Il circuito frigo: come funziona

[turista della democrazia]

Su un forum tecnico di grande competenza come questo mi è parso dovuto inserire una piccola guida o spiegazione a grandi linee su come funziona un circuito frigorifero a compressione.

Premetto che queste indicazioni non hanno la minima pretesa scientifica, probabilmente i i termini utilizzati saranno impropri o errati, l'obiettivo è di spiegare quanto segue in maniera semplice ed alla portata di tutti.

Praticamente un impianto frigorifero è una macchina termica che produce calore.

Esattamente, non è il primo errore,  qualsiasi impianto frigorifero produce caldo, il suo bilancio energetico è a favore del riscaldamento.

Quanto calore produce? Senza entrare nei dettagli fisici o scientifici si può considerare il consumo elettrico pari al calore prodotto.

Quindi se un impianto frigo consuma ad esempio 1000W questo produce calore equivalente a 1000W

Seguendo lo schema possiamo percorrere le fasi del refrigerante  all'interno del circuito frigo.

Partendo dal compressore il gas compresso si dirige tramite il tubo di mandata al condensatore.

Nel primo tratto di esso si avrà un desurriscaldamento, in questo passaggio il gas ad alta temperatura raggiungerà la temperatura di condensazione. Il primo tratto di condensatore è quindi un vero e proprio de-surriscaldatore, in certi impianti può essere costituito da un recuperatore parziale di calore, idoneo ad esempio al riscaldamento ad alta temperatura di acqua sanitaria. La fase di de-surriscaldamento si può definire che smaltisca in linea di massima il calore elettrico, cioè quel calore prodotto dalla energia elettrica necessaria a far funzionare il compressore.

Il gas de-surriscaldato raggiunge poi la fase di condensazione, il passaggio di stato da gas a liquido, questa fase è responsabile della maggioranza del calore sviluppato ed è isotermica (senza variazione di temperatura)

Tutto il tratto di condensatore interessato dalla condensazione si trova alla stessa temperatura e corrispondente a quella di condensazione.

A condensazione avvenuta vi è la fase di sottoraffreddamento, il gas condensato viene ulteriormente raffreddato raggiungendo una temperatura inferiore a quella di condensazione.

Il refrigerante sottoraffreddato è convogliato nella linea del liquido che può essere costituita da diversi accessori più o meno presenti a seconda degli impianti e che al momento non sto ad elencare.

Il refrigerante arriva all'organo di laminazione o espansione, trattasi di una ostruzione (di tecnologie e forme diverse) capace separare parzialmente  2 abienti andando a costituire grazie al lavoro del compressore 2 ambienti a pressione diversa, il liquido che oltrepassa questa restrizione si trova improvvisamente un ambiente a bassa pressione ed inizia ad espandere/evaporare assorbendo calore dall'ambiente circostante.

Nel primo tratto  e per tutta la parte dell'evaporatore interessato dall'evaporazione sarà refrigerante in ebollizione, la sua temperatura sarà isotermica e corrisponderà alla temperatura di evaporazione, la maggior parte del freddo generato deriva da questa fase.

Il refrigerante completamente evaporato viene poi sottoposto a surriscaldamento, l'ultimo tratto di evaporatore è designato ad aumentare di qualche grado il gas evaporato, questo serve per garantire che il compressore non abbia la possibilità di aspirare refrigerante liquido (i liquidi sono incomprimibili) provocandone malfunzionamenti o rottura.

Il gas evaporato e surriscaldato ritorna al compressore tramite il tubo di aspirazione per ripetere il percorso.

La spiegazione va ovviamente implementata di moltissimi altri aspetti, dal bilancio energetico alle tecnologie/tipologie degli accessori (molti dei quali non sono qui menzionati)

Ovviamente l'invito ad implementare ed approfondire è rivolto a tutti gli utenti del forum esperti in materia, magari in risposta a domande su quanto fin ora esposto

pero ora mi fermo qui, ciao a tutti!

 

Modificato: 7 dicembre 2015 da Livio Migliaresi

[evaporaldo]

Grazie delle tue spiegazioni e per la semplicita' in cui le esponi..

comunque ti chedo: la verifica della quantita' del gas la faccio mettendo manometro di alta al premente compressore e termometro all'uscita condensatore? e devo avere una temperatura inferiore di circa 6-7 gradi per leggere il sottoraffreddamento?

il surriscaldamento, metto manometro di bassa in aspirazione e termometro nella linea liquido dopo la laminazione? cosa rilevo esattamente con quest'ultima procedura?

ti Ringrazio Turista,    

scusa la mia non consolidata esperienza nel suddetto settore, ma tuttavia io ho 50 anni e faccio impianti termici ed idraulici dal 1980....

ho fatto anche refrigerazione ma non come mestiere primario,e nonostante l'eta' proffessionale avanzata mi fa molto piacere imparare da voi tecnici.

Paolo

[turista della democrazia]

Ciao sottoraffreddamento e surriscaldamento vanno misurati (a termometro) nei punti dove queste fasi devono essere avvenute quindi rispettivamente sulla linea del liquido e sull'aspirazione in uscita all'evaporatore (teoricamente a 5 cm dopo l'evaporatore)

In un circuito  ideale i 2 lati  separati da compressore e organo di espansione sono considerati ambienti isobari (con la stessa pressione) quindi le pressioni di alta e bassa sono rilevabili in qualsiasi punto del lato (bassa dall'organo di espansione al compressore, alta dal compressore all'organo di espansione).

Ovviamente tali pressioni le rileviamo sulle prese disponibili e  indicheranno a manometro le relative temperature di evaporazione/condensazione secondo il tipo di gas presente.

Basandoci sulla temperatura letta sul manometro ci si spetta che il refrigerante sottoraffreddato (linea liquido) sia ad una temperatura inferiore a quello in condensazione e che il gas surriscaldato (aspirazione) sia ad una temperatura superiore di quello in evaporazione.

Sottoraffreddamento/surriscaldamento dovrebbero essere dai 3 agli 8°C.

Ma non è una regola assoluta, quando si dosa la carica occorre porsi come obiettivo dfi raggiungere un surriscaldamento accettabile senza però imbatterci in un sottoraffreddamento eccessivo.

Tenendo sempre presente che il sottoraffredamento aumenta man mano che si accumula fase liquida nel condensatore andando a togliere di fatto spazio per la condensazione, il sottoraffreddamento quindi non si manifesta con una diminuzione di temperatura sulla linea del liquido ma bensì con un aumento della pressione di condensazione.

[evaporaldo]

mi è molto chiaro...se la carica è insuficiente avremo un surriscaldamento alto cioè avremo poco liquido a disposizione nell'evaporatore e diminuirà lo scambio con conseguente aumento della temperatura del freon

se avremo una carica eccessiva avremo il condensatore invasato di liquido , quindi diminuisce la superficie di scambio anche dell'evaporatore dove arriva troppo liquido

mettendo a rischio anche il compressore...

non mi è molto chiaro il discorso temperatura di rugiada in evaporazione..

grazie turista

[turista della democrazia]

evaporaldo si è così ma non sempre, se il condensatore è invaso non è detto che lo sia anche l'evaporatore, dipende dal tipo di organo di laminazione, solo se c'è un semplice capillare (senza controllo o possibilità di regolazione) succede questo ma quando vi è una valvola automatica (che ha appunto il compito di mantenere costante il surriscaldamento regolando il flusso all'evaporatore) all'aumentare della carica aumenta il sottoraffreddamento mentre il surriscaldamento resta regolare.

La temperatura di rugiada è quella relativa al passaggio di stato (da liquido a gas o viceversa), corrisponde alla temperatura di evaporazione ed a quella di condensazione, in pratica alle temp corrispondenti lette sul manometro, anche nel condensatore c'è il punto di rugiada.

 

[DavidOne71]

il discorso va bene per i refrigeranti puri ma cambia un po per le miscele 

[DavidOne71]

comunque bravo turista quoto tutto

[evaporaldo]

grazie turista, grazie DavidOne, non mancherà occasione di rompervi ancora le scatole.... ancora grazie

[evaporaldo]

DavidOne,

per la miscele cambia perchè non si sa in che percentuale si è disgregata la miscela?

per esempio il 410a che ha il 50% di r25  e il 50% r32, al momento di una perdita non so in che percentuale, giusto?

[DavidOne71]

No, sto parlando di temperature di condensazione ed evaporazione rilevate da manometro. Le miscele, hanno due temperature di condensazione e due di evaporazione. Le due temperature si chiamano temperatura di vapore saturo e temp. di liquido saturo (dew point e bubble point)

[turista della democrazia]

evaporaldo si se c'è una perdita le miscele si scompongono quindi quel che resta nell'impianto può non avere più le caratteristiche fisiche indicate.

Riguardo invece a dew point e bubble point di queste miscele a mio avviso non è necessario ragionarci troppo sopra, anzi si rischia di fare confusione.

Si è vero che anzichè avere un punto fisso di evaporazione/condensazione hanno un range di temperatura in cui avviene il passaggio di stato ma basta prendere in considerazione la temperatura di termine del femomeno e la lettura si riconduce a quella dei gas "semplici".

Quindi ad esempio tipo 407C se devo verificare il surriscaldamento dovrò guardare sul manometro la temperatura di fine evaporazione (rugiada, dev, vap) mentre per verificare il sottoraffreddamento bisogna riferirsi alla temp di fine condensazione (bolla,bubble, liq)