Chłodnictwo przemysłowe – najpopularniejsze rozwiązania

Jedną z pierwszych rzeczy, jakiej uczy się każdy student HVAC/R jest to, że urządzenia klimatyzacyjne nie wytwarzają chłodnego powietrza. To, co faktycznie robią, to usuwanie ciepła z danego obszaru.

Wszystkie systemy chłodnicze działają poprzez przenoszenie ciepła, przenosząc je z wyznaczonego obszaru do innego, chłodząc w ten sposób wyznaczony obszar i odwracając naturalny przepływ ciepła poprzez zastosowanie energii. Sposób, w jaki się to odbywa, różni się jednak w zależności od czterech różnych typów systemów chłodniczych.

Jakie są różne typy systemów chłodniczych?

Cztery typy systemów chłodniczych mają wiele podobieństw, ale równie wiele różnic. Aby ułatwić Ci zorientowanie się w sytuacji, poniżej przedstawiamy w skrócie każdy z nich.

Mechaniczno-kompresyjne układy chłodnicze

Najpowszechniej stosowaną metodą cyklu chłodniczego jest sprężanie mechaniczne. Znajduje ona zastosowanie zarówno w klimatyzacji, jak i w chłodnictwie komercyjnym i przemysłowym.

Jak sama nazwa wskazuje, tego typu systemy przekazują ciepło poprzez mechaniczne sprężanie czynnika chłodniczego do postaci zimnej cieczy o niskim ciśnieniu i rozprężanie go do postaci gorącego gazu o wysokim ciśnieniu. Czynniki chłodnicze to substancje, które mogą wrzeć w szerokim zakresie temperatur pod wpływem działania ciśnienia lub jego braku.

Jak wszystkie ciecze, absorbują one ciepło podczas wrzenia w gaz i uwalniają je podczas skraplania z powrotem do cieczy.

Podstawy procesu dotyczą przenoszenia czynnika chłodniczego ze strony niskociśnieniowej układu zamkniętego do strony wysokociśnieniowej. Ciekły czynnik chłodniczy wrze w temperaturze 40°F po stronie niskociśnieniowej i absorbuje ciepło z ciepłego powietrza w pomieszczeniu.

Po stronie wysokociśnieniowej systemu ciepło przechodzi z par czynnika chłodniczego o temperaturze 110°F do chłodniejszego powietrza zewnętrznego, a proces powtarza się.

Chłodzenie absorpcyjne

Ciepło jest również przekazywane w absorpcyjnych systemach chłodniczych poprzez sprężanie i rozprężanie czynnika chłodniczego.

W tych systemach do przenoszenia czynnika chłodniczego ze strony niskociśnieniowej na wysokociśnieniową wykorzystuje się proces absorpcji i ciepło, a nie zasilaną elektrycznie sprężarkę mechaniczną. W przeciwieństwie do mechaniczno-sprężarkowych systemów chłodniczych, w których jako czynnika chłodniczego używa się zwykle R-22 i R-410A, w absorpcyjnych systemach chłodniczych stosuje się czynniki chłodnicze, które przyciągają i pochłaniają inne substancje.

Na przykład w domowych agregatach chłodniczych HVAC jako czynnik chłodniczy często stosuje się amoniak, a jako absorbent – wodę. Woda znajduje się w elemencie zwanym absorberem, gdzie zasysa amoniak ze strony niskociśnieniowej układu i usuwa ciepło, jednocześnie je absorbując. Pompa przesyła roztwór wodno-amoniakalny do generatora, który go gotuje, oddzielając amoniak od wody przed przesłaniem go na stronę wysokociśnieniową.

Oprócz procesu absorpcji, ciepło jest również wykorzystywane do przemieszczania czynnika chłodniczego w całym systemie. Ciepło może pochodzić z gorącej wody, pary, gazu ziemnego lub innych źródeł paliwa.

Chłodzenie wyparne

W przeciwieństwie do omówionych powyżej mechaniczno-kompresyjnych i absorpcyjnych systemów chłodniczych, chłodzenie wyparne nie wykorzystuje tradycyjnego cyklu chłodniczego. Zamiast tego, urządzenia te, często nazywane chłodnicami bagiennymi, chłodzą cieplejsze powietrze zewnętrzne przez przedmuchiwanie go przez poduszki nasączone wodą, gdy dostaje się ono do domu.

Woda absorbuje ciepło z powietrza i odparowuje. Chłodniejsze powietrze jest kierowane do domu, a ciepłe powietrze z niego.

Chłodnice ewaporacyjne mogą obniżyć temperaturę powietrza o 15° do 40°F, ale najlepiej nadają się do suchego klimatu, takiego jak w południowo-zachodniej części USA. Są one również mniej kosztowne w instalacji i zużywają około jednej czwartej energii centralnych klimatyzatorów.

Chłodzenie termoelektryczne

Termoelektryczne systemy chłodnicze różnią się od trzech pozostałych typów chłodnictwa tym, że nie wykorzystują czynnika chłodniczego ani wody. Systemy te wykorzystują prąd elektryczny i termoparę.

Termopara składa się z dwóch różnych drutów metalowych, połączonych na obu końcach. Izolacja oddziela pozostałe druty od siebie. Kiedy prąd jest skierowany na termoparę, jeden koniec będzie gorący, a drugi chłodny.

Odwrócenie kierunku prądu powoduje zamianę miejscami zimnego i gorącego złącza. Gorący koniec jest zazwyczaj umieszczany poza obszarem, który ma być chłodzony, z dołączonym radiatorem, aby utrzymać tę samą temperaturę co otaczające powietrze.

Strona zimna, która jest poniżej temperatury pokojowej, jest umieszczona w obszarze, który ma być chłodzony, przyciągając ciepło z powietrza.

Ten typ chłodzenia jest zwykle stosowany w przypadku małych obciążeń chłodniczych, które mogą być trudno dostępne, takich jak systemy elektroniczne.

Szeroki świat chłodnictwa przemysłowego

Chłodnictwo jest tylko jedną z części całego przemysłu zbudowanego wokół utrzymywania komfortowego i zdrowego powietrza w pomieszczeniach, zwanego ogrzewaniem, klimatyzacją, wentylacją i chłodnictwem (HVAC/R).

Cały świat nauki kryje się za sposobami działania układów chłodniczych, dzięki którym świat jest chłodniejszy. Dowiedz się więcej o tym, jak działa chłodnictwo. Więcej znajdziesz na https://energycool.pl/