Due sistemi di immersione fredda possono utilizzare lo stesso gruppo frigorifero e produrre comunque risultati di raffreddamento sensibilmente diversi.
Una vasca potrebbe raggiungere la temperatura desiderata entro un tempo ragionevole. Un'altra, collegata esattamente allo stesso gruppo, potrebbe raffreddarsi più lentamente o avere difficoltà a mantenere tale temperatura in condizioni ambientali più calde.
È allettante attribuire la responsabilità — o il merito — esclusivamente al gruppo frigorifero.
In realtà, un sistema di immersione fredda funziona come un sistema termico .
Il gruppo frigorifero sottrae calore dall'acqua. Allo stesso tempo, la vasca, l'aria circostante, la luce solare, gli impianti idraulici e l'utente influenzano tutti la quantità di calore che entra o si trasferisce attraverso quel sistema.
Questo è il motivo per cui una specifica tecnica relativa al gruppo frigorifero non dovrebbe mai essere interpretata senza comprendere la vasca a cui è collegato.
Un sistema di immersione fredda può essere semplificato in tre parti:
Calore che entra nell'acqua
dall'ambiente, dall'utente, dalla pompa e dalle superfici circostanti
↓
Calore che si trasferisce attraverso l'acqua
mediante circolazione e miscelazione
↓
Calore rimosso dal refrigeratore
Se la quantità di calore che entra nel sistema cambia, lo stesso refrigeratore avrà un comportamento diverso.
Questo è anche il motivo per cui confrontare i sistemi esclusivamente in base alla potenza del compressore in cavalli vapore può essere fuorviante.
Un'etichetta come 0,3 CV, 0,5 CV o 1 CV descrive una parte del sistema di refrigerazione, ma non fornisce informazioni complete sulla velocità con cui un intero bagno freddo si raffredderà.
La domanda più utile è:
Come si comporta questo refrigeratore con questa vasca, a questo volume d'acqua e in queste condizioni?
La differenza più evidente tra vasca da bagno fredda s è anche una delle più importanti: quanta acqua contengono effettivamente durante l’uso.
L’acqua ha una elevata capacità termica. Più acqua contiene la vasca, più calore deve rimuovere il refrigeratore prima di raggiungere la temperatura desiderata.
La relazione fondamentale è:
Calore da rimuovere = massa dell’acqua × calore specifico × variazione di temperatura
Consideriamo due vasche che partono da 25 °C e si raffreddano fino a 10 °C.
Una vasca contenente 300 litri di acqua richiede, nel caso ideale teorico, circa 5,2 kWh di energia termica da rimuovere.
Una vasca contenente 450 litri richiede circa 7,8 kWh .
Ciò significa all’incirca il 50% di calore in più da rimuovere, semplicemente perché è presente il 50% di acqua in più.
E tali valori non includono ancora il calore che entra continuamente dall’ambiente circostante.
Questo è il motivo per cui le dimensioni nominali della vasca non sono sufficienti.
Due prodotti di dimensioni esterne simili possono avere volumi operativi d’acqua molto diversi a seconda di:
Quando si confronta la prestazione di raffreddamento, il volume effettivo di acqua in funzionamento è più importante delle dimensioni esterne riportate sulla scatola.
Una vasca per immersione fredda non è semplicemente un contenitore.
Le sue pareti separano l’acqua fredda da un ambiente più caldo, il che significa che la costruzione della vasca influenza la velocità con cui il calore può ritornare nell’acqua.
Diversi prodotti per immersione fredda possono utilizzare:
Tuttavia, i nomi dei materiali da soli non raccontano l’intera storia.
Un isolamento efficace dipende dall’intera costruzione della parete:
Una parete visivamente spessa non è automaticamente una parete altamente isolata.
Allo stesso modo, due vasche descritte come «isolate» possono comportarsi in modo diverso una volta riempite con acqua fredda.
Il modo più affidabile per comprendere questa differenza consiste nei test comparativi, piuttosto che nelle assunzioni basate sui materiali.
Il volume d’acqua riceve la maggior parte dell’attenzione, ma la forma della vasca modifica anch’essa l’equazione termica.
Immaginate due vasche che contengono entrambe 350 litri.
Una è alta e stretta.
L'altra è larga e relativamente bassa.
Contengono la stessa quantità d'acqua, ma non espongono necessariamente la stessa superficie o area laterale all'ambiente circostante.
Ciò influenza lo scambio termico.
Una superficie d'acqua più ampia può interagire più intensamente con:
Anche l'area laterale influenza quanto dell'acqua fredda sia separata dall'ambiente più caldo dalla struttura della vasca.
Questo è uno dei motivi per cui non si dovrebbe assumere che un tuffo rettangolare DWF, un tuffo rotondo e un tuffo cilindrico alto offrano prestazioni identiche solo perché le loro capacità sono simili.
Una copertura ben progettata può ridurre l’esposizione ambientale e, all’aperto, aiutare a bloccare il carico solare diretto.
Tuttavia, le coperture modificano anche l’evaporazione e il flusso d’aria sulla superficie dell’acqua.
Per questo motivo, le condizioni «copertura applicata» e «copertura rimossa» devono essere considerate due diverse condizioni di prova, anziché ipotizzare un miglioramento percentuale universale.
Nel test dei prodotti, la coerenza conta più delle assunzioni.
Un tuffo freddo non funziona nel vuoto di un laboratorio.
Un sistema testato in ambiente interno a 20 °C opera in condizioni molto diverse rispetto allo stesso sistema in funzione all’aperto a 32 °C.
Più l’acqua diventa fredda rispetto all’ambiente circostante, maggiore sarà la differenza di temperatura che spinge il calore nuovamente verso l’acqua.
Le installazioni all'aperto aggiungono altre variabili:
Anche il refrigeratore è influenzato dall'ambiente circostante.
La maggior parte dei refrigeratori portatili per immersioni fredde cede il calore rimosso dall'acqua nell'aria circostante.
Se quell'aria di scarico calda non riesce a uscire dalla zona — oppure se il refrigeratore opera in condizioni ambientali molto calde — il suo sistema di refrigerazione deve operare in un ambiente più gravoso.
Pertanto, quando si confrontano due affermazioni sui tempi di raffreddamento, la temperatura ambiente non deve mai mancare tra le informazioni di prova.
«Raffredda fino a 5 °C» significa molto meno se non si conosce dove e in quali condizioni quel risultato è stato ottenuto.
Le immersioni fredde all'aperto affrontano un'altra variabile che i test in ambiente interno spesso non considerano: la radiazione solare.
Una vasca posizionata alla luce solare diretta riceve energia direttamente dalla luce del sole.
La superficie dell'acqua, le pareti della vasca e il coperchio possono assorbire parte di quell'energia, a seconda dei materiali e della costruzione.
Questo significa che il refrigeratore non deve rimuovere soltanto il calore già presente nell'acqua.
Deve anche contrastare il calore che continua a entrare per tutto il giorno.
Spostare lo stesso sistema all'ombra può quindi modificare il comportamento reale di raffreddamento, senza apportare alcuna modifica al refrigeratore.
Per i test di prodotti all'aperto, è utile registrare:
Ambiente interno / esterno ombreggiato / sole diretto
come ambienti operativi separati.
La capacità di raffreddamento è utile solo se l’acqua raffreddata viene opportunamente circolata.
In un sistema a circuito esterno , l’acqua percorre tipicamente il seguente circuito:
Vasca → pompa → filtro → refrigeratore → vasca
Ogni componente di tale circuito influisce sulla portata.
Esempi includono:
Un flusso limitato può ridurre le prestazioni del sistema o creare una maggiore differenza di temperatura tra le diverse parti del circuito idrico.
Allo stesso tempo, aumentare il flusso senza limiti non è necessariamente meglio. Gli scambiatori di calore sono progettati per funzionare in determinati intervalli di funzionamento.
Il flusso corretto deve pertanto essere valutato in base alla progettazione effettiva del frigorifero e del circuito idrico.
Anche se il circuito esterno funziona correttamente, un scarso movimento dell'acqua all'interno della vasca può causare differenze di temperatura locali.
L'acqua vicino all'ingresso di ritorno potrebbe essere più fredda rispetto all'acqua in altre zone della vasca.
Un sensore di temperatura posizionato in modo errato può quindi far apparire il sistema più freddo — o più caldo — rispetto all'esperienza media dell'utente.
I tubi flessibili spesso sembrano semplici accessori secondari.
Non lo sono.
Un impianto idraulico più lungo comporta:
I tubi flessibili freddi non isolati possono inoltre scambiare calore con l'ambiente circostante e formare condensa.
Nessuno di questi effetti, di per sé, crea necessariamente un problema rilevante.
Tuttavia, presi insieme, spiegano perché un refrigeratore testato con un breve circuito ottimizzato in fabbrica può comportarsi in modo diverso quando viene installato a diversi metri di distanza dalla vasca, con una pompa, un filtro e un sistema di tubazioni differenti.
Ciò è particolarmente importante quando i marchi confrontano un sistema completo abbinato con un refrigeratore venduto come componente autonomo.
il termine «tempo di raffreddamento» non ha significato senza specificare la temperatura iniziale.
Raffreddamento dell’acqua da:
18 °C → 10 °C
è un compito completamente diverso rispetto a:
28 °C → 10 °C .
Il secondo sistema deve rimuovere una quantità di calore notevolmente maggiore.
Questo potrebbe sembrare ovvio, tuttavia i confronti tra prodotti citano spesso i tempi di raffreddamento senza specificare chiaramente la temperatura iniziale dell’acqua.
Lo stesso vale per la temperatura obiettivo.
Poiché l’acqua diventa molto più fredda rispetto all’ambiente circostante:
Ecco perché l’ultima parte di un test di abbassamento della temperatura può rivelare altrettanto — se non più — della parte iniziale.
Un sistema che raffredda rapidamente all’inizio ma rallenta in modo significativo in prossimità della temperatura obiettivo potrebbe comportarsi in modo molto diverso rispetto a uno progettato per mantenere efficientemente basse temperature nel tempo.
Un refrigeratore deve trasferire il calore da qualche parte.
Per un sistema raffreddato ad aria, tale calore viene scaricato attraverso il condensatore nell'aria circostante.
Se l'unità è posizionata:
l'aria calda di scarico potrebbe ricircolare verso il condensatore.
Il refrigeratore dovrà quindi funzionare in aria più calda rispetto a quella della stanza stessa.
Un flusso d'aria adeguato intorno all'unità fa pertanto parte della corretta configurazione del sistema.
Questo potrebbe sembrare un problema del refrigeratore piuttosto che della vasca, ma la forma e l'installazione della vasca determinano spesso la posizione finale del refrigeratore.
Un’impostazione domestica compatta può creare condizioni operative molto diverse rispetto a una stanza di prova aperta.
Un singolo numero visualizzato può generare una falsa sensazione di sicurezza.
Dove viene misurata quella temperatura?
Le possibilità includono:
Tali letture non sono automaticamente identiche.
Durante il raffreddamento attivo, possono verificarsi differenze di temperatura intorno al sistema prima che la circolazione mescoli completamente l'acqua.
Per un test significativo, è preferibile definire:
tipo di sensore + posizione del sensore + istante della misurazione
anziché riportare un semplice valore numerico di temperatura.
Per un sistema di immersione in acqua fredda, la temperatura percepita nella vasca è più importante del punto più freddo presente in qualche parte del circuito di raffreddamento.
Un test utile di raffreddamento non deve necessariamente essere complicato.
Deve semplicemente mantenere visibili le condizioni importanti.
Ad esempio:
| Condizione di prova | Registrazione |
|---|---|
| Modello della vasca | Forma e costruzione |
| Volume d'acqua operativo | Litri effettivamente riempiti |
| Temperatura iniziale dell'acqua | °C / °F |
| Temperatura desiderata | °C / °F |
| Temperatura ambiente | °C / °F |
| Installazione | Ambiente interno / ombra / sole diretto |
| Copertura | On / off |
| Condizione della pompa e del flusso | Configurazione definita |
| Configurazione degli erogatori | Diametro + lunghezza approssimativa |
| Posizionamento del refrigeratore | Spazio di ventilazione definito |
| Misura della temperatura | Posizione definita del sensore |
| Risultato | Tempo per raggiungere la temperatura desiderata + prestazioni di mantenimento |
Se due vasche vengono testate utilizzando lo stesso refrigeratore nelle medesime condizioni, le differenze diventano molto più facili da comprendere.
Senza questi dettagli, un valore relativo al tempo di raffreddamento può apparire preciso, ma in realtà comunicare molto poco.
La conclusione più utile è semplice:
Il refrigeratore da solo non determina le prestazioni dell’immersione in acqua fredda.
La vasca influenza:
Questo modifica il modo in cui un sistema per immersioni fredde deve essere valutato.
Invece di chiedere soltanto:
«Questo è un refrigeratore da 0,5 HP o da 1 HP?»
una domanda più significativa è:
«Come funzionano insieme questa vasca e questo refrigeratore nelle condizioni in cui il cliente lo utilizzerà probabilmente?»
Questo è anche il motivo per cui i test su sistemi abbinati sono fondamentali.
Il refrigeratore con le migliori prestazioni sulla carta non è automaticamente il sistema per immersioni fredde con le migliori prestazioni.
Vasca, unità di raffreddamento, circuito idraulico e ambiente devono funzionare tutti in sinergia.
Per i marchi che sviluppano prodotti portatili per l’immersione in acqua fredda, le prestazioni di raffreddamento risultano più utili quando sono validate come configurazione completa, anziché come specifiche isolate dei singoli componenti.
Presso OHO, lo sviluppo di sistemi portatili per l’immersione in acqua fredda può prevedere diversi formati di vasca, architetture di raffreddamento e configurazioni di refrigeratore, a seconda del prodotto previsto.
Nel confrontare o nello sviluppare un sistema, le informazioni iniziali più utili comprendono:
Questi dettagli forniscono una base molto più chiara per i test rispetto alla sola potenza in cavalli vapore.
Un buon bagno freddo non è semplicemente una vasca collegata a un potente refrigeratore.
È un sistema termico in cui ogni componente principale è stato progettato in modo integrato.
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