Quanto consuma un condizionatore? La fisica del freddo e del calore

Quanto consuma un condizionatore acceso tutto il giorno, magari per più giorni consecutivi durante un’ondata di caldo? È una domanda che spesso ci poniamo, soprattutto in estate, quando il climatizzatore diventa una presenza costante nelle nostre case, spesso utilizzato anche più del necessario. Ma sapevate che è possibile raffreddare l’ambiente sfruttando la fisica e riducendo i consumi? Scopriamo come…

Come funziona il ciclo frigorifero: compressione, espansione e scambio di calore

Prima di capire quanto consuma un condizionatore, è fondamentale capirne il funzionamento.

Al centro del suo funzionamento c’è il ciclo frigorifero: un fluido refrigerante circola all’intero del sistema e viene sottoposto a continui cambi di stato fisico, trasportando cosi energia termica da un ambiente a un altro, raffreddando l’aria nell’ambiente interno e trasferendo il calore all’esterno.

Infatti, il condizionatore è formato da due unità, una esterna e una interna, collegate tra loro attraverso un sistema di tubature: in pratica, l’unità esterna rappresenta il motore che avvia il processo di raffreddamento, mentre l’unità interna è ciò che siamo abituati a vedere nelle nostre case da cui fuoriesce l’aria fresca.

È importante dire che all’inizio del ciclo il refrigerante si trova allo stato di gas e occupa un volume costante, per cui obbedisce alla legge di Gay-Lussac, secondo cui a volume costante un aumento di pressione comporta un aumento proporzionale della temperatura.

Il ciclo frigorifero avviene in quattro fasi principali, che si ripetono ciclicamente:

1. Compressione (lavoro meccanico): il gas refrigerante, inizialmente in forma gassosa e a bassa pressione, entra nel compressore dell’unità esterna, dove viene compresso. Aumentando la pressione, cresce anche la temperatura: il gas diventa così caldo e ad alta pressione, pronto per la fase successiva.
2. Condensazione (scambio con l’esterno): qui il gas ad alta temperatura rilascia il calore nell’ambiente esterno, raffreddandosi e condensando in liquido.
3. Espansione (raffreddamento): il liquido refrigerante passa in una valvola di espansione, dove la pressione cala all’improvviso, facendo diminuire rapidamente anche la temperatura e trasformando il fluido in un liquido molto freddo.
4. Evaporazione (assorbimento di calore interno): il liquido freddo entra nell’unità interna e assorbe calore dall’ambiente domestico evaporando e tronando allo stato gassoso. Poi ritorna al compressore, dove il ciclo ricomincia.

Perché raffreddare richiede meno energia che riscaldare

Raffreddare un ambiente è spesso più semplice ed efficiente che riscaldarlo, anche se può sembrare controintuitivo. Infatti, la differenza sta nel tipo di operazione da compiere: nel riscaldamento si fornisce energia, mentre nel raffreddamento la si sposta da un luogo all’altro.

Ad esempio, per riscaldare una stanza, dobbiamo trasformare energia elettrica in energia termica, magari attraverso una resistenza elettrica che converte elettricità in calore. In questo caso, tutta l’energia necessaria a far aumentare la temperatura viene generata e consumata direttamente.

Nel caso del raffreddamento, invece, il condizionatore non “produce freddo”, ma rimuove il calore dalla stanza, trasferendolo all’esterno e quindi non producendo direttamente energia termica.

È un po’ come spostare oggetti da una stanza all’altra: è più facile rimuovere qualcosa da un ambiente che doverlo creare da zero, in pratica trasferire energia costa meno che produrla.

Condizionatore acceso 24 ore: consumo reale e perdite energetiche

Abbiamo visto che un condizionatore funziona grazie al ciclo frigorifero, in cui un fluido refrigerante viene compresso, espanso e fatto evaporare per trasferire il calore dall’interno della stanza verso l’esterno. Questo processo, per quanto efficiente, richiede energia elettrica, principalmente per azionare il compressore.

Il consumo di un condizionatore è molto variabile e dipende da diversi fattori:

• Potenza del condizionatore: è la capacità di raffreddare un certo volume d’aria, espressa in BTU o in kW termici. Maggiore è la potenza, maggiore sarà il consumo elettrico richiesto per raggiungere e mantenere la temperatura desiderata.
• Dimensioni dell’ambiente e isolamento: una stanza più grande richiede più energia per essere raffreddata. Inoltre, se l’ambiente non è ben isolato, il calore entrerà più facilmente e il condizionatore dovrà lavorare di più.
• Modello e tecnologia: i modelli inverter sono più efficienti perché regolano la potenza in base alla necessità, evitando sprechi. I modelli on/off invece consumano di più, accendendosi e spegnendosi continuamente.
• Temperatura esterna: più la temperatura fuori casa è alta, maggiore sarà la differenza termica da compensare, aumentando il flusso di calore entrante e il lavoro richiesto al condizionatore.

Per sapere quanto consuma il condizionatore, bisogna moltiplicare:

Consumo (kWh) = Potenza assorbita (kW) × Ore di utilizzo

Ad esempio, immaginiamo che sul manuale del nostro condizionatore ci sia scritto come valore di potenza assorbita 0,9 kW.

Questo valore è da moltiplicare per le ore di funzionamento, ad esempio rimanendo in funzione per 8 ore, otterremo 7,2 kWh.

Ora basterà moltiplicare ancora questo valore il prezzo dell’energia, ad esempio 0,16 €/kWh, ottenendo 7,2 kWh × 0,16 €/kWh = 1,15 euro al giorno.

Se invece il condizionatore resta acceso 24 ore su 24, spenderemmo 3,45 euro.

Strategie fisiche per migliorare l’efficienza

Per utilizzare al meglio il condizionatore senza sprecare energia, e soprattutto riducendo il più possibile l’impatto negativo sull’ambiente, possiamo applicare una serie di strategie per ridurre la quantità di calore che entra nell’ambiente e aumentare l’efficienza dello scambio termico, così da ottenere il massimo comfort con il minimo consumo.

• Chiudere porte e finestre durante l’uso: se l’aria fresca generata dal condizionatore si disperde verso altre stanze o si mescola con aria calda proveniente da fuori, il sistema continuerà a lavorare senza sosta; quindi, oscuriamo le finestre con le tende, abbassiamo le tapparelle e assicuriamoci di avere degli infissi ben funzionanti per ridurre l’ingresso del calore così meno calore entrerà, meno energia servirà per raffreddare l’ambiente.
• Pulire regolarmente i filtri: un filtro sporco ostacola il flusso d’aria, riduce lo scambio termico tra l’aria e il refrigerante e costringe il sistema a lavorare di più. Pulire i filtri almeno una volta al mese durante l’estate è essenziale per garantire efficienza e qualità dell’aria.
• Impostare una temperatura intelligente: tenere il condizionatore impostato su valori molto bassi non raffresca più velocemente, ma aumenta i consumi. Secondo gli esperti, la temperatura ideale si aggira intorno ai 25-26 °C, con una differenza massima di 6-7 gradi rispetto all’esterno, per evitare anche sbalzi termici poco salutari.
• Spegnerlo durante la notte: durante le ore notturne la temperatura esterna spesso si abbassa. In questi casi, può bastare tenere le finestre aperte o un ventilatore per mantenere il comfort, evitando di tenere il condizionatore acceso tutta la notte.

Sapevate che…

a cura di Alessia Milano