Il ciclo frigorifero: guida passo passo per l’esame F-gas

Perché il ciclo frigorifero è importante per i tecnici che lavorano con i gas fluorurati

Per chi si prepara a ottenere il certificato A1 dell’UE per i gas fluorurati, il ciclo frigorifero a compressione di vapore è il concetto più importante da assimilare. Ogni attività pratica oggetto di valutazione — recupero, carica, controllo delle perdite, riparazioni mediante brasatura e messa in servizio — richiede di comprendere dove si trova il refrigerante, in quale stato e perché. Le norme vigenti sui gas fluorurati richiedono che il personale qualificato gestisca con competenza i gas fluorurati a effetto serra, e la competenza parte dai fondamenti.

Questa guida illustra il ciclo esattamente come si svolge in un normale impianto di condizionamento d’aria, seguendo la struttura dei materiali formativi sui gas fluorurati e del tutorial di AC Service Tech a cui si ispira.

 

Le due zone di pressione

Ogni impianto a espansione diretta è suddiviso in due zone di pressione, separate da due componenti fondamentali:

1. Il compressore — si trova nella parte superiore dell’impianto e aumenta la pressione e la temperatura.
2. Il dispositivo di espansione — generalmente una valvola di espansione termostatica (TXV), una valvola di espansione elettronica (EEV) o un orifizio fisso, si trova più in basso e riduce la pressione all’ingresso dell’evaporatore.

“In questo impianto ci sono due elementi che separano la bassa pressione dall’alta pressione: uno è il compressore in alto, l’altro è il dispositivo di espansione in basso.”

Tutto ciò che si trova tra lo scarico del compressore e l’ingresso del dispositivo di espansione costituisce il lato di alta pressione. Tutto ciò che si trova tra l’uscita del dispositivo di espansione e l’aspirazione del compressore costituisce il lato di bassa pressione. Sapere in quale zona si sta lavorando determina a quale presa manometrica collegarsi, come interpretare le misure e come gestire il refrigerante nel rispetto delle norme sul contenimento dei gas fluorurati.

 

Fase 1: compressione

Il ciclo inizia con il vapore a bassa pressione e bassa temperatura che entra nell’aspirazione del compressore. All’interno del compressore, il lavoro meccanico porta il refrigerante allo stato di vapore ad alta pressione e alta temperatura — la linea di scarico è infatti il punto più caldo dell’intero impianto.

Per chi si prepara all’esame sui gas fluorurati, questo è importante perché:

• La temperatura di scarico è un indicatore fondamentale dello stato di salute del compressore.
• Una temperatura eccessiva del gas di scarico è un sintomo comune di carica insufficiente, flusso d’aria limitato o dispositivo di espansione difettoso.
• Durante l’assistenza, il contenuto delle linee di scarico non deve essere rilasciato in atmosfera. Il rilascio intenzionale di gas fluorurati a effetto serra è vietato, salvo quando è tecnicamente necessario per l’uso previsto, ai sensi dell’art. 4, paragrafo 1, del regolamento (UE) 2024/573.

 

Fase 2: condensazione e sottoraffreddamento

Il vapore caldo esce dal compressore ed entra nella batteria del condensatore, dove inizia a cedere calore all’aria ambiente (o all’acqua negli impianti ad acqua refrigerata).

All’interno del condensatore si distinguono tre zone:

Zona	Stato	Cosa avviene
Sezione di ingresso	Vapore surriscaldato	Raffreddamento sensibile fino alla saturazione
Sezione centrale	Miscela satura (vapore e liquido)	Cessione di calore latente — la maggior parte del trasferimento di energia
Sezione di uscita	Liquido sottoraffreddato	Raffreddamento sensibile al di sotto della temperatura di saturazione

“È nello stato di saturazione che viene trasferita la maggior parte dell’energia.”

Quando raggiunge l’uscita, il refrigerante è interamente liquido e ha una temperatura inferiore a quella di saturazione. La differenza tra la temperatura di saturazione e la temperatura effettiva della linea del liquido è il valore del sottoraffreddamento.

Un valore corretto di sottoraffreddamento (tipicamente da 8 a 12 K in molti sistemi di tipo split, ma occorre sempre verificare i dati del fabbricante) indica che:

• Il condensatore ha ceduto la quantità di calore prevista.
• Una colonna continua di liquido alimenta il dispositivo di espansione.
• In un impianto con TXV, la carica è sostanzialmente corretta.

 

Fase 3: il filtro essiccatore e il dispositivo di espansione

Dopo il condensatore, il liquido attraversa il filtro essiccatore. La sua funzione è semplice:

• Assorbire l’umidità residua mediante un essiccante, come un setaccio molecolare o l’allumina attivata.
• Trattenere le particelle fini.
• Ha una capacità fissa di assorbimento dell’umidità — una volta saturo, deve essere sostituito. Installare sempre un nuovo filtro essiccatore dopo aver aperto un impianto per una riparazione, come previsto dalle buone prassi. Il controllo delle condizioni del filtro essiccatore è trattato nell’argomento Valvole di espansione dell’edizione UE.

Il liquido arriva quindi al dispositivo di espansione, dove la sua pressione viene ridotta. Il dispositivo lascia entrare nell’evaporatore solo una portata ridotta e controllata di refrigerante. Poiché la pressione diminuisce bruscamente, anche la temperatura di saturazione si abbassa.

“Se si diminuisce la pressione, diminuisce anche la temperatura.”

La miscela risultante che entra nell’evaporatore è costituita approssimativamente per l’80 per cento da liquido a bassa pressione e per il 20 per cento da gas flash — una miscela fredda bifase pronta a svolgere la propria funzione.

 

Fase 4: evaporazione e surriscaldamento

All’interno dell’evaporatore, il refrigerante freddo assorbe calore dall’ambiente climatizzato. La batteria presenta le stesse tre zone del condensatore, ma in ordine inverso:

1. Ingresso — liquido freddo e una piccola quantità di gas flash.
2. Zona centrale — miscela satura, dove avviene la maggior parte dell’assorbimento di calore latente.
3. Uscita — vapore surriscaldato, completamente evaporato e leggermente riscaldato.

Consiglio per l’esame: Il punto dell’evaporatore in cui evapora l’ultima goccia di liquido segna l’inizio del surriscaldamento. L’aumento di temperatura tra quel punto e la valvola di servizio sull’aspirazione è il surriscaldamento totale.

Misurare il surriscaldamento alla valvola di servizio accanto al compressore fornisce il valore del surriscaldamento totale, utilizzato per verificare la carica negli impianti a orifizio fisso e per confermare il corretto funzionamento della TXV negli altri. Un surriscaldamento troppo basso comporta il rischio di ritorno di liquido al compressore — una delle principali cause di guasto catastrofico del compressore. Un surriscaldamento troppo elevato indica che l’evaporatore è alimentato con una quantità insufficiente di refrigerante, riducendo la potenza frigorifera e provocando il surriscaldamento del compressore.

 

Il ciclo nel suo insieme

Per riepilogare l’intero circuito:

1. Il vapore a bassa pressione e bassa temperatura entra nel compressore.
2. Il vapore ad alta pressione e alta temperatura esce dal compressore ed entra nel condensatore.
3. Il calore viene ceduto; il refrigerante attraversa le zone di surriscaldamento, saturazione e sottoraffreddamento.
4. Il liquido attraversa il filtro essiccatore e poi il dispositivo di espansione.
5. Una miscela bifase a bassa pressione e bassa temperatura entra nell’evaporatore.
6. Il calore viene assorbito; il refrigerante bolle, raggiunge lo stato di saturazione e poi quello di vapore surriscaldato.
7. Il vapore a bassa pressione e bassa temperatura ritorna al compressore — e il ciclo si ripete.

 

Il legame tra il ciclo e gli obblighi relativi ai gas fluorurati

Comprendere il ciclo aiuta a svolgere le attività pratiche previste dal regolamento (UE) 2024/573:

• Art. 4 (Prevenzione delle emissioni): Non è possibile prevenire le emissioni senza comprendere dove si trova il refrigerante, a quale pressione e come recuperarlo in sicurezza.
• Art. 5 (Controlli delle perdite): Interpretare i valori di pressione, temperatura e surriscaldamento/sottoraffreddamento rispetto agli intervalli di funzionamento previsti può contribuire al controllo indiretto delle perdite.
• Art. 8 (Recupero e distruzione): Distinguere il lato di alta pressione da quello di bassa pressione è essenziale per collegare correttamente le apparecchiature di recupero.
• Refrigeranti dell’allegato I: I valori di GWP servono a calcolare la CO₂ equivalente ai fini dei limiti delle quote di HFC, ma la gestione pratica dipende sempre dallo stesso ciclo termodinamico descritto sopra.

 

Il contributo di F-Gas Exam Prep

L’app F-Gas Pro – A1 Exam Prep supporta lo studio per l’esame del certificato A1 dell’UE per i gas fluorurati ai sensi del regolamento di esecuzione (UE) 2024/2215. Include:

• Oltre 540 domande in stile esame suddivise in 15 argomenti, tra cui Termodinamica e ciclo frigorifero, Gestione dei refrigeranti e recupero, e Refrigeranti infiammabili (A2L e A3).
• Simulazioni d’esame a tempo ed esercitazioni per argomento.
• Schede di ripasso e 12 calcolatori per supportare il ripasso e i calcoli pratici.
• Spiegazioni dettagliate per ogni risposta, così, quando si sbaglia una domanda sul surriscaldamento, sul sottoraffreddamento o sullo stato di saturazione, si comprende esattamente il motivo e il comportamento del ciclo.

L’app è disponibile su iOS e Android. È un ausilio allo studio indipendente, non è affiliata ad alcun organismo di certificazione e non sostituisce un corso di formazione approvato né un esame. Comprendere il ciclo frigorifero fornisce una base per approfondire lo studio e affrontare la prova pratica.