I condizionatori d'aria sono stati a lungo considerati dispositivi per rinfrescare l'aria nelle giornate più calde. Alcuni ricordano il periodo in cui il condizionatore d'aria era utilizzato solo per il raffreddamento. Per molti anni, i condizionatori d'aria sono stati utilizzati anche per riscaldare gli ambienti. Praticamente ogni dispositivo split è dotato di una pompa di calore reversibile, il che significa che il suo funzionamento può essere invertito. È questa funzione che apre le porte a nuove applicazioni per i condizionatori d'aria, soprattutto nei periodi di temperature più fredde.
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La costruzione e il funzionamento di un condizionatore d'aria
Gli elementi più importanti che consentono ai dispositivi di svolgere la loro funzione base di raffreddamento o riscaldamento si trovano nell'unità esterna:
-
valvola a quattro vie, - compressore,
- elemento di espansione,
- scambiatore (evaporatore/condensatore)
- fan.
Nell'unità interna:
- scambiatore (condensatore/evaporatore)
- fan.
Gli scambiatori delle unità interna ed esterna di un condizionatore d'aria ambiente , a seconda della modalità di funzionamento implementata, vengono alternativamente chiamati evaporatore o condensatore.
- Evaporatore – in esso l’agente evapora allo stato gassoso, rilasciando freddo nell’aria
- Condensatore – in esso l’agente si condensa allo stato liquido, rilasciando calore all’aria
In pratica, per l'utente finale, la modalità di funzionamento selezionata (raffreddamento/riscaldamento) viene assegnata all'unità tramite l'apposito pulsante sul controller.
A seconda dello schema selezionato, la valvola a quattro vie indirizza il refrigerante al condensatore. In caso di raffreddamento, l'unità esterna funge da condensatore. In caso di riscaldamento, l'unità interna funge da condensatore.
Principio di funzionamento dell'aria condizionata nel processo di raffreddamento
Il refrigerante viene compresso nel compressore, dove sia la pressione che la temperatura del refrigerante aumentano. Successivamente, il refrigerante caldo viene reindirizzato alla valvola a 4 vie, che determina la direzione del flusso del refrigerante e quindi la modalità di raffreddamento/riscaldamento. In modalità di raffreddamento, il refrigerante viene pompato nello scambiatore (condensatore) dell'unità esterna. La circolazione dell'aria sullo scambiatore (condensatore) è forzata dalla ventola, il calore del refrigerante viene rilasciato all'aria esterna e il gas condensa e passa allo stato liquido.
Il liquido entra nell'elemento di espansione (capillare o valvola di espansione elettronica EEV), attraverso il quale l'agente viene strozzato, riducendo significativamente pressione e temperatura. L'agente raffreddato, sotto forma di liquido, viene immesso nello scambiatore dell'unità interna (in questo caso l'evaporatore). L'unità interna è dotata di un ventilatore che forza la circolazione dell'aria. L'agente evapora sullo scambiatore (evaporatore) e rilascia freddo nell'aria ambiente, svolgendo così la funzione di raffreddamento. Allo stesso tempo, l'agente viene riscaldato dall'aria calda aspirata dal ventilatore dall'ambiente, quindi inizialmente cambia stato in gas. Quindi torna al compressore e il processo si ripete.
Principio di funzionamento dell'aria condizionata nel processo di riscaldamento
In modalità riscaldamento, il climatizzatore domestico funziona in direzione opposta. Il refrigerante viene compresso nel compressore dell'unità esterna, dove la sua temperatura aumenta. Successivamente, il fluido caldo viene reindirizzato alla valvola a 4 vie, che determina la direzione del flusso del fluido e quindi la modalità di raffreddamento/riscaldamento.
In modalità riscaldamento, il fluido viene pompato direttamente nello scambiatore dell'unità interna (condensatore). Il ventilatore integrato nell'unità interna forza la circolazione dell'aria sul condensatore e il calore del fluido viene rilasciato nell'ambiente, mentre il gas si condensa e passa allo stato liquido (ancora ad alta pressione). Il gas condensato, allo stato liquido, entra nell'elemento di espansione dell'unità esterna, che può essere un capillare o una valvola di espansione termostatica EEV. Il liquido viene strozzato, per ridurne di conseguenza la pressione e la temperatura. Il fluido viene immesso nell'evaporatore dell'unità esterna. Il ventilatore forza la circolazione dell'aria sull'evaporatore. Il fluido viene riscaldato dall'aria esterna e passa allo stato gassoso. Il fluido riscaldato, allo stato gassoso, torna al compressore dell'unità, dove viene nuovamente compresso, aumentandone la temperatura. Il processo si ripete.
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Riscaldamento con aria condizionata nel periodo di transizione
I condizionatori con funzione di riscaldamento sono un'ottima soluzione per i periodi di transizione (primavera/autunno), quando la temperatura esterna non è eccessivamente bassa. Utilizzando questa soluzione, possiamo ritardare significativamente l'accensione della fonte di calore principale in autunno o spegnerla prima in primavera.
L'aria condizionata come integrazione a una fonte di calore alternativa
Questa soluzione è ideale anche come integrazione a una fonte di calore esistente. Ad esempio, dopo una lunga assenza invernale, prima che la fonte di calore principale riscaldi gli ambienti (soprattutto con il riscaldamento a pavimento, caratterizzato da un'elevata inerzia termica), l'aria condizionata aumenterà rapidamente la temperatura fino a raggiungere un livello confortevole. In caso di guasto di una caldaia a gas, a combustibile solido o di una pompa di calore, un condizionatore con funzione di riscaldamento salverà la situazione in attesa della riparazione.
Installazione corretta dell'unità esterna
Vale la pena ricordare che l'unità esterna non deve essere posizionata troppo in basso. Mentre in estate questo aspetto è di scarsa importanza per il raffreddamento, in inverno c'è il rischio che venga ricoperta di neve. Inoltre, l'acqua che defluisce dalla vaschetta di raccolta dotata di riscaldatore potrebbe congelare sotto l'apparecchio. A causa di gelate prolungate, si accumula ghiaccio, mettendo a rischio l'apparecchio posizionato sopra. Si consiglia di utilizzare un cavo scaldante aggiuntivo nel tubo di scarico della condensa dalla vaschetta di raccolta.
Selezione dei parametri del condizionatore per il riscaldamento
Innanzitutto, è necessario rispondere alla domanda su come si intende utilizzare il dispositivo. Sceglieremo un condizionatore d'aria solo per il raffrescamento, diversamente da quanto faremmo per il riscaldamento. Qui, ci concentreremo sugli aspetti da considerare nella scelta di un condizionatore d'aria che riscaldi gli ambienti anche a temperature inferiori allo zero.
Il kit di riscaldamento per tutte le stagioni è un kit di riscaldamento che include un riscaldatore del carter del compressore e un riscaldatore della vaschetta di raccolta. Lo scopo principale del riscaldatore del carter è garantire che l'olio o il grasso nel compressore siano alla giusta temperatura di esercizio, soprattutto in condizioni di bassa temperatura ambiente. Il riscaldamento dell'olio contribuisce a garantire fluidità e flessibilità ai meccanismi all'interno del compressore, il che può essere particolarmente importante quando si avvia il compressore a basse temperature. Funziona quando il dispositivo non è in funzione e la temperatura esterna è inferiore a 1 °C. Questo riscaldatore aiuta a prevenire l'accumulo di umidità e condensa all'interno del compressore, che potrebbe causare corrosione e problemi di efficienza o durata del dispositivo. Indipendentemente dalla modalità di funzionamento selezionata del condizionatore d'aria, nel sistema (evaporatore) si forma condensa, che deve essere scaricata dall'impianto.
Nel processo di riscaldamento, l'evaporatore è l'unità esterna. In inverno, è necessario un riscaldatore della vaschetta raccogli-gocce, che impedisce il congelamento della condensa. La condensa si forma anche, o forse principalmente, durante lo sbrinamento dello scambiatore. Il climatizzatore passa alla funzione di raffreddamento e riscalda le alette dello scambiatore con aria calda. Senza un riscaldatore, il rischio di congelamento e accumulo di ghiaccio è elevato e può danneggiare il dispositivo. Quando si sceglie un climatizzatore, è opportuno verificare se tale set di funzionamento per tutto l'anno sia di serie con il dispositivo o se debba essere acquistato separatamente.
Classe energetica dell'apparecchio ed efficienza
Nell'esaminare questi parametri, è consigliabile analizzare la scheda di catalogo e l'etichetta energetica del dispositivo. La classe di efficienza energetica per i condizionatori d'aria varia da D ad A+++. La classe A indica il dispositivo più efficiente dal punto di vista energetico. Vale la pena ricordare che lo stesso dispositivo può avere una classe energetica diversa per la funzione di raffreddamento e una diversa per la funzione di riscaldamento. Il secondo parametro importante da considerare nella scelta di un condizionatore d'aria è il valore SCOP.
È disponibile nella scheda di catalogo del dispositivo e definisce il rapporto tra efficienza di riscaldamento e consumo di elettricità. Per calcolare l'indicatore SCOP, si considera il funzionamento del condizionatore a 4 diverse temperature esterne: -7 °C / 2 °C / 7 °C / 12 °C e, calcolando la media ponderata con l'apposita formula, si ottiene l'efficienza energetica stagionale per il riscaldamento. Quindi, se SCOP è 3,6, significa che in media, da 1 kW di elettricità, il condizionatore produrrà fino a 3,6 kW di energia termica. In breve, maggiore è lo SCOP, maggiore è l'efficienza e il risparmio energetico del condizionatore.
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