante contenuta nelle bobine è però limitata quindi, e nel tempo questo passa da stato liquido a stato gassoso. Di riflesso questo significa che ad un certo punto il gas dovrà essere di nuovo invertito per consentire al ciclo di refrigeramento di ripartire. Per far questo, i condizionatori sono provvisti di un compressore che permette al refrigerante vaporizzato di tornare nuovamente allo stato liquido.

Quest'ultimo passaggio produce il risultato inverso rispetto a quello che ci si attende da un condizionatore, ovvero la macchina produce calore. Questo processo si chiama processo esotermico.

Nei condizionatori portatili, questo aspetto richiede una progettazione diversa della macchina, che nelle installazioni fisse è ovviata tramite compressore esterni che permettono una dissipazione del calore direttamente all'esterno dell'ambiente sottoposto a refrigeramento. I due processi di cui sopra avvengono di fatto in simultanea, mentre il condizionatore è in funzione

Data la vastità di esigenze vi è in commercio un’ampia selezione di condizionatori e configurazioni di sistema disponibili e molti di questi sono forniti di alcune non indifferenti caratteristiche oltre alla classica proprietà di raffreddamento di base. Di seguito illustriamo alcune tipologie principali.

Unità con pompa di calore

La combinazione di un condizionatore con un apparecchio di riscaldamento potrebbe suonare un po’ come una contraddizione ma come abbiamo spiegato nelle sezioni precedenti di questa guida, le meccaniche di funzionamento di un condizionatore comportano proprio la generazione di calore nel processo, calore che normalmente viene espulso lontano dall’area interessata da raffreddamento.

In zone climatiche temperate, tuttavia, questo scarto di funzionamento si rivela molto utile in quanto risulta la soluzione alternative ad altre più comuni (termosifoni, camini, etc.) per riscaldare gli ambienti: l’unica reale differenza con condizionatori solo refrigeranti è che la pompa di calore può essere invertita.

Premendo un semplice interruttore, gli utenti possono far sì che queste macchine versatili invertano il processo per cui l’aria calda creata alla fine della fase di conversione di stato venga immessa direttamente nella stanza mentre sarà la fredda ad essere espulsa.

Per un corretto funzionamento di un condizionatore, bisogna considerare i limiti tecnici che ogni motore ha. Questo perché il condizionatore funziona con un principio di scambio termico, che logicamente è legato alla temperatura dove la macchina viene installata.

In particolare in raffreddamento potremmo dire che orientativamente un condizionatore funzione bene ad una temperatura compresa tra i 15° C ed i 43°. A tal proposito, i luoghi di impiego principali possono essere distinti in:

Uso domestico

Il settore dei condizionatori domestici rappresenta la fetta maggiore del mercato dei condizionatori nella maggior parte dei paesi ed è questo, ad esempio, il caso dell’Italia specie per quel che riguarda la funzione di raffreddamento.

Garages

I condizionatori sono davvero utili nei depositi e garages per rinfrescare l’ambiente dai vapori delle auto, dall’odore e dai fumi dei prodotti chimici e prodotti da giardinaggio che possono accumularsi in questi piccoli spazi multiuso.

Numerose tipologie di unità combinate (come condizionatori con deumidificatori o climatizzatori) possono aiutare notevolmente alla stabilizzazione dell’ambiente e dell’umidità in quello che spesso è un ambiente estremamente mutevole.

I condizionatori portatili di dimensioni minori, per uso occasionale o stagionale, stanno divenendo quindi sempre più popolari.

Veranda

Anche nelle verande chiuse i condizionatori possono aiutare notevolmente a stabilizzare la temperatura e controllare l’umidità trasformando un giardino interno altrimenti freddo e umido in un ambiente rilassante sul quale fare affidamento in qualsiasi periodo dell’anno.

Uffici e negozi

In base alla qualità dell’aria e della temperatura del locale in ogni ambiente d’affari o di lavoro, i condizionatori sono divenuti oramai assolutamente indispensabili e contribuiscono a creare un ambiente lavorativo accomodante.

Sistemi di condizionamento per interi edifici industriali sono ormai la norma in molti uffici e fanno parte integrante della struttura, viceversa se condizioni tecniche e budget non lo permettono ci sono, come visto sopra, numerose soluzioni alternative.

Sale dei server

I condizionatori nelle sale dei server possono svolgere un ruolo fondamentale per mantenere gli hardwares vitali a livelli ottimali di temperatura e umidità.

La funzione di monitoraggio e controllo del microclima all’interno delle sale contenti gli armadi track è, oggi come oggi, un tema estremamente importante e delicato, giustamente tenuto in grande considerazione da tutto il settore IT.

Quando si parla di consumo elettrico, stimare quello che sarà il costo di raffreddamento è molto difficile per via del numero di variabili che entrano in gioco come l'effettivo tempo di funzionamento, la temperatura esterna, il volume di aria da raffreddare, la classe energetica dell'apparecchio, ecc.

Il consumo nominale indicato dai costruttori solitamente si riferisce a quello dell'unità in esercizio alla massima potenza. Tuttavia, man mano che la temperatura va a regime i consumi si abbassano.

In modalità "sleep" si consumano anche solo 300 W. In pratica, se si tiene acceso il condizionatore, ad es., per 2 ore, non è detto che funzioni continuativamente per 2 ore: infatti, il condizionatore del tipo on/off si accende e si spegne in modo tale da mantenere costante una certa temperatura, mentre quello con tecnologia inverter regola la potenza assorbita in funzione della temperatura interna restando però sempre acceso.

Non è pertanto possibile fare un calcolo esatto del consumo se non misurando il tempo effettivo di utilizzo e la potenza istantanea impiegata.

Il silenzio è d'oro come dice un vecchio proverbio. La fonte di rumore primaria dei climatizzatori è rappresentata dal motore. E se questa condizione non è di primaria importanza per ambienti industriali (es. le sale server), lo è di fatto per quei condizionatori che devono essere installati in casa o in ambienti prossimi ad abitazioni (es. condizionatori con unità esterne).

Perntanto la regola generale quando si acquista un condizionatore è quella di comprare il modello più silenzioso, poichè questo aumenta il comfort.

Per comprendere meglio, sappi che l’intensità del suono è misurata in decibel (dB). I decibel ottimali da far emettere al condizionatore dovrebbero essere compresi tra 40 e i 50, come l'immagine sottostante potrebbe suggerire.

Se state per acquistare un condizionatore, ricordatevi di considerare tutti le circostanze sopra menzionate. Inoltre, ove possibile, orientate i vostri acquisti a modelli con inverter e di marca.

Sebbene leggermente piú costori, l'acquisto di marchi conosciuti vi darà accesso a centri di assistenza sul territirio con maggiore facilità, un aspetto troppo spesso sottovalutato.

Se avete bisogno di maggiori informazioni su questi o altri aspetti della pianificazione e valutazione dei costi di acquisto di un impianto di condizionamento, sia a casa che al lavoro, contatta il nostro team di supporto che ti aiuterà nel fare la scelta più corretta alle tue esigenze.