کولر گازی چگونه سرما تولید میکند؟
قطعاً تاکنون بارها از لذت هوای خنک کولر گازی بهرهمند شدهاید. هوایی لطیف با حس خنکای خوب که در روزهای داغ تابستانی بهترین است. اما آیا تاکنون به روش کار کولر گازی فکر کردهاید؟ این هوای کاملاً خنک چگونه تولید شده و به راحتی کل فضای بسته هر اتاق را تحت تأثیر قرار میدهد؟
مکانیزم کار کولر گازی متکی بر سیکل بسته گاز مبرد است. در واقع اسپلیتها طراحی شدهاند تا فراتر از خنک کنندگی برای تهویه مطبوع محیط کارایی داشته باشند. به این ترتیب که هر کولر گازی میتواند وظایفی اعم از خنک کردن، گرم کردن محیط، تصفیه هوا و حتی کنترل سطح رطوبت محیط را در دست بگیرد.
با این مقدمه در این مقاله با راهنمایی گروه مس باران (بزرگترین عرضه کننده انواع لوله مسی و تجهیزات اسپیلت) قصد داریم تا نگاهی به ساز و کار اسپلیتها انداخته و روش تولید سرما در کولر گازی را بررسی کنیم.
اجزای اصلی کولر گازی چه هستند؟
برای بررسی روش کار کولر گازی لازم است تا در همین قدم اول اجزای اصلی تشکیل دهنده سیستم اسپلیت را معرفی کنیم. با درک مشخصههای فنی و قابلیتهای کاربردی هر یک از این بخشها به راحتی میتوانیم کل مکانیزم تولید سرما در کولر گازی را تحلیل کنیم. این اجزا به قرار زیر هستند:
- کمپرسور: قلب تپنده کولر گازی است. جاییکه تراکم گاز مبرد اتفاق افتاده و پمپاژ لازم برای تداوم سیکل بسته گاز در کل سیستم کولر گازی انجام میشود.
- فنهای کولر گازی: در سیستم کولر گازی چندین عدد فن قرار دارد که در یونیت خارجی و یا داخلی برای ایجاد جریان هوا و تبادل حرارتی با محیط استفاده میشوند.
- کویل کندانسور: بخش داغ اسپلیت است. این قطعه یک شبکه مارپیچی از لولههای مسی است که برای بازگشت سیال داغ مبرد و خنک شدن در جریان هوای آزاد بیرون از ساختمان طراحی شده است.
- کویل اواپراتور: بخش خنک کننده اسپلیت است. این قطعه نیز یک شبکه مارپیچی از لولههای مسی است که در سمت پمپاژ گاز مبرد و پس از کمپرسور در یونیت داخلی نصب شده است. جریان هوای خنک کولر گازی با عبور از داخل این کویل تولید میشود.
- برد الکترونیکی: برد کولر گازی مجموعه بخش کنترلی کولر گازی است. ترموستات و ترموکوپل بخشی از این سیستم هستند. این برد به شکل یکپارچه تمامی عملیات کنترل کولر گازی اعم از عملکرد اتوماتیک کمپرسور تا تنظیم دمای محیط و… را در اختیار دارد.
- گاز مبرد: تمامی هدف طراحی و روش کار کولر گازی برای تکمیل سیکل بسته گاز مبرد است. این گاز از خانواده گازهای فریونی است که نقطه جوش بسیار پایینی دارند و به راحتی بخار شده و با از دست دادن حرارت به سرعت متراکم میشوند. چرخه گاز مبرد باعث تولید سرما در کولر گازی خواهد شد.
یونیت داخلی و یونیت خارجی چیست؟
تمام روش تولید سرما در کولر گازی به رد و بدل شدن گاز مبرد میان دو یونیت داخلی و خارجی این سیستم انجام میشود. البته برخی کولرهای قدیمی کل مجموعه در یک پک یکجا طراحی شده است، اما در همین کولرهای قدیمی هم دو یونیت مستقل کندانسور و اوپراتور قرار دارند.
یونیت خارجی، طرف داغ کولر گازی است. در واقع نیم سیکل خروج حرارت از داخل محیط و سرد شدن مجدد گاز مبرد در داخل این یونیت انجام میشود. در این یونیت بخش کندانسور، کمپرسور، خازن راه انداز کمپرسور و فن کندانسور قرار دارند. اما در طرف مقابل، یونیت داخلی تعبیه شده که قرار است در فضای داخل ساختمان نصب شده و بخش سرمایش کولر گازی است. این یونیت دارای بخشهای متعدد از قبیل اواپراتور، فیلترها، ترموستات و بلوور فن و… است.
مراحل تولید سرما در کولر گازی
روش کار کولر گازی یک سیکل بسته است که به تبادل گاز مبرد با یونیتهای داخلی و خارجی میانجامد. قاعدتاً نمیتوانیم نقطه آغاز و یا پایانی برای سیکل بسته در نظر بگیریم. با این وجود شرح روش کار کولر گازی را از بخش کمپرسور آن آغاز میکنیم.
مرحله اول: پمپاژ کمپرسور
کمپرسور کولر گازی به عنوان قلب تپنده اسپلیت سیال مبرد را مکیده و سپس متراکم کرده و با فشار کافی به سمت یونیت خارجی ارسال میکند. محل نصب کمپرسور در یونیت خارجی است و عملکرد آن در تکمیل سیکل بسته گاز و در نهایت خنک کنندگی مناسب کولر گازی نقش دارد. کمپرسور گاز مبرد با فشار کم را دریافت کرده و با متراکم سازی گاز با فشار بالا را تولید میکند. این گاز با فشار بالا داغ است و در مرحله بعد وارد کندانسور خواهد شد. در کندانسور نیم سیکل گرم تبادل حرارتی گاز مبرد اتفاق میافتد.
مرحله دوم: نیم سیکل داغ در کندانسور
سیال داغ پس از کمپرسور از طریق لولههای مسی به سمت مبدل حرارتی یونیت خارجی هدایت میشود. در یونیت خارجی یک مبدل حرارتی به عنوان کویل کندانسور قرار دارد که بخش گرمازایی در مکانیزم کولر گازی است. در این بخش گاز پرفشار اما گرم با عبور از شبکه کندانسور در مجاورت هوای آزاد خنک میشود. البته فن مخصوصی در مجاورت کندانسور نصب شده است که جریان هوا در اطراف این کویل را تقویت میکند.
در پایان این بخش گاز خنک شده در اختیار اواپراتور قرار خواهد گرفت. البته در حد فاصل کویل کندانسور در نیم سیکل داغ تا اواپراتور در نیم سیکل سرد یک شیر انبساط قرار دارد که وظیفه آن تغییر فاز گاز به مایع سیال مبرد است. همچنین از این شیر برای تغییر سیکل گردش گاز برای جابجایی از حالت سرمایش به گرمایش نیز استفاده میشود که در ادامه مقاله و توضیح وظایف گرمایشی اسپلیت راجع به این موضوع صحبت خواهیم کرد.
مرحله سوم: نیم سیکل سرد در اواپراتور
سیال مبرد متراکم شده و پس از شیر انبساط به حالت مایع کم فشار وارد کویل اوپراتور در یونیت داخلی ساختمان خواهد شد. این مرحله مکانیزم تولید سرما در کولر گازی است. چرا که همزمان فن یونیت داخلی فعال است و جریان هوا را از میان لولههای سرد اواپراتور عبور میدهد. در سطح شبکه اواپراتور تبادل حرارتی اتفاق میافتد. یعنی هوای گرم فن سرمای لولهها را جذب کرده و خنک میشود.
در مقابل سیال مبرد داخل لولهها به سرعت گرمای هوای عبوری را جذب کرده و بخار میشود. در این میان ترموستات نقش تعیین کننده برای کنترل دمای محیط و تداوم کارکرد کمپرسور و جریان گاز مبرد را بر عهده دارد. ما در انتهای این مرحله هوای خنک مورد نیاز خود را تهیه کردهایم و مایع مبرد با گرمای محیط به گاز مبرد اما کم فشار تبدیل شده است. این گاز کم فشار در خروج از اواپراتور به سمت یونیت خارجی و کمپرسور هدایت شده تا سیکل متراکم سازی و تولید گاز پرفشار مجددا انجام پذیرد.
مکانیزم گرمایش در روش کار کولر گازی
همانطور که میدانید، کولرهای گازی علاوه بر سرمایش از قابلیت تولید گرمایش نیز برخوردار هستند. یعنی در صورت تنظیم حالت زمستانی میتوانید هوای گرم کافی برای گرمایش فضاهای بسته ساختمان را تولید کنند. این کار دقیقاً عکس سیکل سرمایش انجام میشود.
اگر به یاد داشته باشید در مراحل تولید سرمایش کولر گازی در حد فاصل کمپرسور تا اواپراتور از یک شیر برقی صحبت کردیم. در صورت تنظیم این شیر میتوانیم سیکل چرخش گاز مبرد را برعکس کنیم. به این ترتیب که سیال گرم از طریق شیر به سمت اواپراتور منتقل میشود و با از دست دادن حرارت و گرم کردن هوای فن یونیت داخلی در شرایطی که سرد شده است، به سمت کندانسور در یونیت خارجی هدایت خواهد شد.
در چنین شرایطی کندانسور مبدل حرارتی برای جذب گرما از محیط است. قاعدتاً این کار زمانی اتفاق میافتد که دمای محیط اطراف کندانسور حداقل بالای صفر درجه سانتیگراد باشد. در غیر این صورت به صرف انرژی اضافی مانند راه اندازی المنت برای گرمای لازم عملکرد حرارتی کندانسور در حالت زمستانی نیاز داریم.
سخن پایانی
روش کار کولر گازی در چرخه دائمی گاز مبرد در حد فاصل یونیتهای داخلی و خارجی است. اما این چرخه زمانی در بهترین شرایط خود قرار میگیرد که تمامی الزامات نصب کولر گازی را رعایت کرده باشید. حجم کافی گاز مبرد، تنظیم مناسب دمای ترموستات، قرار دادن مناسب در حالت سرمایشی و یا گرمایشی با توجه به فصلهای مختلف سال، توجه به سالم بودن کمپرسور و تمیزی کویلهای کندانسور و اواپراتور و… همگی در بهبود مکانیزم کار کولر گازی نقش دارند.
