La réfrigération à compression de vapeur est un système de réfrigération qui utilise un réfrigérant liquide en circulation pour absorber et éliminer la chaleur d’un espace qui a besoin de refroidissement. Dans tout procédé de réfrigération, la chaleur est transférée d’une région à une autre à l’aide d’un agent externe. Dans le système de réfrigération à compression de vapeur, qui est largement utilisé, l’agent externe est un compresseur. Les autres systèmes utilisés sont la réfrigération au gaz, la réfrigération à absorption de vapeur et la réfrigération à vortex. La réfrigération à vapeur d’eau à jet de vapeur, le refroidissement magnétique et la réfrigération thermoélectrique sont quelques-uns des autres systèmes de réfrigération utilisés pour des applications spécifiques.
Ce cycle de réfrigération particulier contient quatre composants principaux, qui sont le compresseur, l’évaporateur, le condenseur et le papillon des gaz. L’évaporateur est responsable à la fois d’absorber et d’évacuer la chaleur. Le réfrigérant liquide pénètre dans l’évaporateur dans des conditions de très basse pression et de basse température ; il fait beaucoup plus froid que l’espace qui a besoin d’être réfrigéré. Ce mélange froid pénètre dans les tubes ou serpentins de l’évaporateur. L’air chaud dans l’espace clos est ventilé à travers les tubes transportant le liquide réfrigérant extrêmement froid.
À la suite de ce contact, la partie liquide du réfrigérant s’évapore et l’air circulant devient plus froid. La température dans l’espace clos chute jusqu’à ce qu’elle atteigne la température souhaitée. Le réfrigérant sort de l’évaporateur sous forme de vapeur légèrement surchauffée et pénètre dans le compresseur. Le compresseur comprime la vapeur à une pression plus élevée, ce qui lui donne également une température plus élevée. L’augmentation de la chaleur est due au fait qu’une partie de l’énergie utilisée dans le processus de compression est transférée à la vapeur.
La vapeur surchauffée quitte le compresseur et pénètre dans le condenseur où elle est refroidie à l’aide d’eau ou d’air de refroidissement. La chaleur de la vapeur est transférée et emportée par l’eau ou l’air dans le condenseur. Le réfrigérant sort du condenseur sous forme de liquide à haute pression, et sa pression est ensuite diminuée à l’aide du papillon des gaz.
Une partie du flash liquide s’évapore en raison de la réduction soudaine de la pression. L’étranglement réduit non seulement la pression du réfrigérant, mais il contrôle également son débit dans l’évaporateur, et le cycle recommence. En résumé, la chaleur est à la fois absorbée et évacuée de l’espace qui a besoin d’être refroidi par le réfrigérant circulant dans l’évaporateur au sein du système de réfrigération à compression de vapeur. Cette chaleur est traitée à l’intérieur du condenseur où l’air ou l’eau de refroidissement transfère la chaleur ailleurs.
Les réfrigérateurs et congélateurs ménagers sont des applications courantes du système de réfrigération à compression de vapeur. Il est utilisé commercialement pour climatiser les bureaux, les hôtels et les résidences privées. Les automobiles, les wagons de chemin de fer et les camions sont d’autres endroits où les systèmes de réfrigération à compression de vapeur sont appliqués. Également déployé à grande échelle dans les usines de traitement et les raffineries, le système est à la fois peu coûteux et mature. L’efficacité des systèmes de réfrigération à compression de vapeur peut atteindre 60%.