Che cos'è un gruppo compressore-condensatore: struttura e principio di funzionamento

Praticamente tutti i sistemi di ventilazione includono un gruppo compressore-condensatore, responsabile del riscaldamento o del raffreddamento dell'aria. Il GCC appartiene alla classe dei condizionatori non autonomi.

In esso, il refrigerante allo stato liquido passa attraverso una fase di preparazione, quindi entra nello scambiatore di calore ed evapora.

In questo materiale spiegheremo i principi di funzionamento di questa apparecchiatura, ci soffermeremo in dettaglio sulle sfumature della sua selezione e su alcune caratteristiche di installazione.

Componenti del gruppo compressore-condensatore

KKB — un monoblocco con componenti compattamente disposti al suo interno. Vengono utilizzati in tandem con dispositivi di ventilazione di mandata, con sistemi split di qualsiasi tipo, dotati di unità interne o sistemi di raffreddamento diretto. Possono sostituire un chiller quando l'installazione di quest'ultimo non è possibile a causa di un carico eccessivo sul tetto.

Gli elementi principali di questa importante parte del sistema di ventilazione sono:

• compressore;
• motore;
• ventilatore centrifugo o assiale;
• scambiatore di calore che funge da condensatore;
• sistema di alimentazione elettrica;
• sistema di controllo.

Inoltre, il GCC è dotato di connettori che ne migliorano l'efficienza e sono costituiti da un regolatore di flusso, un filtro speciale, una valvola solenoide, un vetro spia. I modelli moderni di GCC funzionano con refrigeranti che non danneggiano l'ozono. Può circolare in essi il freon altamente ecologico R-22, R-407C, R-410a. Sono adatti sia a qualsiasi unità di ventilazione sia a raffreddatori canalizzati.

Il gruppo compressore-condensatore viene installato sia all'interno che all'esterno. Di solito i produttori dotano l'unità di protezione contro le fluttuazioni di tensione e pressione.

Gli elementi interni del GCC vengono isolati e messi a terra per evitare lesioni da scossa elettrica. I produttori rivestono le superfici di tutti i componenti dell'apparecchio con un rivestimento anticorrosione. Ciò consente di utilizzarlo in condizioni di umidità.

Vantaggi del gruppo compressore-condensatore

Se si confronta il KKB con un chiller, si possono notare i chiari vantaggi del primo:

1. La produzione di un kW di freddo costa meno, poiché qui non è presente un refrigerante intermedio.
2. Regolazione comoda. Ogni CCB viene collegato a una singola unità di ventilazione, pertanto il controllo viene effettuato tramite controller standard.
3. Montaggio semplice. Non sono necessari ventilatori aggiuntivi, condotti d'aria o altri elementi. Sarà necessario solo il montaggio dello scambiatore di calore dell'evaporatore.

Il CCB può essere un componente di un grande sistema di ventilazione o un'unità separata integrata nell'apparecchio. Possono essere fissi a pavimento o sospesi a parete. I blocchi fissi vengono posizionati vicino agli edifici e sul tetto.

L'inclusione del CCB nel sistema di climatizzazione è la soluzione più economica e accessibile.

Il compressore del CCB in versione moderna è dotato di protezione contro il funzionamento instabile della rete elettrica, l'influenza dell'umidità, i danni meccanici, le temperature criticamente alte e basse. Tutto ciò compromette il funzionamento dell'unità. L'involucro in cui è alloggiato il gruppo è realizzato in acciaio zincato, pertanto non si corrode.

Per accelerare il raffreddamento del dispositivo, i produttori spesso integrano lo scambiatore di calore, il condensatore e le linee con inserti in alluminio. Anche lo scambiatore di calore è protetto dagli agenti nocivi: sulla sua superficie viene applicata una lega anticorrosione speciale.

Per consentire il monitoraggio della pressione all'interno del CCB, tutti gli elementi a contatto con il refrigerante sono dotati di raccordi di ispezione.

Nonostante tali vantaggi, non è raro che dopo l'installazione il CCB si guasti rapidamente o non entri affatto in funzione. Gli specialisti indicano un'unica causa: la selezione inadeguata del gruppo compressore-condensatore e dell'evaporatore.

Sfumature nella selezione del GCC

Molto spesso si sceglie il gruppo compressore-condensatore più adatto alle circostanze specifiche in base alla potenza. Per fare ciò, sarà necessario eseguire un calcolo standard basato sulla portata dell'unità di ventilazione in m³/h, temperatura, umidità dell'aria esterna nel periodo estivo e temperatura dell'aria di mandata. Questo parametro più l'umidità vengono selezionati per la regione specifica secondo SNiP.

Il primo parametro viene preso di circa 6 gradi inferiore rispetto alla temperatura ottimale dell'ambiente. Oltre a questi valori, sarà necessario utilizzare il diagramma i-d. Successivamente, tutti i parametri trovati vengono inseriti nella formula: Qchol=1,2xLx(Inar-Iprit)/3600.

La foto mostra un diagramma psicrometrico i-d dell'aria umida. Con il suo aiuto, sulla base di due grandezze note, è possibile determinare gli altri parametri dell'aria, incluso il fabbisogno di freddo, senza calcoli complessi.

Per evitare completamente i calcoli, a volte si utilizza un metodo semplificato. È stato stabilito che per ogni 10 m² e un'altezza del locale di 3 m è necessario 1 kW di freddo. Se la superficie del locale è di 200 m², è necessario un gruppo da 20 kW.

Gli specialisti consigliano di prestare attenzione a diverse sfumature importanti per la corretta scelta dell'unità. Per garantire il funzionamento efficiente della CCU, è necessario calcolarla non in base alla temperatura massima dell'aria esterna, ma in base al minimo previsto dal range operativo della CCU.

Se si effettua il calcolo basato sulla temperatura massima dell'aria esterna, l'unità potrà funzionare normalmente quando la temperatura esterna è uguale a quella di progetto o superiore. Quando invece scende, si osserverà un fenomeno di parziale ebollizione del refrigerante nell'evaporatore. Il freon liquido tornerà all'aspirazione del compressore. Ciò porterà al grippaggio di quest'ultimo.

Per un funzionamento normale, la potenza del compressore deve essere inferiore alla potenza massima dell'evaporatore. Il kit di collegamento non viene sempre venduto insieme all'unità compressore-condensatore. A volte è necessario selezionarlo autonomamente, ma per farlo è necessario conoscere le caratteristiche tecniche degli elementi che compongono questo gruppo di collegamento.

Raccomandazioni per la selezione del filtro essiccatore

Questo componente è necessario per assorbire l'umidità e le varie impurità indesiderate dal circuito del refrigerante. La sua scelta viene effettuata utilizzando le tabelle dei produttori, tenendo conto del tipo di refrigerante. Inoltre, è importante sapere in anticipo con quale metodo verrà installato questo elemento: saldatura, a flangia o su raccordi. Da questo dipenderanno le dimensioni di connessione.

Questo elemento di collegamento è responsabile del mantenimento della pulizia del circuito frigorifero. Solo un filtro di buona qualità riesce a svolgere bene questo compito.

Influisce sulla scelta del filtro anche l'indice di prestazione del liquido, che influisce sull'intervallo tra le sostituzioni. È importante anche come funzionerà la CCU: solo per il freddo o anche per il caldo. Nel primo caso il refrigerante si muoverà in una direzione, nel secondo in entrambe.

Come scegliere il vetro spia?

Questo elemento è necessario per controllare il livello di carica del refrigerante, lo stato del filtro, la presenza di umidità nel circuito. Per la sua scelta si tiene conto della marca del refrigerante, della temperatura ambiente, del metodo di montaggio del vetro, della presenza di un indicatore di umidità e del livello critico di umidità.

Se nel circuito circola refrigerante R407C o R410A, l'olio poliestere per queste marche può formare acido e alcol se entra in contatto con l'acqua. Il cambiamento di colore del vetro spia lo segnalerà, contribuendo a prevenire il grippaggio del compressore a causa della degradazione dell'olio. Il colore verde dell'indicatore indica il normale stato del circuito frigorifero.

Il passaggio a una tonalità gialla indica che il circuito frigorifero deve essere monitorato più attentamente. Un indicatore completamente giallo segnala una quantità inaccettabile di umidità nel circuito. Dopo aver adottato le misure per rimuoverla, il filtro dovrà essere sostituito.

Selezione della valvola di regolazione termica

La valvola di espansione termostatica (TXV) regola il flusso di refrigerante dal gruppo all'evaporatore per il raffreddamento. Viene scelta in base al tipo di refrigerante, alla potenza frigorifera nominale, alla temperatura di evaporazione, di sottoraffreddamento, di condensazione. Si tiene conto anche del livello termico del fluido di lavoro — massimo e minimo.

La TXV è un elemento importante del circuito frigorifero. Esistono due tipi di valvole di espansione termostatiche: con equalizzazione esterna e interna. Il suo ruolo è quello di regolare l'alimentazione del refrigerante all'evaporatore. È anche responsabile della sua espansione, che porta a una diminuzione della pressione e della temperatura.

Influisce sulla scelta anche il metodo di equalizzazione della pressione — interna o esterna. È necessario sapere come verrà eseguito il montaggio della TXV. Di solito viene installato tramite saldatura, flangiatura o su raccordi.

Selezione della valvola solenoide

La scelta di questo elemento è influenzata dal tipo di freon, dai valori massimi di temperatura e pressione di lavoro. È importante anche il parametro del valore di picco del differenziale di pressione di apertura. Bisogna prestare attenzione alle dimensioni di connessione e alla portata.

È soggetto a registrazione il coefficiente Ku, che tiene conto della variazione della portata del fluido di lavoro quando la differenza di pressione sulla valvola solenoidale è di 1 Bar.

Varietà di gruppi compressore-condensatore

Il tipo di gruppo compressore-condensatore (CCU) è determinato dal tipo di raffreddamento proprio. Può essere effettuato tramite aria, acqua o un refrigerante esterno. I gruppi del primo tipo hanno un ventilatore incorporato che genera un flusso d'aria.

Se nella struttura è incluso un ventilatore assiale, il gruppo viene installato all'esterno dell'edificio. In presenza di un ventilatore centrifugo, il montaggio del gruppo viene eseguito direttamente all'interno del locale.

La potenza del gruppo compressore-condensatore raffreddato ad aria può essere molto elevata, fino a 45 kW all'ora. Nell'uso domestico di solito è sufficiente un gruppo con una potenza massima di 8 kW.

Il gruppo compressore-condensatore in cui il condensatore viene raffreddato con acqua è più potente. Non richiede un grande volume d'aria per il suo funzionamento, quindi è compatto e progettato per l'installazione interna. Il suo montaggio è possibile anche a notevole distanza.

I gruppi compressore-condensatore con condensatore remoto sono utilizzati meno frequentemente, principalmente quando manca spazio nel locale. In questo caso, il blocco stesso viene installato all'interno della stanza. Lo scambiatore di calore viene posizionato all'esterno.

Principio di funzionamento del GCC

Il funzionamento del gruppo compressore-condensatore si basa sulla legge fisica dell'assorbimento di energia termica quando il refrigerante cambia dallo stato liquido a un'altra forma di aggregazione. Quando il processo si svolge in direzione opposta, viene rilasciata l'energia termica precedentemente accumulata e trasferita all'utilizzatore.

Quando il gruppo compressore-condensatore funziona in raffreddamento, all'interno dello scambiatore di calore avviene l'evaporazione del freon, quindi la sua condensazione. In riscaldamento, il processo è inverso.

Accendono e spengono l'unità, e regolano la potenza del flusso d'aria attraverso il sistema di controllo. Per il suo collegamento al CCB sono disponibili appositi bus e sensori.

Mentre l'installazione di un sistema chiller consente di impostare individualmente la temperatura per ogni ambiente, con l'uso del CCB la temperatura sarà la stessa ovunque. Viene impostata sul termostato principale per l'intero edificio.

GCC con raffreddamento ad aria

Il circuito frigorifero ha 2 scambiatori di calore. Uno di essi, lo scambiatore del condensatore, si trova nel CCB stesso. Il secondo, lo scambiatore dell'evaporatore, si trova nel raffreddatore d'aria del condizionatore centrale. Oltre a questi componenti, il circuito frigorifero include il compressore, racchiuso nell'involucro del CCB.

I suoi elementi includono anche il filtro essiccatore, la valvola di espansione termostatica (TEV), e il vetro spia. Questi ultimi tre elementi si trovano sulla tubazione liquida interblocco vicino all'evaporatore.

A differenza di altri componenti del circuito frigorifero, la sezione di passaggio del freon nella valvola di espansione termostatica è piccola. La sua regolazione dipende dalla temperatura di evaporazione del freon nello scambiatore e dal valore della pressione. Prima della TEV, il freon gassoso compresso nello scambiatore del condensatore ha una pressione eccessiva, generata dal compressore. Dopo la TEV, nello scambiatore dell'evaporatore la pressione diminuisce.

Nel condensatore, il refrigerante, dopo aver perso calore verso l'ambiente circostante, si condensa. Dopo aver ceduto parte dell'energia termica, il freon rimane ancora sotto pressione elevata, ma solo fino al passaggio attraverso la valvola di espansione termostatica. Successivamente, la pressione diminuisce bruscamente e avviene il raffreddamento.

Il più delle volte, il CCB è dotato di un condensatore a raffreddamento ad aria. Le tubazioni di ingresso e uscita dell'unità sono dotate di valvole di intercettazione per evitare l'ingresso di umidità o contaminanti esterni.

Sotto l'azione del ventilatore centrifugo del condizionatore principale, la superficie di scambio dell'evaporatore si riscalda. Il refrigerante, fino a quel momento liquido in circolazione nell'evaporatore, acquisisce alta temperatura e passa allo stato gassoso. In questo processo, assorbe calore dall'aria di mandata, raffreddandola.

Successivamente, il refrigerante allo stato gassoso torna al compressore, dove, comprimendosi, si trasforma in liquido e il ciclo di circolazione riprende.

Gruppo con raffreddamento ad acqua

L'installazione di un CCB con raffreddamento ad acqua richiede calcoli idraulici preliminari e un'installazione professionale. Il costo di queste unità è superiore rispetto a quelle ad aria. Ciò è dovuto alla necessità di costi aggiuntivi per la realizzazione della torre di raffreddamento, la posa del circuito verso di essa e l'acquisto di pompe.

Queste unità sono destinate all'installazione all'interno dell'edificio. Il raffreddamento del condensatore avviene tramite un liquido che circola in un circuito chiuso. All'esterno viene installata una torre di raffreddamento — umida o secca — oppure viene utilizzata acqua corrente.

Questa apparecchiatura climatica è dotata di uno scambiatore di calore aggiuntivo. Raffredda il refrigerante e, assorbendo parzialmente il calore, riscalda l'acqua in circolazione, che può poi essere riutilizzata. Il suo utilizzo nell'impianto di riscaldamento e per la fornitura di acqua calda sanitaria giustifica l'investimento leggermente maggiore nell'acquisto di questo tipo di apparecchiatura.

Le unità condensatrici con raffreddamento ad acqua possono essere installate in edifici alti. Questi gruppi sono ideali per le zone costiere, poiché l'installazione interna li protegge dall'azione dell'ambiente aggressivo presente in queste aree.

Il vantaggio delle unità con raffreddamento ad acqua è la loro maggiore potenza e la possibilità e prospettiva di aumentare la distanza tra l'unità e la torre di raffreddamento quanto più conveniente. Se si utilizza acqua corrente come refrigerante, il costo del condizionamento dell'aria diminuisce notevolmente.

Caratteristiche di installazione del GCC

L'installazione dell'unità condensatrice deve essere preceduta da una preparazione accurata. Innanzitutto, si verifica la conformità dei dati dell'unità, come il collegamento di fase, la tensione, la frequenza della corrente, alle caratteristiche corrispondenti della linea di alimentazione elettrica.

Nel luogo in cui si prevede di installare l'unità condensatrice non deve esserci polvere, altrimenti potrebbe penetrare nello scambiatore di calore. Il flusso d'aria in uscita dal condensatore non deve ritornare al suo interno.

Il processo di installazione del sistema di ventilazione inizia con l'installazione dell'unità condensatrice a pavimento, dell'evaporatore e del passaggio della linea di collegamento tra le unità. Il momento più complesso è l'installazione della valvola di espansione termostatica (TXV), dei filtri essiccatori, dei ricevitori, dei vetri spia e di altri elementi.

In caso di installazione dell'unità a terra, è necessario posizionarla in modo che non vi penetrino acqua piovana e neve. Lo spazio intorno all'unità deve essere libero, senza ostacoli per il movimento dell'aria e per la manutenzione. Non è consentito collegare condotti dell'aria che immettono ed estraggono aria dall'unità.

Il montaggio e i lavori di installazione delle unità condensatrici vengono eseguiti da aziende specializzate, i cui dipendenti possiedono la qualificazione e i certificati appropriati. Per collegare l'unità è necessario disporre di attrezzi e attrezzature speciali. Può anche accadere che l'unità debba essere ricaricata o sottoposta a una ricarica completa.

Produttori autorevoli di GCC

L'azienda italiana Aermec produce unità condensatrici con elevate caratteristiche prestazionali. La gamma include unità condensatrici professionali con raffreddamento ad aria e apparecchiature per uso domestico.

Sono molto popolari i KKB Aerotek, prodotti dall'omonima azienda internazionale fondata in Svizzera. I parametri dell'apparecchiatura sono completamente adattati al consumatore russo.

La compagnia francese Airwell è rinomata per la qualità delle sue apparecchiature. Altrettanto popolari sono le unità Carrier, fornite sul mercato delle apparecchiature climatiche dalla corporazione americana Carrier. La società Daikin del Giappone ha una propria rappresentanza presso di noi e le sue apparecchiature climatiche sono anche molto richieste.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Componenti del gruppo compressore-condensatore:

Scelta oculata del gruppo compressore-condensatore:

Per garantire un'eccellente ventilazione in un ufficio, casa o altro ambiente, il gruppo compressore-condensatore sarà la soluzione migliore. L'unità stessa ha peso e dimensioni ridotte, ma ciò non riduce in alcun modo le sue capacità funzionali. È importante non violare le regole operative e attenersi alle istruzioni; solo così l'unità durerà per molti anni.

Se avete domande sull'argomento dell'articolo, potete farle nella sezione commenti, e noi cercheremo di dare una risposta estremamente chiara. Lì potete anche lasciare un commento su questo articolo o condividere un consiglio sulla scelta del KKB.