La refrigerazione meccanica è un metodo per rimuovere il calore da dove non è voluto e rilasciarlo altrove. La stragrande maggioranza dei frigoriferi, congelatori e condizionatori domestici utilizza il ciclo di refrigerazione meccanico per produrre un effetto di raffreddamento. Esistono altri metodi non meccanici utilizzati per produrre il raffreddamento, ma il loro uso è per lo più limitato ad applicazioni specializzate o industriali.
Un sistema di refrigerazione meccanico si raffredda facendo circolare un fluido attraverso un circuito sigillato di tubi o tubazioni. Il fluido assorbe il calore nello spazio da raffreddare e lo trasporta dove è meno discutibile. L’intero ciclo si basa su pochi componenti e leggi fisiche per ridurre la temperatura di un’area.
L’aspetto meccanico del ciclo inizia con un compressore, un motore elettrico combinato e una pompa. Nel compressore, un refrigerante gassoso a bassa pressione viene compresso fino a un volume notevolmente ridotto. Questa compressione aumenta la temperatura e la pressione del refrigerante e lo spinge nel componente successivo, il condensatore. Il condensatore è semplicemente una bobina di tubi su cui l’aria può fluire. Nel condensatore, il gas ad alta pressione/alta temperatura rilascia il suo calore e diventa liquido.
Si sentirà spesso il calore emesso da un condensatore sul retro di un frigorifero domestico o dal componente della bobina esterna di un condizionatore d’aria centrale. Il calore scaricato era originariamente assorbito dal refrigerante nell’ambiente climatizzato. Il refrigerante ora liquefatto scorre attraverso il condensatore perché il compressore mantiene la pressione dietro di esso.
La fermata successiva è un dispositivo di misurazione, che può essere una valvola meccanica o semplicemente un tubo di piccolo diametro, che strozza il flusso di refrigerante. Il refrigerante liquido passa attraverso il dispositivo di misurazione in un’altra serpentina chiamata evaporatore. Qui, la sua pressione scende rapidamente e il refrigerante inizia a bollire a una temperatura non solitamente associata all’ebollizione: circa zero gradi Fahrenheit (meno -18 gradi Celsius) in un tipico congelatore domestico. Questa ebollizione a bassa temperatura è in realtà l’assorbimento di calore da parte del refrigerante. Il refrigerante gassoso carico di calore ritorna nel compressore e il ciclo si ripete finché il termostato non è soddisfatto.
Il ciclo di refrigerazione meccanica si suddivide in quattro fasi: compressione, condensazione, dosaggio ed evaporazione. Il calore fluisce nell’evaporatore e fuori dal condensatore, rendendo entrambi i tipi di batterie di scambiatori di calore. La refrigerazione meccanica non è necessariamente il mezzo di raffreddamento più efficiente o rispettoso dell’ambiente, ma la sua semplicità garantisce virtualmente che sarà lo standard per il prossimo futuro.