Il climatizzatore di un veicolo, comunemente abbreviato in clima, è un dispositivo utilizzato per ventilare, deumidificare, riscaldare o rinfrescare l'abitacolo (e/o il vano passeggeri) di un'autovettura, di un autocarro o di un autobus attraverso l'aria condizionata.

Storia

L'aria condizionata automobilistica nacque negli Stati Uniti alla fine degli anni 1930 come accessorio di lusso. Divenne una dotazione comune sul mercato statunitense a partire dagli anni 1980 e su quello europeo solo a cavallo del 2000, mentre il Giappone occupò una posizione intermedia tra i due mercati.

Stati Uniti Nel 1939 la Packard fu la prima casa automobilistica a offrire un climatizzatore opzionale, montato sui modelli dell'anno 1940. L'ingombrante impianto «Weather Conditioner», prodotto dalla Bishop and Babcock, occupava metà del bagagliaio, era privo di termostato e, al prezzo di 274 dollari, ebbe scarso successo commerciale, venendo ritirato dopo il 1941. Dopo un tentativo di Cadillac (1941), l'aria condizionata moderna ricomparve sulla Chrysler Imperial del 1953, dotata del sistema Airtemp comandato da un unico interruttore sul cruscotto. Nel 1954 la Nash Ambassador introdusse il primo impianto integrato anteriore, denominato «All-Weather Eye», con comandi sul cruscotto e frizione elettrica: un'architettura destinata a diventare lo standard del settore. Cadillac presentò nel 1964 il primo climatizzatore automatico regolato da termostato («Comfort Control»), mentre nel 1968 la AMC Ambassador fu la prima vettura di grande serie a offrirlo come dotazione di serie. La diffusione crebbe da circa il 20% delle auto statunitensi nel 1960 al 54% nel 1969, fino a divenire generalizzata nel corso degli anni 1980.

Europa In Europa l'aria condizionata comparve come optional sulle ammiraglie di lusso a partire dalla fine degli anni 1950, per esempio sulla Mercedes-Benz 300 «Adenauer». La diffusione di massa fu però molto più tardiva: nel 1990 meno dell'8% delle auto vendute nel continente ne era dotato, a causa del clima mediamente più mite, della maggiore sensibilità a costi e consumi e della prevalenza di vetture di piccola taglia. Nel corso degli anni 1990 la crescita fu rapida e verso la fine del decennio circa il 60% delle auto nuove veniva offerto con climatizzatore; all'inizio degli anni 2000, tuttavia, meno di un terzo lo montava ancora di serie. Solo nel decennio successivo divenne una dotazione di fatto standard sulla quasi totalità dei modelli, escluse le utilitarie più economiche.

Asia In Giappone la diffusione si collocò in posizione intermedia tra Stati Uniti ed Europa. La Toyota Crown, prima vera autovettura giapponese (1955), ricevette l'aria condizionata con la terza generazione, nel 1967, sull'allestimento Super Deluxe. Già nel 1965, peraltro, la Toyota Corona destinata all'esportazione negli Stati Uniti era offerta con climatizzatore di serie, in quanto adattata alle attese di quel mercato.

Avanzamento tecnico Il passaggio da accessorio di lusso a equipaggiamento diffuso fu reso possibile da alcuni avanzamenti tecnici. La generalizzazione del modulo HVAC unificato — riscaldamento, ventilazione e raffrescamento integrati in un unico gruppo, secondo l'architettura introdotta nel 1954 e poi affermatasi nel settore — ne ridusse costo, peso e ingombro, rendendone economicamente sostenibile il montaggio anche sui segmenti inferiori. L'adozione di compressori più efficienti, in particolare quelli a cilindrata variabile, attenuò inoltre la penalizzazione su consumi e potenza che aveva storicamente frenato il mercato europeo.

Un ruolo determinante ebbe anche il quadro normativo ambientale. Il Protocollo di Montréal del 1987, che impose la progressiva eliminazione dei clorofluorocarburi (CFC) responsabili dell'assottigliamento dello strato di ozono, mise al bando il refrigerante R-12 (commercializzato come Freon) fino ad allora impiegato negli impianti automobilistici. Ciò rese necessaria l'adozione del nuovo refrigerante R-134a, introdotto all'inizio degli anni 1990; in Europa e in Giappone la transizione si completò tra il 1991 e il 1994. Dovendo riprogettare gli impianti per il nuovo fluido, i costruttori colsero l'occasione per integrare il climatizzatore in modo nativo nelle piattaforme dei veicoli, accelerandone di fatto la standardizzazione.

Tipi di climatizzatore È disponibile in tre tipologie principali:

Manuale Il climatizzatore manuale, comunemente chiamato aria condizionata, ha solitamente tre manopole, una per regolare la temperatura del flusso d'aria (regolando tramite un cavo bowden il grado di apertura di una valvola di afflusso dell'acqua calda nel radiatore di riscaldamento o di uno sportello di miscelazione delle masse d'aria), una per impostare il regime di velocità del ventilatore e una per regolare la direzione del flusso dell'aria, oltre a selettori o bottoni per mettere in funzione o disattivare il compressore a seconda delle necessità dell'utente e attivare o disattivare il ricircolo dell'aria all'interno dell'abitacolo (in modo da velocizzare e intensificare il raffreddamento o impedire l'ingresso di odori molesti nell'abitacolo) e lo sbrinatore elettrico.

La funzione refrigerante (nonché deumidificante), che provoca la messa in funzione del compressore e quindi il circolo del fluido refrigerante presente nell'impianto, si attiva premendo un tasto solitamente indicato con la sigla AC (lettere iniziali di Air Conditioning) o con il simbolo di un fiocco di neve, diversamente il sistema funziona solamente come riscaldamento e/o ventilatore.

Mentre la funzione refrigerante è attiva, un termostato meccanico o elettronico posto sull'evaporatore o in alternativa immerso nel flusso d'aria a valle dello stesso, o in alternativa un meccanismo di controllo della pressione interna all'evaporatore, regola il funzionamento della frizione del compressore oppure il suo volume di pompaggio, assicurando che la temperatura dell'evaporatore non raggiunga il punto di congelamento dell'acqua (evento che determinerebbe l'interruzione improvvisa del flusso d'aria nell'abitacolo).

Mentre in passato veniva fornito come optional, il circuito di refrigerazione oggi è presente di serie su quasi tutte le vetture (eccetto quelle low-cost, dove è ancora optional sui modelli base).

Elettrificato

Il climatizzatore elettrificato differisce dal manuale solo per la presenza degli attuatori, che sostituiscono i bowden.

Gli attuatori sono dei motori che ricevono l'input direttamente dalle manopole presenti nell'abitacolo e ruotano direttamente le portelle, oppure possono essere connessi ad un sistema di ruote dentate, gestendo, di conseguenza, più movimenti con una sola rotazione

Automatico

Il climatizzatore automatico (a volte tasto specifico con sigla auto) regola il suo funzionamento in base alle impostazioni dell'utente e in particolare attraverso dei sensori che misurano la temperatura ambiente e la temperatura dell'abitacolo ed eventualmente anche del vano passeggeri se il climatizzatore è del tipo bizona in modo che la centralina possa regolare costantemente i parametri operativi dell'impianto (la velocità della ventilazione, il grado di apertura della paratia di ingresso aria esterna, il grado di apertura del rubinetto del radiatore di riscaldamento e/o della paratia di miscelazione dell'aria calda con quella fredda, l'accensione e lo spegnimento del magnete del compressore e la portata dello stesso se regolabile elettronicamente) con l'obiettivo di mantenere la temperatura dell'abitacolo o del vano passeggeri richiesta dall'utente. Il climatizzatore automatico può però funzionare anche in modalità manuale consentendo ad esempio la regolazione manuale della velocità del ventilatore. È un sistema diffuso soprattutto sui mezzi pubblici, e spesso è disponibile come optional su automobili altrimenti munite, negli allestimenti di base, del climatizzatore manuale.

Consumo supplementare dovuto al climatizzatore L'uso del climatizzatore con il compressore attivato aumenta i consumi di carburante a parità di velocità a causa dell'energia necessaria al funzionamento del compressore. Il consumo supplementare determinato dal funzionamento dell'impianto dipende dalla temperatura ambientale: infatti, ipotizzando una percentuale di ricircolo dell'aria nulla, a una maggiore temperatura dell'aria che investe l'evaporatore, corrisponde una maggiore pressione del fluido refrigerante (in condizioni operative del sistema normali, allo stato di vapore surriscaldato) in uscita dall'evaporatore; in ogni caso, a una maggiore temperatura dell'aria che investe il condensatore, corrisponde invece una maggiore pressione di condensazione. Come conseguenze, è richiesto un maggior lavoro utile da parte del compressore per mantenere in circolo il refrigerante, quindi un maggior carico è imposto sul motore del veicolo. In modo leggermente meno intuitivo, anche una maggior umidità relativa dell'aria aumenta il carico termico dell'evaporatore e dunque i consumi, essendo la condensazione dell'acqua sulle alette fredde dell'evaporatore un processo esotermico.

Diversamente, il solo riscaldamento o la sola ventilazione non richiedono il funzionamento del compressore, che può essere escluso dall'utente mediante apposito comando, o automaticamente dal sistema. Il compressore inoltre può essere a portata fissa, oppure variabile (soluzione che garantisce una migliore efficienza del sistema, una più lenta usura degli organi del compressore e un più preciso controllo della temperatura dell'evaporatore) in modo discreto oppure continuo, tramite diversi metodi di parzializzazione della sua cilindrata utile (e dunque della resa frigorifera) in funzione della pressione del refrigerante di ritorno o della prestazione richiesta. Nel caso di compressori azionati da un motore elettrico distinto, la portata di refrigerante può inoltre essere regolata in modo continuo variando la velocità di rotazione del motore e quindi dell'albero del compressore.