Guida al funzionamento e alla scelta degli evaporatori

Negli impianti frigoriferi, gli evaporatori sono componenti chiave che consentono al refrigerante di assorbire calore dall’ambiente, trasformandosi da liquido a gas e raffreddando efficacemente l’aria o il fluido circostante. L’efficienza di questi scambiatori di calore è cruciale per le prestazioni dell’intero sistema di raffreddamento.

L’evaporatore gestisce il passaggio del refrigerante dallo stato liquido a quello gassoso, un processo che avviene in condizioni di bassa pressione. La riduzione della pressione abbassa il punto di ebollizione del refrigerante, permettendogli di evaporare più facilmente e rapidamente, assorbendo calore dall’ambiente circostante. Questo scambio termico abbassa la temperatura dell’ambiente confinato o del mezzo trattato. Una volta vaporizzato, il refrigerante viene convogliato verso il compressore, completando il ciclo continuo di raffreddamento.

Esistono diverse configurazioni di evaporatori, ciascuna adatta a specifiche applicazioni:

• Evaporatori a Tubi Nudi: La configurazione più semplice, composta da tubi (rame o acciaio) in cui circola il refrigerante. Sono impiegati in frigoriferi domestici e impianti per la produzione di ghiaccio. Vantaggi: semplicità strutturale, facile pulizia. Svantaggi: efficienza termica inferiore rispetto ad altri modelli.
• Evaporatori a Piastre Saldobrasate: Utilizzano una serie di piastre corrugate per massimizzare la superficie di scambio termico. Offrono elevata efficienza e dimensioni compatte, ideali per l’industria alimentare, farmaceutica e chimica.
• Roll Bond: Una categoria di “evaporatori a piastre” realizzati saldando due lamiere (tipicamente alluminio) pre-sagomate per creare canali per il refrigerante. Economici, leggeri e resistenti, trovano impiego in frigoriferi e congelatori domestici.
• Evaporatori a Tubi Alettati: Costituiti da tubi con alette esterne (rame o alluminio) che aumentano significativamente la superficie di contatto per lo scambio termico. Ampiamente usati in GDO, condizionatori d’aria, frigoriferi industriali e pompe di calore per la loro alta efficienza e design compatto. Richiedono attenzione per evitare danni alle alette e manutenzione regolare per prevenire la formazione di brina.
• Evaporatori a Fascio Tubiero: Compongono un mantello cilindrico con un fascio di tubi interni. Un fluido scorre nei tubi e l’altro attorno ad essi nel mantello, garantendo un trasferimento di calore ottimale. Utilizzati in sistemi HVAC, refrigerazione industriale e processi chimici per raffreddare liquidi e gas.
• Altre Tipologie: Includono evaporatori allagati (con serbatoio per inondare la serpentina), a secco (evaporano solo il refrigerante necessario), a circolazione forzata (con pompe per migliorare l’efficienza) e a film discendente (refrigerante scorre come un film sottile all’interno dei tubi)

Configurare l’evaporatore adeguato

La selezione dell’evaporatore è fondamentale dopo il bilancio termico dell’ambiente. Un parametro fondamentale è il Dt (oggi Dtml – differenza di temperatura media logaritmica), che indica il “salto termico” tra l’aria in ingresso e la temperatura di evaporazione del refrigerante. Questo valore influenza direttamente l’umidità relativa, essenziale per la conservazione di prodotti come carni bovine (0°C, 85% U.R.), verdure in foglia (6°C, 98% U.R.) o pesce (-1°C, 95% U.R.).

Per scegliere la batteria evaporante corretta:

• Eseguire un bilancio termico.
• Definire le condizioni desiderate nell’ambiente (es. conservazione alimenti, comfort persone).
• Determinare il giusto Dtml (fornito dai produttori) per ottenere l’umidità relativa desiderata.
• Scegliere il refrigerante da utilizzare.

Anche il passo tra le alette è cruciale: passi più ampi portano a batterie più grandi, ma con prestazioni migliori a basse temperature. Passi più ravvicinati creano batterie più piccole, ma sensibili alla formazione di brina, che riduce l’efficienza frigorifera. La brina si forma per l’apporto di umidità esterna (apertura porte) o da prodotti alimentari. I produttori forniscono abachi per calcolare la perdita di efficienza dovuta al ghiaccio.