La scelta dello scambiatore di calore gas-acqua adatto è solo la prima parte del compito, ma è proprio da qui che bisogna partire - cioè iniziamo assicurandoci di aver scelto lo scambiatore di calore corretto in termini di dimensioni, ma anche che si tratti di uno scambiatore destinato al fluido refrigerante, cioè al gas - e non di un comune scambiatore acqua-acqua. I comuni scambiatori liquido-liquido di solito non sono predisposti per pressioni così elevate come quelle richieste dal freon e da fluidi simili, e anche quando lo sono, non sono predisposti per improvvise variazioni di pressione. L'utilizzo di uno scambiatore inadatto comporta quindi semplicemente il rischio di un guasto, cioè di una perdita di tenuta.
Altrettanto importante è il corretto collegamento dello scambiatore gas-acqua, in particolare sul lato del fluido refrigerante, comunemente chiamato lato gas. Di questo ci occuperemo oggi.
Di seguito spieghiamo le regole più importanti per il montaggio del lato acqua e del lato refrigerante.
Una piccola nota sulla terminologia: il termine freon viene utilizzato in modo convenzionale, nel linguaggio comune. In senso stretto o tecnico, non ogni fluido refrigerante per cui si utilizzano gli scambiatori descritti in questo articolo è effettivamente "freon".
A prima vista, uno scambiatore a piastre brasato gas-acqua può sembrare simile a uno scambiatore acqua-acqua standard. La differenza riguarda tuttavia le condizioni di esercizio e il modo in cui sono realizzati gli attacchi.
Da un lato dello scambiatore si trova l'impianto idraulico, mentre l'altro lato fa parte di un circuito frigorifero a tenuta stagna. Attraverso di esso scorre il fluido refrigerante, che deve condensare affinché lo scambiatore funzioni come condensatore.
Disponibile
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Lo scambiatore gas-acqua possiede due lati separati tra loro: quello dell'acqua e quello del refrigerante. Per questo motivo gli attacchi dei due circuiti possono essere realizzati in modo diverso.
Sul lato acqua vengono solitamente utilizzati normali attacchi filettati. Questi consentono di collegare lo scambiatore all'impianto di riscaldamento o refrigerazione utilizzando i comuni componenti idraulici, allo stesso modo in cui si collegano e si sigillano le filettature in un impianto idraulico.
Sul lato del fluido refrigerante vengono utilizzati attacchi destinati al collegamento con i tubi dell'impianto frigorifero, che nella maggior parte dei casi sono tubi di rame. Gli attacchi sul lato gas di solito non sono filettati, ma sono caratteristici tubetti predisposti per essere brasati al resto dell'impianto, ben visibili nelle fotografie delle unità allegate.
A seconda della costruzione dello scambiatore, i raccordi possono essere predisposti per la brasatura diretta del tubo, oppure possedere delle sedi che permettono di inserire il tubo di rame adeguato e realizzare un collegamento permanente. Sul mercato sono disponibili anche appositi adattatori che possono essere brasati nei tubi dello scambiatore - cioè nipple con passaggio a filettatura SAE. Spieghiamo brevemente: lo standard delle filettature SAE è più diffuso nel settore della refrigerazione (cioè nel settore che lavora con i cosiddetti fluidi refrigeranti), per cui il passaggio a SAE in alcuni casi facilita il coordinamento dello scambiatore gas-acqua con il resto dell'impianto. Non è tuttavia sempre necessario.
Prima di iniziare il montaggio di uno scambiatore gas-acqua è necessario verificare il diametro degli attacchi, il materiale con cui sono realizzati, nonché il metodo di collegamento raccomandato dal produttore. Nel caso degli scambiatori gas-acqua del marchio Nordic Tec gli attacchi sono sempre realizzati in acciaio inossidabile e sono disponibili in 2 dimensioni: cioè 7/8" e 5/8" a seconda della serie del prodotto. Nella scelta di tubi, adattatori o altri raccordi - questi devono essere compatibili per dimensione con l'attacco dello scambiatore a cui si desidera brasarli.
Perché non la filettatura?...
Il collegamento dello scambiatore gas-acqua sul lato refrigerante deve garantire soprattutto un'elevata tenuta e durata della connessione. Questo è particolarmente importante poiché il circuito del fluido refrigerante opera sotto pressione, spesso non trascurabile. Anche una piccola perdita di tenuta comporta una progressiva perdita di fluido refrigerante e, di conseguenza, un peggioramento dei parametri o un funzionamento scorretto dell'intero impianto. Una perdita di fluido refrigerante è ovviamente indesiderata.
I tubi di rame devono essere collegati ai raccordi dello scambiatore secondo la tecnologia prevista per il modello specifico. Se il produttore prevede un collegamento brasato, negli impianti frigoriferi la soluzione standard è la brasatura forte.
La raccomandazione di utilizzare la brasatura forte è una risposta alle condizioni richieste dal fluido refrigerante ed è concretamente legata alla pressione che esso può raggiungere. Non si tratta di un fluido simile all'acqua, che raggiungerà probabilmente al massimo alcuni bar. Naturalmente esistono molti tipi di fluidi refrigeranti e i loro parametri di esercizio differiscono tra loro. Di seguito possiamo consultare il grafico delle pressioni raggiunte dal diffuso R410a - come possiamo vedere, all'aumentare della temperatura nell'impianto (cioè della temperatura fornita dalla nostra pompa di calore o da un climatizzatore trasformato in pompa di calore) - il fluido R410a raggiunge pressioni molto elevate, anche superiori a 40 bar. Questo spiega perché non si può parlare di attacchi filettati né di brasatura dolce.
Anticipando eventuali domande o osservazioni - sì, non utilizziamo sempre proprio l'R410a. Esistono anche altri fluidi refrigeranti sempre più diffusi, come ad esempio l'R32. Nel loro caso il grafico a volte è leggermente diverso, ma in generale si tratta di ordini di grandezza di pressione simili. Lo stesso R32 - raggiunge spesso pressioni ancora più elevate rispetto al più vecchio R410a. Da questo punto di vista è proprio più esigente.
Nel collegamento di uno scambiatore gas-acqua è molto importante rispettare il principio del controcorrente. Questo significa che il fluido refrigerante e l'acqua dovrebbero attraversare lo scambiatore in direzioni opposte. Se il fluido refrigerante scorre dall'alto verso il basso, il flusso dell'acqua dovrebbe avvenire dal basso verso l'alto – tenendo naturalmente conto della disposizione degli attacchi e delle raccomandazioni del produttore dello scambiatore specifico.
Il controcorrente consente di mantenere una differenza di temperatura favorevole tra i due fluidi lungo tutta la lunghezza dello scambiatore. Grazie a ciò, la superficie delle piastre viene sfruttata in modo più efficiente per il trasferimento del calore, e lo scambiatore può raggiungere i parametri di esercizio previsti. Se dimentichiamo questa semplice regola e colleghiamo i due fluidi in equicorrente (cioè: scorrono nella stessa direzione) - perderemo diverse decine di percento della resa dello scambiatore. Questo è più che sufficiente perché l'intero impianto non funzioni.
Questa regola assume particolare importanza quando lo scambiatore gas-acqua funziona come condensatore. Il fluido refrigerante caldo viene allora convogliato sul lato refrigerante dello scambiatore, cede energia all'acqua e condensa. Un controcorrente dell'acqua correttamente impostato aiuta a rimuovere efficacemente il calore sia durante il raffreddamento del vapore del fluido, la sua condensazione, sia - se le condizioni di esercizio dello scambiatore lo prevedono - durante il sottoraffreddamento del liquido.
Non conviene quindi collegare gli attacchi dello scambiatore gas-acqua solo in base a come è più facile far passare i tubi. È necessario stabilire prima l'ingresso e l'uscita del fluido refrigerante, e poi scegliere di conseguenza la direzione del flusso dell'acqua. Un corretto collegamento in controcorrente ha un'influenza diretta sull'efficienza dello scambio termico e sul corretto funzionamento dello scambiatore.
Disponibile
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Una delle domande più frequenti riguardo al montaggio è quale lega saldante utilizzare per lo scambiatore gas-acqua. Dalle parti precedenti di questo articolo sappiamo già che la brasatura dolce non è sostanzialmente consigliata.
Nei circuiti frigoriferi i collegamenti brasati vengono solitamente realizzati con il metodo della brasatura forte. La scelta della lega saldante dipende tuttavia dai materiali che devono essere uniti tra loro. Un collegamento rame-rame può presentarsi diversamente da uno rame-acciaio inossidabile.
Se il raccordo dello scambiatore è realizzato in acciaio inossidabile - come probabilmente avviene di solito - e vogliamo brasarvi dei tubi di rame, bisogna utilizzare una lega saldante a base di rame con un elevato contenuto di argento e con l'uso di disossidante. Un elevato contenuto di argento è in questo caso indispensabile, e secondo diverse raccomandazioni dei tecnici del settore, anche il 40-45% di Ag nella lega non è affatto eccessivo. Non bisogna quindi scegliere la lega saldante esclusivamente in base alla sua temperatura di fusione.
Naturalmente dobbiamo prima conoscere il materiale con cui sono realizzati, per poter scegliere adeguatamente il tipo di lega saldante. I nipple-adattatori SAE offerti da Nordic Tec sono realizzati in ottone (nello specifico la lega CW617N), a cui faremo riferimento in questo articolo.
In generale l'ottone è una lega in cui il componente principale è il rame (in secondo luogo anche lo zinco). Di solito si rivelano molto efficaci gli stessi tipi di lega saldante utilizzati per i collegamenti acciaio-rame - cioè una lega a base di rame con un'elevata percentuale di argento. Eventualmente anche una lega simile contenente anche una piccola quantità di zinco (queste sono tuttavia per loro natura più difficili da reperire). Naturalmente è consigliato anche l'uso del disossidante.
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