RAFFRESCATORI E POMPE DI CALORE: LE DUE FACCE DEI CONDIZIONATORI

Risparmio energetico

RAFFRESCATORI E POMPE DI CALORE: LE DUE FACCE DEI CONDIZIONATORI

Redazione
14 dicembre 2015

[A cura di. Enea] I climatizzatori sono apparecchi utilizzati per raffrescare e per riscaldare gli ambienti. Di solito integrano gli impianti di riscaldamento tradizionali e, in zone con inverni miti, possono anche sostituirli.

Considerati fino a qualche anno fa un bene di lusso, oggi i climatizzatori dell’aria sono presenti in quasi tutte le nostre case. Sono commercializzati insieme ai grandi elettrodomestici e sono disponibili in una vasta gamma di modelli che differiscono per potenza, consumi e principio di funzionamento. Impiegano tecnologie molto efficienti e per questo il loro utilizzo è incentivato da varie iniziative governative.

In questa guida troverete alcuni suggerimenti per meglio orientarvi nella scelta del modello più adatto a soddisfare le diverse esigenze e per ridurre al minimo i consumi di energia di questo elettrodomestico. Anche se suggeriamo di affidarsi a un tecnico specializzato che, dopo aver eseguito un sopralluogo, saprà individuare la soluzione migliore.

I climatizzatori, pur essendo macchine molto efficienti, consumano energia. Per ridurre al minimo i tempi di utilizzo di questi apparecchi, bisogna, innanzitutto, garantire un buon isolamento termico delle pareti e mettere in atto alcuni accorgimenti per favorire il raffrescamento naturale degli ambienti. In questo modo, oltre a valorizzare l’immobile, che migliorerà le sue prestazioni energetiche, si avrà una bolletta elettrica più leggera e si contribuirà al raggiungimento degli obiettivi di riduzione dei consumi energetici fissati dall’Unione Europea.

L’isolamento delle pareti. A parità di temperatura all’interno dell’abitazione, i climatizzatori consumano molto di più se l’edificio non è coibentato bene. Gli edifici costruiti dopo il 2006, rispettano l’attuale normativa sul contenimento dei consumi energetici degli edifici (D. Lgs. n. 192/2005). Invece, quelli costruiti prima di questa data no. È su questi ultimi che conviene intervenire, installando materiali isolanti sulle pareti e sul tetto e dotando le finestre di doppi vetri e di tapparelle. Ricordiamo che è possibile detrarre dall’Irpef le spese sostenute per la riqualificazione energetica degli edifici.

Mettendo in atto alcuni piccoli accorgimenti è possibile ottenere un raffrescamento naturale dell’edificio. Infatti, per raffrescare un edificio è importante favorire la ventilazione naturale. Aprendo opportunamente porte e finestre si riesce a creare un movimento d’aria tra i locali o tra i piani dell’edificio, che genera una gradevole sensazione di benessere. Anche la presenza di vegetazione intorno alla casa fornisce ombra e regola la temperatura. Perciò, dove è possibile, mettiamo alberi, pergolati e piante rampicanti, specialmente sulle pareti esposte al sole. I sistemi di raffrescamento passivo fanno ridurre fino al 50% i consumi di energia.

I climatizzatori dell’aria si dividono in due grandi famiglie: i climatizzatori “solo freddo” e “le pompe di calore”. I climatizzatori “solo freddo”, come dice il nome, hanno solo la funzione di raffrescare gli ambienti dove sono installati. Ancora se ne trovano in commercio, ma sono sempre meno diffusi.

Le pompe di calore, invece, sono apparecchi che svolgono una doppia funzione: raffreddano l’aria in estate e, invertendo il ciclo di funzionamento, la riscaldano in inverno. Quelle di ultima generazione sono molto efficienti. Ne esistono di varie potenze, da quelle in grado di climatizzare un solo locale a quelle che possono climatizzare un’intera abitazione in sostituzione della caldaia tradizionale. In commercio è possibile trovare anche gli scaldacqua a pompa di calore.

I climatizzatori si differenziano anche per il principio di funzionamento, che può essere “ad assorbimento” o “a compressione”. Di seguito tratteremo solo delle pompe di calore a compressione, in quanto sono quelle che più comunemente troviamo in commercio e che installiamo nelle nostre case. Quando raffresca, la pompa di calore a compressione funziona come un frigorifero, asporta il calore dal locale da raffrescare e lo cede all’ambiente esterno. Quando riscalda, invece, la pompa di calore riesce a trasformare il calore a bassa temperatura contenuto nell’ambiente esterno, in calore ad alta temperatura che cede ai locali da riscaldare.

Il principio di funzionamento di un climatizzatore è lo stesso del frigorifero. Sfruttando le proprietà che hanno particolari gas si riesce ad asportare calore da un ambiente, la cella frigorifera o la nostra camera da letto, per cederlo ad un altro ambiente. Nel caso del frigorifero il calore è ceduto alla cucina e nel caso del condizionatore all’ambiente esterno.

Il climatizzatore è costituito da due parti collegate tra loro da tubi di rame, dove circola un fluido refrigerante, e da cavi elettrici. La parte che “cede il freddo” è costituita da uno scambiatore di calore, l’evaporatore, e da un ventilatore. La parte che “genera il freddo” è costituita da un compressore, uno scambiatore di calore, il condensatore, e un ventilatore.

Il compressore comprime il fluido refrigerante a circa 20bar (che è una pressione dieci volte superiore a quella dei pneumatici delle automobili) e gli fa raggiungere la temperatura di circa 80°C. A questa temperatura il gas arriva al condensatore esterno e cede parte del suo calore all’aria aiutato dal ventilatore. Il gas, quindi, si raffredda e diventa liquido e viene costretto a passare attraverso un piccolo foro. Attraversato questo foro il liquido ritorna in parte allo stato gassoso e si raffredda scendendo a circa 5°C. Il gas passa poi all’evaporatore posto all’interno dell’ambiente e aiutato dal suo ventilatore cede il freddo all’aria. A questo punto il gas tornerà al compressore pronto a iniziare un nuovo ciclo.

Nell’aria, nell’acqua e nel suolo sono immagazzinate enormi quantità di energia, che si rinnovano continuamente grazie al calore terrestre, alla radiazione solare e alle precipitazioni atmosferiche. Con l’aiuto di un compressore, la pompa di calore può portare questa energia a una temperatura tale da renderla utilizzabile a scopo di riscaldamento.

La pompa di calore è costituita da un circuito chiuso, costituito da un compressore, un condensatore, una valvola di espansione e un evaporatore, nel quale circola un fluido frigorigeno come R-134a, R125, R-507, NH3, CO2, ecc. Il ciclo di funzionamento è esattamente il contrario di quello di un frigorifero. Con la compressione il fluido aumenta di pressione e temperatura. Il fluido così riscaldato attraversa uno scambiatore di calore (il condensatore). È in questa fase che il fluido cede calore al pozzo caldo passando dallo stato vapore a quello liquido. Il fluido liquefatto e raffreddato attraversa una valvola di espansione da cui ne esce ad una pressione e temperatura molto più bassa. A questo punto il fluido che si trova a temperature molto basse è in grado di assorbire il calore dalla sorgente fredda. Questo avviene nell’evaporatore dove il fluido assorbendo calore passa dallo stato liquido a quello vapore. A questo punto il fluido è pronto a ricominciare il ciclo passando nel compressore.

Il mezzo esterno da cui la pompa di calore estrae il calore è detto “sorgente fredda”. L’aria o l’acqua da riscaldare, invece, sono detti “pozzo caldo”.

* Aria: esterna al locale dove è installata la pompa di calore oppure estratta dal locale stesso.

* Acqua: di falda, di fiume, di lago quando questa è presente in prossimità dei locali da riscaldare e a profondità ridotta.

* Terreno: nel quale vengono inserite delle apposite tubazioni, le sonde geotermiche.

Esistono diverse tipologie di pompe di calore, che si distinguono in base alla sorgente fredda e al pozzo caldo che utilizzano.

Le più diffuse sono quelle Aria-acqua ma esistono anche del tipo Aria-aria, Acqua-acqua, Terra-acqua.

L’aria come sorgente fredda ha il vantaggio di essere disponibile ovunque; tuttavia la potenza resa dalla pompa di calore diminuisce al diminuire della temperatura della sorgente. Ricordiamo che al di sotto dei 2°C il rendimento della pompa di calore è minimo. Più vantaggioso è l’impiego, come sorgente fredda, dell’aria interna al locale da riscaldare in quanto si trova ad una temperatura più alta di quella esterna. Inoltre, essendo aria viziata deve essere comunque rinnovata.

L’acqua come sorgente fredda garantisce le prestazioni della pompa di calore senza risentire delle condizioni climatiche esterne; tuttavia richiede un costo addizionale per le tubazioni.

Il terreno come sorgente fredda ha il vantaggio di subire minori sbalzi di temperatura rispetto all’aria. Le tubazioni, se posizionate orizzontalmente, vanno interrate ad una profondità minima 1-1,5 metri per non risentire troppo delle variazioni di temperatura dell’aria esterna, ed è necessaria una ampia estensione di terreno, da 2 a 3 volte superiore alla superficie dei locali da riscaldare. Se invece le tubazioni vengono posizionate in modo verticale, bisogna scendere a profondità di 80-100 metri. In entrambi i casi si tratta però di una soluzione costosa.

In commercio troviamo una vasta gamma di modelli. Possono essere mobili o fissi, e per entrambi esistono le versioni monoblocco e split, con o senza tecnologia inverter.

I climatizzatori mobili e quindi “portatili” sono sicuramente i più pratici. Anche se costano più dei fissi, non hanno bisogno di essere installati da personale specializzato, non richiedono interventi di muratura e, soprattutto, possono essere utilizzati dove se ne sente l’esigenza, spostandoli da una stanza all’altra o addirittura da un appartamento all’altro.

Nella scelta dei condizionatori portatili ci si può orientare su due tipi diversi di apparecchi, i monoblocco e gli split. I monoblocco sono costituiti da una sola unità che racchiude il circuito frigorifero, il compressore e la ventola. Ne esistono di due tipi: rispettivamente con uno o con due tubi flessibili, di circa 10 cm di diametro, che servono a trasportare l’aria, e che possono essere posizionati tra i battenti socchiusi di una finestra.

I primi hanno il grande inconveniente di utilizzare l’aria della stessa stanza condizionata per operare il raffrescamento. Così facendo si attira altra aria calda dalle stanze circostanti con il risultato di non riuscire a raggiungere un livello di comfort accettabile. I secondi invece, utilizzando l’aria esterna, ottengono prestazioni notevolmente migliori.

I condizionatori portatili sono montati su ruote, sono quindi facilmente trasportabili da un locale all’altro, e per farli funzionare è sufficiente attaccarli alla presa di corrente. Riescono a refrigerare locali di piccole dimensioni e hanno lo svantaggio di essere rumorosi in quanto il motore si trova all’interno del locale.

Gli split, invece, hanno l’unità interna montata su ruote e un’unità esterna che deve essere sistemata all’esterno del locale, sul balcone o sotto la finestra. Per installare questi modelli non è necessario l’intervento di tecnici specializzati, perché il collegamento tra le due unità è costituito da un tubo flessibile di circa 5cm di diametro, che contiene i tubi per il gas e i collegamenti elettrici. Questo tubo può essere fatto passare tra i battenti socchiusi di una finestra. Sono più silenziosi dei monoblocco, in quanto uno dei ventilatori è sistemato all’esterno dell’abitazione. Se non vengono praticati fori sul vetro o sulla parete, sia i monoblocco che gli split hanno lo svantaggio di aver bisogno di una finestra sempre socchiusa per consentire il passaggio dei tubi. In questo modo dall’esterno entrano un po’ di aria calda e un po’ di umidità che ne riducono le prestazioni. Sono comunque una buona soluzione per chi non vuole fare lavori di muratura.

Sono apparecchi che devono essere fissati alla parete. Anch’essi esistono nella versione monoblocco se costituiti da una sola unità, e split se costituiti da due parti, una esterna e una interna all’abitazione.

Sono più efficienti, meno rumorosi e meno costosi di quelli mobili. L’installazione deve però essere fatta da personale specializzato, perché sono dotati di tubazioni che devono essere collegate a regola d’arte, per evitare perdite di liquido refrigerante e perché i cavi elettrici e le tubazioni devono essere fatti passare attraverso la parete.

L’unità interna può essere del tipo a parete, a cassetta nella versione a soffitto o a pavimento, e a canalizzazione.

Nel caso in cui la pompa di calore sostituisca l’impianto di riscaldamento tradizionale, l’unità interna può essere costituita da ventilconvettori, che sono armadietti che contengono le tubazioni nelle quali circola l’acqua riscaldata o raffrescata e i ventilatori che inviano nel locale l’aria climatizzata; e dai pannelli radianti inseriti sotto il pavimento, nei quali circola l’acqua riscaldata o raffrescata dalla pompa di calore. Ne esistono anche del tipo multi-split, in cui una sola unità esterna può alimentare due o più elementi interni.

On-off o inverter sono i due sistemi che le pompe di calore usano per modulare la potenza e mantenere costante la temperatura all’interno del locale dove sono installati. Queste due tecnologie possono essere installate sia sui condizionatori mobili sia su quelli fissi, siano essi monoblocco o split.

I climatizzatori on-off hanno una tecnologia molto semplice ed economica, ma hanno un elevato consumo di energia. Il climatizzatore, appena acceso, va subito alla massima potenza e vi resta fino a quando nel locale si è raggiunta la temperatura desiderata. A quel punto si ferma completamente, per poi ripartire alla massima potenza quando la temperatura è cambiata di alcuni gradi centigradi rispetto a quella impostata.

I climatizzatori con inverter, invece, hanno una tecnologia detta “modulante”. Il climatizzatore parte alla massima potenza, per poi diminuirla quando ha raggiunto un valore di temperatura prossimo a quello fissato. Da quel momento in poi il climatizzatore impiega solo la minima potenza necessaria a mantenere costante la temperatura, senza però fermarsi.

Si eliminano in questo modo i continui “attacca e stacca” del motore, riuscendo a mantenere costante la temperatura dell’ambiente, che varierà solo di circa 0,5°C rispetto a quella impostata, contro i 2°C dei classici condizionatori on-off. I climatizzatori inverter sono più costosi rispetto ai climatizzatori on-off, ma consumano molta energia elettrica in meno. Sono da preferire nel caso in cui è previsto un funzionamento per molte ore di seguito.

I climatizzatori svolgono anche l’importante funzione di deumidificare l’aria. Infatti, la sensazione di disagio che proviamo in una calda giornata estiva, è dovuta soprattutto all’elevato tasso di umidità, che limita la traspirazione della pelle.

Come per gli altri elettrodomestici, anche i climatizzatori sono accompagnati dall’etichetta energetica. È obbligatoria fin dal 2013 per gli apparecchi per uso domestico, con una potenza nominale minore o uguale a 12 kW. Al momento dell’acquisto preferite i modelli a più alta efficienza. Oggi si trovano in commercio apparecchi di classe energetica A+, A++ e A+++. Costano un po’ di più, ma consumano molto meno. Tra una classe e l’altra i consumi possono variare anche del 30%.

La potenza della pompa di calore è il dato fondamentale da valutare al momento dell’acquisto. Indica la capacità di un apparecchio di cedere o assorbire il calore. Una macchina sottodimensionata può rivelarsi poco conveniente, perché per raggiungere la temperatura desiderata starà continuamente in funzione, con la conseguenza di consumi elettrici elevati e di un più rapido deterioramento. Al contrario, una macchina sovradimensionata è incapace di deumidificare l’ambiente, perché raggiunge la temperatura impostata troppo velocemente, senza eliminare tutta l’umidità, con il risultato di percepire quella sgradevole sensazione di freddo umido sulla pelle, che fa spesso incorrere a raffreddori e mal di gola.

Per indicare la potenza refrigerante di una pompa di calore 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 chilofrigoria per ora (kfrig/h), indica il quantitativo di calore sottratto o ceduto in una ora.

In commercio esistono climatizzatori di diversa potenza, in grado di soddisfare ogni tipo di esigenza. Sono detti:

I primi sono installati in stanze singole, i secondi riescono a servire più locali, e gli ultimi sono grossi impianti adatti a servire più appartamenti, uffici o esercizi commerciali. Il calcolo qui descritto è solo un esempio generico ma indicativo del fabbisogno di “freddo” e di “caldo” dell’ambiente che volete climatizzare. Ricordate che ogni camera ha bisogno di un punto di emissione del freddo, proprio come fanno i termosifoni per il caldo. Inoltre, più ambienti volete climatizzare in uno stesso appartamento, più avete bisogno di potenza rinfrescante totale e, quindi, più alta deve essere la potenza elettrica disponibile al contatore, che generalmente nelle nostre case è di 3kW.

Esempio di calcolo della potenza termica o frigorifera, espressa in kW, necessaria per condizionare una stanza: K x l1 x l2 x h = W. Dove:

Questi valori sono indicativi. Se avete nell’ambiente un solaio o una parete isolata male, oppure una finestra molto grande, aumentate tale valore della costante K di una, due o tre unità. Il risultato ottenuto, seppure abbastanza verosimile, va considerato come indicativo. È solo un installatore esperto che, dopo aver fatto un sopralluogo tecnico, può determinare l’effettivo fabbisogno frigorifero o termico di un ambiente e suggerire la migliore soluzione.

Quando decidiamo di climatizzare il nostro appartamento dobbiamo tener conto dei consumi degli apparecchi e fare in modo di avere a disposizione la potenza elettrica di cui necessitano. In molte abitazioni la potenza elettrica disponibile è di circa 3kW. Mediamente per condizionare una camera da letto occorre un apparecchio di circa 0,9kW di potenza. Se vogliamo raffrescare due locali, il consumo salirà a circa 1,8kW. Rimane quindi ancora potenza a disposizione per l’asciuga capelli, il forno, il ferro da stiro, ecc. Ma se vogliamo installarne un terzo bisognerà far aumentare la potenza elettrica disponibile nella nostra abitazione fino a 4,5kW o più.

Il condizionatore inverter limita in parte questo problema. All’inizio assorbe anch’esso i 0,9kW ma poi una volta raggiunta la temperatura riesce a mantenerla riducendo la potenza del motore a valori molto inferiori.

Se decidi di acquistare un climatizzatore “solo freddo”, dopo aver fatto il calcolo della potenza necessaria a raffrescare la stanza, scegli un mo dello ad alta efficienza. Leggi attentamente l’etichetta energetica, perché i consumi tra i diversi modelli possono variare anche del 30%.

Se decidi di acquistare una pompa di calore, per avere sia la possibilità di raffrescare in estate sia quella di riscaldare in inverno, è necessario considerare le caratteristiche climatiche del luogo dove deve essere installata. Queste hanno importanza soprattutto qualora la sorgente fredda è l’aria esterna. Le pompe di calore sono consigliate in zone climatiche con inverni miti, in cui le temperature non scendono quasi mai al di sotto dei 7 gradi centigradi. Pur esistendo pompe di calore particolarmente efficienti anche alle basse temperature, ne sconsigliamo l’uso in zone in cui l’inverno è molto freddo, a causa della formazione di brina sull’evaporatore, che ne compromette il rendimento.

È bene ricordare, poi, che ogni stanza ha bisogno del suo climatizzatore. Non è corretto installare un climatizzatore potente nel corridoio nella speranza che rinfreschi tutte le camere. L’unico risultato sarà quello di prendere colpi di freddo ogni volta che andrai da una stanza all’altra passando per il corridoio, perché sarà l’unico locale ad essere raffrescato.

È preferibile un climatizzatore con bassi consumi, in classe energetica A o superiore. Costa di più ma consuma molto meno. Meglio ancora se è dotato di tecnologia inverter, che adegua la potenza all’effettiva necessità e riduce i cicli di accensione e spegnimento.

È importante, infine, approfittare degli incentivi fiscali. Se acquisti una pompa di calore per sostituire integralmente o parzialmente il vecchio impianto termico, puoi usufruire dell’“ecobonus” oppure del “Conto termico”: un incentivo che varia in funzione della dimensione dell’impianto.

Innanzitutto il climatizzatore va collocato nella parte alta della parete. L’aria fredda tende a scendere e si mescolerà più facilmente con quella calda che invece tende a salire. Bisogna evitare, inoltre, di mettere il climatizzatore dietro divani o tende poiché costituiscono una barriera alla diffusione dell’aria, ed assicurarsi che l’unità esterna all’abitazione non sia colpita dai raggi diretti del sole e esposta troppo alle intemperie.

Per un impiego più efficiente dell’impianto, è bene, innanzitutto non lasciare porte e finestre aperte per troppo tempo. Si evitano inutili scambi di calore con l’esterno.

Inoltre, non raffreddare troppo l’ambiente. Due o tre gradi centigradi in meno della temperatura esterna sono sufficienti. Spesso basta attivare la funzione “solo deumidificazione”, perché è l’umidità presente nell’aria che fa percepire una temperatura molto più alta di quella reale.

Altro consiglio è quello di utilizzare il timer e la funzione “notte” in modo da ridurre al minimo il tempo di accensione dell’apparecchio. Fondamentale è, poi, far eseguire una manutenzione periodica, che consiste nella pulizia dei filtri e delle ventole, e nel controllo della tenuta del circuito del gas. I filtri dell’aria devono essere puliti prima della prima accensione stagionale e almeno ogni due settimane, perché nei filtri si annidano facilmente muffe e batteri dannosi per la salute. Se sono deteriorati vanno sostituiti.

Infine, è bene coibentare i tubi del circuito refrigerante all’esterno dell’abitazione. Se esposti direttamente al sole possono danneggiarsi.

I primi climatizzatori impiegavano come fluidi refrigeranti alcune sostanze, i clorofluorocarburi (CFC) e gli idroclorofluorocarburi (HCFC o R22) che danneggiano lo strato d’ozono presente nella stratosfera, contribuendo a creare il cosiddetto buco nell’ozono ed a aumentare l’“effetto serra del pianeta”. La commercializzazione di questi climatizzatori è vietata dal 2010. Oggi sono utilizzati gas sintetici come R407C e R410A.

I climatizzatori, però, contribuiscono ad aumentare la temperatura del pianeta e a influenzare i cambiamenti del clima. Per il loro principio di funzionamento, asportano calore dal locale da rinfrescare e lo cedono all’esterno, a una temperatura che può raggiungere anche i 45°C, con il risultato di “riscaldare l’atmosfera”.

RAFFRESCATORI E POMPE DI CALORE: LE DUE FACCE DEI CONDIZIONATORI

Related Posts

Il Politecnico di Torino protagonista a Restructura 2024

Superbonus 110%: report dati ENEA al 31 ottobre 2024

Da ENEA uno strumento per calcolare il consumo per l’illuminazione degli edifici

Lascia un commento Annulla risposta