IL CIRCUITO FRIGORIFERO
Per meglio capire come funziona un climatizzatore seguiamo il fluido refrigerante durante il suo percorso nel circuito frigorifero partendo dal punto di bassa pressione: l'evaporatore (unità interna).
Nell'evaporatore il freon passa dallo stato liquido (che ritroviamo all'imbocco dell'evaporatore) a quello di vapore (presente all'uscita dell'evaporatore) e per fare ciò abbiamo visto che c'è bisogno di calore, calore che prendiamo dall'aria contenuta nel locale da climatizzare. Così, facendo investire la serpentina che contiene il freon dall'aria, questa si raffredda cedendo calore al freon che assorbendolo si riscalda ed evapora. L'evaporatore rappresenta la parte fredda della macchina in quanto in esso il calore viene scambiato alla temperatura e alla pressione inferiore del ciclo.
Quando il freon si è trasformato completamente in vapore, viene aspirato dal compressore che ne aumenta la pressione e lo invia al condensatore. Qui avviene il processo inverso: il vapore (ulteriormente surriscaldato dall'azione del compressore) deve tornare liquido, cioè condensare, e per fare ciò ha bisogno di cedere calore: questo scambio avviene con l'aria esterna. Il condensatore costituisce la parte calda in quanto scambia calore alla temperatura e alla pressione più alta del ciclo. A questo punto il freon è ritornato allo stato liquido di partenza, ma è ad una pressione più elevata di quella che regna nell'evaporatore. Sarà quindi necessario farlo passare attraverso un capillare in modo di ridurre la pressione, Siamo così ritornati nell'evaporatore, nelle condizioni iniziali ed il ciclo può ricominciare.
Il freon ha preso calore dall'aria interna e ha ceduto calore a quella esterna: il risultato finale è che abbiamo utilizzato energia elettrica per muovere il compressore ed i ventilatori d'aria, ottenendo come effetto utile uno spostamento di calore da un ambiente interno, il locale da climatizzare, ad uno esterno, raffreddando e deumidificando l'aria dell'ambiente interno.
Per meglio apprezzare quanto spiegato sopra si può osservare il seguente diagramma pressione (asse y) / entalpia (asse x) [versione semplificata]. Ad ogni punto del circuito sopra descritto corrisponde una posizione del diagramma.
Essa aumenta all'aumentare della temperatura.
A Uscità Condensatore (alta pressione, "bassa" temperatura)
A - B Attraversamento del capillare con riduzione della pressione
B - C' Evaporazione del gas nell'evaporatore:il tratto
C-C' è un sovra-riscaldamento del gas effettuato per impedire il ritorno al compressore di refrigerante liquido non ancora evaporato (pressione costante, entalpia in aumento per evaporazione e riscaldamento del gas).
C' - D Compressione del gas nel compressore (aumento pressione e temperatura)
D - A Raffreddamento del gas nel condensatore (alta pressione, alta temperatura)
I punti B' ed E rappresentano le intersezioni fra il diagramma pressione/entalpia tipico del fluido (rappresenta il circuito "perfetto" come efficienza) e il diagramma reale del circuito frigorifero.
Si capisce pertanto come i tratti B'-B e C-C' rappresentino uno spreco:
- • tra B'-B si potrebbe teoricamente ridurre ulteriormente l'entalpia iniziale del fluido permettendogli di assorbire maggior calore in un secondo tempo
- • tra C-C' si surriscalda eccessivamente il fluido refrigerante nell'evaporatore (l'evaporatore è un pò più grosso del necessario) per essere certi che tutto il liquido sia evaporato evitando così pericolosi ritorni di refrigerante allo stato liquido al compressore.