Il primo apparecchio per il raffreddamento climatico dell'aria fu brevettato nel 1886 da Lewis Latimer, un afroamericano, disegnatore e progettista di Thomas Edison.
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. 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.
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.
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 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 a incasso nei controsoffitti;
canalizzabili: per l'installazione assiemata a condotti d'aria e anemostati.
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).
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.
I condizionatori, come molti elettrodomestici, sono vincolati da norme sul risparmio energetico. Nell'Unione Europea dal 1º gennaio 2013 sul condizionatore dev'essere presente l'etichetta energetica, che riporta la classe di consumo energetico, che va da A+++ (migliore) a D (peggiore, con i consumi più alti). I condizionatori con i minori consumi solitamente hanno la tecnologia inverter, mentre un condizionatore on-off può 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, del commercio e dell'artigianato.
La potenza di un condizionatore si misura in BTU/h o frigorie/h.
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.
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.
Le norme tecniche di riferimento principali sono:
UNI EN 378-1: "Impianti di refrigerazione e pompe di calore" - REQUISITI DI SICUREZZA ED AMBIENTALI - Requisiti di base, definizioni, classificazione e criteri di selezione.
UNI EN 378-2: "Impianti di refrigerazione e pompe di calore" - REQUISITI DI SICUREZZA ED AMBIENTALI - Progettazione, costruzione, prove marcatura e documentazione.
UNI EN 378-3: "Impianti di refrigerazione e pompe di calore" - REQUISITI DI SICUREZZA ED AMBIENTALI - Installazione in sito e protezione delle persone.
UNI EN 378-4: "Impianti di refrigerazione e pompe di calore" - REQUISITI DI SICUREZZA ED AMBIENTALI - Esercizio, manutenzione, riparazione e utilizzo.
CEI norma 64-8/7 (Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V ca e a 1500 V cc - Ambienti ed applicazioni particolari)
L’aria condizionata, d’estate, è un valore aggiunto, che dà sollievo in situazioni critiche come ospedali o ambienti di lavoro. Ma va utilizzata in maniera intelligente altrimenti si può trasformare in un problema per la nostra salute. Per prima cosa bisogna evitare gli sbalzi di temperatura che sono deleteri per il nostro organismo e possono provocare sindromi da raffreddamento improvvise. Per ovviare a questo problema non si devono superare i cinque, sei gradi di differenza tra la temperatura esterna e quella impostata sul condizionatore. L’altro accorgimento riguarda il getto dell’aria condizionata che non deve mai essere diretto. Inoltre, quando si entra in un ambiente condizionato come ad esempio un centro commerciale o un ufficio, è bene dare al proprio corpo il tempo necessario per acclimatarsi evitando di sostare nei punti maggiormente refrigerati.
Ma il vero problema riguarda la manutenzione degli apparecchi.
Seguire le poche e semplici regole per evitare malanni legati al cattivo utilizzo dell’aria condizionata non è sufficiente. Alla base ci deve essere una corretta manutenzione dell’apparecchio e in particolare la pulizia dei filtri dell’aria che vanno cambiati spesso e sottoposti a controlli periodici. I filtri si possono trasformare in veri e propri centri di crescita, e in seguito di distribuzione, di germi e di sostanze irritanti. I prodotti che si formano nei condizionatori possono creare episodi allergici nei soggetti predisposti, come ad esempio gli asmatici. L’apparecchio malfunzionante, i filtri sporchi e i contenitori di liquidi possono diventare serbatoi di batteri che vengono nebulizzati nell’aria: in tal modo il soggetto che stazione nell’ambiente è sottoposto a un vero e proprio aerosol di germi e sostanze nocive.
Periodicamente si manifestano casi di Legionella e la colpa ricade anche sui condizionatori.
Il batterio della Legionella è uno dei più pericolosi tra quelli che si possono annidare nei sistemi di aria condizionata, che in questo caso fungono da vettore di distribuzione. La Legionella si è manifestata per la prima volta nell’estate del 1976 negli Stati Uniti. Un’epidemia acuta colpì un gruppo di circa 4mila veterani della American Legion (da qui il nome Legionella) riuniti in un albergo di Filadelfia, causando 34 morti su 221 contagiati. In seguito si scoprì che la malattia era stata causata da un “nuovo” batterio, denominato Legionella, che fu isolato nell’impianto di condizionamento dell’albergo dove i veterani avevano soggiornato. I sintomi della Legionella sono febbre e mal di testa che si possono trasformare in polmonite.
I disturbi dovuti ad uno scorretto uso dell'aria condizionata variano dal semplice mal di gola alla tosse causata dalle sostanze nebulizzate nell’aria. E poi mal di testa e torcicollo. Non sono rari anche dolori osteoarticolari e forme di patologie intestinali come la dissenteria e i crampi allo stomaco. Questo perché il getto d’aria fredda determina una vasocostrizione. Le irritazioni agli occhi colpiscono soprattutto i soggetti allergici. La Sick building syndrome colpisce gli ambienti di lavoro nei quali si utilizzano condizionatori: è una sintomatologia strisciante che colpisce il 15/20 per cento delle strutture lavorative e da luogo a emicrania, stanchezza, tosse e ostruzione nasale.
L’aria condizionata migliora la qualità della vita, ma a patto che crei un ambiente sano ed equilibrato. Se si può scegliere, comunque, meglio preferire un climatizzatore a un condizionatore perché oltre a rinfrescare, deumidifica anche. Oltre il 70 per cento l’umidità inibisce progressivamente la sudorazione, e la mancata sudorazione non consente il fisiologico raffreddamento del corpo, facendo percepire a parità di temperatura un caldo maggiore.
Quando si hanno dei bambini, anche se piccolissimi, l’uso del condizionatore non è controindicato, nemmeno se sono presenti patologie asmatiche sostiene Eugenio Baraldi, presidente della Società Italiana Malattie Respiratorie Infantili, anzi può essere d’aiuto per rendere più sopportabile l’afa dei giorni più caldi e consentire un miglior riposo di notte.
La tentazione, quando si usa il condizionatore, è quella di non aprire le finestre per non disperdere il fresco. Invece è importante arieggiare più volte al giorno le stanze dove il bambino soggiorna o dorme, per evitare l’accumulo di sostanze inquinanti, presenti anche negli ambienti domestici.
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