Cos'è un chiller: caratteristiche del dispositivo, regole di scelta e installazione

Considerando la questione del raffreddamento o del riscaldamento della propria casa privata, ha senso sapere cos'è un chiller. Questa alternativa ai sistemi di condizionamento non viene praticamente utilizzata per singole stanze piccole, ma per un ampio cottage può essere una soluzione molto vantaggiosa.

Nell'articolo che presentiamo viene descritto in dettaglio il principio di funzionamento di questo tipo di apparecchiatura climatica. Vengono fornite le regole di montaggio e realizzazione del sistema che crea il microclima nell'ambiente. Seguendo i nostri consigli, potrà scegliere senza problemi il modello ottimale.

Principio di funzionamento del chiller

I chiller sono un tipo di macchine frigorifere utilizzate per raffreddare vari liquidi. Il più delle volte queste unità vengono impiegate nell'industria, ma sono adatte anche per la climatizzazione di grandi edifici residenziali, centri commerciali, uffici, ecc.

In combinazione con i ventilconvettori a ventola (fan coil), i chiller svolgono egregiamente il ruolo di condizionatore centrale. Se nei condizionatori tradizionali il freon raffredda direttamente l'aria, con i chiller le cose sono leggermente diverse.

Qui l'energia termica viene trasferita mediante acqua normale. Per evitarne il congelamento, può essere utilizzata una miscela con antigelo, ad esempio con il tosol. Il chiller funziona grazie all'evaporatore, al compressore e al condensatore che ne fanno parte.

Attraverso l'evaporatore passano flussi di acqua e refrigerante. Quest'ultimo assorbe l'energia termica dell'acqua e bolle. Il refrigerante si trasforma in gas e l'acqua si raffredda. Successivamente, il refrigerante gassoso entra nel compressore, dove, sotto l'azione delle forze di compressione, si riscalda e si mescola con l'olio.

Successivamente, questa miscela si sposta nel condensatore, dove cede gran parte dell'energia termica e si trasforma in liquido. Dopo di che, il refrigerante passa attraverso il filtro essiccatore per liberarsi dall'umidità in eccesso.

La pressione del refrigerante liquido diminuisce passando attraverso la valvola di espansione termica. Qui torna allo stato di vapore e viene inviato all'evaporatore per ripetere il ciclo.

Il chiller è composto da compressore, condensatore ed evaporatore. Spostandosi tra questi dispositivi, il refrigerante assorbe l'energia termica dell'acqua e la raffredda (+)

Pertanto, il compressore è progettato per comprimere e spostare il refrigerante, che passa successivamente attraverso il condensatore ad aria e l'evaporatore, riscaldandosi e raffreddando contemporaneamente l'acqua, per poi raffreddarsi.

Il condensatore in questo sistema funge da scambiatore di calore, attraverso il quale l'energia termica assorbita dal refrigerante viene trasferita all'ambiente circostante.

I moderni modelli di chiller sono dotati di un pannello di controllo con schermo a cristalli liquidi, sul quale vengono visualizzati lo stato attuale del dispositivo e i messaggi relativi a possibili guasti.

Una pressione eccessiva nel circuito del refrigerante può danneggiare il sistema. Per monitorare questo parametro si utilizzano un pressostato di alta pressione e un manometro, che consentono di controllare visivamente lo stato del sistema. Per lo stoccaggio del refrigerante è previsto un ricevitore di liquido.

Il filtro essiccatore rimuove dal refrigerante non solo il vapore acqueo, ma anche le impurità estranee. Per regolare il flusso del refrigerante è prevista una valvola solenoidica, che chiude automaticamente il sistema quando il compressore si ferma.

Questo protegge il sistema dall'ingresso di refrigerante liquido nell'evaporatore. Non appena il compressore si avvia, la valvola si apre. Il sistema è dotato di un vetro spia che consente di controllare visivamente lo stato del refrigerante.

Se nel flusso di liquido sono visibili bolle d'aria, significa che è necessario aumentare la quantità di freon. Per il controllo dell'umidità del refrigerante sono previsti sensori con indicazione a colori. La regolazione della quantità di refrigerante che entra nell'evaporatore viene effettuata per mezzo di una valvola di espansione termostatica.

Per aumentare la capacità del sistema, talvolta si consiglia di utilizzare una valvola di bypass del gas caldo. Questo componente non è sempre incluso nella fornitura.

Per garantire che la quantità d'acqua nel sistema rimanga sufficiente per il suo funzionamento, nei modelli industriali di chiller è installato un sistema di rabbocco automatico dell'acqua. La circolazione dell'acqua all'interno del circuito è assicurata da una pompa del liquido di raffreddamento.

I modelli monoblocco di chiller sono già pronti per l'installazione, quindi sono più facili e comodi da installare rispetto a un'unità con condensatore remoto.

I summenzionati fan coil sono dispositivi attraverso i quali l'aria raffreddata entra nelle singole stanze. I ventilconvettori vengono installati all'interno degli ambienti. Vengono montati a parete, a soffitto e persino a pavimento. A un singolo chiller è possibile collegare più fan coil.

Il loro numero specifico è determinato dalla quantità di ambienti che necessitano di climatizzazione. Tuttavia, la potenza del chiller deve essere sufficiente per alimentare un determinato numero di fan coil.

Per collegare il chiller e i fan coil in un sistema comune si utilizzano normali tubi dell'acqua. Questo li distingue vantaggiosamente dai tradizionali split-system, per i quali sono adatte solo le costose tubazioni in rame.

I chiller con condensatore remoto non sono così performanti come i modelli monoblocco, ma consentono di utilizzare meno spazio per l'installazione dell'unità all'interno dell'abitazione.

Una parte importante di tale dispositivo – la pompa, che garantisce la circolazione del refrigerante. Maggiore è la potenza di questa pompa, maggiore può essere la distanza tra il chiller e i fan coil. Ciò è comodo perché aumenta il numero di opzioni nella scelta della posizione adatta per il chiller.

Spesso l'unità viene posizionata sul tetto dell'edificio, ma volendo può essere collocata in un apposito locale di servizio. Ciò consente di preservare completamente l'aspetto esterno della facciata esistente dell'edificio. I sistemi split non offrono praticamente mai questa possibilità.

I chiller sono classificati in base a diverse caratteristiche:

• per tipo di ciclo frigorifero: ad assorbimento e a compressione di vapore;
• per costruzione: monoblocco o sistema con condensatore remoto;
• per tipo di raffreddamento del condensatore, che può essere ad aria o ad acqua;
• per schema di collegamento;
• per presenza o assenza di pompa di calore.

I chiller dotati di pompa di calore sono adatti non solo per la climatizzazione dell'aria negli ambienti, ma anche per il riscaldamento. Sono progettati per l'uso durante tutto l'anno.

Come scegliere correttamente un chiller?

Per le esigenze di un grande cottage, gli specialisti raccomandano di utilizzare un chiller con raffreddamento a acqua del condensatore. Tali dispositivi hanno una costruzione più semplice rispetto agli equivalenti con raffreddamento ad aria, e di conseguenza costano meno.

La costruzione di un chiller con raffreddamento ad aria include un ventilatore (assiale o centrifugo) per aspirare l'aria dall'ambiente in cui è installato il dispositivo.

Alcuni modelli di chiller possono essere utilizzati non solo per la climatizzazione dell'aria, ma anche per il riscaldamento degli ambienti residenziali durante il periodo invernale.

Per il raffreddamento del condensatore tramite acqua è possibile utilizzare risorse idriche locali: fiumi, laghi, pozzi artesiani e simili. Se per qualche motivo non si ha accesso a tali fonti, si utilizza una soluzione alternativa: un refrigerante a base di etilene o propilenglicole.

I refrigeratori di questo tipo sono ideali per l'uso durante la stagione fredda, quando l'acqua normale semplicemente ghiaccia.

La scelta tra un chiller monoblocco, in cui compressore, evaporatore e condensatore sono racchiusi in un unico involucro, e una variante in cui il condensatore è installato separatamente, non è così scontata. Il monoblocco è più semplice da installare, inoltre la capacità di questi tipi di unità può essere piuttosto elevata.

Quando si sceglie un modello di chiller adatto, è necessario valutarne la capacità e correlarla al numero di fan coil che l'unità dovrà servire.

I sistemi remoti vengono installati in luoghi diversi: il chiller stesso – in un locale di servizio all'interno dell'edificio (anche nel seminterrato), e il condensatore – all'esterno. Per collegare queste due unità si utilizzano solitamente tubi in cui circola freon. Ciò spiega la maggiore complessità dell'installazione del sistema e i costi materiali aggiuntivi per l'installazione.

Tuttavia, per l'installazione di un chiller con condensatore remoto si utilizza meno spazio all'interno dell'edificio, e questo risparmio potrebbe essere necessario. Quando si sceglie un dispositivo adatto, si dovrebbero considerare anche le funzioni aggiuntive di cui è dotato.

Tra le aggiunte popolari e utili si possono notare:

• controllo e regolazione del bilancio idrico nell'impianto;
• purificazione dell'acqua da impurità indesiderate;
• riempimento automatizzato dei serbatoi;
• controllo e correzione della pressione interna nell'impianto, ecc.

Infine, è indispensabile valutare la capacità di raffreddamento del chiller, ovvero la sua capacità di estrarre energia termica dal fluido di lavoro. I valori quantitativi specifici sono solitamente indicati nella scheda tecnica del prodotto. La capacità di raffreddamento di ogni specifico sistema chiller-fan coil viene calcolata separatamente.

Si tengono in considerazione i valori di temperatura massima e minima, la potenza del chiller, la portata della pompa, la lunghezza dei tubi, ecc. Queste sono solo raccomandazioni generali per la scelta dei chiller. In ogni caso specifico è opportuno consultare un tecnico esperto che possa considerare le varie sfumature e aiutare a fare la scelta giusta.

Caratteristiche di installazione di tali dispositivi

Solo un tecnico esperto può risparmiare sull'installazione di un chiller. Tutti gli altri proprietari di questo dispositivo dovranno pagare i servizi di installatori professionisti, poiché in questa materia qualsiasi errore può essere fatale. L'installazione inizia con un attento studio di tutta la documentazione tecnica e delle raccomandazioni del produttore.

Il chiller è composto da numerosi elementi strutturali. È meglio installare e avviare un modello industriale con l'aiuto di professionisti esperti (+)

Dopo di che si procede direttamente all'installazione. Per il chiller è necessario scegliere una piattaforma di supporto in grado di sopportare il peso di questo dispositivo.

Sulla piattaforma viene montato un telaio, la cui posizione viene verificata accuratamente con una livella. Se non è disponibile una piattaforma con le caratteristiche necessarie, è necessario cementare un'area adatta al montaggio e installarvi il telaio.

Inoltre, occorre considerare l'effetto delle vibrazioni che si generano durante il funzionamento del chiller. La piattaforma e il telaio devono essere installati in modo tale che le vibrazioni non vengano trasmesse ad altre strutture dell'edificio. Anche altri elementi del sistema, come tubi, condotti d'aria, modulo idraulico, ecc., possono causare vibrazioni.

L'installazione del chiller viene eseguita su un telaio speciale, ed è necessario adottare misure per proteggere gli oggetti circostanti dall'effetto delle vibrazioni.

Se l'installazione del chiller è prevista in un locale di servizio all'interno dell'edificio, è necessario realizzare una fondazione che si elevi sopra il livello del pavimento. Ciò ridurrà l'inerzia complessiva del sistema, diminuirà l'effetto delle vibrazioni e migliorerà la distribuzione del peso dell'unità.

Il chiller stesso viene montato su supporti speciali a molla o in gomma per attenuare le vibrazioni. Sotto questi supporti viene applicato un ulteriore strato di gomma, quindi la struttura viene fissata con bulloni di ancoraggio. Quando si sceglie la posizione per l'installazione del chiller, è importante ricordare che intorno all'unità deve rimanere spazio libero.

Per l'installazione del chiller all'aperto o sul tetto dell'edificio, viene utilizzato un involucro speciale per proteggere l'unità dalle intemperie.

Esso garantirà l'accesso ai meccanismi per la manutenzione. Inoltre, l'aria deve circolare liberamente intorno all'unità per migliorare il raffreddamento dei condensatori. Se il chiller è installato all'esterno dell'edificio, deve essere protetto da contaminazioni, come ad esempio foglie cadute.

Se detriti penetrano nello scambiatore di calore, ciò causerà un funzionamento anomalo del sistema e gravi danni alle apparecchiature. È vietato che oggetti estranei o condutture tocchino il corpo del chiller, poiché potrebbero trasmettere vibrazioni. Un altro aspetto importante durante l'installazione del chiller all'esterno è la direzione del vento.

Durante l'installazione all'interno, è necessario considerare il rumore generato durante il funzionamento dell'unità. Ha senso provvedere a un ulteriore isolamento acustico e valutare come il rumore eccessivo influirà sulle stanze adiacenti. Si sconsiglia di installare il chiller vicino a stanze da letto o soggiorni.

Se si prevede di installare altre unità vicino al chiller, è necessario assicurarsi che il meccanismo non sia esposto a un eccessivo calore e che non vi siano ostacoli al libero movimento dei flussi d'aria.

Per l'installazione esterna del chiller si utilizza un involucro speciale che protegge l'apparecchio dagli agenti atmosferici. All'interno dell'involucro viene posizionato l'evaporatore, lo spazio per il montaggio dei compressori è previsto lateralmente, mentre il condensatore viene installato nella parte superiore.

Analogamente, l'unità viene installata sul tetto dell'edificio. Per l'installazione interna, l'involucro ovviamente non è necessario, ma in questo caso, se si utilizza un modello con condensatore remoto, una parte dei lavori di montaggio viene eseguita all'esterno.

Per il montaggio del chiller sul tetto dell'edificio potrebbe essere necessaria attrezzatura edile speciale, poiché l'apparecchio ha un peso fisico elevato.

Nello studio della documentazione tecnica, è necessario prestare attenzione alla procedura di montaggio del telaio per il chiller. Per alcuni modelli ad alta potenza vengono utilizzati speciali supporti antivibranti che non necessitano di ulteriore fissaggio con bulloni di ancoraggio.

Per alcune unità non è necessario realizzare una fondazione separata, è sufficiente installare correttamente il telaio e fissare l'apparecchio con bulloni.

Per collegare i tubi ai raccordi del chiller si utilizzano solitamente giunti, poiché il diametro di queste tubazioni è ridotto. Il collegamento del chiller alle tubazioni viene effettuato solo dopo che l'unità è stata installata sulla fondazione e sui supporti antivibranti. Non è opportuno eseguire questa fase in anticipo per non danneggiare le tubazioni.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il video di presentazione del modello industriale di chiller CA-14 è disponibile qui:

Il chiller industriale – è un'apparecchiatura piuttosto complessa, ma con un'installazione e una manutenzione corrette può funzionare perfettamente per molti anni. Per evitare errori nel processo di installazione dell'attrezzatura, è meglio rivolgersi a un'azienda specializzata.

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