جریان یافتن انرژی گرمایی از جسمی با دمای بیشتر به جسمی با دمای کمتر در اینجا نیز صادق است. بنابراین آب جاری در کوئل که سردتر از هوای عبوری از روی کوئل است گرما را جذب می کند و موجب سرد شدن هوای عبوری می شود. البته در پاره ای موارد ممکن است مدار سردکننده حاوی آب سرد نباشد، و مبرد دیگری موجب کاهش گرمای هوای عبوری شود. اما در اینجا فرض بر این است که حلقه ی گیرنده گرمای هوا، آب سرد است. به طور معمول دمای آب ورودی به کوئل 5.6 درجه سانتی گراد است و پس از اخذ گرما از هوای عبوری، دمای آن به هنگام ترک کوئل به 13.9 درجه سانتی گراد می رسد.
حلقه ی آب سرد وقتی کامل می شود که عامل سردکننده آب نیز در آن در نظر گرفته شود. آب سرد به کمک اواپراتور مولد سرمایی تهیه می شود.
اواپراتور در واقع نوعی مبدل حرارتی است و جزء مهمی از یک سیستم تبرید را تشکیل می دهد که در آن مبرد اولیه با جذب گرما از آب، تبخیر می شود در واقع آب با دمای 13.9 درجه سانتی گراد وارد این مبدل حرارتی می شود و پس از تبادل حرارت با مبرد اولیه، دمای اش تا 5.6 درجه سانتی گراد کاهش می یابد تا خود به عنوان مبرد ثانوبه بتواند گرمای هوای عبوری از روی کوئل را جذب کند.
اواپراتور پوسته – لوله
اپراتور نوعی مبرد حرارتی در دستگاههای سرمایش است که در آن اخذ گرما موجب تبخیر ماده مبرد می شود.
اواپراتورها ممکن است خنک کننده هوا یا آب باشند. در مثالی که برای تشریح حلقه های به هم پیوسته تهویه مطبوع پی گرفته ایم. اواپراتور آب سرد تولید می کند. در این صورت اواپراتور همان گونه که در تصویر بالا قابل مشاهده است از نوع پوسته – لوله خواهد بود. مبرد اولیه در میان لوله ها جریان داشته و در همان جا نیز تبخیر میشود و آب در پوسته جریان می یابد. در واقع لوله های حاوی مبرد توسط آب جاری در پوسته احاطه می شود و انتقال گرما از سمت آب داخل پوسته به سمت مبرد داخل لوله صورت می گیرد.
پمپ و شیر کنترل در حلقه ی آب سرد
در تصویر مربوط به حلقه ی آب سرد؛ دو جزء دیگر اضافه شده است.
وجود پمپ برای به گردش در آوردن آب بین کوئل و اواپراتور ضروری است. اگر نه امکان انتقال و جریان یافتن آب خروجی از کوئل به اواپراتور و سپس بازگشت آن به کوئل وجود نخواهد داشت. در حلقه ی آب سرد پمپ همان وظیفه ای را به عهده دارد که فن در حلقه ی هوا باید به آن عمل کند.
شیر کنترل در حلقه ی آب سرد امکان کنترل دبی آب را متناسب با نیاز کوئل فراهم می آورد. چنانچه بار کوئل کاهش یابد، نیاز به آب سرد نیز کاهش خواهد یافت. بنابراین است که با کاهش دبی آب سرد از بار اواپراتور و سیستم سرمایش نیز کاسته شود.
شیر کنترل دو راهه و سه راهه
در بار جزیی یعنی زمانی که به دلیل کاهش بار لازم نیست کوئل با تمام ظرفیت خود هوا را خنک کند؛ ضروری است که به طریقی از دبی آب سرد کاسته شود. این مهم توسط شیر کنترل که قادر به کم و زیاد کردن جریان آب سرد است ممکن خواهد شد. در مدار آب کوئل ها از دو نوع شیر کنترل دوراهه و سه راهه استفاده می شود.
هر دو شیر دو راهه و سه راهه به منظور تنظیم دبی به کار گرفته می شوند؛ اما در صورت استفاده از شیر سه راهه این امکان فراهم می شود که بخشی از آب ورودی بدون گذر از کوئل، آن را کنار گذرا کرده و به لوله برگشت راه یابد. با انتقال بخشی از جریان به مسیر برگشت، جریان آب ورودی به کوئل کاهش یافته و تحت این شرایط، کوئل با ظرفیت کمتری به کار ادامه خواهد داد. در صورت نیاز و با فرمان ترموستات، مسير کنارگذر بسته شده و تمامی ا داخل کوئل عبور خواهد کرد. در این صورت کول ظرفیت خود عمل خواهد کرد.
کنترل دبی توسط شیر کنترل کاملا تدریجی است و در صورت استفاده از شیر سه راهه، دبی در خط رفت و برگشت همواره ثابت خواهد ماند. زیرا بخشی از آب ورودی از کوئل گذشته و بخش دیگر امکان جریان از معبر میانبر را بدا می کند. بنابراین مجموع جریان خط برگشت و هم جن خط رفت ثابت خواهد ماند. در همدی اشکال دیگر از با حداکثر گرفته تا کمترین بار نیز تغییری در ثبات دبی آب برگشت به وجود نخواهد آمد. اما در مورد شیر کنترل دوراهه به دلیل عدم وجود مسیر میانبر یا کنارگذر چنین نیست زیرا شیر دو راهه با باز و بسته شدن تدریجی نه تنها دبی کوئل را دستخوش تغییر می کند بلکه دبی خط برگشت را نیز تغییر می دهد. بنابراین در صورت استفاده از شیر دوراهه بهتر آن است که پمپ دور متغیر به کار گرفته شود تا متناسب با عملکرد شیر و کاهش دیی، دور الکترو موتور پمپ نیز کاهش یافته و جریان خط کم شود.
یک سیستم آب سرد کوچک
در تصویر بالا چیدمان یک سیستم آب سرد متشکل از چیلر تراکمی یا کندانسور هوایی از نوع یکپارچه به عنوان مولد، دو كوئل با تغذیه آب سرد که قرار است هوا را خنک کنند، یک پمپ برای به گردش انداختن آب بین اواپراتور چیلر تراکمی و کوئل ها و دو شیر کنترل سه راهه برای کنترل ظرفیت کوئل ها دیده می شود.
تا کنون اجرای دو حلقه از سیستم تهویه مطبوع معرفی شد. در حلقه ی آب سرد، اواپراتور نقش اصلی را در جذب گرما از آب بازی می کند. اما ماده دیگری در فراندی ویژه باید وجود داشته باشد تا گرمای آب را گرفته و یا به عبارت دیگر آن را سرد کند. این گونه است که حلقه ی سوم حاوی ماده مبرد شکل می گیرد. در اینجا ماده مبرد با تبخیر در اواپراتور موجبات اخذ گرما از آب را به وجود می آورد. همان گونه که در تصویر مشاهده می شود؛ در واقع جزء واسط بین حلقه ی آب سرد و حلقه ی مبرد، اواپراتور است. ماده مبرد به صورت مایع با دمای 3.3 درجه سانتی گراد وارد اواپراتور می شود و پس از اخذ گرما از آب، تبخیر شده و با دمای 10 درجه سانتی گراد به صورت گاز فوق داغ اواپراتور را ترک می کند.
کمپرسور
کمپرسور در کنار اواپراتور یکی از اجزای اصلی حلقه ی مبرد است. به گردش در آمدن ماده مبرد در چرخه تبرید با مکش و دهش کمپرسور امکان پذیر می شود و در عین حال کمپرسور فارغ از نقش پمپ گونه ای که به عهده دارد با متراکم کردن گاز مبرد، زمینه را برای مایع شدن ماده مبرد فراهم می کند.
ماده مبرد پس از تبخیر در اواپراتور توسط کمپرسور مکیده می شود و در عین حال کمپرسور نقش اساسی در کاهش فشار اواپراتور برای تسهیل در امر تبخیر را نیز به عهده دارد. دمای ماده مبرد در حالت گاز فوق داغ در خروجی اواپراتور و ورودی کمپرسور 10 درجه سانتی گراد است. پس از عمل تراکم، دمای گاز مبرد در سمت خروجی کمپرسور به 48.9 درجه سانتی گراد می رسد.
کمپرسورهای سیستم های تراکمی تبرید انواع مختلفی دارند. از جمله ی آنها می توان از کمپرسورهای سیلندر پیستونی یا رفت و آمدی گریز از مرکز، پیچی بادوار و اسکرول نام برد
کمپرسورها بنا به نوع و ساختاری که دارند نسبت به تغییرات بار از خود واکنش نشان می دهند. در انواع کم ظرفیت کنترل بار تنها با خاموش و روشن شدن کمپرسو صورت می گیرد. اما در انواع پرظرفیت متناسب با نوع کمپرسور مکانیسم های بی بارکننده خاصی وجود دارد. به عنوان مثال در کمپرسورهای سیلندر پیستونی عملکرد با چند شیر برقی موجب ارتباط مستقیم سوپاپ مکش دهش شده و به این وسیله امکان تراکم در سیلندر از بین می رود و یک کمپرسور چند سیلندری ممکن است با یک با تعداد کمتری از سیلندرهای خود عمل تراکم را انجام دهد. در کمپرسورهای پیچی کنترل ظرفیت به وسیله یک سویاپ لغزنده صورت می گیرد و در کمپرسورهای گریز از مرکز تیغه های ورودی و تغییر دور موجب تغییر ظرفیت می شود. به هرحال فارغ از جزئیات چگونگی کنترل ظرفیت در انواع کمپرسورها، امکان کنترل ظرفیت در حلقه ی مبرد به وسیله کمپرسور وجود دارد. همان گونه که این امکان در دو حلقه ی دیگر نیز متناسب با نوع سیال و اجزای به کار رفته در آنها وجود داشت.
کندانسور
کندانسور یا تقطیر کننده، حلقه ی مبرد و چرخه تبريد را کامل تر می کند.
عمل تبخیر در اواپراتور و مکش و دهش کمپرسور سرانجام باید منجر به تقطیر ماده مبرد در کندانسور شود. اگرنه امکان تبخیر مجددی در اواپراتور وجود نخواهد داشت.
گاز مبرد به صورت متراکم و بادمایی نسبتا بالا 48.9 درجه سانتی گراد به کندانسور وارد می شود و در تماس غیرمستقیم با آب خنک یا هوا تقطیر شده و با دمای 43.3 درجه سانتی گراد کندانسور را ترک می کند و راهی اواپراتور می شود تا بار دیگر در آنجا تبخیر شده و گرمای آب را بگیرد.
در تصویر بالا کندانسور نوع آبی نمایش داده شده است. یعنی مبدلی از نوع پوسته – لوله که به کمک آب برج خنک کننده ماده مبرد را تبدیل به مایع می کند.
باید توجه داشت که تراکم به وسیله کمپروسور نقش مهمی در ایجاد استعداد تقطیر در ماده مبرد باز ی می کند بنابراین گرمایی که باید از مبرد گرفته شود نیاز به اب سرد با دبی زیاد و دمای کم همسان حلقه ی اب ندارد.
انواع کندانسورها
کندانسورها در سه نوع آبی، هوایی و تبخیری به منظور تقطیر مبرد مورد استفاده قرار می گیرند. کندانسورهای آبی در واقع نوعی مبدل پوسته – لوله هستند که در آنها مبرد در تماس غیرمستقیم با آب ارسالی از سوی برج خنک کننده گاز داغ و پرفشار مبرد را تبدیل به مایع می کنند. در کندانسورهای آبی برخلاف اواپراتورهای آبی، ماده مبرد در پوسته جریان پیدا می کند و آب خنک کن در لوله ها جاری می شود. به طور معمول بخار یا گاز مبرد از اتصال فوقانی کندانسور به پوسته وارد شده و پس از مایع شدن از اتصال تحتانی خارج می شود. در برخی موارد به جای آب ارسالی از سوی برج خنک کن می توان از منابع آب دیگری که دمای اشان برای تقطیر مبرد کافی باشد، نیز استفاده کرد. بنابراین با پیش بینی برخی تمهیدات می توان از اب چاه، رودخانه یا برکه نیز به این منظور بهره برداری کرد. “
کندانسورهای هوایی فقط با جریان هوایی که به طور معمول با یک یا چند فن جریان محوری ایجاد می شود گاز مبرد را تبدیل به مایع می کنند. کندانسورهای هوایی نسبت به کندانسور های ابی تحت فشار و دمای بیشتری کار می کنند.
کندانسورهای تبخیری که گاهی برج خنک کن مدار بسته نیز نامیده می شوند؛ کم و بیش دارای هر دو کندانسور آبی و هوایی است. در این نوع کندانسورها ماده مبرد از داخل کوئلی که در محفظه ای جاسازی شده جریان می یابد و در محفظه نیز به طور مستمر آبی در جریان است. پاشش آب موجب اخذ گرما از کوئل حاوی مبرد شده و خود تبخیر می شود.
باقیمانده آب تبخیر نشده نیز در تشتک زیرین محفظه جمع می شود. از آنجا که تبخیر آب موجب گرماگیری از کوئل حاوی ماده مبرد شده و منجر به تبدیل گاز مبرد به مایع می شود؛ این نوع کندانسور، تبخیری نامیده می شود. وجود یک فن در کندانسور تبخیری ضمن به جریان انداختن هوا و خروج هوای گرم، امکان تماس بهتر آب و هوا را فراهم می آورد. وجود یک پمپ نیز امکان انتقال آب از تشتک کندانسور به افشانک ها را میسر می سازد.
زمانی حلقه ی مبرد کامل می شود که از شیر یا وصاله انبساطی در ورودی اواپراتور استفاده شود. برای انجام هرچه بهتر عمل تبخیر در اواپراتور کاهش فشار ضروری است. کاهش فشار اواپراتور به عهده کمپرسور است؛ اما حفظ آن به عهده شیر انبساطی است اگر نه فشار بالای کندانسور بدون هیچ محدودیتی موجب افزایش فشار اواپراتور نیز خواهد شد.
شیر یا وصاله انبساطی موجب افت فشار شدید فشار در دهانه اواپراتور شده و در عین حال با پودره کردن مایع مبرد امکان انبساط و تبخیر بهتر آن را فراهم می آورد. کاهش فشار شدید در شیر انبساطی موجب کاهش دما نیز می شود. به نحوی که دمای مایع مبرد 48.9 درجه سانتی گراد به 3.3 درجه سانتی گراد می رسد. بنابراین مایع مبرد با کاهش دما قابلیت جذب گرما از آب را پیدا می کند. بدون شیر انبساطی امکان تبخیر در اواپراتور وجود نخواهد داشت.
در برخی از سیستم های کم ظرفیت (تا 5 تن به جای استفاده از شیر انبساطی از لوله موئین استفاده می شود که لوله ای طویل و بسیار باریک است که در ظرفیت های کم همان عملکرد شیر انبساطی را دارد. شیرهای انبساطی نیز دارای انواع گوناگونی هستند؛ اما شیری که در این تصویر دیده میشود؛ از نوع شیر انبساطی حرارتی (TXV) است.
تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس
