“Dampkompressionskølecyklus” er betegnelsen for driften af de lukkede kredsløb, der anvendes i køleanvendelser.
Dette udnytter fordampningen af et kølemiddel inde i kredsløbet, nærmere bestemt i en varmeveksler kaldet fordamperen, som absorberer energi fra den omgivende luft; denne energi leveres derefter til fødevarelageret ved naturlig eller ventilatordrevet konvektion (se også “KOLDNING” og “TRYK & TEMPERATUR”).
Når kølemidlet er fordampet, kan det ikke længere optage betydelige mængder energi, og det skal derfor tilbageføres til flydende tilstand ved kondensation.
Der opstår således et problem med at have et miljø, der er “koldt” nok til at optage energi fra kølemidlet, hvilket naturligvis ikke kan være det samme lagerrum, som netop er blevet nedkølet.
Gennem udnyttelse af sammenhængen mellem tryk og temperatur ved tilstandsændring, hvor højere tryk svarer til højere temperaturer, anvendes en kompressor til at komprimere kølemidlet til et tryk, der er højere end i fordamperen (op til 8-10 gange!), således at kondensationsprocessen kan finde sted ved en temperatur, der er forenelig med en lettilgængelig “kold” kilde, typisk udeluften.
Kondensationen finder således sted ved en høj temperatur (normalt 35-55 °C) inde i en varmeveksler, hvor de to væsker er udeluft og kølemiddel. Sidstnævnte kondenserer og vender tilbage til flydende tilstand, mens udeluften vil blive opvarmet.
Det flydende kølemiddel er stadig under højt tryk, når det forlader kondensatoren. Der er derfor behov for en ekspansionsanordning for at ekspandere det flydende kølemiddel og reducere dets tryk til den værdi, hvor fordampningen finder sted; kølemidlet er nu vendt tilbage til sin oprindelige tilstand (flydende ved lavt tryk og lav temperatur) og kan igen optage energi fra luften i madopbevaringsrummet.
De vigtigste komponenter i et kølekredsløb er derfor:
Fordamper: Dette er en varmeveksler, der ligner en radiator, når den anvendes med luft (lamelvarmeveksler) eller mere kompakt, når den anvendes med vand (pladevarmeveksler, rørbundt); den udveksler energi ved ledning mellem kølemidlet, der fordamper og ændrer tilstand fra væske til gas, og den omgivende luft (eller vand), der afkøles som følge heraf. Fordampningen finder sted ved stort set konstant tryk og temperatur, bortset fra et lille trykfald. Det kølemiddel, der forlader fordamperen, er en overophedet gas, hvis temperatur er lidt højere end fordampningstemperaturen.
Kompressor: Dette er en anordning, der giver volumetrisk kompression, dvs. en gradvis reduktion af volumen, ved hjælp af roterende eller frem- og tilbagegående systemer. Kompressoren har til opgave at cirkulere kølemidlet i kredsløbet, nærmere bestemt at suge det ind som gas fra fordamperen og derefter komprimere det og afgive det under højere tryk til kondensatoren. Det mekaniske arbejde, som kompressoren udfører, medfører en betydelig stigning i gassens temperatur (til tider over 100 °C) samt et betydeligt strømforbrug. Kompressorens strømforbrug afhænger af forskellen mellem de to driftstryk. Det kølemiddel, der kommer ind i kompressoren, skal være i gasform, da væsker er notorisk inkompressible. Kompressoren begynder at arbejde, når enheden skal levere køling, og den aktiveres normalt via temperaturkontrolsystemer.
Kondensator: Dette er en varmeveksler, der ligner en fordamper, men er lidt større, og kan også være en lamelvarmeveksler, en pladevarmeveksler eller et rørbundt. Den udveksler energi mellem den udeluft (eller vand), der blæses ud af ventilatorer, og kølemidlet i form af varm gas, der udledes af kompressoren. Kølemidlet afkøles og kondenserer derefter ved en næsten konstant temperatur og et konstant tryk, hvilket betyder, at det undergår en mindre underafkøling. Ved kondensatorens udgang vil kølemidlet være i flydende tilstand ved højt tryk og med en temperatur, der er lidt lavere end kondenseringstemperaturen.
Ekspansionsanordning: Denne består af en kalibreret åbning, et tyndt kapillarrør eller en mekanisk eller motordreven reguleringsventil med mikroprocessorstyring. Den afkøling, som ekspansionsanordningen frembringer, sænker trykket i det flydende kølemiddel, der forlader kondensatoren, uden at der sker en energiudveksling. Dette udnytter Bernoulli-princippet, hvorefter en væskes hastighed gennem en forsnævring øges betydeligt, hvilket medfører et trykfald og et tilsvarende temperaturfald. På denne måde vender det flydende kølemiddel tilbage til lavt tryk og lav temperatur og er klar til at fordampe igen, hvorved den ovenfor beskrevne cyklus gentages.
Ekspansionsanordningen har også den funktion at styre kølemiddelstrømmen gennem kredsløbet. En for stor mængde risikerer at beskadige kompressoren, da det ikke fordamper fuldstændigt i fordamperen, men forbliver delvist i flydende tilstand. En utilstrækkelig mængde reducerer på følelig vis enhedens effektivitet, da fordamperen ikke udnyttes fuldt ud.