Gli Impianti capaci di controllare temperatura, umidità e velocità dell’aria,si dicono di Climatizzazione. Se dotati di un refrigeratore (chiller) o di una pompa di calore, servono al raffrescamento estivo.
ll chiller propriamente detto è una macchina che fa SOLO refrigerazione, mentre una pompa di calore fa sia caldo che freddo
Come gli Impianti di Riscaldamento, gli Impianti di Climatizzazione sono sempre costituiti da 4 parti:
- Generatore
- Distribuzione
- Terminali di Emissione
- Sistemi di Regolazione
- La GENERAZIONE
Generazione con Pompa di Calore
La Pompa di Calore è composta principalmente da un compressore (comprime il fluido refrigerante presente nel circuito, aumentando pressione e temperatura) che si trova all’esterno, da un condensatore (serpentina di tubi dove il liquido refrigerante passa dallo stato gassoso allo stato liquido, rilasciando calore con l’ambiente esterno), da una valvola di laminazione (il fluido viene fatto entrare nell’evaporatore in una zona a bassa pressione, espandendosi) e da un evaporatore (il fluido espandendosi si raffredda, sottraendo calore all’ambiente interno) che si trova nell’unità interna.
Il ciclo frigorifero appena descritto non serve, come molti credono, per produrre freddo, ma per sottrarre calore dagli ambienti interni, per spostarlo all’esterno.
Il ciclo, mantenendo gli stessi componenti, può essere invertito per mezzo di una valvola a quattro vie che permette al fluido di percorrere le tubazioni in senso inverso a seconda della stagione: d’estate viene prodotto freddo e d’inverno, caldo.
Nel caso di produzione di caldo nella stagione invernale da parte delle Pompe di Calore, devi sempre tener presente che le stesse modificano notevolmente il loro rendimento o COP (Coefficient Of Performance) in base alle fluttuazioni della temperatura esterna: il COP diminuisce man mano che la temperatura esterna si abbassa. Questo elemento riveste un’importanza cruciale in quanto al di sotto di una certa temperatura (massima temperatura erogabile) la pompa di calore inizia cicli di accensione e spegnimento, con conseguente riduzione dell’efficienza energetica: in questa semplificazione al di sotto della massima temperatura erogabile, il costo per generare energia termica mediante sistema elettrico, supera il costo per generare energia termica mediante sistema a gas.
Fatto salvo trattasi di casa efficiente energeticamente ed eventualmente con presenza di un impianto fotovoltaico coadiuvato da batteria di accumulo.
Tutte le pompe di calore in commercio sono a giri variabili, cioè dotate di inverter: permette dinamicamente la variazione della potenza e della velocità in funzione della temperatura esterna, ai valori pre-impostati per gli ambienti interni.
Le fonti della sorgente fredda (dell’impianto di climatizzazione) possono essere:
- L’aria dell’ambiente esterno;
- L’acqua di una falda sotterranea;
- Il terreno che ad alcuni metri sottoterra risulta avere temperature costanti.
Il calore viene sottratto all’ambiente interno attraverso:
- Aria: il prelievo del calore dall’ambiente interno avviene mediante Split o Fan-Coil o Canalizzazioni e viene rilasciato all’esterno;
- Acqua: questi sistemi sfruttano l’elevata conducibilità termica dell’acqua per prelevare calore dall’ambiente interno mediante Pannelli Radianti o Fan-Coil, per poitrasferirlo alla fonte d’acqua esterna.
- Geotermia: attinge alle temperature costanti della superficie terrestre, attraverso una rete di tubi sotterranei.
Generazione con Chiller
Il Chiller vanta gli stessi elementi della Pompa di Calore e cioè compressore-condensatore-valvola di laminazione-evaporatore, tranne la valvola di inversione.
Quest’ultimo elemento è quello che consente alla Pompa di Calore di cambiare la direzione del flusso del refrigerante, consentendole di riscaldare o raffreddare la tua casa.
Ecco perché per il Chiller parliamo solo di raffrescamento.
In questi sistemi il calore viene sottratto dall’ambiente mediante sistemi ad aria o ad acqua.
- La DISTRIBUZIONE del FREDDO
Impianti ad Espansione Diretta
Si parla di Espansione Diretta tutte le volte che lo scambio termico del fluido refrigerante per la sottrazione del calore avviene nell’ambiente da raffrescare.
Tra i sistemi più utilizzati all’interno delle nostre case, quello degli split o dei fan-coil, uno per ambiente, in modo tale che la sottrazione del calore all’aria possa avvenire in un contesto circoscritto. All’interno gli split o i fan-coil hanno in regime estivo la batteria/evaporatore dove il fluido refrigerante espandendosi si raffredda, sottraendo calore alla stanza.
Ecco perché split e fan-coil non vanno installati nei disimpegni o nei corridoi, come molti erroneamente fanno, ma solo esclusivamente nel locale da raffreddare (in regime estivo).
In alternativa è possibile utilizzare delle unità canalizzate, una per ambiente o per vari ambienti; esse hanno una griglia di ripresa dell’aria da uno degli ambienti che passa dalla batteria/evaporatore contenuta in un controsoffitto e, attraverso canali anche essi contenuti nel falso solaio, trattata nelle unità interne e distribuita negli ambienti mediante canali e griglie.
Gli impianti di climatizzazione estiva ad Espansione Diretta dedicati al residenziale sono costituiti da un’unità esterna e da una-sei unità interne, con un limite di distanza tra loro non oltre 15-20m: “mono” o “multi”. Oltre le sei unità interne vi sono i sistemi VRV-VRF: il primo acronimo che sta per Variable Refrigerant Volume (volume variabile di fluido refrigerante) ed il secondo, Variable Refrigerant Flow (flusso variabile di refrigerante); senza limitazioni di unità interne e sulle distanze tra esse (fino a 165m).
Impianti a Fluido Intermedio
Gli impianti a Fluido Intermedio sono costituiti nel primo tratto da una pompa di calore, nel secondo tratto da un circuito idronico (significa che la distribuzione di energia termica o frigorifera avviene per mezzo di tubazioni nelle quali circola acqua o una miscela di acqua e glicole).
Avviene un primo scambio di calore tra il fluido refrigerante (primo fluido) e l’acqua di un circuito idronico e, successivamente, attraverso i terminali ambiente, un secondo scambio tra l’acqua (fluido intermedio) e l’aria (fluido finale) dell’ambiente da trattare: impianto a pannelli radianti (pavimento, a parete o a soffitto) o con ventilconvettori (a parete, soffitto, canalizzato).
Impianti Idronici
Gli impianti Idronici sfruttano come fluido termovettore l’acqua. Gli scambi termici sono due: tra generatore e acqua nel generatore e poi scambio tra acqua e aria ambiente.
Per le tubazioni viene utilizzato il multistrato, materiale composito costituito da un tubo in PEX (polietilene reticolato), rivestito da una sottile lamina di alluminio, a sua volta coperto da uno strato in PE (polietilene). Non teme la temperatura come il materiale plastico, non è soggetto alle correnti vacanti come i tubi in rame e non ossida come l’acciaio.
Per ridurre al minimo il cambio della temperatura all’interno delle tubazioni, si usa rivestirle con materiale isolante.
- TERMINALI di EMISSIONE
Split
Lo Split è il diffusore interno collegato al motore esterno; all’interno di esso troviamo la batteria evaporante, il ventilatore, la bacinella per lo scarico della condensa e le griglie di aspirazione complete di filtri.
Va sempre posizionato a 15-20 cm di distanza dal soffitto e da elementi di intralcio.
Ventilconvettori (o Fan-Coil)
Costituiti da tubi alettati che formano delle batterie; i tubi generalmente in rame o ferro e le alette in acciaio o alluminio. Le batterie sono racchiuse in mobiletti dotati di griglie nella parte superiore e inferiore; attraverso la feritoia inferiore entra l’aria calda, perde calore passando nelle batterie ed esce raffrescata attraverso la griglia superiore.
I Ventilconvettori o Fan-Coil, sono dei termoconvettori a cui viene aggiunto un ventilatore.
Pannelli Radianti
Terminali costituiti da tubazioni in cui scorre l’acqua a media temperatura, annegati nelle superfici (pavimento, parete o soffitto) che costituiscono l’involucro degli ambienti che servono.
Questa tipologia di terminali richiede una temperatura operativa media tra i 15 e i 19 °C, ma non consentono una corretta deumidificazione. Necessitano di macchine aggiuntive quali deumidificatori.
Bocchette e Diffusori
Negli impianti aeraulici vengono usati questi terminali. Sia le bocchette che i diffusori sono dotati di serrande: fisse in impianti a portata costante e motorizzate in impianti a portata variabile.
- Sistemi di Regolazione
Questa tipologia di sistemi, che va dai vari tipi di valvole (intercettazione, taratura, pressione, zona), ai separatori, agli scambiatori di calore, ai regolatori di pressione, ai detentori, permettono all’impianto differenti tipi di Termoregolazione:
Climatica
Per tutti i locali della casa.
A Zona
Per alcuni locali.
Per Singolo Ambiente
Per ogni locale della casa.
Mista
Somma di più tipologie delle tre appena descritte.
Il DIMENSIONAMENTO
In commercio esistono climatizzatori di diversa potenza, in grado di soddisfare ogni tipo di esigenza.
Per indicare la potenza refrigerante di un climatizzatore si usano diverse unità di misura. Il British thermal unit per hour (Btu/h), è l’unità di misura della potenza termica di origine anglosassone, indica la capacità di un apparecchio di cedere o assorbire il calore in un’ora. Il Watt (W) è l’unità di misura della potenza nel Sistema Intenazionale, esprime la potenza istantanea erogata. La Chilocaloria per ora (kcal/h), detta anche chilo frigoria per ora (kfrig/h), indica il quantitativo di calore sottratto o ceduto in una ora.
La potenza è il dato fondamentale da valutare al momento dell’acquisto. Ma, per dimensionare correttamente un impianto, è importante conoscere anche l’ampiezza dei locali, la superficie finestrata e l’esposizione.
Per un dimensionamento indicativo (solo un professionista che, dopo aver fatto un sopralluogo tecnico, può determinare l’effettivo fabbisogno frigorifero di un ambiente e suggerire il miglior tipo di impianto da realizzare), la formula è la seguente:
W = V x k
W = Potenza Refrigerante necessaria, in Watt
V = Volume della stanza da raffrescare
k = 25 (valore costante)
Ricorda però, che ogni stanza ha bisogno di un punto di emissione del freddo, proprio come fanno i termosifoni per il caldo. Per la precisione, posizionare l’unità interna per la climatizzazione in un corridoio, nella speranza che in questo modo il dispositivo possa rinfrescare più ambienti anziché uno, non è una scelta strategica, tutt’altro!!!
“La solidità di una coppia si testa nelle notti di settembre quando lui vuole ancora l’aria condizionata e lei vuole già il piumino.”
(Robgere, Twitter)
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