Riscaldamento e aria condizionata in auto: come funzionano?

Se mai qualcuno vi dovesse chiedere come funziona il sistema di condizionamento nelle auto, la maggior parte delle persone probabilmente risponderebbero: “Non so come funziona, l’importante è che svolga il suo lavoro!”. Questa potrebbe essere la più comune delle risposte. Se invece siete delle persone curiose, vi sarete chiesti almeno una volta come avviene e cosa c’è alla base di questo processo. Leggendo questo articolo troverete allora la risposta alla vostra domanda. La verità è che l’aria condizionata che abbiamo sulle nostre auto funziona esattamente come i condizionatori che troviamo nelle abitazioni e negli uffici. Inoltre, il principio termodinamico che sta alla base è lo stesso che spiega il funzionamento di un normalissimo frigorifero. Sì, avete letto bene! Sappiamo bene che normalmente il calore passa da un corpo più caldo ad uno più freddo. Motivo per cui la pasta si raffredda, mentre il gelato, se aspettiamo a mangiarlo, si scioglie. E questo non succede solo a volte, bensì è proprio impossibile fisicamente che accada il contrario, ossia che il calore si muova spontaneamente da un corpo più freddo verso uno più caldo. Invece il frigorifero fa proprio questo: preleva calore dall’interno (ambiente freddo) e lo rilascia nella stanza (ambiente caldo). L’aria condizionata dell’auto fa esattamente la stessa cosa, trasferendo calore dall’abitacolo verso l’esterno. Ma allora come è possibile questo processo che apparentemente viola le leggi della fisica? Tutto avviene tramite un ciclo termodinamico che permette di trasferire calore fornendo lavoro (energia) ad un gas refrigerante.

Come funziona l’aria condizionata?

Il sistema di aria condizionata di un veicolo è composto principalmente da 4 parti, che permettono al gas refrigerante di passare continuamente dallo stato gassoso allo stato liquido (e viceversa) rimanendo sempre all’interno di un circuito chiuso. Le quattro parti sono: compressore, condensatore, valvola di espansione ed evaporatore. La prima trasformazione è una compressione del gas. Un gas quando viene compresso tende a scaldarsi. La seconda fase è fare passare questo gas all’interno di un condensatore (un radiatore) in modo che possa rilasciare il calore che ha accumulato durante la compressione, passando così dallo stato gassoso allo stato liquido. A questo punto abbiamo un gas liquefatto a temperatura ambiente e ad alta pressione. La prossima fase è quella di rilasciare questa pressione attraverso una valvola di espansione. Un gas che si espande si raffredda molto velocemente. Per sfruttare questo fenomeno, basta far passare il gas freddo attraverso un altro radiatore, in modo che possa assorbire calore dall’aria circostante. Ed ecco così che, grazie ad una piccola ventola, abbiamo l’aria fredda che entra nell’abitacolo. Il gas quindi torna al compressore, e il ciclo si ripete. Ovviamente questo ciclo termodinamico richiede energia, che ovviamente ha un impatto negativo sui consumi.

E il riscaldamento invece come funziona? Influisce sui consumi?

Il sistema di riscaldamento nelle auto è un sistema molto semplice ma allo stesso tempo molto intelligente, siccome sfrutta a proprio vantaggio quella che è una delle debolezze del motore a combustione interna. Sappiamo che i motori termici hanno un rendimento abbastanza basso, il che significa che una grossa parte del calore generato dalla combustione va in qualche modo smaltito. Questo compito è affidato al circuito di raffreddamento, che assorbe il calore dal motore e lo rilascia nell’ambiente tramite il radiatore. Quello che fa il sistema di riscaldamento è semplicemente prendere parte del liquido di raffreddamento a temperature elevate e farlo passare in un piccolo radiatore posto all’interno del circuito di areazione. Ecco che abbiamo così l’aria calda che è pronta ad essere immessa nell’abitacolo. Ecco perché in un motore termico il riscaldamento non grava sui consumi, ma al contrario contribuisce al compito di smaltire il calore in eccesso.

Discorso diverso va fatto invece per le auto elettriche, dove, per via dell’alto rendimento del motore, il calore da immettere nell’abitacolo bisogna generarlo attraverso apposite resistenze, che quindi gravano sull’autonomia delle batterie.