O funcionamento de um sistema de ar condicionado doméstico é incompreensível para muitos de nós. Fornos são fáceis de entender - eles aquecem o ar e sopram em sua casa em dutos. As caldeiras produzem água quente ou vapor e movem-na para a sua casa em tubos. Mas como os sistemas de ar condicionado produzem um ar frio e desumidificado nos dias de verão? Para entendê-lo, você tem que voltar a um princípio que você pode ter aprendido em uma escola de física ou faculdade: a regra de que qualquer gás esfria à medida que se expande.
Os componentes
Assumindo alguma simplificação, você pode pensar em um condicionador de ar como uma máquina que retira calor de sua casa e o despe fora usando cinco partes inter-relacionadas:
- Refrigerante
- Compressor
- Condensador
- Válvula de expansão
- Bobina do evaporador
Existem muitos tipos de sistemas de ar condicionado que podem ser usados em casa, incluindo unidades de janela, condicionadores de ar portáteis, condicionadores de ar sem dutos e sistemas centrais de ar-condicionado. Apesar de suas diferenças, no entanto, a física de como eles funcionam é a mesma, e todos usam o processo de refrigeração de expansão direta. Em princípio, isso funciona da mesma maneira que a geladeira da sua casa.
Refrigerante
O refrigerante é o "sangue" que bombeia através de tubos de refrigeração no sistema do ar condicionado. Ele muda de estado de vapor de gás para líquido, uma vez que recolhe o calor de sua casa e ejeta o calor para o exterior. Um refrigerante é uma substância única na medida em que tem um ponto de ebulição muito baixo.
Isso significa que ele muda de um líquido para um vapor em baixas temperaturas. Isso é fundamental para que um sistema de ar-condicionado funcione com segurança sem gerar um nível perigoso de calor.
Compressor
Pense no compressor como o "coração" do sistema, bombeando o refrigerante através de todos os componentes de refrigeração em um grande circuito de cobre.
O refrigerante entra no compressor como vapor quente de baixa pressão e o deixa como vapor quente de alta pressão.
Condensador
Do compressor, o vapor refrigerante quente se move para o condensador. Aqui, o vapor de refrigerante quente de alta pressão é resfriado à medida que passa pelas bobinas de condensação. As bobinas têm aletas finas de metal (semelhantes à estrutura na frente de um radiador de automóveis) que conduzem o calor das bobinas. Um ventilador de condensador sopra ar sobre as aletas para acelerar o resfriamento do vapor dentro das bobinas. (Usar um pente de aleta durante a manutenção de rotina ajuda a manter essas aletas em forma.) À medida que o refrigerante esfria, ele muda de um vapor quente para um líquido quente em alta pressão e se move para a válvula de expansão. O compressor, a bobina do condensador e a ventoinha do condensador estão todos localizados nessa grande caixa ruidosa no seu quintal, que é frequentemente chamada de unidade de condensação.
Válvula de expansão
A válvula de expansão é o que realmente faz o trabalho de resfriamento. Quando o refrigerante líquido quente passa através de uma pequena abertura a alta pressão na válvula de um lado, surge como uma névoa fria de baixa pressão no outro lado. Este é o resultado de uma propriedade natural dos gases: à medida que um gás se expande, ele esfria. O ar condicionado não é mais do que um dispositivo projetado para forçar o gás refrigerante a se expandir, e é isso que cria sua capacidade de resfriar o ar.
Bobina do evaporador
O líquido frio de baixa pressão que está saindo da válvula de expansão passa pela bobina do evaporador localizada no plenum do seu forno. (O plenum é a grande caixa de metal entre o forno e o duto.) Aqui, o ar quente da sua casa sopra através da serpentina do evaporador e aquece-a, enquanto ao mesmo tempo a bobina transportando gás refrigerante expandido esfria sopro de ar através do evaporador, e o ar resfriado é circulado através do duto. À medida que o refrigerante aquece, ele começa a ferver e muda de um líquido frio para um vapor quente (um processo de evaporação). O vapor refrigerante então retorna ao compressor e à unidade de condensação externa, e os ciclos de resfriamento continuam.