La réfrigération mécanique est une méthode permettant d’évacuer la chaleur là où elle n’est pas souhaitée et de la restituer ailleurs. La grande majorité des réfrigérateurs, congélateurs et climatiseurs domestiques utilisent le cycle de réfrigération mécanique pour produire un effet de refroidissement. Il existe d’autres méthodes non mécaniques utilisées pour produire du refroidissement, mais leur utilisation est principalement limitée à des applications spécialisées ou industrielles.
Un système de réfrigération mécanique se refroidit en faisant circuler un fluide à travers un circuit scellé de tuyaux ou de tubes. Le fluide absorbe la chaleur dans l’espace à refroidir et l’emporte là où elle est moins désagréable. L’ensemble du cycle repose sur quelques composants et lois de la physique pour réduire la température d’une zone.
L’aspect mécanique du cycle commence par un compresseur, une combinaison de moteur électrique et de pompe. Dans le compresseur, un réfrigérant gazeux à basse pression est comprimé à un volume considérablement réduit. Cette compression augmente la température et la pression du réfrigérant et le pousse dans le composant suivant, le condenseur. Le condenseur est simplement une bobine de tube sur laquelle l’air peut circuler. Dans le condenseur, le gaz haute pression/haute température libère sa chaleur et devient liquide.
On sentira souvent la chaleur rejetée par un condenseur à l’arrière d’un réfrigérateur domestique ou par le serpentin extérieur d’un climatiseur central. La chaleur évacuée était à l’origine absorbée par le réfrigérant dans l’espace climatisé. Le réfrigérant maintenant liquéfié s’écoule à travers le condenseur car le compresseur maintient la pression derrière lui.
L’arrêt suivant est un dispositif de mesure, qui peut être une vanne mécanique ou simplement un tube de petit diamètre, qui étouffe le flux de réfrigérant. Le réfrigérant liquide passe à travers le dispositif de dosage dans un autre serpentin appelé évaporateur. Ici, sa pression chute rapidement et le réfrigérant commence à bouillir à une température qui n’est généralement pas associée à l’ébullition : environ zéro degré Fahrenheit (moins -18 Celsius) dans un congélateur domestique typique. Cette ébullition à basse température est en fait l’absorption de chaleur par le réfrigérant. Le réfrigérant gazeux chargé de chaleur retourne dans le compresseur et le cycle se répète jusqu’à ce que le thermostat soit satisfait.
Le cycle de réfrigération mécanique se décompose en quatre phases : compression, condensation, dosage et évaporation. La chaleur s’écoule dans l’évaporateur et hors du condenseur, faisant des deux types de serpentins des échangeurs de chaleur. La réfrigération mécanique n’est pas nécessairement le moyen de refroidissement le plus efficace ou le plus respectueux de l’environnement, mais sa simplicité garantit pratiquement qu’elle sera la norme dans un avenir prévisible.