تجهیزات برودتی چیست؟

تجهیزات برودتی چیست؟ سیستم های برودتی یکی از وسایلی هستند که همواره به دلیل تغییر دمای هوای مناطق برای کنترل دما به کمک انسان آمده اند. با کشف آتش، تولید گرما و نور برای انسان کمی ساده تر شد؛ ولی نگهداری مواد غذایی در مناطق گرم کار آسانی نبود. امروزه این سیستم ها به وفور در صنعت تولید می شوند. در این مقاله به معرفی و مقایسه انواع تجهیزات برودتی خواهیم پرداخت. با زینت همراه باشید.

تجهیزات برودتی

سیستم های برودتی (Refrigeration System) دمای محیط را با جسم به تعادل می رسانند. در زمان های گذشته که این سیستم ها وجود نداشتند، به وسیله یخی که در کوه ها پیدا می شد، برای خنک کردن بعضی اقلام خوراکی اقدام می کردند. با گذشت زمان کارخانه های یخ تاسیس شدند و بعدها با به بازار آمدن سیستم های برودتی کوچک مثل یخچال های خانگی، نگهداری مواد غذایی در هر مکان و شرایطی میسر شد.

این سیستم ها به 3 دسته تقسیم می شوند:

1. تبخیری
2. جذبی
3. تراکمی

سرما یا برودت تولید نمی شود؛ بلکه این دستگاه ها برای این که بتوانند فضایی را خنک کنند، گرمای آن را جذب می کنند.

تجهیزات برودتی تبخیری

همان طور که می‌دانیم،‌ هر مایعی برای تبخیر نیاز به حرارت دارد. پس اگر شرایطی ایجاد شود که مایعی مثل آب بر روی جسم مورد نظر پاشیده شود،‌ برای تبخیر از آن جسم گرما را جذب می‌کند. در نتیجه آن جسم سرد می‌شود. این روش کار سیستم تبخیری است.

کولر آبی معروف‌‌ترین مثال برای سیستم تبخیری است. آب بر روی پوشال‌ها پاشیده می‌شود. یک فن هوای بیرون را به داخل می‌کشد. با عبور هوا از لابه‌لای پوشال، گرمای خود را به آب منتقل می‌کند. به این شکل هوا سرد شده و در ادامه توسط کانال‌ها به اتاق هدایت و باعث خنک شدن هوای اتاق می‌گردد.

سیستم تبخیری را می‌توان یکی از قدیمی‌ترین سیستم‌ برودتی ساخت انسان به شمار آورد، که اولین نسخه‌های آن در ایران دیده شدند. بادگیرهای مناطق کویری نوعی سیستم تبخیری هستند. سازه‌ای بلند نقش کانال، برای هدایت باد را ایفا می‌کند. در زیر آن حوضچه‌های آب، یا آب انبار قرار دارد. با عبور باد از روی آب، دمای آن کم شده و سپس وارد اتاق می‌شود. بادگیر باغ دولت‌آباد در استان یزد نمونه پا برجای این سیستم برودتی باستانی است.

امروزه اما برای این کار از روش‌های پیشرفته‌تری استفاده می‌شود. کولر آبی، ایرواشر، اکونوپک و زنت از نمونه‌های سیستم تبرید تبخیری است. سیستم‌های تبخیری را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد :

سیستم تبخیری مستقیم

کولر آبی و ایرواشر از این دسته است، در این نوع از سیستم تبخیری آب و هوا در تماس مستقیم با یکدیگر قرار دارند. در این روش رطوبت هوا به میزان زیادی افزایش می‌یابد، که برای مناطقی با روطوبت هوای بالا کارایی مناسبی ندارد و همچنین افزایش رطوبت ممکن است برای ساکنین ناراحت کننده باشد.

سیستم تبخیری غیر مستقیم

در این روش ابتدا مقداری هوا مطابق روش مستقیم سرد می‌شود. سپس توسط یک مبدل حرارتی هوای دیگری را سرد می‌کند. آن دو هرگز با یکدیگر تماس ندارند. با این روش دیگر مشکل افزایش رطوبت به وجود نمی‌آید. این روش کارایی لازم را ندارد، زیرا در مقابل قیمت بالا مقدار ظرفیت آن بسیار کم است. و همچنین اگر منطقه مورد نظر رطوبت بالایی داشته باشد، همچنان کارایی سیستم پایین‌تر خواهد بود.

تجهیزات برودتی تراکمی

با پیشرفت علم خصوصاً علم ترمودینامیک، روش‌های کارامدتری برای برودت ساخته شدند. در سال 1805 مخترع آمریکایی الیور اوانس یک دستگاهی را طراحی کرد که با یک سیکل بسته می‌توانست یخ تولید کند. این دستگاه با اعمال انرژی بر روی اتر، باعث می‌شد که ابتدا اتر گرمای آب را جذب کند و آب تبدیل به یخ شود، سپس در قسمت دیگر سیکل، گرمای خود را به محیط بیرون دفع کند. این دستگاه هرگز ساخته نشد.

اما در سال 1834 جاکوب پرکینس، مختر بریتانیایی اولین سیستم تبردی تراکمی را ساخت. وی دستگاه خود را چنین توصیف کرد:

با استفاده از مواد فرار، قادر به سردکردن و تولید یخ شده‌ام. در حالی که همان ماده بعد از تبخیر شدن مجدداً  تقطیر شده و مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در ادامه سیستم تبریدی تراکمی پیشرفته‌تر شد. و امروزه بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. کولرهای گازی، کولر خودرو، سردخانه‌های صنعتی، یخچال های فروشگاهی و خانگی همگی از این سیستم بهره می‌برند.

در این سیستم به طور خلاصه یک سیال با تبخیر و تقطیر گرما را جذب و دفع می‌کند. ابتدا آن سیال که مبرد یا گاز خنک‌کننده نام دارد، توسط کمپرسور افزایش فشار پیدا کرده و وارد کندانسور می‌شود. در آنجا با دفع گرما مایع شده و وارد شیر انبساط می‌شود. در آنجا با افت فشار آماده ورود به اواپراتور و جذب گرما شده و به نقطه ابتدایی سیکل می‌رسد.

از مزایای این سیستم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سیال مبرد هرگز از بین نمی‌رود و همواره مورد استفاده قرار می‌گیرد
• رطوبت افزایش نمی‌یابد
• برای ظرفیت‌های مختلف می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد
• بازدهی بسیار بالایی دارد

از معایب آن نیز می‌توان گفت:

• استفاده از مبردهای ‌CFC باعث آسیب به لایه اوزون می‌شود

در سیستم‌های تراکمی که از کندانسور آبی یا تبخیری استفاده می‌کنند،‌ مشکل مصرف آب وجود دارد. و معمولا از کندانسور هوایی استفاده بیشتری میشود؛ که دارای معایب کمتر و مزایای بیشتر با کاربرد بالا است.

تجهیزات برودتی جذبی

این نوع تجهیزات برودتی  در اوایل قرن بیستم بسیار مورد توجه بود. اما بعد از توسعه سیستم‌های تراکمی به واسطه ضریب عملکردشان کمتر مورد استفاده قرار گرفت. ضریب عملکرد جذبی 1/5 تراکمی است. یخچال‌های نفتی قدیمی از معروف‌ترین دستگاه‌های جذبی هستند.

در سیستم های برودتی جذبی بر خلاف سیستم های برودتی تراکمی که از انرژی مکانیکی (کمپرسور) استفاده می شود، از منابع حرارتی به عنوان انرژی ورودی به سیستم استفاده می کنند. از آنجایی که این انرژی مکانیکی توسط برق تامین می‌شود، در شرایطی که دسترسی آسان و کم هزینه به منابع برق وجود نداشته باشد و در مقابل انرژی حرارتی مانند انرژی خورشیدی یا گرمای تلف شده در دیگر سیستم‌های حرارتی وجود داشته باشد، استفاده از سیستم‌های برودتی جذبی مقرون به صرفه‌تر است.

روش کار سیستم برودتی جذبی به این شکل است توسط یک ژنراتور محلول آب و آمونیاک در فشار بالا گرم شده، و دو ماده از یکدیگر جدا می‌شوند. این کار باعث ایجاد دو محلول می‌شود از یک طرف، بخار با غلظت بالای آمونیاک که محلول غلیظ نام دارد و از طرف دیگر، یک محلول مایع با غلظت پایین آمونیاک که محلول رقیق نام دارد.

بخار آمونیاک غلیظ با عبور از کندانسور ، خنک شده و به حالت مایع می‌رسد. محلول با غلظت بالای آمونیاک وارد مبدل حرارتی می شود تا فشار آن در ورود به اواپراتور کاهش یابد. به دلیل این اختلاف فشار ایجاد شده، آمونیاک در دمای پایین بخار می شود و گرما را جذب می‌کند به این ترتیب عمل تبرید انجام می‌گیرد.

از مزایای سیستم رودتی جذبی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مصرف برق ناچیز
• عمر مفید بالا
• قابلیت استفاده از انرژی خورشیدی
• قابلیت بازیابی انرژی حرارتی هدر رفته در دیگر سیستم‌ها
• عدم استفاده از گازهای CFC

و از معایب آن نیز :

• بازدهی کمتر
• هزینه نصب و راه‌اندازی بالاتر

کولر گازی چیست؟

اسپیلت یا کولر گازی یک وسیله تهویه مطبوع (سیستم سرمایشی) محسوب می‌شود. برخی از آنها دارای سیستم ضدعفونی و کنترل رطوبت هستند. دلیل اینکه این نوع از دستگاه‌های تهویه مطبوع  طراحی شده‌اند کمک به سیکل تبرید تراکمی و کنترل دمای محیطی است. انواع کولر گازی عبارتند از:

• کولر گازی پنجره‌ای
• کولر گازی پرتابل (قابل حمل)
• کولر گازی اسپلیت دیواری
• کولر گازی ایستاده
• کولر گازی اینورتر

داکت اسپلیت چیست؟

داکت اسپیلت یک نوعی دستگاه تهویه مطبوع به شمار می‌رود که برای مصارف مسکونی، اداری و تجاری کاربرد دارد.  داکت اسپیلت برای اینکه بتواند هوا را انتقال دهد از کانال‌های تهویه (کانال گالوانیزه – پلی یورتان– لوله‌های فلکسیبل)  کمک می‌گیرد و همین ویژگی آن را از اسپیلت‌های گازی دیواری متمایز می‌کند. کانال‌های تهویه سبب یکسان توزیع شدن تهویه هوای مطبوع چه سرد و چه گرم به همه قسمت‌های درون ساختمان می‌شود. از اجزای تشکیل دهنده داکت اسپیلت می‌توان کمپرسور – کندانسور – لوله مویین (شیر انبساط) – اواپراتور را نام برد. داکت اسپلیت انواع مختلفی دارند که عبارتند از:

• داکت اسپلیت با کمپرسور دور ثابت
• داکت اسپلیت اینورتر ( Inverter )

 سیستم چیلر چیست؟

چیلر سیستمی است که گرما را از مایع می‌گیرد و برای این منظور از سیکل تبرید تراکمی یا سیکل تبرید جذبی کمک می‌گیرد. مایع سرد شده مورد نظر در تجهیزات تهویه مطبوع مثل هواساز و فن کوئل مورد استفاده قرار می‌گیرد. گاز مبرد چیلرها در کندانسور با استفاده از روش‌های آب خنک، هوا خنک و تبخیری سرد می‌شود. کاربرد چیلرها در دو حوزه تهویه مطبوع و صنعتی است.

• چیلر تهویه مطبوع: در چیلر تهویه مطبوع از آبی که در چیلر سرد شده است برای سرد کردن و کاستن رطوبت هوا در واحدهای اداری، صنعتی و تجاری بزرگ استفاده می‌شود.
• چیلر صنعتی: در این سیستم از آبی که سرد شده است برای خنک کاری کنترل شده محصولات، مکانیزم‌ها و ماشین آلات کارخانه استفاده می‌کنند. موارد استفاده از چیلر صنعتی در صنایع پلاستیک، قالب سازی، ریخته‌ گری، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی، صنایع دارویی و … است.

در یک تقسیم بندی دیگر چیلرها را به دو نوع تقسیم می‌کنند که یکی از آنها چیلر تراکمی بخاری بوده که خود در دو نوع چیلر تراکمی آب خنک و چیلر تراکمی هواخنک است. چیلر جذبی نوع دیگری از چیلرها محسوب می‌شود که به انواع چیلر جذبی تک اثره آبگرم – بخار – شعله مستقیم – گاز مستقیم Direct Gas Driven تقسیم می‌شود.