Panoramica
Il condensatore cede il calore assorbito nell’evaporatore più quello aggiunto dalla compressione. Riceve vapore surriscaldato ad alta pressione attraverso la linea di scarico del compressore e invia liquido ad alta pressione verso il dispositivo di espansione. Il funzionamento del condensatore rientra nel programma del certificato A1 ai sensi del regolamento di esecuzione (UE) 2024/2215.
Tipi di condensatori
- I condensatori raffreddati ad aria utilizzano ventilatori per aspirare o spingere l’aria attraverso batterie alettate. Sono comuni le alette in alluminio su tubi di rame. I modelli destinati alle zone costiere possono utilizzare alette e tubi in rame per resistere alla corrosione salina.
- I condensatori raffreddati ad acqua comprendono modelli a fascio tubiero, a mantello e serpentina, coassiali e a piastre. Nei condensatori a fascio tubiero, l’acqua scorre normalmente all’interno dei tubi e il refrigerante all’esterno. Gli scambiatori compatti a piastre utilizzano piastre corrugate e passaggi stretti per favorire lo scambio termico; vengono impiegati anche nei sistemi in cascata.
- I condensatori per applicazioni marine possono utilizzare tubi in cupronichel e testate in bronzo per resistere alla corrosione dell’acqua di mare.
- I condensatori evaporativi combinano l’acqua spruzzata sulle serpentine del refrigerante con un flusso d’aria. Una torre di raffreddamento separata, invece, raffredda l’acqua di ritorno da un condensatore raffreddato ad acqua per consentirne il riutilizzo.
Il processo di condensazione
- Desurriscaldamento: il vapore di scarico si raffredda fino alla temperatura di saturazione.
- Condensazione: il vapore diventa liquido, cedendo calore latente a pressione pressoché costante. I refrigeranti puri condensano a temperatura costante; le miscele zeotropiche presentano uno scorrimento di temperatura.
- Sottoraffreddamento: il liquido si raffredda al di sotto della temperatura di saturazione, contribuendo a prevenire la formazione di gas flash prima della valvola di espansione.
Il sottoraffreddamento è pari alla temperatura di saturazione alla pressione misurata del liquido meno la temperatura effettiva del liquido. Per le miscele, utilizzare il valore del punto di bolla. Ad esempio, 40 °C − 33 °C dà 7 K. I valori tipici sono 5–8 K, talvolta 5–10 K; attenersi al valore prescritto dal fabbricante.
Il salto termico di approccio, come definito in queste domande, è pari alla temperatura di condensazione meno la temperatura di ingresso del fluido di raffreddamento. Il valore di riferimento progettuale per i condensatori raffreddati ad aria è 15 K; non è un limite di esercizio universale. Una differenza insolitamente elevata può indicare sporcamento o capacità insufficiente del condensatore.
Un ricevitore di liquido posto dopo il condensatore accumula il liquido in eccesso al variare del carico e può consentire il pump-down entro i limiti della propria capacità ammessa.
Regolazione della pressione di condensazione
L’aria o l’acqua fredda possono abbassare eccessivamente la pressione di condensazione, lasciando una differenza di pressione insufficiente ai capi del dispositivo di espansione.
- Regolazione dei condensatori raffreddati ad aria: la regolazione della velocità dei ventilatori, la loro accensione e il loro spegnimento ciclici oppure l’allagamento controllato del condensatore riducono la cessione di calore. L’allagamento trattiene il liquido per ridurre la superficie disponibile per la condensazione; gli impianti predisposti utilizzano anche valvole di bypass dello scarico.
- Regolazione dei condensatori raffreddati ad acqua: la riduzione della portata massica dell’acqua di raffreddamento impedisce che acqua molto fredda abbassi eccessivamente la pressione di condensazione.
- Regolazione in base alla pressione: misura direttamente la grandezza regolata ed è generalmente più precisa. La regolazione in base alla temperatura utilizza la relazione pressione–temperatura del refrigerante.
Per migliorare l’efficienza, utilizzare il fluido di raffreddamento più freddo disponibile e garantire un flusso senza ostruzioni, mantenendo al contempo la pressione minima necessaria per un funzionamento affidabile.
Gas incondensabili
L’aria introdotta a causa di una messa in vuoto inadeguata o attraverso perdite nelle sezioni che operano a pressione inferiore a quella atmosferica non condensa. La sua pressione parziale aumenta la pressione totale di condensazione e ostacola lo scambio termico.
Una pressione superiore alla pressione di saturazione prevista per il refrigerante può indicare contaminazione. Confrontare pressione e temperatura in condizioni stabili e di equilibrio, con presenza di liquido e vapore; la sola temperatura della linea del liquido durante il funzionamento non può confermarla.
Utilizzare attrezzature idonee per il recupero del refrigerante o per lo spurgo degli incondensabili dagli impianti frigoriferi. Non sfiatare manualmente gas contenenti refrigerante. Il regolamento (UE) 2024/573 vieta il rilascio intenzionale di gas fluorurati quando non è tecnicamente necessario per l’uso previsto.
Manutenzione e prestazioni
- Flusso d’aria: controllare la pulizia delle alette, la velocità, il senso di rotazione e la rumorosità dei ventilatori, nonché la presenza di ostruzioni. Mantenere le distanze dalle pareti e impedire che l’aria calda espulsa ritorni all’aspirazione.
- Pulizia: isolare l’apparecchiatura in sicurezza. Utilizzare un detergente idoneo o acqua a bassa pressione senza danneggiare le alette.
- Circuiti idraulici: controllare la portata, le incrostazioni, la corrosione e il trattamento dell’acqua. Le incrostazioni isolano termicamente le superfici. Il trattamento dell’acqua controlla i depositi minerali, la proliferazione biologica, compresa la Legionella, e la corrosione.
- Perdite: verificare le macchie d’olio con metodi idonei di rilevamento delle perdite. Danni interni sul lato acqua possono consentire l’ingresso di acqua nel circuito frigorifero, causando formazione di acidi e gravi danni.
Effetti delle scarse prestazioni del condensatore
Una cessione di calore insufficiente aumenta la pressione di condensazione, la potenza assorbita dal compressore e la temperatura di scarico, riducendo al contempo la potenza frigorifera. Un guasto del ventilatore può provocare un rapido intervento della protezione di alta pressione.
Una pressione di condensazione elevata, associata a un sottoraffreddamento eccessivo, suggerisce una sovraccarica: il liquido occupa spazio nel condensatore. Confermare la diagnosi e recuperare il refrigerante in eccesso per correggere la carica.
Consiglio per l’esame: Controllare le batterie, il flusso d’aria e i ventilatori prima di verificare la carica o la presenza di incondensabili. Il sottoraffreddamento riguarda il liquido in uscita dal condensatore; il surriscaldamento riguarda il vapore in uscita dall’evaporatore.
