Il circuito frigorifero di base: come funzionano davvero refrigerazione e climatizzazione

Ogni frigorifero domestico, cella frigorifera e climatizzatore split funziona con lo stesso ciclo a quattro fasi. Comprendere questo ciclo fornisce le basi per conoscere i gas fluorurati e affrontare l’esame per il certificato A1 dell’UE. Questa guida segue un video esplicativo di HVAC School sul circuito frigorifero di base e lo collega alle conoscenze richieste per l’esame.

Due principi che spiegano tutto

Prima di esaminare i singoli componenti, occorre conoscere le due regole che governano l’intero processo:

1. Il calore passa sempre dal corpo più caldo a quello più freddo. Una tazza di caffè caldo si raffredda in una stanza fredda perché il calore lascia il caffè. Il trasferimento si arresta solo quando entrambi raggiungono la stessa temperatura.
2. Pressione e temperatura variano insieme. Aumentando la pressione di un gas, la sua temperatura sale; riducendo la pressione, la temperatura scende.

“Una pressione maggiore significa una temperatura maggiore e viceversa: questi principi guidano l’intero processo di refrigerazione.”

Come spiega il video, l’obiettivo è semplice: “spostare il calore da un luogo in cui non lo vogliamo a un luogo in cui non ci disturba.” In un congelatore significa trasferire il calore dagli alimenti alla stanza. In un climatizzatore significa spostare il calore dall’interno dell’edificio all’esterno. Nulla sta “creando freddo”: stiamo soltanto trasferendo calore.

Calore sensibile e calore latente

Questa distinzione fa parte delle conoscenze valutate nell’esame per il certificato A1.

• Il calore sensibile modifica la temperatura di una sostanza. Si può misurare con un termometro.
• Il calore latente modifica lo stato di una sostanza senza cambiarne la temperatura. Quando l’acqua bolle, rimane a 100 °C (212 °F) mentre assorbe l’energia necessaria a trasformarsi in vapore.

“La parola latente significa semplicemente nascosto, perché non possiamo misurarlo con un termometro, ma sappiamo che il calore contribuisce al passaggio da liquido a gas o da gas a liquido.”

Il circuito frigorifero sfrutta deliberatamente il calore latente. L’ebollizione e la condensazione trasferiscono molto più calore, molto più rapidamente, di quanto potrebbe fare una semplice variazione di temperatura. Per questo il refrigerante viene scelto in modo che cambi stato esattamente nei punti giusti del circuito.

I quattro componenti

Conoscendo queste quattro funzioni, è possibile descrivere qualsiasi impianto a compressione di vapore:

• Compressore — aumenta la pressione. È il cuore dell’impianto. Comprime le molecole del refrigerante, aumentando pressione e temperatura, e fa circolare il refrigerante nel circuito.
• Condensatore — cede calore. Deve essere più caldo dell’aria che lo attraversa, affinché il calore possa fluire verso l’esterno. Qui il vapore ad alta pressione cede il proprio calore e condensa, diventando liquido.
• Dispositivo di espansione — riduce la pressione. Abbassa bruscamente la pressione, innescando l’ebollizione e raffreddando notevolmente il refrigerante prima dell’evaporatore.
• Evaporatore — assorbe calore. Deve essere più freddo dell’aria che lo attraversa per poterne assorbire il calore. Qui il liquido a bassa pressione bolle e assorbe calore, raffreddando l’ambiente.

“Da ricordare: per assorbire calore, l’evaporatore deve avere una temperatura inferiore a quella dell’aria che lo attraversa, perché il calore passa dal caldo al freddo.”

Il percorso del refrigerante nel circuito

Seguiamo il circuito partendo dal compressore.

1. Il vapore fresco entra nel compressore. Le molecole si muovono lentamente. Il compressore le comprime l’una contro l’altra, facendole accelerare e riscaldare. Il refrigerante esce caldo e ad alta pressione.
2. Il condensatore cede quel calore. Il vapore caldo cede il proprio calore all’ambiente circostante e condensa in un liquido ad alta pressione. Mettendo una mano sopra l’unità esterna di un sistema di tipo split, si avverte il calore ceduto nell’aria in uscita: è il calore che prima si trovava all’interno dell’edificio.
3. Il dispositivo di espansione riduce la pressione. Questo calo improvviso avvia l’ebollizione, spesso chiamata evaporazione istantanea, che raffredda ulteriormente il refrigerante e lo prepara per l’evaporatore. Il dispositivo può essere una valvola di espansione termostatica (TEV/TXV), una valvola di espansione elettronica, un pistone o un tubo capillare, ma la sua funzione è sempre la stessa: ridurre la pressione.
4. L’evaporatore assorbe calore. Il liquido freddo bolle a una temperatura molto bassa, sottraendo calore all’aria interna (nella climatizzazione) o agli alimenti (nella refrigerazione). È qui che viene effettivamente prodotta l’aria fredda.

“A differenza dell’acqua, che bolle a caldo, il refrigerante nel nostro impianto bolle a freddo. Durante l’ebollizione assorbe calore dall’ambiente circostante.”

Il refrigerante, ormai vaporizzato, ritorna al compressore e il ciclo ricomincia, senza interruzioni, giorno e notte.

Perché il controllo della pressione è fondamentale

Il tecnico controlla il ciclo attraverso la pressione. Poiché pressione e temperatura sono collegate, scegliamo dove il refrigerante bolle e condensa semplicemente impostando le pressioni:

• Bassa pressione = bassa temperatura nell’evaporatore, così da poter assorbire calore da un ambiente freddo.
• Alta pressione = alta temperatura nel condensatore, così da poter cedere calore anche all’aria esterna calda.

Ecco perché un tecnico dei gas fluorurati utilizza la tabella pressione–temperatura (P-T). Leggere una pressione manometrica e convertirla in una temperatura di saturazione permette di calcolare surriscaldamento e sottoraffreddamento, diagnosticare una carica insufficiente o una sovraccarica e confermare il corretto funzionamento dell’impianto prima di approvarlo.

Il legame con il regolamento sui gas fluorurati

Comprendere il ciclo aiuta a rispettare il regolamento sui gas fluorurati. L’attuale regolamento (UE) 2024/573 sui gas fluorurati ha abrogato e sostituito il regolamento (UE) n. 517/2014. L’art. 10 stabilisce i requisiti di certificazione per l’installazione, l’assistenza, la manutenzione, la riparazione e lo smantellamento delle apparecchiature fisse di refrigerazione, condizionamento d’aria e delle pompe di calore. Il regolamento di esecuzione (UE) 2024/2215 definisce i tipi di certificato e i requisiti minimi di valutazione, compreso il certificato A1 per le attività che coinvolgono gas fluorurati e idrocarburi.

Questa competenza si basa direttamente sui fondamenti descritti sopra:

• Il controllo delle perdite (obblighi dell’art. 5) richiede di conoscere i valori “normali” di pressione e temperatura, per poter riconoscere quelli anomali.
• Il recupero del refrigerante (art. 8) richiede di comprendere il cambiamento di stato: si estraggono vapore e liquido da un impianto in sicurezza, senza rilasciarli in atmosfera.
• Le decisioni sulla carica e sul contenimento dipendono dalla corretta lettura del surriscaldamento e del sottoraffreddamento, impossibile senza conoscere la relazione P-T.

Comprendere il circuito a quattro componenti sostiene la competenza pratica valutata per il certificato A1.

Il collegamento con l’esame UE per il certificato A1 sui gas fluorurati

L’esame per il certificato A1 valuta conoscenze teoriche e competenze pratiche. Il circuito di base collega diversi argomenti dell’edizione UE:

• Termodinamica; Compressori; Condensatori; Evaporatori; Valvole di espansione — descrivere il ruolo del compressore, del condensatore, del dispositivo di espansione e dell’evaporatore.
• Controlli prima della messa in servizio; Ricerca delle perdite — utilizzare pressione e temperatura per valutare lo stato dell’impianto.
• Gestione dei refrigeranti — applicare in sicurezza le conoscenze sui cambiamenti di stato.
• Ambiente e normativa; Normativa UE sui gas fluorurati — comprendere perché il contenimento è importante e come viene disciplinato dal regolamento.

La prova teorica riguarda principi come il calore sensibile e latente e il motivo per cui il refrigerante bolle a freddo. La prova pratica comprende attività come l’uso dei manometri, la brasatura, il recupero e la ricerca delle perdite.

Il contributo di F-Gas Exam Prep

L’app F-Gas Pro – Preparazione all’esame A1 aiuta a ripassare per l’esame UE per il certificato A1 sui gas fluorurati:

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• Simulazioni d’esame a tempo per esercitarsi a richiamare le conoscenze entro un tempo limitato.
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• Spiegazioni dettagliate per ogni risposta, per comprendere gli errori e rivedere i principi su cui si basano.

Disponibile su iOS e Android, l’app è uno strumento di studio indipendente. Non è affiliata ad alcun organismo di certificazione e non sostituisce un corso di formazione approvato o un esame. Abbinare esercitazioni regolari a una chiara comprensione del ciclo aiuta a prepararsi alla valutazione teorica e pratica.