La refrigerazione a compressione di vapore è un sistema di refrigerazione che utilizza un refrigerante liquido circolante per assorbire e rimuovere il calore da uno spazio che necessita di raffreddamento. In qualsiasi processo di refrigerazione, il calore viene trasferito da una regione all’altra con l’ausilio di un agente esterno. Nel sistema di refrigerazione a compressione di vapore, ampiamente utilizzato, l’agente esterno è un compressore. Altri sistemi impiegati sono la refrigerazione a gas, la refrigerazione ad assorbimento di vapore e la refrigerazione a vortice. La refrigerazione a vapore acqueo a getto di vapore, il raffreddamento magnetico e la refrigerazione termoelettrica sono alcuni degli altri sistemi di refrigerazione utilizzati per applicazioni specifiche.
Questo particolare ciclo di refrigerazione contiene quattro componenti principali, che sono il compressore, l’evaporatore, il condensatore e la valvola a farfalla. L’evaporatore è responsabile sia dell’assorbimento che della rimozione del calore. Il refrigerante liquido entra nell’evaporatore in condizioni di bassissima pressione e bassa temperatura; è molto più freddo dello spazio che necessita di refrigerazione. Questa miscela fredda entra nei tubi o nelle serpentine dell’evaporatore. L’aria calda all’interno dello spazio chiuso viene convogliata attraverso i tubi che trasportano il liquido refrigerante estremamente freddo.
A seguito di questo contatto, la parte liquida del refrigerante evapora e l’aria in circolo si raffredda. La temperatura nello spazio chiuso scende fino a raggiungere la temperatura desiderata. Il refrigerante esce dall’evaporatore sotto forma di vapore leggermente surriscaldato ed entra nel compressore. Il compressore comprime il vapore a una pressione più elevata, il che si traduce in una temperatura più elevata. L’aumento di calore è dovuto al trasferimento al vapore di parte dell’energia utilizzata nel processo di compressione.
Il vapore surriscaldato esce dal compressore ed entra nel condensatore dove viene raffreddato con l’ausilio di acqua o aria di raffreddamento. Il calore del vapore viene trasferito e portato via dall’acqua o dall’aria nel condensatore. Il refrigerante esce dal condensatore come liquido ad alta pressione e la sua pressione viene quindi ridotta con l’ausilio della valvola a farfalla.
Parte del flash del liquido evapora a causa dell’improvvisa riduzione della pressione. La valvola a farfalla non solo riduce la pressione del refrigerante, ma controlla anche il suo flusso nell’evaporatore e il ciclo ricomincia. Per riassumere, il calore viene sia assorbito che rimosso dallo spazio che necessita di raffreddamento dal refrigerante in circolazione nell’evaporatore all’interno del sistema di refrigerazione a compressione di vapore. Questo calore viene elaborato all’interno del condensatore dove l’aria di raffreddamento o l’acqua trasferiscono il calore altrove.
I frigoriferi e i congelatori domestici sono applicazioni comuni del sistema di refrigerazione a compressione di vapore. È usato commercialmente per climatizzare uffici, hotel e residenze private. Automobili, vagoni ferroviari e camion sono altri luoghi in cui vengono applicati i sistemi di refrigerazione a compressione di vapore. Anche implementato su larga scala negli impianti di lavorazione e nelle raffinerie, il sistema è sia economico che maturo. L’efficienza dei sistemi di refrigerazione a compressione di vapore può raggiungere il 60%.