4 Types of Refrigeration Systems: Which One Fits Your Facility

Quando a maioria das pessoas pensa em refrigeração, as primeiras coisas que vêm à mente são geladeiras e condicionadores de ar. No entanto, os sistemas de refrigeração são praticamente onipresentes. Um armazém frio cheio de frutas, um data center cheio de servidores, o circuito de resfriamento dentro de uma fábrica química, até mesmo a pequena adega em casa — todos dependem de algumas tecnologias fundamentais.

Existem quatro abordagens principais que os engenheiros usam para remover calor de aplicações indesejadas: sistemas de compressão, sistemas de absorção, resfriamento evaporativo e configurações termoelétricas.

Cada abordagem é aplicável a diferentes indústrias e cenários. Se você está considerando qual sistema é melhor para seu novo projeto, uma compreensão abrangente de cada um ajudará a tomar a decisão correta.

Sistema de refrigeração por compressão

A refrigeração por compressão é o método de refrigeração mais comum, amplamente utilizado em chillers de expansão direta e chillers VFD. Utiliza um compressor para comprimir o refrigerante, circulando-o entre um evaporador e um condensador, alcançando o resfriamento.

O processo central de um sistema de refrigeração por compressão consiste em quatro etapas principais. O compressor suga o gás refrigerante de baixa pressão do evaporador, aumentando sua pressão e temperatura para se preparar para a liberação de calor.

O gás então entra no condensador, liberando calor para o ar e a água e condensando-se em líquido. À medida que o líquido passa pela válvula de expansão, sua pressão e temperatura continuam a cair.

Uma vez que entra no evaporador, ele encontra o refrigerante ou ar quente do outro lado do trocador de calor, absorvendo calor e se transformando novamente em gás, que é então aspirado pelo compressor.

Esta é uma tecnologia de refrigeração altamente madura e eficiente, portanto é usada em quase todos os chillers industriais, sistemas de ar condicionado e equipamentos de resfriamento primário em centros de dados e aplicações de chillers de semicondutores. No entanto, existem algumas limitações.

A maioria dos chillers de compressão funciona eletricamente, e mesmo aqueles que usam tecnologia VFD consomem uma quantidade considerável de energia. Além disso, o compressor é barulhento durante a operação, tornando-o mais adequado para instalação longe de áreas residenciais e de trabalho.

<trp-post-container data-trp-post-id='15588'>4 Types of Refrigeration Systems Which One Fits Your Facility</trp-post-container> - absorption systems（images 1）

Sistema de refrigeração por absorção

Ao contrário dos sistemas de refrigeração por compressão, os sistemas de refrigeração por absorção não dependem de eletricidade para acionar o compressor. Em vez disso, utilizam energia térmica para conduzir a circulação do absorvente e do refrigerante.

No evaporador, o refrigerante absorve calor do ambiente ou do processo, evaporando-se em gás que é então absorvido pelo absorvente. Os absorventes comuns são água-brometo de lítio e amônia-água.

A solução que absorveu o gás refrigerante entra em um gerador ou aquecedor, onde é aquecida por gás, vapor ou água quente para separar o gás refrigerante do absorvente. Neste ponto, o gás está em alta temperatura e pressão. O gás refrigerante então entra no condensador, libera calor, se liquefaz e circula de volta para o evaporador. Isso completa o ciclo de refrigeração.

Ao apresentar os chillers a gás, aprendemos que os chillers por absorção podem usar calor residual ou gás para aquecimento e também podem recuperar calor residual para aquecer água de processo ou ambientes. Portanto, a conservação de energia e a proteção ambiental são vantagens significativas dos sistemas de refrigeração por absorção.

No entanto, em comparação com os sistemas de refrigeração por compressão, os chillers por absorção têm um coeficiente de desempenho (COP) menor e são maiores, exigindo mais espaço. Portanto, os chillers por absorção são geralmente usados em grandes sistemas de refrigeração onde é possível a recuperação de calor residual, como usinas de energia e aplicações de resfriamento de processos.

Sistema de refrigeração por evaporação

As we all know, water absorbs heat from the surrounding environment when it evaporates. Evaporative refrigeration systems utilize this principle, lowering the temperature of air or liquid by absorbing heat during evaporation. They lack complex compressors and high-pressure circuits, relying instead on the flow and heat exchange structure between water and air to improve heat exchange efficiency.

Water can be evenly distributed on the surface of the object requiring heat exchange through spraying or cooling pads. When air flows over the moistened surface, the water molecules absorb heat from the air and the surface, evaporating. This lowers the air and object temperatures. Any remaining water can be recovered and recycled.

This method is limited by climate and water availability. However, it consumes very little energy and is environmentally friendly. Therefore, it is commonly used in industrial cooling towers, agricultural greenhouses, and data centers.

<trp-post-container data-trp-post-id='15588'>4 Types of Refrigeration Systems Which One Fits Your Facility</trp-post-container> - compression systems（images 2）

Thermoelectric Cooling System

A thermoelectric cooling system uses the thermoelectric effect to convert heat into cold. Its core component is the Peltier module.

When direct current passes through a Peltier module, electron flow transfers heat. The temperature on one side of the module drops, while the temperature on the other side rises.

At this point, a heat sink removes the heat from the hot side, keeping the cold side cool. A cooling plate then transfers the cold side’s temperature to the object to be cooled, achieving cooling.

This cooling method does not require mechanical components such as refrigerants and compressors, resulting in a smaller device size and suitable for space-constrained environments such as laboratories, automobiles, and medical offices.

However, the cooling power of a single module is typically only a few tens of watts, limiting cooling capacity and significantly lower efficiency than compression refrigeration systems. Furthermore, high-performance thermoelectric materials and modules are expensive.

<trp-post-container data-trp-post-id='15588'>4 Types of Refrigeration Systems Which One Fits Your Facility</trp-post-container> - cooling system（images 3）

Comparison Table of Four Refrigeration Systems

The following table provides a clear comparison of the four major types of refrigeration systems, highlighting their principles, costs, performance, and typical applications.

Category	Vapor Compression	Absorption	Evaporativo	Thermoelectric
Princípio de funcionamento	Compressor circulates refrigerant	Heat-driven, absorbent + refrigerant cycle	Water evaporation absorbs heat	Peltier effect with DC current
Eficiência	Medium to high, less at part load	Low to medium, COP < compression	High, but drops in humid climates	Low, good for small-scale precise cooling
Energy Source	Electricity	Heat (gas/steam/waste heat)	Water + fan power	DC electricity
System Size	Medium to large	Large	Medium to large	Small
Investimento inicial	Médio	Elevado	Low to medium	Medium-high
Operating Cost	High electricity cost	Low if waste heat used	High water use, low power use	High electricity cost
Manutenção	Medium, compressor upkeep	High, solution control needed	Low, water quality issues	Low, minimal electronics care
Vantagens	Mature, reliable, widely used	Energy-saving, uses waste heat	Eco-friendly, low cost	Precise, silent, no refrigerant
Disadvantages	Noisy, power dependent	Bulky, lower efficiency	Climate-dependent	Low capacity, poor efficiency
Aplicações típicas	Chillers, HVAC, data centers	Large buildings, trigeneration	Cooling towers, greenhouses, factories	Medical devices, labs, electronics cooling
Impacto ambiental	Medium, refrigerant dependent	High, no CFCs/HFCs	High, refrigerant-free	High, refrigerant-free

Conclusão

The most suitable refrigeration system is never the one with the best performance, but rather the one that matches your application. If you’re struggling to choose one of the four systems above, our refrigeration experts can help.

LNEYA offers a wide range of compression refrigeration equipment and Peltier cooling systems, from standard equipment to customized services. We can provide the most suitable solution tailored to your needs.

Informe-nos os seus requisitos