“Gőzkompressziós hűtőkör” a hűtési alkalmazásokban használt zárt körfolyamatok működésének leírására adott elnevezés.
Ez egy hűtőközeg elpárolgását használja ki a körfolyamaton belül, konkrétan egy elpárologtatónak nevezett hőcserélőben, amely energiát vesz fel a környező levegőből; ezt az energiát aztán természetes vagy ventilátorral kényszerített konvekcióval juttatják el az élelmiszer-tároló rekeszbe (lásd még “HIDEGÍTÉS” és “NYOMÁS & HŐSÉG”).
A hűtőközeg elpárolgása után már nem képes jelentős mennyiségű energiát felvenni, ezért kondenzációval vissza kell térnie a folyékony állapotba.
A probléma tehát abból adódik, hogy a hűtőközeg energiájának elnyeléséhez elég “hideg” környezettel kell rendelkezni, ami természetesen nem lehet ugyanaz a tárolórekesz, amelyet éppen lehűtöttek.
A nyomás és a hőmérséklet közötti összefüggést kihasználva az állapotváltozásnál, ahol a nagyobb nyomás magasabb hőmérsékletnek felel meg, egy kompresszorral a hűtőközeget az elpárologtatónál nagyobb nyomásra (akár 8-10-szeresre!), hogy a kondenzációs folyamat olyan hőmérsékleten történhessen, amely kompatibilis egy könnyen elérhető “hideg” forrással, általában a külső levegővel.
A kondenzáció tehát magas hőmérsékleten (általában 35-55°C) történik egy hőcserélőben, ahol a két folyadék a külső levegő és a hűtőközeg. Az utóbbi kondenzálódik és visszatér folyékony állapotba, míg a külső levegő felmelegszik.
A folyékony hűtőközeg még mindig nagy nyomáson van, amikor elhagyja a kondenzátort. Ezért egy tágulási berendezésre van szükség a folyékony hűtőközeg tágításához és a nyomás csökkentéséhez arra az értékre, amelyen a párolgás bekövetkezik; a hűtőközeg most már visszatért eredeti állapotába (alacsony nyomáson és hőmérsékleten lévő folyadék) és ismét képes energiát felvenni az élelmiszer-tároló térben lévő levegőből.
A hűtőközeg-körfolyamat fő alkotóelemei tehát:
Epárologtató: ez egy radiátorhoz hasonló hőcserélő, ha levegővel használják (lamellás tekercs), vagy kompaktabb, ha vízzel (lemezes hőcserélő, csőköteg); vezetés útján cserél energiát az elpárolgó hűtőközeg, amely folyadékból gáz halmazállapotot vált, és a környező levegő (vagy víz) között, amely ennek következtében lehűl. A párolgás gyakorlatilag állandó nyomáson és hőmérsékleten történik, egy kis nyomáseséstől eltekintve. Az elpárologtatóból kilépő hűtőközeg túlhevített gáz, amelynek hőmérséklete valamivel magasabb, mint a párolgási hőmérséklet.
Kompresszor: olyan berendezés, amely térfogatsűrítést, azaz fokozatos térfogatcsökkenést biztosít forgó vagy dugattyús rendszerrel. A kompresszor feladata a hűtőközeg keringtetése a körfolyamaton belül, konkrétan gázként szívja be az elpárologtatóból, majd összenyomja és nagyobb nyomáson a kondenzátorba juttatja. A kompresszor által végzett mechanikai munka a gáz hőmérsékletének jelentős (időnként 100 °C feletti) emelkedésével, valamint energiafogyasztással jár. A kompresszor energiafogyasztása a két üzemi nyomás közötti különbségtől függ. A kompresszorba belépő hűtőközegnek gáz halmazállapotúnak kell lennie, mivel a folyadékok köztudottan összenyomhatatlanok. A kompresszor akkor kezd el működni, amikor a készüléknek hűtést kell biztosítania, és általában a hőmérséklet-szabályozó rendszereken keresztül aktiválódik.
Kondenzátor: Ez egy hőcserélő, amely hasonló az elpárologtatóhoz, de valamivel nagyobb, és lehet lamellás tekercs, lemezes hőcserélő vagy csőköteg is. Ez energiát cserél a ventilátorok által befújt külső levegő (vagy víz) és a kompresszor által kibocsátott forró gáz formájában lévő hűtőközeg között. A hűtőközeg lehűl, majd gyakorlatilag állandó hőmérsékleten és nyomáson kondenzálódik, azaz enyhe alulhűtésen megy keresztül. A kondenzátor kimeneténél a hűtőközeg magas nyomáson és a kondenzációs hőmérsékletnél valamivel alacsonyabb hőmérsékleten, folyékony állapotban lesz.
Tágítóberendezés: ez egy kalibrált nyílásból, egy vékony kapilláris csőből vagy egy mechanikus vagy motoros vezérlésű, mikroprocesszoros vezérlésű szabályozószelepből áll. A tágulási berendezés által létrehozott fojtás csökkenti a kondenzátort elhagyó folyékony hűtőközeg nyomását energiacsere nélkül. Ez kihasználja a Bernoulli-elvet, amely szerint a folyadék sebessége egy szűkületen keresztül jelentősen megnő, ami nyomáscsökkenést és ennek megfelelő hőmérséklet-csökkenést okoz. Ily módon a folyékony hűtőközeg visszatér alacsony nyomásra és alacsony hőmérsékletre, és készen áll arra, hogy ismét elpárologjon, megismételve a fent leírt ciklust.
A tágulási berendezésnek az is a feladata, hogy szabályozza a hűtőközeg áramlását a körfolyamaton keresztül. A túlzott mennyiség a kompresszor károsodását kockáztatja, mivel az nem párolog el teljesen az elpárologtatóban, hanem részben folyékony állapotban marad. Az elégtelen mennyiség érzékenyen csökkenti a készülék hatásfokát, mivel a párologtatót nem használja ki teljes mértékben.