Elementi fondamentali circuito frigorifero e funzionamento

Il circuito frigorifero è composto da quattro elementi fondamentali che sono:
1) Il compressore
Il compressore è il cuore della macchina per il condizionamento e la sua funzione è quella di comprimere il gas frigorigeno e portarlo ad alta pressione. Facendo ciò provoca anche il suo riscaldamento.
2) Il condensatore
Il condensatore è uno scambiatore di calore ed è costruito in modo di garantire il miglior scambio possibile di calore tra il fluido frigorigeno che scorre all'interno e l'altro fluido (aria, acqua o altro)che lo attraversa all'esterno.E' all'interno del condensatore che avviene il cambiamento di stato del fluido frigorigeno che dallo stato gassoso cedendo calore all'esterno si raffredda riscaldando il fluido che c'è dall'altra parte fino al punto in cui inizia la sua trasformazione in liquido che continua col rilascio del calore all'esterno fino alla completa trasformazione allo stato liquido.
Nel condensatore dei condizionatori entra fluido frigorigeno allo stato gassoso ad alta temperatura (più di 100°C) ed alta pressione ed esce lo stesso fluido allo stato liquido a media temperatura (mediamente circa 40°C) ed alta pressione (cica 16atmosfere).
3) L'evaporatore
Questo componente del circuito frigorifero è concettualmente identico nel suo funzionamento al condensatore, da cui si differenzia per la sua funzione esattamente simmetrica. In questo componente infatti il flluido frigorigeno allo stato liquido compie la sua trasformazione inversa, cioè passa dallo stato liquido allo stato gassoso assorbendo calore dall'esterno cioè raffreddando il fluido che passa dall'altra parte.
Qui il fluido frigorigeno entra a bassa pressione e bassa temperatura allo stato liquido ed esce a bassa pressione (circa 4 atmosfere), bassa temperatura (circa +2°C) ma allo stato gassoso.
4) Valvola di espansione
Concettualmente possiamo immaginare un rubinetto con un passaggio molto stretto attraverso il quale il fluido frigorigeno allo stato liquido schizza nella sezione del circuito a bassa pressione.
Il passaggio nel rubinetto immaginario avviene attraverso un foro di una misura adeguata al mantenimento delle giuste pressioni a valle e a monte garantendo così il passaggio della giusta quantità di liquido
LOGICA e MODALITA' DI FUNZIONAMENTO
Se il funzionamento del circuito frigorifero può sembrare abbastanza semplice dal punto di vista concettuale,come potrete constatare dalle spiegazioni del suo funzionamento lo è sicuramente molto meno dal punto di vista pratico.
Quì di seguito una descrizione a grandi linee di quello che avviene all'interno del circuito frigorifero che naturalmente non ha la pretesa di essere precisa ed esauriente.
Iniziamo la descrizione proprio dal primo componente elencato e cioè il compressore che comprimendo il fluido frigorigeno allo stato gassoso, a bassa temperatura e pressione (es.+5°C / 4bar) lo porta , sempre allo stato gassoso, ad alta temperatura e pressione (es.16bar / 100°C).
Da questa situazione il gas viene inviato attraverso delle tubazioni di rame al condensatore dove avviene il raffreddamento fino a circa 40°C e poi il cambiamento di stato da gas a liquido per lo scambio con l'aria esterna che viene riscaldata.
Dopo l'esecuzione di questa fase c'è il passaggio del fluido frigorigeno sotto forma di liquido ad alta pressione, dal condensatore alla valvola di espansione (organo di laminazione, accurater ecc.) dove avviene il nuovo passaggio di pressione da alta (circa 16 bar) a bassa (circa 4 bar) mantenendo sempre lo stato liquido.
A questo punto il fluido frigorigeno liquido a bassa pressione e modesta temperatura (4 bar / 40°C), sempre attraverso tubazioni di rame, viene portato all'evaporatore.
In questo componente avviene appunto il fenomeno dell'evaporazione a bassa pressione e bassa temperatura (circa 4 bar e 2°C).
La trasformazione del fluido frigorigeno dallo stato liquido allo stato di vapore gassoso avviene per bollitura dello stesso succhiando calore dall'aria dell'ambiente che attraversa l'evaporatore.
E' in questa fase che viene ceduto freddo all'aria che raffredda l'ambiente.
E' chiaro che se ipoteticamente si rovescia la macchina e cioè si pone i'evaporatore all'esterno ed il condensatore all'interno si avrà il raffrescamento all'esterno ed il riscaldamento all'interno, giusto quello che può servire in inverno.(il tutto viene eseguito non montando la macchina a rovescio ma per mezzo del lavoro di un'apposita valvola a 4 vie con la quale si invertono i flussi del fluido frigorigeno).
Questa è la ragione per cui si parla di climatizzatori e cioè macchine a pompa di calore che sono in grado nella stagione invernale di prelevare una certa quantità di calore dall'aria esterna a bassa temperatura e cederla all'aria interna ad alta temperatura.