Chi ha inventato l'aria condizionata?

Will Carrier un ingegnere americano, mise a punto nel 1902 il primo sistema scientifico di aria condizionata e lo installò in una tipografia di Brooklyn per controllare il livello di umidità che interferiva con la qualità della stampa.

Carrier installò il primo impianto per aria condizionata domestico nel 1914 in una casa a Minneapolis (Minnesota)

Rif. wikipedia

Intorno al 1911 Willis Carrier (Stati Uniti) sfruttò i passaggi di stato di un gas per ottenere una variazione sia positiva (“caldo”) sia negativa (“freddo”) del clima nell’ambiente circostante.^{[senza fonte]} Tuttavia lo scopo per cui venne implementato ed utilizzato tale sistema non era inizialmente quello di rinfrescare, ma di deumidificare l’aria. Carrier lavorava come ingegnere in una compagnia che forniva impianti industriali. Il metodo dell’evaporazione di un liquido a bassa temperatura di evaporazione era già conosciuto in precedenza, ma vi era perdita della sostanza (ammoniaca), e quindi non utilizzabile per usi continui; Carrier ideò il sistema per recuperarla in un circuito chiuso. Dopo un anno di lavoro gli venne affidato il compito di risolvere il problema del controllo dell’umidità dell’aria in una tipografia di Brooklyn, dove la carta era appunto inutilizzabile a causa dell’eccessiva umidità nell’aria (perché raggrinziva).

In passato per risolvere questo problema veniva aumentata la velocità dell’aria, o si apriva qualche finestra per contrastare l’umidità con una corrente opposta. L’umidità era anche un grave problema in termini di produttività, perché portava ad un’interruzione dell’attività degli operai e quindi del lavoro. Carrier completò il primo progetto di un impianto di condizionamento dell’aria il 17 luglio 1902; la tecnologia che stava alla base del suo impianto è già simile a quella degli impianti che troviamo in commercio oggi.

Il termine “aria condizionata” fu dato da Stuart W. Cramer, che si interessò come Carrier allo studio dell’umidità e del condizionamento dell’aria.

Funzionamento e dettagli costruttivi Aria Condizionata – Condizionatore –

Schema di una pompa di calore
1. Condensatore (lato caldo)
2. Valvola di espansione
3. Evaporatore (lato freddo)
4. Compressore

Il funzionamento di un condizionatore d’aria si basa sull’utilizzo di un ciclo termodinamico che viene svolto su un fluido termovettore.

Il condizionatore è in genere costituito da seguenti elementi essenziali:

compressore: ha lo scopo di comprimere il fluido, cioè aumentarne la pressione; nel compressore il fluido si trova allo stato gassoso; in accordo con le equazioni di stato dei gas (nel caso più semplice l’equazione di stato dei gas perfetti) aumentando la pressione di un gas aumenta anche la sua temperatura, per cui il gas all’uscita dal compressore ha una temperatura e una pressione maggiore rispetto all’entrata;
condensatore: ha lo scopo di condensare il gas, cioè portarlo allo stato liquido; tale passaggio di stato avviene sottraendo calore al gas; tale calore viene disperso nell’ambiente;
organo di laminazione: corrisponde ad una strozzatura della condotta; durante il passaggio da tale strozzatura, il liquido viene sottoposto a perdite di carico localizzate, per cui diminuisce la sua pressione e di conseguenza la sua temperatura;
evaporatore: ha lo scopo di vaporizzare il liquido, assorbendo calore dall’esterno.

I fluidi termovettori più utilizzati nei condizionatori d’aria sono (o sono stati):

R12: condizionatori industriali (ormai fuori legge);
R22: condizionatori civili e terziario (ormai fuori legge);
R407c: condizionatori civili e terziario;
R410a: condizionatori civili e terziario.

Vi sono poi una serie di componenti ed accessori che servono a completare e gestire il funzionamento del sistema, come ad esempio: valvole, pressostati, ventilatori, telecomando, sonde, schede elettroniche.

Negli impieghi civili è comune la configurazione che presenta due unità separate:

un’unità esterna, ospitante il motore del condizionatore e solitamente caratterizzata dalla ventola radiale;
un’unità interna (lo split), che provvede a mettere in circolo l’aria (condizionata o meno), distribuendola nei locali attraverso un’apposita feritoia.

Aspetto esteriore

I condizionatori d’aria possono essere costituiti da due unità, una detta unità interna e la seconda detta unità esterna (con una o due ventole). Tra le due unità corrono due tubi in rame per la circolazione dei fluidi (uno in ingresso e uno in uscita) e i cavi dei collegamenti di controllo e comando, mentre l’alimentazione elettrica solitamente viene portata dalla rete all’unità esterna e da essa all’unità interna.

Entrambe le due unità necessitano di un tubo di scarico per evacuare l’acqua che si forma per condensazione. Ultimamente sono entrate in commercio anche macchine formate da un unico elemento le quali, se addossate ad una parete, assolvono ad entrambe le funzioni delle due prima descritte ma con notevoli limiti di rendimento e alto costo d’acquisto.

Le unità interne poi possono essere distinte in cinque tipologie costruttive:

a muro: per installazioni a muro in posizione alta;
a pavimento: tipo fancoil;
a consolle: per installazione a soffitto senza controsoffitto;
a cassetta: per installazioni ad incasso nei controsoffitti;
canalizzabili: per l’installazione assiemata a condotti d’aria ed anemostati.

Tipologie

Solo freddo e a pompa di calore

I condizionatori si dividono in due grandi famiglie:

quelli chiamati solo freddo
quelli detti a pompa di calore.

La differenza sostanziale è che quelli a pompa di calore, oltre a raffreddare l’aria in estate, in inverno possono anche riscaldare invertendo il ciclo di funzionamento, sottraendo il calore dell’aria esterna per poi immetterlo nell’ambiente interno (ovviamente più bassa è la temperatura esterna più basso sarà il rendimento).

On-off e inverter

Un’ulteriore distinzione è quella relativa alla loro alimentazione e al loro funzionamento. Sotto questo punto di vista, ci sono due grandi famiglie:

condizionatori d’aria on-off
condizionatori d’aria ad inverter.

La tecnologia dei condizionatori on-off è più vecchia, molto semplice ed è meno costosa, ma ha un consumo elevato, perché il compressore, appena viene acceso l’apparecchio, va subito alla massima potenza e vi resta, a prescindere da quanta ne possa effettivamente servire, per poi fermarsi completamente quando è stata raggiunta la temperatura impostata e ripartire al massimo quando la temperatura non è più tale. I condizionatori ad inverter invece hanno una tecnologia detta “modulante”: sotto il controllo di un sistema elettronico, viene impiegata solo la potenza necessaria per raggiungere il valore di temperatura impostato. La potenza del compressore inizialmente è massima per poi diminuire gradualmente fino al raggiungimento di tale valore, e poi viene impiegato solo il minimo necessario per mantenerlo, senza però fermarsi.

Se il condizionatore viene fatto funzionare per molte ore (per esempio di notte) è economicamente conveniente il modello inverter, in caso contrario il maggior costo rispetto al sistema on-off non viene ammortizzato, poiché la funzione modulante interviene soltanto nel momento in cui si sta per raggiungere la temperatura desiderata.

Aspetto energetico

I condizionatori, come molti elettrodomestici, sono vincolati dalle norme europee sul risparmio energetico e debbono essere classificati dal costruttore secondo la classe di consumo energetico. Le classi di consumo energetico dei condizionatori sono:

AA: ottimo
A: buono
B: più di medio
C: medio
D: mediocre
E: basso
F: molto basso
G: pessimo

Le classi più alte (AA-A-B) solitamente hanno la tecnologia inverter, mentre un condizionatore on-off pu

ò essere incluso in qualunque classe nel caso risulti consumare quanto il tipo di elettrodomestico (in questo caso il condizionatore) di una stessa classe, con tecnologia inverter oppure no. Spesso i condizionatori con tecnologia on-off non vanno al di sopra della classe C.

La direttiva della Comunità Europea è la n. 94/2/CE del 21 gennaio 1994 e al Decreto 12 aprile 1998 del Ministero dell’Industria e Commercio.

La potenza di un condizionatore si misura in BTU/h o frigorie/h.

Prescrizioni normative e ambientali

In Italia non esistono leggi che vietino l’installazione a parete sulle facciate dei palazzi per quanto alcuni articoli del codice civile nella parte dei condomini si presti a delle interpretazioni. Di fatto la legge 10/91 e il DPR 412 di fatto indicano e consigliano l’uso di macchine a pompa di calore.
Il problema nasce sotto il profilo estetico, molti comuni emanano dei regolamenti, per certe vie di pregio, per evitare la vista delle unità esterne che risultano invasive e poco gradevoli.

Anche i condomini possono emanare dei regolamenti condominiali, deliberati in assemblea, che vietano l’installazione delle unità esterne per motivi estetici. L’argomento è controverso in quanto spesso un bene collettivo (la bellezza del palazzo) si scontra con un beneficio privato (la climatizzazione dell’unità abitativa). Il vincolo, spesso è superato, se la persona ha necessità del condizionamento per motivi di salute, con un certificato medico si evita il regolamento condominiale ma non senza problemi. Nell’ipotesi peggiore, si montano i climatizzatori senza unità esterna.

Normativa di riferimento

Nonostante l’ignoranza imperante nel settore queste macchine rientrano sotto la Legge 10/91 e le relative conseguenze della relazione tecnica prevista da tale legge.

Va specificato (per i condizionatori destinati per l’ambiente civile) che ricade solo il collegamento relativo alla potenza elettrica per l’alimentazione del condizionatore con l’impianto elettrico di casa. Il collegamento tra le due macchine (sia idraulico che elettrico) non ricade nella legge perché la normativa europea ritiene l’insieme delle due macchine (interna + esterna) un solo componente quindi come se fosse un solo elettrodomestico.