Contrariamente alla percezione popolare, l’aria condizionata (AC) non riguarda l’aggiunta di aria fresca alla stanza, ma piuttosto l’allontanamento del calore. Il risultato finale è uno spazio con molto meno calore, che lo fa sentire più fresco per gli occupanti. L’aria condizionata sfrutta gli effetti dell’evaporazione, proprio come un tampone di alcol fa sentire la pelle di una persona più fresca mentre il liquido evapora. L’alcol non abbassa la temperatura della pelle della persona, ma piuttosto sottrae calore all’aria mentre si trasforma in gas.
Le unità di condizionamento dell’aria contengono una sostanza chimica speciale chiamata refrigerante, che ha la capacità unica di passare da un gas a un liquido in un breve lasso di tempo. Un refrigerante chiamato freon è comunemente usato nelle unità AC, sebbene siano disponibili altri refrigeranti commerciali. Il refrigerante viene pompato nell’unità in fabbrica, insieme a una piccola quantità di olio lubrificante per il compressore.
Le parti di una tipica unità CA di solito formano un sistema chiuso costituito da un compressore, un condensatore, una valvola di espansione e un termostato. I ventilatori motorizzati aiutano a far circolare l’aria condizionata, mentre le sottili alette metalliche consentono una rapida dissipazione del calore. La parte più pesante di un tipico condizionatore d’aria è spesso il compressore, poiché deve essere abbastanza forte da sopportare una quantità significativa di pressione.
Il processo di raffreddamento di un’area inizia con il refrigerante che entra nel compressore, solitamente situato nella parte inferiore dell’unità. A questo punto, il refrigerante è un gas freddo. Quando il gas entra nella camera interna del compressore, il compressore comprime il refrigerante e il gas diventa un gas molto caldo ad alta pressione. Questo gas caldo passa attraverso una serie di batterie condensanti poste all’esterno della stanza da raffreddare. Il calore si dissipa nell’aria esterna, proprio come il radiatore di un’auto dissipa il calore dal liquido di raffreddamento del motore. Una volta che il refrigerante raggiunge la fine di queste serpentine, è significativamente più freddo e in forma liquida.
Questo liquido è ancora ad alta pressione, come il contenuto di una bomboletta spray. Nel caso dell’aria condizionata, il refrigerante liquido viene forzato attraverso un’apertura molto piccola chiamata valvola di espansione. Il refrigerante liquido fuoriesce dall’altra estremità dell’espansione una quantità molto piccola alla volta. Poiché il refrigerante evapora a una temperatura molto più bassa dell’acqua, inizia ad evaporare mentre viaggia attraverso un’altra serie di bobine. È questa azione di evaporazione che sottrae calore all’aria circostante, compresa l’aria contenuta nella stanza. Il ventilatore dell’unità soffia attraverso alette metalliche poste su queste batterie, provocando la sensazione di raffreddamento nella stanza.
A questo punto, il liquido refrigerante è tornato ad essere un gas freddo e rientra nel compressore, dove ricomincia l’intero processo fino a quando un termostato non registra una temperatura specifica e spegne il compressore. Quando la stanza si riscalda, il termostato rileva il calore aggiunto e il compressore si riaccende per creare più gas caldo pressurizzato. Ad un certo punto, la temperatura della stanza potrebbe eguagliare la potenza di raffreddamento del condizionatore d’aria e il compressore si spegnerà di nuovo. I sistemi di condizionamento dell’aria della maggior parte delle case beneficiano di misure di risparmio energetico come l’utilizzo di tende da sole e le porte chiuse, poiché non devono lavorare così duramente per mantenere la stanza a un livello accettabile di raffreddamento.