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Elettrotecnica

 

Guida agli impianti di climatizzazione (quarta parte)

L’installazione del climatizzatore richiede un’attrezzatura minima indispensabile per un corretto montaggio dei vari elementi. Oltre ai normali attrezzi d’uso comune come cacciaviti, pinze, trapani, ecc.. occorrono anche tutta una serie di strumenti specifici fra i quali si possono segnalare i più importanti (fig. 4.1): tagliatubo; sbavatubo; flangiatubo (detto anche cartellatrice); allargatubo; piegatubo; pinza schiacciatubo per tubi in rame; pettine per alette; ecc..


Installazione delle unità

L’unità esterna viene solitamente fissata a pavimento (fig. 4.2a) con appositi supporti adeguatamente e solidamente imbullonati per evitare che la macchina facendo vela controvento possa essere scardinata a causa di forti raffiche di vento.

Le unità interne da parete (fig. 4.2b) normalmente vengono montate tramite staffe a muro che devono essere installate in “bolla”, rispettando gli spazi minimi di manovra per le operazioni di montaggio e manutenzione e con fissaggi solidi che devono sopportare con sicurezza il peso dell’unità. Particolare cura deve essere posta all’inclinazione del foro di attraversamento del muro per far passare con la giusta inclinazione il tubo di scarico della condensa che per garantire un buon drenaggio deve essere leggermente inclinato rispetto all’attacco interno del tubo.

Tra il supporto di appoggio e la macchina è sempre utile frapporre degli elementi antivibranti in gomma per attutire le normali vibrazioni della macchina (fig. 4.3).

Se la macchina funziona anche come pompa di calore l’unità deve essere sollevata dal pavimento per permettere un regolare drenaggio dell’acqua di condensa nel funzionamento in riscaldamento.

Tubazioni di collegamento e loro preparazione

I singoli tubi di collegamento sono solitamente di rame coibentato specificatamente previsti per impianti di refrigerazione e condizionamento con caratteristiche di finitura e pulizia interna superiori a quelli comunemente utilizzati per i normali impianti idraulici (le superfici interne devono essere pulite, sgrassate e disossidate con le estremità tappate ed eventualmente con il tubo caricato con gas inerte come ad esempio azoto).

Le piccole porosità e imperfezioni tipiche dei tubi per uso idrosanitario che non influiscono significativamente sul passaggio dell’acqua, potrebbero non essere invece trascurabili nel caso di fluidi refrigeranti. Oltre a questo, le piccole impurità presenti potrebbero entrare nel circuito della macchina compromettendone il funzionamento oppure ostruire il capillare, che presenta un foro di passaggio inferiore al millimetro, provocando malfunzionamenti o addirittura il blocco della macchina. Per un corretto funzionamento devono essere adottati alcuni accorgimenti installativi generalmente indicati dal costruttore.

Devono essere verificati: la distanza e il dislivello tra le unità interna ed esterna, il diametro del tubo, lo spessore del tubo (in funzione del tipo di gas utilizzato) e il massimo numero di curve permesse. Le case costruttrici per garantire una certa resa e la continuità di servizio impongono una lunghezza del tubo e un numero di curve oltre le quali, a causa dell’inevitabile perdita di carico che il fluido refrigerante subisce nel suo percorso, non potrebbero essere più mantenute le prestazioni frigorifere dichiarate. Si deve ricordare a tal proposito che ogni curva inserita nel percorso del fluido refrigerante comporta una perdita di carico equivalente a circa un metro di tubazione diritta.

Detto questo si può dire però che, purché se ne tenga conto nel dimensionamento dell’impianto, entro certi limiti possono essere approntati anche collegamenti con lunghezze maggiori.

Questi limiti sono imposti dalla potenza del compressore e dalle perdite di carico che si verificano nelle tubazioni. Se non si rispettano le indicazioni fornite dal costruttore la potenza frigorifera potrebbe non sostenere più le perdite di carico compromettendo l’efficienza di tutto il sistema. Oltre a questo la velocità del fluido refrigerante potrebbe non essere più sufficiente a ricondurre nel compressore l’olio indispensabile alla sua lubrificazione.

Il lubrificante che circola all’interno del circuito chiuso del sistema inizia il suo percorso nel compressore per passare poi al condensatore, sciogliersi nel refrigerante allo stato liquido, essere ripreso sotto forma di nebbia dall’evaporatore ed essere riportato di nuovo nel compressore. Se la velocità del gas lo consente l’olio diffuso in microgocce nel gas refrigerante segue normalmente il flusso gassoso (anche se in realtà alcune microgocce aderiscono comunque alle pareti del tubo formando delle vere e proprie gocce), ma se l’unità esterna è installata più in alto dell’unità interna il ritorno dell’olio potrebbe farsi critico.

Per tratti verticali fino a circa tre metri normalmente non si presentano particolari problemi, ma se i tratti superano i cinque metri si rende necessario inserire un sifone che possa raccogliere le colature di olio. L’olio progressivamente accumulato formerà ad un certo punto un’occlusione che verrà espulsa verso l’alto dal gas in pressione, risolvendo il problema dell’accumulo ma con notevole dispendio di energia e quindi a spese del potere refrigerante del sistema.

Collegamenti idraulici

Lo spessore minimo dei tubi deve essere scelto in relazione al tipo di gas refrigerante impiegato (l’R410A lavora con pressioni di esercizio superiori all’R22 ed all’R407C) e la connessione delle tubazioni è del tipo cosiddetto “a cartella” con una flangia svasata di 45° (fig. 4.5) realizzabile mediante apposita flangiatrice. La coppia da applicare per il serraggio dei bocchettoni, che per garantire la buona tenuta del raccordo è preferibile dosare mediante una chiave dinamometria, è normalmente indicata dal costruttore in relazione alla pressione di esercizio del gas refrigerante impiegato.


Nell’operazione di flangiatura devono essere evitati i tipici errori nella cartella mostrati in fig. 4.6. Una corretta flangiatura presuppone un taglio del tubo, ottenibile con l’apposito tagliatubo, senza sbavature e perfettamente perpendicolare all’asse del tubo stesso. Tagli effettuati con altri attrezzi, come ad esempio forbici o seghetti, potrebbero produrre flangiature non corrette con conseguente cattiva tenuta dei raccordi.

Le cartelle come si può capire sono il punto debole di tutto l’impianto. E’ possibile semplificare la risoluzione del problema impiegando i cosiddetti giunti autocartellanti che eliminano le operazioni di cartellatura e permettono di eseguire i collegamenti in modo semplice e pratico (fig. 4.7).

Se il tubo di rame è del tipo con carica di gas inerte prima del taglio occorre schiacciare il tubo con la pinza schiacciatubo. A taglio avvenuto, con l’estremità del tubo rivolta verso il basso per evitare l’introduzione di corpi estranei, con l’ausilio di un appropriato sbavatubo devono essere asportate le eventuali bave presenti alle estremità del tubo facendo attenzione però a non indebolire troppo la cartella (fig. 4.8).

A volte può presentarsi la necessità di effettuare giunzioni in tubi troppo corti che non possono essere sostituiti altri più lunghi. L’unione delle due parti può essere realizzata tramite giunto filettato (nipplo), giunto a compressione oppure giunto a saldare. La saldatura se ben fatta fornisce maggiori garanzie di tenuta nel tempo. Le tubazioni devono essere isolate con guaine di adeguato spessore e, se installate in esterno, protette contro i danneggiamenti meccanici con apposita canalina (fig. 4.9).

Ad impianto ultimato, ed in particolare quando sono state effettuate operazioni di saldatura, le tubazioni possono essere lavate per asportare le eventuali scorie presenti. A tal scopo esistono degli appositi set per il lavaggio mediante azoto dell’impianto dopo qualsiasi intervento sulle condutture (fig. 4.10).

Collegamenti elettrici e messa in servizio

La sezione della linea di alimentazione deve essere dimensionata in relazione alla massima corrente assorbita dalla macchina e, congiuntamente alla lunghezza del cavo di alimentazione, in modo tale che la caduta di tensione ai morsetti della macchina non superi il 4% della tensione nominale (eventualmente tenendo conto anche di possibili correnti di spunto all’avviamento).

Il cavo di alimentazione è solitamente a tre conduttori di cui uno, di colore/giallo verde, serve per il collegamento di messa a terra e deve essere collegato all’apposito morsetto contrassegnato col simbolo di terra, mentre gli altri due, che costituiscono i veri e propri conduttori di alimentazione, sono contrassegnati dalla lettera N, il neutro, di colore azzurro chiaro, e dalla lettera L corrispondente al conduttore di fase.

I collegamenti all’apposita morsettiera devono essere eseguiti a regola d’arte spellando nella giusta misura il terminale di ciascun conduttore e con l’avvertenza di serrare bene le viti delle morsettiere. Si vuole evitare in questo modo che un conduttore accidentalmente allentato provochi un aumento della resistenza di contatto con conseguente surriscaldamento del cavo e invecchiamento precoce dell’isolamento (fig. 4.11).

Messa in servizio della macchina

Terminata l’installazione ed eseguiti i collegamenti si possono avviare le procedure di vuoto e di caricamento dell’impianto. Si deve estrarre dal circuito l’aria ed il vapore in essa contenuto o che si è depositato per condensazione all’interno dei circuiti. La presenza di aria nel circuito può causare un aumento della pressione di mandata del compressore con conseguente aumento del lavoro utile a parità di effetto frigorifero, con aumento di temperatura di funzionamento e una diminuzione del coefficiente di trasmissione termico. Eliminando invece qualsiasi traccia di acqua si vuole evitare che la sua presenza possa determinare fenomeni corrosivi o il blocco delle valvole o del capillare.

Il vuoto viene praticato tramite una pompa da vuoto (fig. 4.12) rispettando una sequenza di operazioni fornite dal costruttore. La pompa deve lavorare per qualche decina di minuti portando la pressione all’interno dell’impianto a 0 bar, corrispondente alla pressione di 1 bar indicata dal manometro. Una volta spenta la pompa si attendono alcuni minuti e si verifica che l’indicazione del manometro non tenda a salire. In caso contrario significa che entra dell’aria nel circuito e che quindi occorre allentare le giunzioni, aggiungere un goccio d’olio, serrare con cura e ripetere nuovamente le operazioni di vuoto.

Terminate le operazioni di vuoto ed accertato che nell’impianto l’impianto non ci siano perdite si procede alla carica del gas refrigerante (fig. 4.13) con l’avvertenza di non superare il limite massimo indicato dal costruttore.

Le operazioni di vuoto e carica possono essere eseguite anche per mezzo di sistemi automatici gestiti tramite microprocessore. La sequenza di operazioni può essere programmata ed eseguita automaticamente dalla stazione di vuoto e carica (fig. 4.14).

I gas refrigeranti utilizzati negli impianti di climatizzazione sono di seguito brevemente descritti.

  • R22 - è un gas monocomponente della gruppo degli HCFC (Idroclorofluorocarburi contenenti cloro e dannosi per l’ozono stratosferico. Dal 1° gennaio 2004 ne è vietato l’uso nelle macchine di nuova costruzione. Gli impianti già installati e le macchine ancora a magazzino possono ancora utilizzarlo ( regolamento europeo N° 2037/2000 in vigore dal 1° di ottobre 2000) come gas vergine fino al 31/12/2009, e come gas riciclato o rigenerato potrà essere fino al 31 dicembre 2014. Saranno definitivamente vietati dal 1° gennaio 2015.
  • R407C - miscela di refrigeranti della famiglia degli HFC senza cloro. Sono considerati ecologici perché hanno un Potere di Distruzione dell'Ozono (ODP) nullo. Nonostante questo anche loro concorrono al cosiddetto effetto serra anche se in misura ridotta rispetto ai più pericolosi CFC.
  • R 410A – è un refrigerante chimicamente stabile e poco tossico. Fa parte della famiglia degli HFC non è esplosivo e nemmeno infiammabile e in condizioni normali non è corrosivo.