Condizionatori di bordo

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Articolo pubblicato sulla rivista SoloVela
di Nicodemo Angì
revisioni del tempo per il weekend: pioggia, temperatura massima 7 gradi, minima 1 grado... Brrr, che freddo!
E questi di SoloVela si mettono a parlare di condizionatori!” Chissà quanti sono i lettori che pensano, di
questo articolo, che è palesemente fuori stagione.
Ai dubbiosi possiamo dire che, per non trovarsi ancora
una volta a esclamare (in una torrida giornate d’agosto
e con una sfumatura di rimpianto nella voce): “ah, se
avessi il condizionatore!”, bisogna pensare a installarlo
ora, in pieno inverno. Occorre infatti scegliere la macchina giusta, ordinarla, attendere il suo arrivo e montarla (o
farla montare). C’è, insomma, qualche mese di attesa prima di poter vedere la nostra amata barca arricchita dal prezioso impianto.
E’ perciò il caso di muoversi per tempo.
“P
DA 8 A 30 METRI
Lo schema costruttivo, con il suo doppio guscio e materiale coibente nell’intercapedine, rende le barche ben isolate dal punto di
vista termico esponendole quindi al rischio di surriscaldamenti
durante la stagione estiva. Un impianto di condizionamento è
perciò molto indicato, anche perché il raffreddamento dell’aria, liBTU / hx1000
35
Condizionatori di bordo
Oasi
sottocoperta
Quanto è importante il condizionatore d’aria?
La domanda non ha una risposta facile, ma una cosa è
certa: gli impianti che il mercato mette a disposizione
sono in grado di risolvere in modo efficace praticamente
ogni situazione. Perché non farci un pensierino?
38 Febbraio 2005
C
30
B
25
A
20
10
10
5
50
100
5
10
150
15
200
20
250
25
300
30
350 piedi 2
35 m 2
■ A cabina sotto coperta
■ B dinette sotto coperta
■ C deck house
Figura 1
Questo grafico consente una valutazione rapida della
potenza richiesta per condizionare un locale in funzione
del tipo e della superficie. Le linee colorate in azzurro si
riferiscono all’esempio citato nel testo.
Figura 2
Legenda della figura:
A) Condizionatori monoblocco;
B) Bocchette dell’aria fredda;
C) Pannello di comando; D) Cablaggio;
E) Presa a mare per l’acqua di raffreddamento;
F) Scarico dell’acqua di raffreddamento
bera quest’ultima di buona parte dell’umidità, attenuando molto
la sensazione di afa che, ricordiamolo, dipende sia dalla temperatura che dall’umidità atmosferica.
Gli impianti moderni hanno raggiunto un ottimo livello costruttivo e prestazionale: compatti e non molto avidi di energia, sono
estremamente versatili e, con un minimo di manualità e buona
volontà, possono essere installati anche in autonomia.
Le gamme dei produttori sono molto ricche di componenti e la cosa, se da un lato mette il potenziale acquirente nelle migliori condizioni per trovare il prodotto giusto per le sue esigenze, dall’altro può metterlo in imbarazzo riguardo alla scelta. Riteniamo perciò tutt’altro che inutile aiutare i lettori a orientarsi fra i vari prodotti, fornendo loro una piccola guida.
La prima cosa da valutare è l’energia “frigorifera” occorrente per
condizionare la propria imbarcazione. Le unità di misura più usate sono le BTU (British Thermal Unit) e le calorie (simbolo Cal);
queste ultime si adoperano comunemente nel loro multiplo di fattore 1.000, indicato con kCal.
Il dimensionamento dell’impianto presuppone valutazioni riguardo la superficie delle cabine da climatizzare e il posizionamento
delle stesse. Una dinette del tipo deck-house, posta in alto, riceverà molto più calore dal sole rispetto a una cabina sottocoperta. Per una valutazione precisa ci si può riferire al diagramma visibile in Figura 1, che fornisce le BTU necessarie al condizionamento in funzione della superficie e del tipo di cabina. Una volta calcolata la superficie da condizionare la si riporterà sull’asse
orizzontale e, salendo in verticale a partire da esso, si incontrerà
una delle tre rette relative al tipo di cabina da trattare. Una cabina di 15 mq sotto coperta, per esempio, avrà bisogno di circa
9.500 BTU/ora.
Qui di seguito potrete trovare una tabella con una stima delle capacità frigorifere richieste per condizionare barche di diversa lunghezza. I valori sono puramente indicativi e servono solo a farsi
un’idea degli ordini di grandezza.
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MA I CONDIZIONATORI, COME FUNZIONANO?
La danza delle molecole
Per capir bene il funzionamento di un condizionatore occorre avere
mettere a fuoco alcuni principi fisici, la cui conoscenza rende molto
facile la comprensione dei meccanismi implicati.
La prima nozione da approfondire è il concetto di calore e temperatura, entità ben distinte fra di loro. Apriamo il Vocabolario Treccani e
leggiamo: “Il calore è la forma di energia (energia termica) posseduta
da un corpo in virtù del moto microscopico delle molecole che lo compongono”. Sappiamo infatti che le particelle elementari delle quali è
costituito un oggetto vibrano incessantemente e l’unica maniera per
fermarle del tutto è portarle allo Zero Assoluto, temperatura pari a –
273,15 gradi centigradi. Aumentando la temperatura di un corpo l’”agitazione” media delle sua particelle si amplifica e perciò anche il calore contenuto in quel corpo aumenterà. La temperatura dà invece un’idea della qualità del calore: più è alta e più il calore sarà ”energetico”.
La temperatura, a differenza del calore, è una proprietà intrinseca di
un oggetto: essa non dipende dalle dimensioni o dalla quantità di materia caratteristiche dell’oggetto sesso.
Facciamo qualche semplice esempio per chiarire meglio queste grandezze. Se scaldiamo uno spillo sul fornello potremo facilmente portarlo all’incandescenza mentre per rendere incandescente una sbarra di
ferro di qualche tonnellata dovremo ricorrere ad un impianto siderurgico. Le temperature dei due oggetti saranno uguali (circa 900°) ma
le quantità di calore possedute saranno molto ma molto diverse, proporzionali alle loro masse.
La pasta e la piscina
Pensiamo poi ad una bella piscina piena d’acqua a 28°: il calore totale posseduto dall’acqua sarà molto grande eppure non riusciremo a
cuocerci un etto di pasta. L’operazione potrà invece essere condotta a
termine con un fornelletto ed una pentola con un litro d’acqua, mettendo in gioco una quantità di calore che è una frazione piccolissima
di quello contenuto nella piscina. La questione è che il calore della piscina non ha la temperatura (la qualità) necessarie per la cottura mentre l’acqua bollente ce l’ha.
Una proprietà importantissima del calore è che si trasferisce invariabilmente dai corpi a temperatura più alta a quelli a temperatura più
Lunghezza della barca e spazi interni
BTU/h
9 mt con un solo spazio sottocoperta
7.000
12 mt con cabina armatoriale a prua,
cabina ospiti doppia e salone
16.000
15 mt con cabina armatoriale a prua,
due cabine ospiti doppie e salone
21.000
20 mt con due cabine matrimoniali,
due cabine ospiti doppie, salone e cabina equipaggio
44.000
40 Febbraio 2005
bassa. La fiamma del fornello (più calda) riscalda l’acqua (più fredda)
come la Coca Cola riscalda il ghiaccio che, infatti, si scioglie. Durante
lo scioglimento il cubetto di ghiaccio assorbe però una grande quantità di calore dalla bevanda: il risultato è che il sistema Coca Cola +
ghiaccio arriverà ad una temperatura intermedia fra quella iniziale del
liquido e quella del ghiaccio.
Ci manca un altro “pezzo” per capire bene il meccanismo d’azione del
condizionatore (e del frigorifero, visto che i due sono parenti strettissimi): il legame fra temperatura, pressione e stati fisici della materia.
Abbiamo visto che la temperatura è funzione dell’attività vibratoria
delle molecole: se io comprimo un corpo diminuisco lo spazio a disposizione per la loro “agitazione” e quest’ultima diventerà, in un certo
qual modo, più intensa; la temperatura salirà. Provate a gonfiare un
gomma con una banale pompa per biciclette: il tubicino che porta l’aria alla valvola si scalderà, e non sarà per l’attrito del pistone che va
su e giù (quest’ultimo è infatti troppo lontano). La causa del riscaldamento va cercata nella compressione alla quale l’aria è stata sottoposta. Se la temperatura scende molto e/o la compressione è forte, le
molecole potrebbero avvicinarsi a tal punto da cambiare stato e un gas
potrebbe, per esempio, diventare liquido in un fenomeno che viene
chiamato condensazione.
1
Arri
A
Aria
ria
ria
ia ccald
alld
lda
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4
2
3
Acqu
Ac
qu
uaa
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rraffr
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dd
ddam
me
m
en
e
nto
n
tto
o
Nello schema semplificato di un condizionatore possiamo
distinguere il compressore (1) che invia il fluido refrigerante
al condensatore (2) raffreddato dall’acqua del mare. Il
refrigerante incontra poi una speciale valvola (3) che lo fa
espandere e raffreddare; a questo punto va all’evaporatore (4)
e lì giunto sottrae calore all’aria ambiente che lo attraversa.
Un altro parametro molto importante da valutare è la reversibilità del ciclo, ovvero la possibilità, per l’impianto, di funzionare al “contrario”, riscaldando invece di raffreddare; in questo
modo la nostra barca sarà sempre confortevole e potremo usarla tutto l’anno (o quasi). Occorre tener conto che l’efficienza
degli impianti a pompa di calore decresce grandemente, nel
modo riscaldamento, se la temperatura del mare è più bassa di
10 gradi centigradi.
Anche il consumo energetico dell’impianto è molto importante,
scalda. Il gas perviene nuovamente al compressore e lì si conclude il
La pressione mi cambia lo stato
L’evento contrario avverrà diminuendo la pressione: se io lascio espan- ciclo.
dere un gas o un liquido le sua molecole avranno più spazio e la loro Notiamo che il processo richiede una certa quantità di energia (non
agitazione diminuirà. L’effetto finale sarà una diminuzione della tem- piccola) che serve a mantenere una situazione “contro natura”, ovvero
peratura. Proviamo a caricare un accendino: all’interno della bombo- a conservare una porzione di spazio – l’interno della nostra barca – ad
letta c’è lo stesso gas nelle due fasi liquida e gassosa. La bomboletta una temperatura stabilmente inferiore rispetto a quella dell’ambiente
viene riempita con gas liquido ed una sua parte evaporerà pressuriz- circostante. Quella famosa legge fisica vorrebbe infatti che la barca si
zando il contenitore (sigillato): la pressione elevata arresterà il pro- riscaldasse gradualmente, ricevendo calore dall’aria esterna, fino a ragcesso di evaporazione ed il resto del gas rimarrà in forma liquida. Nel giungerne la temperatura (non tenendo conto dell’effetto dell’irraggiamomento in cui apriamo la valvola per trasferire il gas, esso si espan- mento solare). La maggior parte dell’energia consumata dal condizioderà bruscamente e il risultato sarà una repentina diminuzione della natore serve a mantenere in funzione il compressore, il lavoro del quatemperature, nettamente avvertibile al tatto. Durante un’espansione, le consente al fluido refrigerante di trasferire il calore dall’evaporatore
cioè nel passaggio da un ambiente con una data pressione ad un altro al condensatore. In pratica, il calore asportato dalle cabine va a “ria pressione inferiore la temperatura si abbassa e questo è l’altro feno- scaldare” l’acqua del mare.
meno coinvolto nel processo di raffreddamento.
Uscita
Vediamo ora come è composto un impianto di refrigedell’aria
razione, immaginando di percorrere un ciclo di traVentilatore
condizionata
Compressore
sporto del freddo. Il cuore del sistema è un compressore, azionato da un motore elettrico, che comprime
un fluido speciale; quest’ultimo passa facilmente fra
dallo stato di vapore aquello liquido e viceversa. La
compressione riscalda il fluido, già allo stato di vapore, e lo spinge in una specie di radiatore, detto conAspirazione
densatore, raffreddato con acqua di mare. Nel condendell’aria
satore ritroviamo quella legge fondamentale della terambiente
modinamica enunciata prima: il vapore (caldo) cede il
suo calore all’acqua (più fredda).
Il gas raffreddato condensa, ritorna allo stato liquido
e viene inviato nella parte più fredda della macchina:
l’evaporatore. Al suo interno c’è una speciale valvola
che lascia espandere il liquido che ritorna allo stato
gassoso raffreddandosi notevolmente; il condensatore,
Evaporatore
diventato a questo punto molto più freddo dell’amscambiatore
Condensatore
biente, viene fatto attraversare dall’aria che deve essere condizionata. Anche in questo caso c’è una cesParti del condizionatore
sione di calore da parte dell’aria ambiente (più calda)
La foto di una macchina monoblocco consente di vedere come si
al gas (più freddo): l’aria si raffredda ed il gas si ripresentano nella realtà gli organi di un condizionatore.
ma a questo punto occorre aprire una parentesi. La maggior
parte degli impianti funziona con un’alimentazione a 220 V in
corrente alternata, dato che un impianto anche piccolo assorbe più di 1 kW e non è quindi proponibile una sua alimentazione tramite le batterie di bordo. Un piccolo generatore o le
colonnine della banchina risolveranno ogni problema. Nel dimensionamento del generatore occorre tenere ben presente che
la corrente assorbita all’avviamento è molto più alta di quella
richiesta per il funzionamento a regime. Un raddoppio dell’as-
sorbimento, e anche qualcosa di più, è sempre da mettere a
preventivo.
SEPARATI IN BARCA
È possibile reperire gli impianti per il condizionamento in diversi tipi. Quelli meno potenti e più compatti si possono trovare nella versione monoblocco o in quella divisa, chiamata
split. Nel primo caso il gruppo compressore-condensatore (vedi
il box con le spiegazioni tecniche) e l’evaporatore sono Febbraio 2005
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montati su un unico telaio, sul quale si effettuano tutti gli allacci: tensione di alimentazione, acqua di raffreddamento, uscita dell’aria climatizzata e collegamenti con il pannello di
controllo. In Figura 2, possiamo vedere due gruppi di questo
tipo, ognuno dei quali tratta una cabina (è possibile trattarne
più di una). Il diametro massimo dei tubi per l’aria (cm.17,5
circa) impedisce però di realizzare impianti molto più complicati di quello appena visto. Gli impianti split
(Fig. 3) prevedono una separazione fra la parte che tratta l’aria (l’evaporatore-scambiatore, che possono essere anche più
di uno) dal compressore-condensatore. I vantaggi sono diversi: l’ingombro complessivo è diviso fra due blocchi che sono,
perciò, più facilmente posizionabili e le perdite di pressione
nei tubi dell’aria sono eliminate dato che il ventilatore è vicinissimo alle bocchette di uscita. Lo svantaggio è che occorre
distribuire il fluido frigorifero lontano dal compressore, in
tubazioni di rame che possono rivelarsi piuttosto delicate.
Questa configurazione non permette inoltre di mettere più
compressori in parallelo: ognuno di essi è infatti collegato a
un singolo circuito di evaporatori.
L’evoluzione di questo tipo d’impianto è il condizionatore ad
acqua refrigerata: l’evaporatore raffredda (o riscalda) l’acqua
che, circolando in un circuito chiuso, raggiunge i diversi scambiatori (fan coil) installati nelle cabine. L’impianto di distribuzione dell’acqua è molto meno critico rispetto a quello del fluido refrigerante ed è facile cambiare la potenza dell’impianto
mettendo in parallelo più gruppi frigoriferi e usando solo quelli che servono (Fig. 4).
Un cenno infine ai fan coil: si tratta di componenti del tutto
simili ai radiatori delle auto, costituiti da una serpentina di
tubi uniti da tante alette sottili. L’acqua passa nei tubi e raffredda anche le alette a essi collegate; l’aria, aspirata dalle griglie poste in basso, attraversa le già nominate alette, si raffredda e viene emessa dalle bocchette poste in alto (Fig. 5). La
massima efficacia nel condizionamento la si ha facendo uscire
l’aria dall’alto o indirizzandone il getto verso la parte superiore della cabina: essa, essendo più densa dell’aria calda, tenderà
poi a ricadere verso il basso, attraversando tutta l’altezza del
locale.
CLIMATIZZATORI
A CONFRONTO
Per passare dalla grammatica
alla pratica pubblichiamo
qui di seguito una rassegna
dei prodotti messi in commercio
dalle aziende più importanti
CWS 2463S
Tipo
condizionatore ad acqua refrigerata
Alimentazione
400 V
Assorbimento (Ampere)
44
Capacità in BTU/h
286.000 in modalità freddo
Dimensioni
159 x 72 x 70 cm
Peso
390 kg
■ CLIMMA
Si tratta di
un’azienda italiana
che ha in catalogo
moltissimi prodotti:
impianti
monoblocco, split e con compressori centralizzati oltre
ad una nutrita serie di accessori quali l’unità di
pretrattamento dell’aria Mistral. La gamma delle potenze
varia da 4.700 BTU alle quasi 300.000 erogate dai
gruppi più grossi.
www.climma.it
■ COMPACT 12 RC
Tipo
Alimentazione
Assorbimento (Ampere)
Fig 3 – Impianto Split
Nello schema di un impianto split si
distinguono: in basso a sinistra la pompa
per l’acqua di raffreddamento con la sua
presa a mare, in alto il gruppo
compressore-condensatore e a destra
l’evaporatore-scambiatore
■
Capacità in BTU/h
Dimensioni
Peso
■ MISTRAL 370
Tipo
Capacità in Btu/h
Portata aria
Assorbimento
(ampere)
unità di pretrattamento
e deumidificazione aria
45.000
750 mc/h
in modalità freddo 16
in modalità caldo 1,55
condizionatore monoblocco
220 V
3,4 in modalità freddo
3,7 in modalità caldo
10.100 in modalità freddo
12.500 in modalità caldo
53 x 24 x 10 cm
24 kg
■ PANNELLO M4659A
Fig 4
Nella foto possiamo vedere un grosso
condizionatore a più compressori. Dalla sua uscita è
possibile prelevare acqua fredda da mandare a dei fan
coil separati che, a loro volta, raffredderanno l’aria
42 Febbraio 2005
Fig 5
Nello schema di un fan coil si distingue facilmente
- in basso - il gruppo scambiatore-ventilatore con la
griglia d’ingresso per l’aria ed i tubi per l’ingresso e
l’uscita dell’acqua e quello per lo scarico della condensa.
La bocchetta di uscita dell’aria fredda è posta in alto ed
è collegata con un tubo isolato termicamente
Il pannello M4659A
ha le stesse dimensioni
dei prodotti elettrici
AVE ed è dotato di
termostato e
regolazione della
velocità del
ventilatore.
Febbraio 2005
43
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Articolo pubblicato sulla rivista SoloVela
■ CONDARIA
Ancora una presenza italiana con una
gamma di prodotti in grado di
coprire un ventaglio di
capacità amplissimo: da 7.000
a 900.000 BTU/h. La maggior
parte dei gruppi é di tipo
centralizzato ma sono presenti anche
macchine monoblocco e split. La gamma Frosty DXC-M
prevede macchine monoblocco con potenze che vanno da
7.000 a 16.000 BTU/H mentre i modelli DXC-SP sono
split con potenze da 16.000 a 18.000 BTU/h.
Condaria propone inoltre Fan Coil, con capacità tra i
2.500 e i 16.000 BTU/h, e molti pannelli di controllo.
■ FROSTY DXC-M 2501
Tipo
Alimentazione
Assorbimento (Ampere)
Capacità in BTU/h
Dimensioni
Peso
condizionatore monoblocco
220 V
6,3
10.000 in modalità freddo
11.400 in modalità caldo
50 x 31 x 31 cm
38 kg
■ PCWM/FCL
Tipo
Alimentazione
condizionatore ad acqua refrigerata
220 o 380 V
15,4 a 22 V monofase
Assorbimento (Ampere)
5,55 a 380 V trifase
24.000 in modalità freddo
Capacità in BTU/h
30.000 in modalità caldo
Dimensioni
66 x 45 x 40 cm
Peso
95 kg
44 Febbraio 2005
fan-coil per acqua refrigerata
220 V
218 m3/h
2.500 BTU/h in
modalità freddo
L’azienda tedesca è
un gigante del
settore e produce
riscaldatori e condizionatori per ogni tipo di veicolo, a
ruote o acquatico che sia; anche la produzione di tetti
apribili per automobili è importante. La linea dei
condizionatori prevede impianti monoblocco (con capacità
da 5.000 a 30.000 BTU/h) o ad acqua refrigerata fino a
572.000 BTU/h. I modelli più piccoli sono disponibili
anche con alimentazione a 12 o 24 V ed è possibile
abbinare facilmente un riscaldatore a gasolio per ottenere,
con un minimo consumo, un’efficiente riscaldamento della
barca, anche in mari molto freddi.
■ WBCC 5
Tipo
Alimentazione
Assorbimento (Ampere)
Capacità in BTU/h
Dimensioni
■ FROSTY DXC-SP 4001
Tipo
Alimentazione
Assorbimento (Ampere)
Capacità in BTU/h
Dimensioni
Peso
■ FAN-COIL MINI
Tipo
Alimentazione
Portata aria massima
Capacità massima
■ WEBASTO
condizionatore monoblocco
220 V
2,2
5.000 in modalità freddo
29,5 x 28,5 x 10 cm
condizionatore split
220 V
9
16.000 in modalità freddo
18.200 in modalità caldo
40 x 26 x 33 cm
38 kg
■ RISCALDATORE A GASOLIO
Alimentazione
Capacità in BTU/h
Consumo l/h
Dimensioni
Peso
gasolio
6.200 – 26.000
0,19 – 0,9
35,5 x 13,3 x 23,2 cm
4,
■ WBCL0007
Tipo
fan coil
con ventilatore
centrifugo
Portata aria
430 m3/h
Capacità in BTU/h
9.000
Assorbimento
elettrico (Watt)
130
Dimensioni
55 x 41 x 15,5
Peso
10 kg
■ WBCL000763
Tipo
■ WBCP 40
Tipo
Alimentazione
Assorbimento
(Ampere)
Capacità in BTU/h
Dimensioni
Peso
condizionatore ad acqua refrigerata
220 V
18
40.000 in modalità freddo
41,5 x 48 x 50 cm
75 kg
fan coil
con ventilatore
tangenziale
Portata aria
250 m3/h
Capacità in BTU/h
9.000
Assorbimento
elettrico
(Watt):
46
Dimensioni
44 x 41 x 15,5
Peso
8,5 kg
■ BEZEL BTICINO
Questo pannello di
controllo, prodotto
dalla BTicino, consente di controllare in
maniera automatica
gli impianti ad acqua
refrigerata. E’ possibile impostare una temperatura che verrà
mantenuta costante.
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