Nel campo della refrigerazione industriale, probablimente, il congelamento e la conservazione degli alimenti costituiscono le applicazioni più importanti, per le quali esiste grande attenzione verso la sicurezza degli impianti.
In tutte le applicazioni risulta, comunque, fondamentale assicurare il controllo e il mantenimento di certe condizioni:
temperatura,
umidità,
velocità dell'aria.
Oltre a questo, è necessario calcolare in maniera precisa il carico frigorifero dovuto al prodotto immagazzinato.
Questo settore si differenzia dal condizionamento e dalla climatizzazione per i carichi frigoriferi e le potenze in gioco, ma il procedimento di produzione del freddo è il medesimo.
Il funzionamento di base del ciclo frigorifero consiste nell'azione combinata di alcuni meccanismi, che sfruttano la proprietà di un elemento (fluido refrigerante) in grado di assorbire il calore presente nell'ambiente in fase di evaporazione, e di cederlo in fase di condensazione.
Infatti è possibile distinguere l'azione del fluido refrigerante all'interno del circuito in due fasi:
il fluido refrigerante passa dallo stato liquido a quello gassoso assorbendo dall'ambiente circostante una certa quantità di calore (corrispondente al calore latente di vaporizzazione), raffreddandolo. Ciò avviene in condizioni di temperatura e pressione ridotte.
il fluido refrigerante allo stato di vapore cede il calore assorbito, ritorna allo stato liquido e può ricominciare il ciclo descritto.
I principali componenti di un sistema di refrigerazione meccanica sono:
Compressore: la sua funzione è di aspirare il gas vapore surriscaldato proveniente dall'evaporatore e comprimerlo verso il condensatore dove diventerà nuovamente liquido. Il lavoro meccanico del compressore implica un aumento del calore contenuto nel vapore. Per effetto della compressione aumenta la pressione del vapore e quindi la sua temperatura.
Condensatore: assorbe il calore del gas che evapora nell'evaporatore (più il calore di compressione) permettendo così la condensazione. Negli impianti frigoriferi il condensatore è costituito da tubi alettati o da una serpentina contenenti un fluido refrigerante, e può essere raffreddato: ad aria, ad acqua, a fascio tubiero.
Valvola di espansione: ha la funzione di abbassare la pressione del gas proveniente dal condensatore in modo tale da abbassare il punto di ebollizione e quindi la temperatura di evaporazione.
Evaporatore: accumula il gas liquido che giunge dal condensatore attraverso l'organo di regolazione. Asportando calore dall'aria che attraversa l'evaporatore, il liquido refrigerante evapora mantenendo la pressione costante.
Ventilatori: vengono impiegati sia per la ventilazione interna , sia per quella esterna. All'interno aspirano aria dall'ambiente e la convogliano attraverso l'evaporatore per poi distribuirla refrigerata nuovamente nell'ambiente. All'esterno hanno lo scopo di raffreddare il refrigerante, forzando la circolazione dell'aria attraverso il condensatore.
All'interno di un refrigeratore il refrigerante viene utilizzato per assorbire calore da una zona e trasferirlo in un'altra. È perciò importante ottimizzare il tasso di trasferimento del calore. A questo proposito vengono in genere utilizzati materiali che hanno una buona conducibilità termica come il rame e l'alluminio. Un altro modo per migliorare il trasferimento del calore è quello di ampliare le superfici di condensatore ed evaporatore.
