En els sistemes de refrigeració, les bobines del condensador són el lloc on es dissipa la major part de la calor durant el funcionament. Quan el compressor impulsa el refrigerant en forma de vapor calent, aquest flueix directament cap a aquestes bobines. Durant aquest procés, el sistema perd calor cap al medi ambient tant per contacte directe com pel moviment de l'aire al voltant de les bobines. El disseny dels condensadors moderns inclou una gran superfície gràcies a les petites aletes metàl·liques que sovint veiem sortint. S'utilitzen habitualment materials com el coure o l'alumini perquè condueixen molt bé la calor. Segons les normes del sector, aproximadament dos terços de tota la calor absorbida pel refrigerant s'expulsen precisament aquí. Les unitats comercials solen tenir ventiladors més grans que fan córrer aire sobre les bobines, fet que ajuda a refredar més ràpidament quan el sistema treballa més. Fer bé aquesta part assegura que el refrigerant surti a la temperatura adequada per poder tornar correctament a l'estat líquid.
Quan el refrigerant es refreda dins la unitat condensadora, canvia d'estat de vapor a líquid. El que anomenem subrefredament succeeix quan aquest líquid es refreda encara més, per sota del que s'anomena punt de temperatura de saturació. Aquest pas addicional de refredament evita la formació de gasos instantanis just abans d'arribar a la vàlvula d'expansió. Les bones pràctiques de subrefredament poden augmentar el rendiment general del sistema entre un 12 i fins i tot un 15 per cent, ja que mantenen el flux de refrigerant consistent a través del sistema, segons investigacions realitzades l'any passat per l'Institut HVAC Tech. Les bobines en aquests sistemes creen turbulència que ajuda a distribuir uniformement la calor sobre les superfícies. Un cop completament convertit en líquid i adequadament subrefredat, el refrigerant continua cap a la secció evaporadora. Els models més nous amb tecnologia de microcanalets aconsegueixen subrefredar-se molt més ràpidament que els dissenys antics, cosa que significa que les neveres modernes generalment consumeixen menys energia mentre fan la mateixa feina.
La manera com es transfereix la calor a través dels serpentins del condensador depèn principalment de dos processos: conducció i convecció. Quan el refrigerant s'escalfa dins el serpentin, condueix la calor directament a través de les parets metàl·liques. Al mateix temps, l'aire circumdant s'encarrega del refredament per convecció, eliminant bàsicament l'excés de calor. Alguns sistemes depenen del moviment natural de l'aire, però la majoria de sistemes moderns disposen de ventiladors que fan passar aire sobre els serpentins, cosa que funciona molt millor per mantenir les temperatures baixes. Diversos estudis indiquen que augmentar la superfície del condensador aproximadament un 30 per cent podria incrementar l'eficiència de pèrdua de calor entre un 18 i un 25 per cent, tot i que els resultats varien segons les condicions específiques. Per aquest motiu, molts fabricants dissenyen els seus serpentins amb tubs llargs de coure en forma sinuosa combinats amb nombroses aletes d'alumini que sobresurten per tot arreu. Aquestes aletes augmenten de manera significativa el contacte amb l'aire de refredament, fent que tot el sistema treballi més eficientment per dissipar la calor.
La forma i el disseny dels condensadors són molt importants a l'hora de gestionar la calor. El coure és un material excel·lent per a aquesta funció, ja que condueix la calor de manera molt eficient, amb una conductivitat d'uns 401 W/mK. Això vol dir que la calor circula ràpidament a través seu. Les aletes d'alumini fixades a aquests components de coure també ajuden, ja que augmenten la superfície, millorant el refredament mitjançant convecció. Últimament es fan servir cada cop més dissenys microcanal, que poden reduir entre un 25% i un 40% la necessitat de refrigerant en comparació amb els models tradicionals de tub i aleta. Quan els fabricants disposen els patrons d'aletes de manera escalonada, generen més turbulència en el flux d'aire, cosa que augmenta les taxes de dissipació tèrmica entre un 12% i un 18% en sistemes on l'aire és forçat a passar-hi. Aquestes dades estan recolzades per la investigació del Coil Material Efficiency Report. Totes aquestes millores fan possible que unitats domèstiques més petites continuïn tenint un bon rendiment malgrat l'espai limitat amb què compten.
Un sistema típic de condensador de nevera amb bobines té tres parts principals que treballen conjuntament per eliminar la calor de manera adequada. Les bobines en si sovint tenen forma de serp i estan fetes de coure o alumini, ja que aquests materials permeten una bona superfície de contacte per transferir la calor lluny del sistema. També hi ha tubs d'entrada i sortida connectats per controlar la velocitat amb què el refrigerant circula pel sistema. Això ajuda a mantenir la diferència de pressió adequada entre on el compressor envia el refrigerant i on el recull de nou a l'evaporador. Algunes investigacions recents de l'ASHRAE del 2023 van mostrar que ajustar correctament el flux de refrigerant pot reduir l'ús d'energia aproximadament un 12 per cent en models habituals de neveres. Estalvi significatiu al llarg del temps tant per a llars com per a empreses.
La majoria de llars encara depenen de tubs de coure per a les seves necessitats de climatització, mantenint al voltant de tres quarts del mercat gràcies a la seva excel·lent conductivitat tèrmica. L'alumini comença a fer-se notar en instal·lacions comercials més grans, assolint aproximadament un 22% d'aquest sector perquè és molt més fàcil de manipular durant la instal·lació degut al seu pes reduït. A l’instal·lar aquests sistemes, els tècnics solen combinar canonades d'entrada amb sortides del compressor que varien entre 1/4 de polzada i 3/8 de polzada de diàmetre per garantir un flux òptim sense crear embussos. La configuració de les sortides ajuda a refredar correctament el refrigerant abans que arribi a la vàlvula d'expansió. Fer-ho bé marca tota la diferència per mantenir un funcionament estable i assegurar que els canvis de fase es produeixin en el moment adequat.
Els ventiladors axials alimentats per motors de corrent continu sense escombretes poden moure entre 150 i 300 peus cúbics d'aire per minut a través dels serpentins. Això és, de fet, aproximadament un 40 per cent millor que els antics dissenys de motors de pol fosc que utilitzàvem l'any 2018. Les pales d'aquests ventiladors estan col·locades en angles compresos entre uns 22 graus i 35 graus, cosa que ajuda a transferir la calor de manera més eficient mantenint alhora el nivell de soroll per sota dels 45 decibels en la majoria d'aparells domèstics actuals. Els estudis sobre sistemes comercials de refrigeració també han descobert alguna cosa interessant: quan els fabricants van passar a ventiladors de velocitat variable en lloc dels de velocitat fixa, el consum energètic anual es va reduir aproximadament un 18%. Aquests ventiladors intel·ligents simplement ajusten la quantitat d'aire que circula segons les necessitats reals del sistema en cada moment.
Aproximadament el 92 per cent dels sistemes comercials de climatització depenen de sistemes de flux d'aire forçat perquè necessiten mantenir aquesta diferència de temperatura (ΔT) per sobre dels 15 graus Fahrenheit. Mentre tant, al voltant d’un terç de les cases més petites encara utilitzen mètodes de convecció natural, ja que són més senzills i econòmics d’instal·lar. Els models híbrids més nous combinen aquestes dues tècniques, activant ventiladors addicionals només quan la temperatura interior supera certs nivells. Segons les dades més recents d’Energy Star de 2023, aquest enfocament intel·ligent redueix aproximadament en un 23% la freqüència amb què els compressors s’encenen i apaguen. Menys cicles significa que les peces duren més i que el rendiment general del sistema millora amb el temps.
Quan la pols s'acumula en aquests serpentins del condensador, redueix l'eficiència de transferència de calor aproximadament un 30%. Això vol dir que els compressors han de treballar més del compte, funcionant entre un 12 i un 18 per cent més del necessari només per mantenir les temperatures adequades. El resultat? Les unitats residencials acaben consumint entre un 15 i un 25 per cent més d'energia del que haurien de consumir. Per als negocis on l'equipament funciona constantment durant tot el dia, aquestes xifres empitjoren encara més. Aquestes aletes obstruïdes es converteixen bàsicament en petites trampes tèrmiques, permetent que les temperatures superin el límit segur per al sistema. La majoria de manuals de manteniment d'instal·lacions comercials de refrigeració indiquen que la neteja regular marca tota la diferència. Després d'una bona neteja, la majoria de sistemes recuperen ràpidament el funcionament normal, normalment en uns dos dies. Val la pena fer l'esforç, ja que mantenir nets aquests serpentins estalvia diners a llarg termini i evita l'avinguda prematura de fallades en l'equipament.
Els nivells inadecuats de refrigerant provoquen problemes operatius clarament definits:
Les dades del camp indiquen que el 42% dels fallades del compressor provenen de desequilibris prolongats de refrigerant. La sobrecàrrega sovint resulta en bombardeig de líquid, danyant les plaques de vàlvula en el 93% dels casos. La subcàrrega accelera la degradació de l'oli tres vegades més en comparació amb sistemes correctament carregats, reduint l'efectivitat de la lubricació i escurçant la vida útil del compressor.
La tecnologia més recent de condensadors de microcanal supera els antics sistemes de tub i aleta en eficiència de dissipació de calor, amb un rendiment típicament un 22% millor. Què fa que aquests nous models siguin tan eficaços? Doncs bé, incorporen canals per al refrigerant que són aproximadament un 40% més estrets que abans. A més, estan fabricats en alúmini, que condueix la calor tres vegades més ràpid que els alternatives d'acer. I no ens oblidem dels intel·ligents guies de flux d'aire que realment estalvien consum elèctric del ventilador, uns voltants del 18%. Totes aquestes millores signifiquen un millor rendiment general del sistema. Les despeses de manteniment també disminueixen, entre seixanta i cent quaranta dòlars anuals per unitat instal·lada. Per als responsables d'instal·lacions que intenten complir amb les exigents noves regulacions del Departament d'Energia del 2024, aquest nivell d'eficiència marca tota la diferència per romandre competitius sense gastar una fortuna.
Notícies calentes 
EN
