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Da quando sono state create, le vetture hanno sempre avuto un impianto di climatizzazione; certo, non nel moderno senso che intendiamo noi: all’inizio queste vetture potevano solo essere climatizzate “verso l’alto”, ossia era possibile solo riscaldarle. Oggi su un’auto basta selezionare la temperatura desiderata e automaticamente un sofisticato sistema gestito elettronicamente regola temperatura, umidità, movimento e qualità dell’aria. In meno di vent’anni, cioè il tempo impiegato dall’impianto A/C per trasformarsi da un bene extra di lusso a un dispositivo di serie anche sulle vetture di gamma medio-bassa, sono stati compiuti passi da gigante in questo settore e la ricerca di nuove soluzioni, che permettano di godere di questo elemento di innegabile comfort senza recare danni alla salute, è più che mai attiva.
Nella nostra indagine sono emersi due fattori, che più di altri caratterizzano questo settore: qualità dell’aria e “personalizzazione” della climatizzazione. È infatti possibile ricondurre a questi due elementi tutto ciò che riguarda le soluzioni tecniche sviluppate dai componentisti per realizzare un sistema A/C sempre più efficiente e che garantisca prestazioni personalizzate per ogni occupante dell’abitacolo, ma allo stesso tempo più attento alle esigenze di tutela ambientale (dall’inquinamento dovuto ai consumi al contenimento dell’effetto serra). Allo stesso fine tendono anche quelle aziende che si occupano della manutenzione degli impianti: sicurezza negli interventi, per evitare inalazioni di gas refrigeranti; igiene e pulizia dell’impianto, per garantire la purezza dell’aria in circolo nell’abitacolo.
La qualità dell’aria: refrigeranti eco-compatibili
Per qualità dell’aria si intende non solo quella immessa nell’abitacolo, ma anche quella dell’ambiente circostante. Uno degli scopi della ricerca in questo settore, infatti, è quello di trovare un refrigerante che garantisca ottime prestazioni, senza però danneggiare l’ambiente. La progressiva sensibilizzazione della comunità internazionale ai problemi dell’atmosfera (buco dell’ozono ed effetto serra), ha spinto i legislatori a bandire il vecchio refrigerante R12 (freon) e successivamente l’R124, mentre sono al vaglio misure per l’abbandono nel prossimo futuro anche del HFC134a, attualmente il più diffuso. In base al protocollo di Kyoto siglato dalle principale nazioni, nel 2003 la Commissione europea ha elaborato una direttiva, oggi in discussione al Parlamento europeo, che prevede due tappe fondamentali per il settore climatizzazione: l’adozione di refrigeranti alternativi a ridotto effetto serra (Global Warming Potential, GWP < 150) a partire dal 2011 e l'obbligo a partire dal 2017 per tutti
i sistemi di climatizzazione installati sulle vetture immatricolate in Europa di utilizzare un refrigerante a basso effetto serra, bandendo definitivamente l’impiego del refrigerante HFC134a.
Poiché l’approvazione di questa direttiva sembra essere certa, e in ogni caso al di là delle tempistiche stabilite da questa proposta di legge, la direzione intrapresa dalla ricerca in questo campo è proprio quella di trovare delle valide alternative ai sistemi attuali. Infatti, il cambiamento di refrigerante implica anche delle modifiche rilevanti a livello di impianto. In particolare, l’alternativa presa in maggior considerazione dai costruttori, è quella dell’anidride carbonica, con il refrigerante R744. Questo elemento, oltre ad avere una ripercussione molto meno dannosa in termini di effetto serra (sebbene non nulla), offre anche altri vantaggi, come costi più bassi rispetto al 134a, ridotti consumi di carburante grazie a una potenziale miglior resa del sistema di raffreddamento, possibilità di realizzare un sistema con pompa di calore con efficienze termodinamiche superiori e infine una manutenzione più semplice, in quanto non deve essere riciclato. Per poter raggiungere lo stesso livello di efficenza del refrigerante che andrà a sostituire, l’R744 richiede una trasformazione del sistema di funzionamento, dovuta principalmente alle maggiori pressioni raggiunte (fino a 7-10 volte superiori). Ciò significa, per i componentisti, rivedere e riadattare tutte le diverse parti dell’impianto, realizzando nuove strutture, ma anche cercando soluzioni diverse per rendere più efficiente l’impianto. Tutti i maggiori produttori di sistemi A/C per il primo equipaggiamento (da Behr a Denso, Delphi, Valeo, Visteon, ecc.) sono fortemente impegnati in questa ricerca e hanno già condotto test dai risultati altamente positivi. Tra gli altri, segnaliamo Denso, che ha già avviato dei progetti in Giappone in collaborazione con Toyota per la realizzazione di vetture ZEV (cioè veicoli a emissioni zero), che oltre a utilizzare un sistema di alimentazione a idrogeno, montano anche degli impianti A/C funzionanti a CO2.
Personalizzazione dell’impianto
Un’altra importante sfida che si trovano ad affrontare i componentisti è quella della “personalizzazione” dell’impianto di climatizzazione. Infatti, le esigenze dell’utilizzatore finale sono sempre più orientate verso il comfort totale, differenziato per ciascun occupante. In pratica, ciò che si vuole quando si accende l’impianto, è poter avere un flusso di aria fredda (o calda) “su misura” a seconda delle diverse persone presenti a bordo: maggiore o minore flusso d’aria, temperatura diversificata, distribuzione dell’aria. Tutto ciò viene realizzato grazie a sotto-sistemi integrati nell’impianto e possibilmente utilizzando anche sensori o altri dispositivi già installati sulla vettura (per esempio l’utilizzo della centralina di controllo del motore per poter leggere il valore della temperatura esterna). In questo senso, la massiccia presenza dell’elettronica di bordo aiuta molto la gestione separata delle diverse funzionalità dell’impianto: la creazione e il controllo di “zone clima” separate, la verifica automatica della qualità dell’aria, il mantenimento costante della temperatura, la regolazione del flusso d’aria, ecc. Inoltre, grazie alle centraline elettroniche e ai sensori, è possibile anche ottimizzare il funzionamento dell’intero sistema, tenendo sotto controllo il carico di potenza assorbita e minimizzando i consumi. Un altro grande vantaggio offerto dai sistemi elettronici è dato dalla semplificazione dei cablaggi, che per il gruppo climatizzazione sono delle vere e proprie reti. Infine, la progettazione e realizzazione dell’impianto in sotto-sistemi (resa più facile proprio grazie all’utilizzo dell’elettronica) permette ai costruttori di realizzare un numero minimo di piattaforme standardizzate, che possono essere utilizzate su veicoli diversi per marchio e modello.
Soluzioni integrate e ricambi
Soddisfare le esigenze di personalizzazione implica per i costruttori di primo impianto la ricerca di nuove soluzioni sempre più compatte e integrate nella vettura (si veda ad esempio il monoblocco Behr Service che integra radiatore, condensatore ed essiccatore). Ciò significa anche la realizzazione di architetture complesse e sofisticate, in grado di gestire diverse funzioni, ma senza andare a creare ulteriori aggravi in termini di carico di lavoro al “sistema vettura”. Ci riferiamo in particolare alla problematica legata alla minore disponibilità di potenza termica sulle vetture con motorizzazioni Diesel Common rail o benzina a iniezione diretta. Per esempio la Denso, sempre in collaborazione con Toyota, ha sviluppato una nuova tecnologia denominata Hot Gas Heater System, che consente la generazione di una potenza termica paragonabile o superiore a quella di una resistenza elettrica nel gruppo climatizzatore, eliminando la problematica dell’installazione di tale componente nel sistema. Altre soluzioni sono allo studio (in particolare Valeo è molto impegnata su questo fronte) in previsione dello sviluppo della tecnologia a 42V, che permetterà di svincolare l’impianto di climatizzazione dal gruppo termico collegando il compressore a un motore elettrico aggiuntivo.
La sempre maggior diffusione degli impianti di climatizzazione sulle vetture circolanti, sia in Italia sia all’estero, crea un’importante area di sviluppo per l’intero comparto, tanto che tutti sono concordi nel ritenere il settore clima uno di quelli (forse dei pochi) destinato a crescere. Tanto per dare un termine di paragone, se nel 2000 circa il 60% dei veicoli immatricolati era dotato di un impianto A/C di serie, nel 2004 la percentuale è salita al 76% e si prevede che nel 2010 circa l’85% dei nuovi veicoli e oltre il 50% delle vetture circolanti sarà dotata di climatizzatore.
La ricerca di nuove soluzioni richiede uno sforzo tecnologico sia ai componentisti, sia ai ricambisti, che ai tradizionali ricambi si sono trovati ad aggiungere sensori di pressione, temperatura, umidità, e altri dispositivi elettronici. Inoltre, chi produce o distribuisce ricambi per l’Aftermarket, deve fare i conti anche con la forte presenza di vetture asiatiche nella composizione del parco circolante europeo, tanto che in alcuni casi si rivela necessario allacciare dei rapporti di collaborazione con produttori dell’Estremo Oriente per riuscire a offrire una gamma ricambi davvero completa. Si stanno dunque cominciando a vedere in Aftermarket i primi effetti della diffusione di questo dispositivo, effetti destinati a crescere in maniera quasi esponenziale nei prossimi anni. Chi si occupa di questo settore, dunque, sta cercando di prepararsi a far fronte a un mercato che avrà richieste sempre maggiori, non solo in termini di disponibilità dei ricambi, ma anche di servizi aggiuntivi, in particolare legati all’assistenza tecnica e alla formazione.
La qualità dell’aria: manutenzione dell’impianto
La manutenzione dell’impianto di climatizzazione è un intervento delicato, che va svolto con la massima attenzione, per prevenire non solo guasti al sistema, ma anche possibili danni alla salute degli operatori e dei proprietari del veicolo. Senza fare inutili allarmismi, ci sembra importante richiamare l’attenzione degli addetti ai lavori sulla pericolosità di un intervento di manutenzione effettuato in fretta o con scarsa attenzione. In particolare, le aziende del settore lamentano una parziale mancanza di conoscenza ed esperienza da parte degli autoriparatori. La manutenzione dell’impianto A/C, in particolare gli interventi di ricarica del sistema, è stata vista da molti come un grosso business in cui tuffarsi, senza bisogno di una particolare preparazione. Le aziende che producono le stazioni di ricarica e che offrono delle macchine spesso completamente automatiche, sono in realtà le prime a evidenziare l’importanza di una corretta manutenzione, offrendo insieme allo strumento corsi di formazione e aggiornamento, assistenza tecnica e spesso organizzando una rete di officine specializzate.
Una corretta manutenzione dell’impianto si traduce in un sistema efficiente non solo dal punto di vista della performance termica, ma anche, importantissimo, della qualità dell’aria introdotta nell’abitacolo. Per la salute tanto dell’impianto quanto delle persone, è fondamentale rispettare le tempistiche per la manutenzione ordinaria: controllo annuale dell’impianto, in particolare per verificare eventuali perdite; cambio del filtro essiccatore / disidratatore almeno ogni due anni e comunque ogni volta che si apre il circuito; sostituzione del filtro abitacolo ogni anno o 15.000km. Tutte le operazioni vanno poi assolte con la massima accuratezza. Le stazioni di ricarica di ultima generazione sono in grado di guidare l’operatore passo per passo attraverso tutte le sequenze di lavoro, oppure di procedere in modo completamente automatico dopo aver impostato i necessari parametri (il modello del veicolo o le indicazioni riportate nel libretto di uso e manutenzione della vettura).
Oltre a queste unità di servizio per la ricarica, le aziende propongono tutta una serie di strumenti e accessori (venduti separatamente o in kit insieme alle stazioni) per eseguire diverse operazioni di manutenzione: cerca fughe, analizzatori di gas, utensili per la riparazione, kit di lavaggio. In particolare, ci preme sottolineare l’importanza degli interventi di sanificazione dell’impianto, con appositi solventi e prodotti igienizzanti, necessari a eliminare batteri o altri elementi dannosi che si depositano nei condotti dove circola l’aria.
Non va dimenticato, inoltre, che l’operatore deve agire correttamente non solo per offrire un servizio al cliente, ma anche per salvaguardare la propria salute. Le stazioni e gli strumenti per la manutenzione oggi in commercio, pongono una particolare attenzione alla protezione dell’operatore, essendo dotate di sistemi di sicurezza per evitare la fuoriscita di gas nocivi, che potrebbero causare seri danni all’apparato respiratorio se inalati o ad altri parti del corpo se si entra in contatto con essi.
Problemi di manutenzione
La cattiva manutenzione dell’impianto sembra essere un problema molto diffuso tra gli autoriparatori, tanto che molte aziende lamentano un elevato numero di richieste di sostituzione in garanzia del compressore. Infatti, che il compressore risulti grippato così precocemente rispetto all’uso che ne è stato fatto, è indice di una insufficiente pulizia dell’impianto.
Tra gli errori più comuni, dovuti in gran parte alla fretta con cui si interviene, sono stati segnalati il mancato rispetto della tempistica per la realizzazione del vuoto, che causa la presenza di umidità all’interno, fonte di gravi danni all’impianto; la scarsa pulizia e igiene dell’impianto, dovuta a una cattiva sanificazione o all’uso di prodotti non specifici, che possono provocare un deterioramento delle prestazioni se non addirittura la rottura e/o corrosione dei componenti; l’utilizzo di stazioni obsolete, non dotate di bilance elettroniche per determinare la corretta quantità di refrigerante o di olio richiesta da ciascun impianto.
Per ovviare a questi problemi, oltre a corsi di formazione e aggiornamento, le aziende mettono a disposizione degli appositi pacchetti informativi: CD-Rom e manuali che spiegano passo a passo le operazioni da compiere, le procedure di montaggio e smontaggio dei filtri e degli altri componenti del sistema A/C; spiegazioni tecniche sul funzionamento di un impianto di climatizzazione e sulle possibili cause di guasto o malfunzionamento; aggiornamento dei database contenuti nelle stazioni di ricarica.
Articolo di Tommaso Caravani e Cristina Palumbo pubblicato sul sito netcollins.com (marzo 2005)
