É tudo sobre a relação temperatura/pressão, e como a pressão afecta o ponto de ebulição do refrigerante. medida que a pressão de um refrigerante sobe, o mesmo acontece com a temperatura e o ponto de ebulição. Quando a pressão diminui, a temperatura e o ponto de ebulição também diminuem. Os sistemas de ar condicionado (e alguns sistemas de aquecimento) tiram partido disto, para arrefecer (aquecer) o ar dentro de um edifício.

Sistema normal

Num sistema normal, o compressor comprime o vapor refrigerante. Isto faz com que o vapor seja tanto a alta temperatura, como a alta pressão. O vapor quente move-se através das serpentinas do condensador, onde parte do calor é transferido para o ar exterior. Quando o vapor sai finalmente do condensador, é um líquido quente. O líquido quente move-se através da linha de líquido, para o edifício, em direcção às serpentinas do evaporador. Pouco antes de o líquido refrigerante quente atingir o evaporador, é forçado através de um dispositivo de medição. O dispositivo realmente utilizado depende do sistema, mas os tubos capilares são comuns.

Quando o líquido quente é forçado através do dispositivo dosificador, a pressão baixa substancialmente. A queda de pressão faz com que a temperatura e o ponto de ebulição do líquido também caiam. Como o ar interior é forçado sobre as serpentinas do evaporador, o refrigerante líquido frio nas serpentinas absorve o calor do ar. O calor faz com que o refrigerante ferva, o que o altera para um vapor de baixa pressão. Quando o refrigerante chega ao fim do evaporador, é um vapor frio. O vapor frio desce pela linha de sucção, e volta ao compressor onde o ciclo de refrigeração pode recomeçar.

Refrigerante baixo

Quando o refrigerante no sistema é baixo, a pressão; e portanto a temperatura, do refrigerante também será mais baixa. Num sistema normal, a temperatura do refrigerante no início do evaporador será em torno da temperatura de congelação da água (32°F). À medida que o ar interior se move sobre as serpentinas frias, a humidade do ar condensará sobre as serpentinas. Esta condensação irá pingar inofensivamente das serpentinas, e para o dreno de condensado.

Quando o refrigerante estiver baixo, a temperatura do refrigerante no início das serpentinas do evaporador será mais fria do que o ponto de congelação da água (menos de 32°F). Como as bobinas são tão frias, a condensação que se forma nas bobinas congelará. À medida que o gelo se acumula nas serpentinas, restringe o fluxo de ar através das serpentinas. Devido à restrição, o refrigerante não pode absorver tanto calor do ar interior que se move sobre as serpentinas. Isto faz com que o refrigerante ferva mais tarde no evaporador, o que faz com que o gelo se forme mais ao longo das serpentinas. Esta situação continua a progredir, até que todo o evaporador seja um bloco de gelo. Uma vez que isso aconteça, o refrigerante começará a ferver na linha de sucção. Isto faz com que a temperatura da linha de sucção desça, e tal como no evaporador, causa o congelamento da condensação.

Eventualmente, o congelamento funciona até ao compressor, que é onde o problema pode realmente começar. Se for permitido funcionar nesta condição durante demasiado tempo, o refrigerante líquido pode fazer o seu caminho de volta para o compressor. Se isto acontecer, o compressor pode ser danificado.

Também deve ser notado. Quando o nível de refrigerante cai demasiado baixo, o sistema deixa de funcionar. Portanto, este problema só ocorre num “ponto doce”, onde o refrigerante é baixo, mas não demasiado baixo.

Primeiro alguns antecedentes. O HVAC consiste num circuito fechado de refrigerante. No exterior da sua casa estará um compressor e bobinas. O compressor comprime o refrigerante e o processo de compressão obriga o refrigerante a emitir o excesso de calor que se esgota nas serpentinas. No interior da sua casa encontra-se uma unidade evaporadora com serpentinas. O refrigerante passa através de uma abertura estreita, altura em que se expande para o outro lado como um gás (pense numa lata de spray). O processo de conversão para um gás absorve o calor das serpentinas (que têm o ar de retorno passando por cima delas no seu caminho para as condutas).

Quando os níveis de refrigerante estão baixos, há diferentes formas de compreender este impacto. Já vi descrito que há menos refrigerante para absorver o calor de casa e o circuito fechado fica demasiado frio depois de esgotar o pouco calor que recolhe no exterior. Mas, para mim, faz mais sentido imaginar o efeito da queda de pressão nas bobinas do evaporador. Quanto mais as quedas de pressão nessas serpentinas, mais extrema é a diferença de temperatura à medida que o refrigerante se expande para um gás cada vez menos denso. Mas tenha em mente que ainda tem menos refrigerante a mover o calor, por isso, enquanto o refrigerante que permanece é mais frio, também é menos eficiente.

Adicionalmente, esse refrigerante de temperatura mais baixa vem com um lado negativo. Assim que as bobinas caem abaixo do ponto de congelação, a humidade no ar de retorno que passa por cima das bobinas não se condensa e esgota o dreno do condensado (pense num copo de água fria num dia quente e húmido, as suas bobinas parecem-se normalmente com isso). Em vez disso, essa condensação congela até ser um bloco sólido de gelo e nenhum ar pode passar por ela. Este mesmo problema pode acontecer se o seu HVAC funcionar quando a temperatura exterior é demasiado baixa, tanto calor é removido pelas serpentinas exteriores, que quando o refrigerante passa através do evaporador fica abaixo do ponto de congelação. É por isso que é muito importante não sobredimensionar um HVAC para a sua casa, arrefecerá o ar demasiado depressa e resultará no congelamento, e funcionará durante períodos de tempo muito curtos mas não removerá humidade suficiente devido a esses curtos períodos de tempo, deixando-o muito húmido no Verão.