دستگاه های سیستم های تهویه مطبوع، روز به روز پیشرفته تر و بر تنوع آن ها افزوده می شود. با اینحال تمامی این سیستم ها بر مبنای یک سیکل تبرید کار می کنند. از این رو آشنایی با تجهیزات سیکل تبرید، انواع و عملکرد آن می تواند به ما کمک کند تا درک بهتری از این سیستم ها داشته باشیم. اگر به عملکرد این سیستم ها علاقمندید در ادامه با ما همراه باشید.
فهرست مطالب سایت (کلیک کنید)
اصول ترمودینامیک در سیکل تبرید
در لغت واژه تبرید یا سردسازی معادل Refrigeration می باشد و به فرآیندی گفته می شود که در آن گرما از مخزنی با دمای پایین به مخزنی با دمای بالاتر انتقال پیدا می کند. بدین ترتیب مخزن با دمای پایین رفته رفته سرد و سردتر میشود. اما این سردسازی چگونه اتفاق می افتد؟ سیکل یا چرخه تبرید بر مبنای اصول ترمودینامیک عمل می کند. هنگامی که برای خود یک فنجان چای و یا قهوه داغ می ریزید، متوجه می شوید که بمرور زمان نوشیدنی داغ شما سرد می شود. همیشه در نظر داشته باشید که گرما از جسم با دمای بیشتر به محیط با دمای کمتر انتقال پیدا می کند. همچنین دانستن این اصل خالی از لطف نیست که در اثر تبخیر یک مایع همچون آب، محیط اطراف سرد می شود. برای اثبات این موضوع می توانید یکبار از دهان نفس بکشید. رطوبت موجود در دهان بر اثر جریان هوا بخار می شود و به شما حس خنکی می دهد. حال با یادگیری این دو اصل ساده ترمودینامیک اجازه دهید به اصول عملکرد سیکل تبرید بپردازیم.
عملکرد سیکل تبرید
به شکل بالا دقت کنید. این شکل یک سیکل تبرید را با حداقل تجهیزات لازم نشان می دهد که درون این سیکل ماده ای به نام مبرد در جریان است. به طور کلی مبردهای مورد استفاده در سیکل های تبرید دمای بخار بسیار پایینی دارند و به سادگی بین فاز مایع و گاز تغییر حالت می دهند. در شکل بالا و در خروجی اواپراتور، مبرد به شکل بخار و با دمای بالا و فشار پایین قرار داد. مبرد با فشار پایین وارد کمپرسور شده و فشار آن در داخل کمپرسور افزایش پیدا می کند و از آن خارج می شود. در اثر این اتفاق دمای مبرد بالا می رود و مبرد با فشار و دمای بالا وارد کندانسور می شود. در این قسمت دمای مبرد آنقدر بالا رفته که در کندانسور می تواند گرمای خود را از دست بدهد (بمنظور تسریع در این روند از یک فن دمنده و یا آب بهره گرفته میشود). بنابراین گرمای حاصل از تراکم مبرد در کندانسور خارج شده و پس از خنک شدن آن، به شکل مایع در آمده و وارد شیر انبساط می شود. در اثر عبور از شیر انبساط فشار مبرد کاهش پیدا کرده و به شکل مخلوطی از بخار و مایع تبدیل خواهد شد. مخلوط بخار و مایع در اواپراتور گرما جذب کرده و کاملا بخار می شود. در نتیجه اواپراتور کاملا سرد شده و بردوت بوجود آمده در اواپراتور می تواند در داخل یخچال یا در مجاورت اتاق مورد استفاده قرار بگیرد. در فرآیند ایجاد سرمایش این چرخه مرتبا تکرار می شود.
انواع سیکل های تبرید
بطور کلی نحوه افزایش فشار مبرد در سیکل تبرید یکی از مهمترین مواردی است که با توجه به آن انواع سیکل های به دوسته سیکل تبرید تراکمی و سیکل تبرید جذبی تقسیم بندی می شوند:
- سیکل تبرید تراکمی
- سیکل تبرید جذبی
به طور مختصر در سیکل تبرید تراکمی افزایش فشار از طریق کمپرسور الکتریکی انجام می شود، در حالی است که در سیکل تبرید جذبی افزایش فشار از طریق یک کمپرسور حرارتی صورت می گیرد. کمپرسور حرارتی از یک جذب کننده، پمپ و یک ژنراتور تشکیل شده است و مبرد به کار رفته در این نوع از سیکل ها آمونیاک یا لیتیوم می باشد. در مقایسه با سیکل تبرید تراکمی که کمپرسور آن برای انجام کار نیازمند مصرف انرژی الکتریکی زیادی می باشد، انرژی مورد نیاز کمپرسور حرارتی سیکل تبرید جذبی عمدتا از طریق سوختن گاز طبیعی یا گازوئیل بدست می آید. در مقایسه این دو نوع، سیکل تبرید تراکمی از بازدهی بالاترب برخوردار است در حالیکه سیکل تبرید جذبی بیشتر در مواردی استفاده می شود که بهای سوخت مصرفی پایین تر از برق باشد. در بسیاری از موارد می توان از گرمای تلف شده در ساختمان، برای سیکل تبرید جذبی استفاده کرد.
واحد ها اندازه گیری
برای اندازه گیری میزان توان سیستم های تهویه مطبوع از واحد های خاصی استفاده می شود. واحدهای وات، BTU و تن تبرید از جمله پر کاربردترین واحدها در این حوزه می باشند.
هر وات (W) = میزان انرژی است که مصرف کننده در هر ثانیه استفاده می کند به عبارت دیگر هر وات معادل ۱j/s است.
هر (BTU) = میزان انرژی لازم برای افزایش دمای آب به مقدار یک درجه فارنهایت به عبارت دیگر هر وات معادل 3.41btu/h می باشد.
هر تن تبرید (TR) = میزان گرمایی است که یک تن یخ صفر درجه در طول 24 ساعت جذب می کند تا به آب صفر درجه تبدیل شود به عبارت دیگر هر TR معادل 12000btu و 3.5کیلو وات است.
