Surriscaldamento e sottoraffreddamento: le due misure che ogni tecnico dei gas fluorurati deve padroneggiare

Chiedendo a un gruppo di tecnici frigoristi che cosa sia il surriscaldamento, si otterrà una varietà sorprendente di risposte. Alcuni reciteranno la formula alla perfezione. Altri abbasseranno lo sguardo. Come afferma il video:

“La maggior parte delle persone nel settore HVAC non conosce bene il surriscaldamento e il sottoraffreddamento. Eppure è importante conoscerli.”

È un modo piuttosto indulgente di dirlo. Surriscaldamento e sottoraffreddamento non sono dettagli facoltativi: sono i due valori che indicano se un impianto è caricato correttamente, se il dispositivo di espansione svolge il proprio compito e se il compressore sta per subire danni irreparabili. Per chi si prepara all’esame UE per il certificato A1 sui gas fluorurati, fanno parte delle conoscenze teoriche richieste. La prova pratica richiede inoltre ai candidati di effettuare e interpretare le misure sull’impianto. L’argomento pertinente nell’edizione UE dell’app è Termodinamica.

Partiamo dalle basi, esattamente come fa il video: con un bollitore d’acqua.

 

Partire dall’acqua, non dal refrigerante

Scaldando una pentola d’acqua a pressione atmosferica, la temperatura sale progressivamente: 20 °C, 50 °C, 80 °C. A 100 °C smette di salire. Tutta l’energia che si continua a fornire serve ora a trasformare l’acqua da liquido a vapore, anziché aumentarne la temperatura. Questo è il calore latente e, durante il processo, l’acqua rimane al proprio punto di ebollizione.

Continuando a scaldare dopo che ogni goccia è evaporata, la temperatura ricomincia a salire. Quel vapore è ora surriscaldato.

“Il riscaldamento dell’acqua oltre il suo punto di ebollizione è il surriscaldamento.”

La formula è molto semplice:

Surriscaldamento = temperatura attuale − temperatura di ebollizione (saturazione)

Se la temperatura del vapore è 107 °C e il punto di ebollizione è 100 °C, il surriscaldamento è 7 K.

Il sottoraffreddamento è il processo inverso. Raffreddando del vapore a 120 °C, a 100 °C questo inizia a condensare e a tornare liquido. La temperatura rimane a 100 °C finché tutto il vapore non si è trasformato in liquido. Raffreddandolo al di sotto di quel punto si ottiene il sottoraffreddamento:

Sottoraffreddamento = temperatura di condensazione (saturazione) − temperatura attuale

Un liquido a 90 °C con una temperatura di condensazione di 100 °C presenta un sottoraffreddamento di 10 K.

“Il sottoraffreddamento è il processo opposto al surriscaldamento. Il sottoraffreddamento avviene nel processo di condensazione, così come il surriscaldamento avviene nel processo di evaporazione.”

 

La parola che tutti dimenticano: saturazione

È qui che i candidati perdono punti. Nell’esempio dell’acqua, il punto di ebollizione è 100 °C perché abbiamo ipotizzato la pressione atmosferica. Cambiando la pressione, cambia anche il punto di ebollizione: questo è il concetto più importante della refrigerazione.

L’R-134a non ha “un” punto di ebollizione. Ha un punto di ebollizione per ogni pressione. A circa 3,5 bar di pressione manometrica bolle intorno a 8 °C; a 0,6 bar di pressione manometrica bolle intorno a −15 °C. È proprio per questo che possiamo far bollire un refrigerante a −10 °C nell’evaporatore di una cella frigorifera e farlo condensare a +45 °C in un condensatore esposto al sole. Non cambiamo il refrigerante, ma solo la pressione che agisce su di esso.

Su un impianto reale, quindi, la temperatura di saturazione non si misura mai direttamente. Si misura la pressione con un manometro e la si converte in temperatura di saturazione usando una tabella P–T o la scala stampata sul quadrante del manometro. Poi si misura la temperatura effettiva della tubazione con una sonda. La differenza tra le due è il surriscaldamento o il sottoraffreddamento.

• Surriscaldamento: pressione di aspirazione → temperatura di saturazione; confrontarla con la temperatura misurata sulla linea di aspirazione all’uscita dell’evaporatore.
• Sottoraffreddamento: pressione di scarico/del lato di alta pressione → temperatura di saturazione; confrontarla con la temperatura misurata sulla linea del liquido all’uscita del condensatore.

Consiglio per l’esame: Surriscaldamento e sottoraffreddamento sono differenze di temperatura e vanno quindi espressi in kelvin (K), non in gradi Celsius. Un surriscaldamento di 7 K è corretto; “7 °C di surriscaldamento” è un’espressione imprecisa che esaminatori e valutatori noteranno.

 

Perché il surriscaldamento protegge il compressore

Applichiamo ora la teoria al circuito.

Il compressore serve ad aumentare la pressione del vapore di refrigerante. È tutto ciò che può fare.

“Possiamo comprimere solo il vapore. Non possiamo comprimere il liquido. Il liquido è incomprimibile.”

Se il refrigerante liquido ritorna lungo la linea di aspirazione ed entra nel cilindro, il pistone tenta di comprimere un fluido che non può ridurre il proprio volume. Il risultato è un urto idraulico, comunemente chiamato colpo di liquido, che rompe le piastre delle valvole, piega le bielle e distrugge le valvole di scarico. È uno dei modi più rapidi per trasformare un intervento di assistenza in una sostituzione del compressore.

Il surriscaldamento è il margine di sicurezza che lo impedisce. Se il refrigerante in uscita dall’evaporatore si trova 6 K al di sopra della propria temperatura di saturazione, si ha la certezza che ogni goccia sia evaporata, perché liquido e vapore non possono coesistere al di sopra del punto di saturazione. Il valore di surriscaldamento dimostra che verso il compressore si dirige solo vapore.

Occorre però trovare il giusto equilibrio:

• Surriscaldamento troppo basso (o assente) — ritorno di liquido, diluizione dell’olio, rischio di colpi di liquido e durata ridotta del compressore.
• Surriscaldamento troppo alto — l’evaporatore è sottoalimentato, quindi gran parte della superficie della batteria non svolge alcun lavoro utile. La potenza frigorifera diminuisce, l’efficienza cala e le temperature di scarico salgono fino a degradare l’olio.

Un impianto a espansione diretta ben regolato funziona tipicamente con un surriscaldamento di circa 5–8 K all’uscita dell’evaporatore, controllato da una valvola di espansione termostatica o elettronica che modula l’alimentazione del refrigerante.

Il bulbo sensibile della TEV, fissato alla linea di aspirazione, effettua esattamente la misura descritta sopra, in modo meccanico e continuo: la pressione del bulbo spinge la valvola ad aprirsi, mentre la pressione dell’evaporatore e la molla di regolazione del surriscaldamento la spingono a chiudersi. La valvola si stabilizza nel punto in cui queste forze si bilanciano, cioè al valore di surriscaldamento impostato.

 

Perché il sottoraffreddamento protegge il dispositivo di espansione

All’altra estremità del circuito, l’esigenza è esattamente opposta.

“Il refrigerante deve arrivare alla valvola di espansione esclusivamente allo stato liquido. Solo così possiamo ottenere aria ben raffreddata dall’evaporatore.”

La valvola di espansione è dimensionata e caratterizzata per dosare liquido. Se insieme al liquido arrivano bolle di vapore, una condizione nota come presenza di gas flash, attraverso la valvola passa una miscela con densità molto inferiore e la portata massica di refrigerante verso l’evaporatore crolla. La batteria risulta sottoalimentata, la potenza frigorifera diminuisce e, complicando la diagnosi, il surriscaldamento aumenta contemporaneamente.

Il sottoraffreddamento garantisce una colonna continua di liquido. Raffreddando il liquido di alcuni kelvin al di sotto della temperatura di condensazione, si crea un margine: il liquido può assorbire un po’ di calore lungo la linea del liquido, oppure subire una piccola caduta di pressione attraverso un filtro essiccatore e un lungo tratto verticale in salita, senza vaporizzare.

Il sottoraffreddamento è anche uno degli indicatori più affidabili della carica in un impianto con TEV. In linea generale:

Valore di sottoraffreddamento	Interpretazione abituale
Molto basso o nullo	Carica insufficiente oppure ostruzione a monte del punto di misura
Normale (tipicamente ~4–8 K)	Carica corretta e linea del liquido libera
Alto	Carica eccessiva oppure problema al condensatore — batteria sporca, ventilatore guasto, gas incondensabili

La spia del liquido offre una rapida indicazione visiva dello stesso fenomeno: le bolle di solito indicano che il margine di sottoraffreddamento è esaurito. Una misura numerica del sottoraffreddamento, però, indica quanto margine rimane, cosa che la spia del liquido non può mai fare.

 

Interpretare insieme i due valori

Preso isolatamente, nessuno dei due valori dice molto. La diagnosi nasce dalla loro combinazione:

1. Surriscaldamento basso, sottoraffreddamento alto — carica eccessiva oppure alimentazione eccessiva da parte della valvola di espansione.
2. Surriscaldamento alto, sottoraffreddamento basso — carica insufficiente oppure un’ostruzione che limita l’alimentazione dell’evaporatore.
3. Surriscaldamento alto, sottoraffreddamento alto — un’ostruzione tra condensatore ed evaporatore: filtro essiccatore intasato, linea del liquido schiacciata oppure valvola bloccata in posizione chiusa.
4. Surriscaldamento basso, sottoraffreddamento basso — una valvola che alimenta eccessivamente oppure un compressore che non pompa correttamente.

L’interpretazione dei parametri misurati sull’impianto fa parte della prova pratica UE per il certificato A1 sui gas fluorurati. Occorre saper usare gli strumenti di misura in sicurezza e spiegare il significato delle letture.

 

Il legame con i gas fluorurati

Queste misure contribuiscono al rispetto degli obblighi di prevenzione delle emissioni previsti dal regolamento (UE) 2024/573.

• L’art. 4 impone agli operatori di adottare tutte le precauzioni necessarie per prevenire il rilascio accidentale di gas fluorurati a effetto serra e garantire che le perdite siano riparate senza indebito ritardo. Effettuare la carica basandosi solo sulla pressione manometrica, senza considerare surriscaldamento o sottoraffreddamento, può portare a una carica errata o a rabbocchi ripetuti che nascondono una perdita.
• L’art. 5 stabilisce gli obblighi di controllo delle perdite usando soglie di CO2 equivalente per i gas dell’allegato I e soglie di massa per i gas dell’allegato II, sezione 1. L’art. 7 impone la tenuta di registri per le apparecchiature soggette a questi controlli, comprese le quantità aggiunte e recuperate.
• L’art. 10 stabilisce gli obblighi di certificazione, mentre il regolamento di esecuzione (UE) 2024/2215 definisce i certificati e i requisiti d’esame. Il certificato A1 comprende il controllo delle perdite, il recupero, l’installazione, la riparazione, la manutenzione, l’assistenza e lo smantellamento delle apparecchiature rientranti nel suo ambito di applicazione che utilizzano gas fluorurati o idrocarburi, senza limiti di quantità di carica. L’esecuzione e l’interpretazione delle misure fanno parte delle competenze richieste.

Rabboccare ripetutamente un impianto perché “nella spia del liquido c’erano bolle”, senza comprendere il sottoraffreddamento, non è soltanto una cattiva pratica tecnica. Può causare perdite inutili di refrigerante, proprio ciò che il regolamento intende prevenire.

Punto chiave: Caricare un impianto in base al surriscaldamento e al sottoraffreddamento, anziché a intuito, è una misura di prevenzione delle perdite tanto quanto di ottimizzazione delle prestazioni.

 

Cosa ricordare all’esame

Il video si conclude con un breve elenco da memorizzare:

• Il surriscaldamento è il riscaldamento di un liquido oltre il suo punto di ebollizione (saturazione).
• Il sottoraffreddamento è il raffreddamento del vapore al di sotto del suo punto di condensazione (saturazione).
• Il surriscaldamento avviene nell’evaporatore (e nella linea di aspirazione).
• Il sottoraffreddamento avviene nel condensatore (e nella linea del liquido).
• Il refrigerante deve entrare nel compressore solo come vapore, perché solo il vapore può essere compresso.
• Il refrigerante deve entrare nel dispositivo di espansione solo come liquido, perché la valvola è dimensionata per il liquido.

A questo va aggiunto il punto che l’analogia con l’acqua lascia in secondo piano: la temperatura di saturazione dipende dalla pressione, quindi ogni calcolo di surriscaldamento o sottoraffreddamento inizia con una lettura di pressione, convertita mediante una tabella P–T specifica per il refrigerante presente nell’impianto.

 

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