Come funziona il condizionatore: principio di funzionamento, struttura e schema tecnico

La chiave per un funzionamento lungo ed efficiente del condizionatore è una corretta gestione e una manutenzione regolare. È d'accordo? Ma per evitare guasti a questa apparecchiatura molto costosa, è consigliabile studiare la struttura e considerare il principio di funzionamento del condizionatore.

Proprio questi argomenti discuteremo nel nostro materiale – analizzeremo in dettaglio gli elementi costruttivi principali di una tipica apparecchiatura climatica. E parleremo anche del principio e delle caratteristiche del suo funzionamento, forniremo uno schema tipico. Completeremo l'articolo con foto illustrative e utili raccomandazioni video.

Struttura di un condizionatore tipico

È difficile immaginare una vita confortevole per l'uomo moderno senza un condizionatore d'aria. E affinché durante il suo utilizzo l'utente non incontri problemi e guasti, è opportuno familiarizzare in termini generali con la struttura e il principio di funzionamento di questo tipo di apparecchiatura climatica. Parleremo quindi dei componenti principali e degli elementi costruttivi del condizionatore d'aria.

Elementi costruttivi principali dell'apparecchiatura

Se l'utente vedesse un condizionatore in sezione, che migliora il comfort abitativo, troverebbe un numero considerevole di elementi e componenti costruttivi. Una parte di essi serve per controllare l'unità, aiuta l'elettronica di serie e l'utente a monitorare la situazione.

E gli elementi principali che influenzano la funzionalità sono i seguenti componenti della struttura:

• evaporatore, che si trova nell'unità interna del condizionatore ed è progettato per garantire l'assorbimento del calore da parte del refrigerante utilizzato quando si trasforma in stato gassoso;
• condensatore – questo elemento costruttivo è posizionato nell'unità esterna del condizionatore ed è progettato per garantire la transizione del refrigerante in stato liquido, con contemporanea emissione di calore.

In sostanza, entrambi gli elementi sono dei radiatori. Occupano una parte significativa della struttura delle unità del condizionatore. Ciò è necessario per garantire un efficiente scambio termico tra refrigerante e aria.

Nello schema è raffigurata l'unità interna di un tipico condizionatore, indipendentemente dalla marca, dal modello e dalla potenza. Il suo elemento principale è sempre l'evaporatore, che occupa gran parte del corpo.

L'evaporatore e il condensatore costituiscono una struttura composta da tubi di rame di piccolo diametro su cui sono montate alette trasversali in alluminio, progettate per aumentare la velocità dello scambio termico.

Cos'altro influisce sul funzionamento dei condizionatori?

Oltre all'evaporatore e al condensatore sopra menzionati, ci sono altri elementi strutturali che garantiscono l'efficienza dell'apparecchiatura climatica.

Tra questi figurano:

• ventilatori;
• compressore;
• valvola termoregolatrice (valvola).

Componenti come i ventilatori sono installati in ogni unità del condizionatore. Il loro compito è potenziare i flussi d'aria che lambiscono l'evaporatore o il condensatore, aumentando così significativamente le prestazioni dell'intero sistema.

Il compressore può essere definito il cuore di qualsiasi condizionatore moderno. Il motivo è che è proprio lui a garantire la circolazione del refrigerante nel circuito di raffreddamento, che di solito è composto da tubi di rame.

Nello schema è raffigurata l'unità esterna di un condizionatore moderno. Il suo elemento principale è tradizionalmente il condensatore, indicato in blu. Accanto a questo elemento strutturale si trova il ventilatore, senza il quale non è possibile ottenere un funzionamento efficiente del sistema.

Inoltre, il compressore è progettato per comprimere il refrigerante dopo l'evaporatore, aumentando così le prestazioni di qualsiasi condizionatore.

Abbiamo parlato della diagnosi del compressore e delle caratteristiche della risoluzione dei guasti in questo materiale.

La valvola termoregolatrice è progettata per ridurre la pressione del refrigerante prima dell'evaporatore. Questa caratteristica garantisce uno scambio termico migliore.

Ruolo del refrigerante nel funzionamento dell'apparecchiatura climatica

Qualsiasi condizionatore moderno è un sistema tecnico composto da una serie di componenti e parti. Ma tutti sarebbero inutili senza il refrigerante, una sostanza che passa facilmente dallo stato liquido a quello gassoso e viceversa, rilasciando o assorbendo una notevole quantità di calore.

Esistono più di 4 dozzine di tipi di freon, ma solo alcuni vengono utilizzati come refrigerante. Il più richiesto oggi è l'R-22 – con esso vengono caricati oltre il 98% dei condizionatori. Ma bisogna ricordare che i suoi giorni sono contati e bisogna tenerne conto quando si acquista un'apparecchiatura climatica.

Come refrigerante da molti decenni vengono utilizzati diversi tipi di sostanza chiamata freon – si tratta principalmente di una miscela di etano e metano. La caratteristica principale di questa sostanza è il basso punto di ebollizione. Che avviene a 5-10 °C. Inoltre, il freon durante l'evaporazione può riscaldarsi fino a 70-90°. Queste sue proprietà consentono di dissipare una grande quantità di calore, in modo abbastanza rapido.

Inoltre, questo refrigerante è incolore, inodore e, soprattutto, innocuo per la salute degli utenti. Tuttavia, il tipo di freon più richiesto oggi (R-22) ha un impatto negativo sullo strato di ozono dell'atmosfera. Pertanto, se siete sensibili ai problemi ambientali, allora dovreste acquistare condizionatori che funzionano con il refrigerante R-410, che non distrugge gli strati protettivi dell'atmosfera.

La foto mostra la ricarica di freon di un condizionatore. Ma bisogna ricordare che, secondo il cosiddetto Protocollo di Montreal, l'uso del freon R-22 deve cessare entro il 2030. E questo è un punto molto importante. Poiché meno tempo rimane fino a tale scadenza, meno conveniente è acquistare condizionatori che funzionano con refrigerante nocivo.

In pratica, la ricarica del condizionatore con freon viene eseguita abbastanza raramente. Ad esempio, dopo riparazioni, manutenzione, perdite. E in ogni caso, il suddetto refrigerante (R-410) non danneggerà la salute degli utenti e dei loro animali domestici.

Principio di funzionamento e schema del condizionatore

Il condizionatore sembra un'apparecchiatura piuttosto semplice, i cui componenti strutturali principali non sono particolarmente complessi. Pertanto, analizzeremo in dettaglio il suo principio di funzionamento, anch'esso estremamente semplice.

Come funziona un condizionatore tipico?

Evaporando, i liquidi assorbono calore, e in modo attivo, mentre durante la condensazione (passaggio dallo stato gassoso a quello liquido) lo rilasciano. E questi fenomeni fisici sono tradizionalmente la base del principio di funzionamento dei condizionatori.

Ci si può accertare che questo metodo di dissipazione del calore sia efficace anche in condizioni domestiche. Ad esempio, applicando sulla superficie della propria pelle una soluzione contenente alcol che, evaporando rapidamente, lascia una sensazione di freddo. Poiché il calore dalla superficie del corpo viene assorbito e allontanato.

In parole semplici, la base del funzionamento di qualsiasi condizionatore moderno sono i processi di ebollizione (con assorbimento di calore) e condensazione (con rilascio di calore). Durante questi processi avviene l'assorbimento/rilascio di calore secondo le formule mostrate nel grafico. Dove Q è la quantità di calore, L è il calore latente di vaporizzazione e m indica la massa della sostanza.

Lo stesso accade anche all'interno. Il motivo è che il refrigerante liquido, entrando nell'unità interna del condizionatore, assorbe attivamente e in grandi quantità il calore in eccesso, mentre la sua temperatura aumenta notevolmente.

Di conseguenza, evapora e si sposta verso l'unità esterna (solitamente situata all'esterno dell'edificio). Lì, sotto l'effetto dell'aria più fredda, spinta in grandi quantità dalla ventola, avviene il processo inverso.

Nella foto è raffigurato l'evaporatore del condizionatore. Che per aspetto ricorda un normale radiatore. In effetti è proprio così. Poiché la struttura di questo elemento garantisce un flusso d'aria calda della stanza massimamente efficace, da cui il refrigerante assorbe il calore, quindi nella stanza diventa più fresco.

Cioè avviene la condensazione, a seguito della quale il refrigerante torna allo stato liquido, rilasciando così calore. Poi seguirà un nuovo ciclo e così via all'infinito.

Schema di principio del funzionamento dell'apparecchiatura

Indipendentemente dal tipo, modello e nome del condizionatore, il processo di raffreddamento dell'aria è sempre lo stesso. Così, dopo l'accensione, il refrigerante viene inviato all'evaporatore. La sua pressione è di 3-5 atmosfere e la temperatura è compresa tra 10 e 20 °C.

Successivamente, allo stato gassoso, il freon si sposta verso il compressore. E viene immediatamente compresso fino a 15-20 atmosfere. Inoltre, il refrigerante viene riscaldato fino a 70-90 °C.

Nello schema, in forma semplificata, è illustrato il principio di funzionamento di qualsiasi condizionatore moderno. L'immagine mostra che il refrigerante raffreddato nel condensatore entra nel regolatore di flusso (valvola termoregolatrice). Dove la sua pressione viene ridotta, permettendo al liquido di raffreddarsi ulteriormente. Poi il refrigerante viene trasportato all'evaporatore, dove avviene il processo principale. Cioè il raffreddamento dell'aria con simultaneo riscaldamento del refrigerante.

Successivamente, il gas viene trasportato al condensatore, attivamente raffreddato dalla ventola. In seguito all'azione dell'aria spinta a temperatura più bassa, il freon rilascia calore, portandolo allo stato liquido.

Tuttavia, la sua temperatura rimane di 10-20 °C superiore rispetto a quella dell'aria circostante. Questo problema viene risolto quando il liquido passa attraverso la valvola termoregolatrice. Dove la pressione del refrigerante si riduce nuovamente a 3-5 atmosfere. Ciò consente al freon di raffreddarsi ulteriormente ed è pronto per un nuovo ciclo di assorbimento del calore, quindi viene nuovamente inviato all'evaporatore.

Nell'immagine è mostrato lo schema di principio del condizionatore. Un'unità, dotata di evaporatore, si trova all'interno dell'ambiente. La seconda, con condensatore, è all'esterno. Ciò rende il processo di scambio termico il più efficiente possibile. Inoltre, nell'unità esterna si trova sempre il compressore, che è la parte più rumorosa dell'apparecchio.

Caratteristiche del funzionamento del condizionatore

Per il funzionamento del condizionatore è necessaria energia elettrica, ma è conveniente perché ha un rendimento piuttosto elevato.

Ma se nella rete elettrica ci sono regolari sbalzi di tensione, per evitare guasti a questo tipo di apparecchiatura climatica, è opportuno installare immediatamente anche un stabilizzatore.

Nonostante il metodo semplice ed efficace di scambio termico, è sempre necessario ricordare che il condizionatore corrisponderà alle caratteristiche dichiarate solo con una regolare manutenzione tecnica.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il video qui sotto aiuterà ad approfondire e consolidare le conoscenze acquisite sull'argomento:

Il principio di funzionamento di qualsiasi condizionatore d'aria, indipendentemente dalla marca e dal tipo, è abbastanza semplice. Poiché si basa su fenomeni fisici molto semplici. Allo stesso tempo, è necessario ricordare che le apparecchiature climatiche hanno diverse caratteristiche tecniche. Inoltre, i condizionatori d'aria si distinguono per affidabilità, efficienza e facilità d'uso. Cosa bisogna considerare, così come la futura transizione al freon sicuro, poiché questa caratteristica può portare a perdite finanziarie.

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