Nei mesi più torridi anche i sistemi di condizionamento sono sottoposti a notevoli stress. I componenti interni possono surriscaldarsi e, qualora superassero determinate soglie, potrebbero compromettere l’intero impianto. Per fortuna, al giorno d’oggi, le diverse tipologie di condizionatori industriali sono progettate per attivare automaticamente un processo di derating terminco. Di che cosa si tratta?
In linea generale, questo “meccanismo di sicurezza” non è presente solo nei sistemi di condizionamento, ma in tutti gli impianti elettrici: osserviamo le sue caratteristiche.
Che cos’è il derating termico?
Partiamo, quindi, provando a fornire una definizione di “derating termico”. Con questo termine si definisce un processo automatico di riduzione controllata della potenza erogata da un determinato dispositivo. Non stiamo facendo riferimento ad un corto circuito improvviso, ma ad un vero e proprio comportamento preventivo progettato già in fase di fabbricazione.
Possiamo immaginare il derating termico come un vero e proprio scudo protettivo pensato per difendere i semiconduttori dal surriscaldamento. Questi ultimi rappresentano un componente, a dir poco fondamentale, in qualunque sistema di condizionamento moderno:
- la tecnologia inverter, la quale può modulare i giri del condizionatore in base all’effettivo bisogno di freddo, è governata da schede elettroniche composte da semiconduttori avanzati;
- i microprocessori delle CPU dei sistemi di condizionamento sono realizzati completamente in materiale semiconduttore;
- i moduli che permetto ai condizionatori di collegarsi ai sistemi di gestione centralizzata degli edifici si basano al 100% su microchip a semiconduttore.
I vari componenti dei sistemi di condizionamento cercano di operare costantemente alla massima potenza per ottenere un rendimento elevato. Tuttavia, quando i rilevatori termici interni registrano il raggiungimento della temperatura massima tollerabile, il software di controllo interviene immediatamente, spostando il punto di funzionamento verso livelli di erogazione inferiori.
L’alleggerimento del carico non avviene di colpo, ma procede per gradi per limitare l’impatto sul sistema. Qualora la riduzione progressiva non bastasse a stabilizzare le temperature operative, il macchinario esegue uno spegnimento di emergenza per salvaguardare il sistema.
Quali sono le cause principali del derating termico?
I motivi che portano al surriscaldamento dei componenti interni di un condizionatore industriale o di un qualunque altro impianto elettrico sono diversi. Quali sono i principali?
Condizioni ambientali
Quando l’unità esterna di un condizionatore industriale viene posizionata sotto l’irraggiamento solare diretto o in aree caratterizzate da temperature elevate, la capacità dell’aria circostante di assorbire il calore cala drasticamente. Di conseguenza, lo scambio termico si riduce e i semiconduttori dell’inverter integrato fanno molta più fatica a rimanere freschi. In questi casi si può azionare il meccanismo di derating termico.
Posizionamento non idoneo
Se l’installazione dei dispositivi avviene in spazi angusti, come nicchie non ventilate o aree in cui la circolazione dell’aria è ostacolata da barriere o muri, il calore espulso tende a ristagnare attorno al telaio. Si crea così una vera e propria bolla d’aria calda che soffoca l’impianto elettrico ed elettronico di controllo del condizionatore.
Altitudine
Le unità di condizionamento installate in aree collocate molto sopra il livello del mare devono fare i conti con una variabile fisica rilevante. Infatti, man mano che si sale in altitudine l’aria diventa meno densa e più rarefatta: la sua capacità refrigerante diminuisce sensibilmente e allo stesso modo i componenti elettronici del sistema si raffreddano con maggiori difficoltà.
Configurazione elettrica
Tra le cause che possono innescare il derating termico troviamo anche un’errata configurazione elettrica del sistema di condizionamento. Quando le unità si ritrovano ad operare con una tensione errata i circuiti interni subiscono uno stress notevole. Tale sollecitazione incrementa il calore endogeno dei semiconduttori.
Come si riduce la temperatura dei componenti elettronici?
Per evitare che si inneschi il derating termico i vari sistemi vengono dotati di tecnologie per il raffreddamento. Queste si suddividono in passive e attive.
Il raffreddamento passivo si articola in griglie e alette metalliche, i dissipatori, che vengono inseriti in alcuni punti focali dell’impianto. Queste assorbano il calore dai circuiti interni e lo rilasciano nell’aria circostante in modo naturale. Il meccanismo è molto simile a quello di un termosifone, in cui il metallo si scalda per poi rilasciare il calore accumulato nella stanza.
Tuttavia, questa soluzione per funzionare necessita di molto spazio libero intorno ai dispositivi al fine di disperdere il calore. Al contrario, il raffreddamento attivo introduce l’utilizzo di ventole meccaniche.
Quando i componenti elettronici iniziano a produrre più calore del dovuto, le ventole si attivano automaticamente. Queste sono termoregolate: più la temperatura sale, più loro gireranno velocemente. Il funzionamento è molto simile a quello della ventolina del PC che si attiva quando il processore va su di giri.
Il raffreddamento attivo consente ai condizionatori industriali di continuare a lavorare al massimo della loro potenza anche quando all’esterno fa molto caldo.
Come prevenire il derating nei sistemi di condizionamento?
Prevenire è meglio che curare: una frase, forse, retorica, ma che risulta azzeccatissima nella riflessione su come evitare il derating termico. Le contromisure a disposizione sono diverse: diamo un’occhiata alle principali.
Dimensionamento ottimale
Uno degli obiettivi principali in fase di progettazione di un sistema di condizionamento è definire con assoluta precisione i rapporti di carico. Da un lato il sottodimensionamento espone l’impianto ad un derating termico troppo frequente, mentre dall’altro, un sovradimensionamento potrebbe far lavorare il condizionatore industriale ad un regime ridotto diminuendone l’efficienza.
Luogo d’installazione
I sistemi di condizionamento devono essere collocati in ambienti freschi, asciutti e dotati di un costante ricambio d’aria. Quando le unità sono posizionate all’esterno bisogna privilegiare aree con zone d’ombra naturali o in alternative creare delle tettoie per schermare i raggi del Sole.
Manutenzione
La polvere e i detriti che si depositano sulle griglie agiscono come un isolante termico, bloccando lo scambio d’aria con l’esterno. Una corretta manutenzione prevede la rimozione periodica degli accumuli appena citati e il monitoraggio del funzionamento delle ventole meccaniche.
Sistemi di climatizzazione ausiliari
Nei mesi più caldi, soprattutto all’interno dei capannoni, può essere necessario ricorrere a sistemi di climatizzazione ausiliari per evitare di sovraccaricare gli impianti già presenti. Per evitare l’acquisto di nuovi dispositivi la soluzione migliore è ricorrere al noleggio. In Airtech ci occupiamo da diversi anni del noleggio di condizionatori industriali pensati per qualunque contesto operativo. I nostri tecnici sono pronti ad offrirti tutto il supporto necessario: contattaci per una consulenza!
