Come funziona un condizionatore d'aria centralizzato

Willis Carrier ha inventato il condizionatore d'aria nel 1902 un po' per caso. Quello che stava davvero cercando di fare era inventare una macchina che riducesse l'umidità in una tipografia, ma si scopre che la macchina che ha inventato era in grado di deumidificare e raffreddare molto bene, e più di 100 anni dopo, i condizionatori d'aria sono quasi strumenti di sopravvivenza in alcune parti del paese durante l'estate. Nella prima parte del 20 ° secolo, quando la maggior parte delle persone non aveva l'aria condizionata in casa, si accalcavano per l'aria condizionato le sale cinematografiche per sfuggire al caldo, ed è apparentemente così che i film di successo estivi sono diventati un annuale evento.

Il funzionamento di un condizionatore è molto simile a quello di un frigorifero, e sebbene i frigoriferi siano in circolazione da secoli, i primi moderni sono stati sviluppati all'incirca nello stesso periodo del condizionatore d'aria. Entrambi si basano sul raffreddamento evaporativo, ma questo non è uno sviluppo particolarmente recente poiché le persone hanno saputo per anni che coprire il cibo con un panno umido era un buon modo per sfruttare l'effetto rinfrescante dell'acqua evaporazione. Tuttavia, i frigoriferi e i condizionatori d'aria portano il raffreddamento evaporativo a un livello completamente nuovo.

Raffreddamento evaporativo in un condizionatore d'aria

Il principio alla base del raffreddamento evaporativo è che una sostanza ha bisogno di energia per cambiare stato da liquido a gas e trae quell'energia (sotto forma di calore) dall'aria circostante. La sostanza che evapora in un sistema di condizionamento dell'aria non è l'acqua, ma qualche altra sostanza chimica che può essere ripetutamente vaporizzato e liquefatto e che trae la maggior quantità di calore possibile dall'ambiente circostante aria.

I primi condizionatori d'aria usavano ammoniaca, cloruro di metile o anidride solforosa, ma questi gas reattivi furono sostituiti con ciò che era pensato all'epoca per essere molto più sicuro: il clorofluorocarburo (CFC) Freon, che è stato sviluppato da Dupont alla fine 1920. Negli anni '80, quando si scoprì che i CFC possono salire nell'atmosfera superiore e distruggere lo strato di protettivo dell'ozono, i CFC sono stati gradualmente eliminati a favore di una nuova classe più sicura di sostanze chimiche inerti chiamata idrofluorocarburi.

Il funzionamento di un condizionatore d'aria è semplice: un compressore fa circolare il refrigerante attraverso una serpentina, (chiamato batteria del condensatore), pressurizzandolo e trasformandolo in un liquido, che è un processo che rilascia calore. Il liquido in pressione continua attraverso la batteria di condensazione fino a raggiungere una piccola apertura chiamata valvola di espansione, attraverso la quale può passare solo una piccola quantità alla volta. Poiché la concentrazione diminuisce drasticamente sull'altro lato della valvola, il refrigerante evapora come entra in un'altra batteria, chiamata batteria evaporante, ed è lì che si raffredda (e deumidifica) accade. Da lì, il refrigerante prosegue fino al compressore, dove viene nuovamente pressurizzato e liquefatto e cede il calore assorbito dall'aria interna.

Le parti di un condizionatore d'aria centrale

In un frigorifero e un condizionatore d'aria in camera, l'intero processo avviene all'interno di un unico alloggiamento. Il tipico sistema di condizionamento centralizzato, invece, è un sistema split, con la batteria di condensazione e compressore alloggiati in un'unità esterna e la batteria di evaporazione situata all'interno all'interno di un gestore dell'aria che ospita anche un ventilatore per far circolare l'aria fredda. L'unità di trattamento dell'aria, che può essere parte di un sistema HVAC che comprende anche un forno o può essere semplicemente utilizzata per il condizionamento dell'aria, è collegata a una canalizzazione che si estende per tutto l'edificio. senza condotto aria condizionata minisplit ha lo stesso tipo di unità esterna e funziona allo stesso modo, tranne per il fatto che al posto di un'unità di trattamento dell'aria utilizza unità di dimensioni più piccole che dispongono ciascuna del proprio ventilatore.

Quando il compressore è in funzione, il refrigerante passa attraverso la parete dell'edificio in tubi di rame isolati che collegano la batteria di condensazione alla batteria dell'evaporatore. Il funzionamento del compressore è controllato da un termostato che monitora le temperature interne e lo accende quando è necessario il raffreddamento. È possibile invertire la direzione del flusso di refrigerante per cambiare le serpentine di raffreddamento in serpentine di riscaldamento e vice viceversa, che è l'idea alla base di una pompa di calore, ma in un sistema A/C, il refrigerante scorre sempre nello stesso direzione.

Le parti funzionali delle centrali di condizionamento sono:

• Il compressore, che pressurizza il refrigerante e lo condensa in un gas
  
• La batteria del condensatore, che irradia calore perché il refrigerante cambia stato da gas a liquido al suo interno
  
• La serpentina dell'evaporatore, dove il liquido si trasforma nuovamente in gas, assorbendo calore dall'aria circostante
  
• Un ventilatore, che fa circolare l'aria raffreddata
  
• Un gestore dell'aria e condotti collegati
  
• UN termostato per controllare la temperatura.

Un'unità A/C contiene necessariamente anche circuiti elettrici, interruttori e sensori, ma se uno di questi malfunzionamenti, la maggior parte dei proprietari di case deve chiamare l'assistenza. Esistono, tuttavia, una serie di attività di manutenzione fai-da-te che i proprietari di case possono e dovrebbero svolgere da soli per mantenere il sistema pulito e funzionante al massimo delle prestazioni.

Operazione di manutenzione n. 1: controllo della condensa

La condensa può essere un problema sia intorno alle serpentine dell'evaporatore che nei condotti dell'aria, e si verifica perché l'aria calda può trattenere più umidità dell'aria fredda. Quando l'aria calda passa sopra le serpentine dell'evaporatore e si raffredda, si formano delle gocce d'acqua sulle serpentine, che gocciolano in una bacinella di drenaggio nella parte inferiore dell'unità di trattamento dell'aria e vengono drenate da un tubo in PVC. È importante che i proprietari di casa controllino periodicamente il drenaggio e, se necessario, svuotino il tubo per evitare che l'acqua trabocchi o promuovere la muffa all'interno dell'unità che possa circolare nell'aria dell'abitazione.

La condensa può anche formarsi attorno alle uscite dei condotti per lo stesso motivo, quindi è importante rimuovere i registri e pulire periodicamente i condotti. In caso contrario, la muffa si sviluppa e crea problemi di qualità dell'aria.

Attività di manutenzione n. 2: cambiare i filtri

C'è un filtro dell'aria sia nell'unità esterna che in quella interna, e dovrebbe essere ispezionata una volta al mese e cambiata se necessario. Il compito del filtro dell'aria è quello di catturare le particelle sospese nell'aria e tenerle fuori dall'alloggiamento del compressore e dal plenum dell'unità di trattamento dell'aria. Se il filtro nell'unità esterna si ostruisce, il compressore lavora troppo e potrebbe surriscaldarsi, mentre un filtro intasato nell'unità interna ostacola il flusso d'aria intorno alla serpentina dell'evaporatore. Senza una sufficiente circolazione dell'aria, la batteria può ghiacciarsi e, poiché ciò impedisce lo scambio di calore con l'ambiente circostante, il condizionatore d'aria non si raffredderà alla temperatura desiderata.

Attività di manutenzione n. 3: controllo della polvere

Alcune particelle sospese nell'aria sono destinate a superare i filtri e quando si accumulano sul condensatore o batterie dell'evaporatore, la capacità di raffreddamento del sistema è ridotta, quindi è importante pulire il bobine. Puoi farlo con un spazzola a spirale, e già che ci sei, spolvera le alette metalliche nell'unità esterna per mantenere la circolazione dell'aria e mantenere l'efficienza energetica del sistema di raffreddamento. Non è una cattiva idea pulire le batterie e le alette del compressore ogni volta che si sostituiscono i filtri utilizzando un coltello da cucina, se necessario, per rimuovere la sporcizia incollata dalle alette.

Attività di manutenzione n. 4: svuotare l'unità esterna

L'unità esterna è esposta alle intemperie e può essere coperta da detriti o da ghiaccio e neve quando la temperatura dell'aria esterna è bassa. Non devi preoccuparti del ghiaccio se il sistema funziona solo come condizionatore d'aria, ma devi eliminare foglie e altri detriti. Se tu avere una pompa di calore, è importante mantenere l'unità esterna priva di ghiaccio che può ostacolare il flusso d'aria e lo scambio termico.