come funziona un condizionatore d'aria

La moderna tecnologia ha avuto ed ha un impatto significativamente positivo sulla qualità della nostra vita. Oggi, circa una casa su due è dotata di una qualche forma di aria condizionata. Pertanto è più che lecito che uno si chieda come funziona un tipico condizionatore d’aria.

Alla base del funzionamento di un condizionatore d’aria c’è una sostanza chimica chiamata fluido refrigerante che scorre assorbendo ed espellendo il calore dall’interno della casa all’esterno e viceversa. Il refrigerante si raffredda e poi rientra in casa. Questo processo viene ripetuto in modo ciclico e continuo.

I gas refrigeranti possono distinguersi chimicamente in tre grandi categorie: CFC, HCFC, HFC. Nella prima categoria (CFC) rientra l’R12 che contiene anche del cloro il quale cloro favorisce il  “famigerato buco” nello strato di ozono. Appartiene alla seconda categoria (HCFC) l’R-22, un gas con minori quantità di cloro. Appartiene alla terza categoria (HFC) l’ R-410A in cui è assente il cloro, per cui non è dannoso per l’ozono.

Le sigle identificative dei vari refrigeranti si compongono di due parti: nella prima parte, la lettera R indica che si tratta di un refrigerante, mentre il successivo numero sta ad indicare che si tratta di un fluido puro, di una miscela, di un composto organico o di un composto inorganico.

I due refrigeranti più comunemente utilizzati nei condizionatori d’aria domestici sono l’R-22 (noto anche come freon 22) e il più recente R-410A, entrambi chimicamente noti come idroclorofluorocarburi. Queste sostanze chimiche passano molto facilmente da uno stato liquido ad uno gassoso: si tratta della cosiddette transizioni di fase che rendono gli idroclorofluorocarburi così utili come refrigeranti.

Le transizioni di fase

L’espressione transizione di fase, o passaggio di stato, o cambiamento di stato o transizione di stato, indica il passaggio di una sostanza da uno stato all’altro. Solo per fare qualche esempio:  indica il passaggio dallo stato liquido a quello di gas (vaporizzazione), o viceversa dal gas al liquido (condensazione).

Per quanto attiene all’argomento in esame, una transizione di fase che tutti noi abbiamo visto, è l’acqua (un liquido) che evapora in vapore acqueo quando viene riscaldata. Lo stesso vale per il refrigerante:  allo stato liquido assorbe del calore trasformandosi in gas, quindi il refrigerante è costretto a tornare ad essere liquido espellendo il calore assorbito, e preparandosi cosi ad assorbire nuovamente il calore.

Un sistema di condizionamento dell’aria è sostanzialmente composto da quattro sezioni:

  1. da un evaporatore,
  2. da un compressore,
  3. da un condensatore,
  4. da un dispositivo di espansione.

Ecco come le quattro sezioni di un condizionatore d’aria funzionano, in sequenza:

  1. Quando accendiamo il condizionatore, un ventilatore soffia dell’aria sulle serpentine dell’evaporatore. In questo modo il calore dell’aria viene trasferito al fluido refrigerante. ll refrigerante assorbe calore dall’aria e (da liquido) si trasforma a vapore. Allo stesso tempo, rimuove il calore dall’aria abbassandone la temperatura.
  2. Il refrigerante vaporizzato passa quindi nel compressore che si trova all’esterno nell’abitazione. Come suggerisce il nome, il compressore comprime il gas in uno stato di pressione a temperatura più elevate.
  3. Da lì, il gas caldo e pressurizzato scorre sul terzo componente, il condensatore. Qui, il gas viene ri-condensato allo stato liquido mentre il calore viene dissipato esternamente (il condensatore è in genere dotato di alette di raffreddamento, per aumentare la dissipazione, e questo lo rende facilmente riconoscibile). Il liquido raffreddato viene ora riportato in casa ed il ciclo ricomincia.
  4. Il dispositivo di espansione regola il flusso di liquido refrigerante nell’evaporatore.

Il condizionamento

Un condizionatore d’aria non si limita a togliere calore all’aria, ma (come suggerisce il nome) condiziona la stessa aria nel senso che la sottopone ad un condizionamento.

Ci spieghiamo meglio. L’umidità presente nell’aria gioca un ruolo importante nel modo in cui i nostri corpi percepiscono il calore. Un ambiente (più) umido impedisce al nostro sudore di evaporare dalla pelle, riducendo la possibilità di raffreddarci. I condizionatori rimuovono l’umidità dall’aria in modo da renderci  più confortevole l’ambiente domestico:  mentre l’aria scorre attraverso la serpentina dell’evaporatore, la serpentina assorbe il calore e fa precipitare l’umidità (che viene condensata sotto forma di acqua).

Di fatto, i condizionatori d’aria sono nati con lo scopo di rimuovere l’umidità dall’aria, non di abbassare la temperatura!

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