Nel funzionamento di un impianto frigorifero, surriscaldamento e sottoraffreddamento sono due parametri utili per comprendere le condizioni del refrigerante nei diversi punti del circuito.
Il surriscaldamento riguarda principalmente il refrigerante allo stato di vapore in uscita dall’evaporatore, mentre il sottoraffreddamento interessa il refrigerante allo stato liquido in uscita dal condensatore. La loro valutazione permette di ottenere importanti indicazioni sul funzionamento del ciclo frigorifero e sulle condizioni con cui il refrigerante raggiunge il compressore e l’organo di espansione.
Comprendere come interpretarli rappresenta quindi un elemento importante sia nell’analisi delle prestazioni dell’impianto sia nelle attività di controllo e diagnosi.
Cos’è il surriscaldamento
Il surriscaldamento si verifica quando il refrigerante, dopo aver completato l’evaporazione, continua ad assorbire calore aumentando la propria temperatura mentre si trova completamente allo stato di vapore.
In queste condizioni, la temperatura effettiva del refrigerante risulta superiore alla temperatura di saturazione corrispondente alla pressione considerata. La differenza tra queste due temperature rappresenta il valore del surriscaldamento.
Ad esempio, se a una determinata pressione la temperatura di saturazione del refrigerante è pari a 5 °C e la temperatura effettivamente misurata sul tubo è di 10 °C, il surriscaldamento è pari a:
10 °C − 5 °C = 5 K
Nel ciclo frigorifero il surriscaldamento viene normalmente valutato in uscita dall’evaporatore e lungo la linea di aspirazione. La sua presenza consente di verificare che il refrigerante abbia completato il passaggio di fase e raggiunga il compressore allo stato di vapore, riducendo il rischio di trascinamento di refrigerante liquido.
Perché il surriscaldamento è importante
Il controllo del surriscaldamento permette innanzitutto di verificare che il refrigerante abbia completato l’evaporazione prima di raggiungere il compressore. La presenza di refrigerante liquido nella linea di aspirazione può infatti determinare condizioni di funzionamento indesiderate e, nei casi più critici, compromettere l’affidabilità del compressore.
Il valore del surriscaldamento fornisce inoltre indicazioni utili sul funzionamento dell’evaporatore e sull’alimentazione di refrigerante. Un surriscaldamento eccessivamente elevato può essere associato a un evaporatore alimentato in modo insufficiente, con una parte della superficie utilizzata per riscaldare ulteriormente il vapore anziché contribuire all’evaporazione. Al contrario, un surriscaldamento troppo basso può indicare che il refrigerante si trova ancora molto vicino alle condizioni di saturazione, aumentando il rischio che una parte di liquido possa raggiungere la linea di aspirazione.
Non esiste tuttavia un valore di surriscaldamento universalmente corretto per ogni impianto: la sua interpretazione deve tenere conto del tipo di sistema, delle condizioni operative, del refrigerante utilizzato e delle indicazioni previste dal costruttore.
Cos’è il sottoraffreddamento
Il sottoraffreddamento si verifica quando il refrigerante, dopo aver completato la condensazione, continua a cedere calore diminuendo la propria temperatura mentre si trova completamente allo stato liquido.
In queste condizioni, la temperatura effettiva del refrigerante risulta inferiore alla temperatura di saturazione corrispondente alla pressione considerata. La differenza tra la temperatura di saturazione e quella effettivamente misurata rappresenta il valore del sottoraffreddamento.
Ad esempio, se a una determinata pressione la temperatura di saturazione del refrigerante è pari a 40 °C e la temperatura misurata sulla linea del liquido è di 35 °C, il sottoraffreddamento è pari a:
40 °C − 35 °C = 5 K
Nel ciclo frigorifero il sottoraffreddamento viene normalmente valutato all’uscita del condensatore e sulla linea del liquido. La sua presenza indica che il refrigerante si trova al di sotto della temperatura di saturazione associata alla pressione considerata e dispone quindi di un certo margine prima che possa iniziare a formarsi vapore.
Perché il sottoraffreddamento è importante
Il controllo del sottoraffreddamento permette di verificare che il refrigerante raggiunga l’organo di espansione allo stato liquido. Un adeguato margine di sottoraffreddamento riduce infatti la possibilità che, lungo la linea del liquido, si formi prematuramente del vapore a causa di cadute di pressione o apporti di calore dall’ambiente esterno.
La formazione di vapore prima dell’organo di espansione può influire negativamente sulla sua alimentazione e, di conseguenza, sul funzionamento dell’evaporatore. Per questo motivo il sottoraffreddamento rappresenta un parametro utile nella valutazione delle condizioni operative del circuito frigorifero.
Anche in questo caso, tuttavia, un valore più elevato non è necessariamente indice di un migliore funzionamento. Il sottoraffreddamento deve essere interpretato considerando la configurazione dell’impianto, le condizioni di esercizio, il refrigerante utilizzato e le indicazioni del costruttore.
Come si misurano surriscaldamento e sottoraffreddamento
La determinazione del surriscaldamento e del sottoraffreddamento richiede la conoscenza di due grandezze: pressione e temperatura. Dalla pressione del refrigerante è possibile ricavare la corrispondente temperatura di saturazione, utilizzando le tabelle pressione-temperatura del refrigerante oppure strumenti di misura che effettuano direttamente questa conversione.
Per determinare il surriscaldamento, si misura la pressione sul lato di bassa pressione e si ricava la relativa temperatura di saturazione. Questa viene quindi confrontata con la temperatura effettiva misurata sulla tubazione di aspirazione:
Surriscaldamento = temperatura misurata − temperatura di saturazione
Per determinare il sottoraffreddamento, il procedimento è analogo ma viene effettuato sul lato di alta pressione. Dalla pressione misurata si ricava la temperatura di saturazione corrispondente, che viene confrontata con la temperatura effettiva della linea del liquido:
Sottoraffreddamento = temperatura di saturazione − temperatura misurata
È importante che pressione e temperatura siano rilevate in punti coerenti del circuito, poiché le perdite di carico lungo le tubazioni possono modificare la pressione e quindi la temperatura di saturazione di riferimento. Anche la corretta applicazione della sonda di temperatura sulla tubazione contribuisce all’affidabilità della misura.
Nel caso di miscele refrigeranti con glide di temperatura, inoltre, occorre utilizzare il corretto riferimento di saturazione, distinguendo tra temperatura di rugiada (dew point) per il surriscaldamento e temperatura di bolla (bubble point) per il sottoraffreddamento.
Conclusioni
Surriscaldamento e sottoraffreddamento sono due parametri fondamentali per comprendere le condizioni del refrigerante all’interno del ciclo frigorifero. La loro determinazione parte da misure relativamente semplici di pressione e temperatura, ma è soprattutto la corretta interpretazione dei valori ottenuti a fornire informazioni utili sul funzionamento dell’impianto.
Nella pratica, questi due valori non devono essere considerati isolatamente né confrontati con riferimenti universali. Tipo di refrigerante, configurazione dell’impianto, condizioni di esercizio e indicazioni del costruttore devono sempre essere presi in considerazione.
Saper interpretare correttamente surriscaldamento e sottoraffreddamento significa quindi disporre di due importanti strumenti per valutare il comportamento del circuito frigorifero e riconoscere eventuali condizioni di funzionamento anomale.
