В хладилните системи кондензорните тръби са мястото, където по време на работа се отвежда основната част от топлината. Когато компресорът изпомпва охлаждащия агент под формата на гореща пара, той постъпва директно в тези тръби. По време на този процес системата губи топлина към заобикалящата среда чрез директен контакт и движение на въздуха около тръбите. Конструкцията на съвременните кондензатори включва голяма повърхностна площ благодарение на металните ребра, които често се виждат отстрани. Често използвани материали са мед или алуминий, тъй като те провеждат топлината изключително добре. Според отрасловите стандарти около две трети от цялата топлина, погълната от охлаждащия агент, се отвежда именно тук. Търговските уреди обикновено разполагат с по-големи вентилатори, които задухват въздух през тръбите, което помага за по-бързо охлаждане при по-висока натовареност. Правилното функциониране на този елемент означава, че охлаждащият агент излиза при точно определена температура, която позволява правилно преминаване обратно в течно състояние.
Когато охлаждащият агент се охлади вътре в кондензаторната единица, той променя състоянието си от парообразно обратно в течно. Това, което наричаме допълнително охлаждане (субкулиране), се случва, когато течността се охлади още по-нататък от т.нар. точка на наситяване. Тази допълнителна стъпка за охлаждане предотвратява образуването на флаш газ точно преди разширения клапан. Според проучване на HVAC Tech Institute миналата година, правилните практики за субкулиране могат да повишат общата производителност на системата с около 12 до дори 15 процента, тъй като осигуряват непрекъснат поток на охлаждащия агент през системата. Сериите в тези системи създават турбулентност, която помага за равномерно разпределяне на топлината по повърхностите. След като напълно се превърне в течност и бъде правилно субкулиран, охлаждащият агент продължава към изпарителната секция. По-новите модели с микроканална технология постигат субкулиране значително по-бързо в сравнение с по-старите конструкции, което означава, че модерните хладилници обикновено консумират по-малко енергия при извършване на същата работа.
Начинът, по който топлината се предава през кондензорните тръби, зависи основно от два процеса: топлопроводност и конвекция. Когато охладителят се нагрее вътре в тръбата, той предава топлина директно през металните стени. В същото време заобикалящият въздух осигурява конвективно охлаждане, като по същество отнема излишната топлина. Някои системи разчитат на естествено движение на въздуха, но повечето съвременни конфигурации използват вентилатори, които задуват въздух през тръбите, което работи много по-ефективно за поддържане на ниската температура. Проучвания показват, че увеличаването на повърхнината на кондензора с около 30 процента може да повиши ефективността на отдаване на топлина с между 18 и 25 процента, макар резултатите да варират в зависимост от конкретните условия. Затова много производители проектират своите тръби с дълги, вити медни тръби, комбинирани с множество алуминиеви ребра, разположени навсякъде. Тези ребра значително увеличават контактната повърхнина с охлаждащия въздух, което в крайна сметка кара цялата система да работи по-ефективно при отдаване на топлина.
Формата и дизайна на кондензаторите имат голямо значение за това колко ефективно се отвежда топлината. Медта е отличен материал за тази цел, тъй като провежда топлина изключително ефективно – около 401 W/mK. Това означава, че топлината се предава бързо през нея. Алуминиевите ребра, прикачени към медните компоненти, също помагат, тъй като увеличават повърхността, което подобрява охлаждането чрез конвекция. В последно време все по-често се срещат микроканални конструкции, които могат да намалят нуждата от охладител с между 25% и 40% в сравнение с по-старите модели с тръби и ребра. Когато производителите разполагат ребрата в стъпаловид ред, те всъщност създават по-голяма турбулентност във въздушния поток, което увеличава скоростта на отвеждане на топлина с около 12% до 18% в системи с принудителна въздушна циркулация. Данни от Доклада за ефективността на материала на серпентините потвърждават това. Всички тези подобрения означават, че по-малки домашни уреди могат да работят ефективно, въпреки ограничения пространство.
Типичната система за охлаждане със спираловидни тръби има три основни части, които работят заедно, за да отстраняват топлината по подходящ начин. Спиралите обикновено имат змиеобразна форма и са изработени от мед или алуминий, тъй като тези материали осигуряват добра повърхност за топлообмен при отвеждане на топлината от системата. Има и входни и изходни тръби, свързани към системата, които контролират скоростта на движение на охладителя. Това помага за поддържане на точно определената разлика в налягането между точката, в която компресорът изпраща охладителя, и точката, в която той отново го поема в изпарителя. Според последни изследвания на ASHRAE от 2023 г., правилното регулиране на потока на охладителя може да намали енергийното потребление с около 12 процента при стандартни хладилници. Това е значителна икономия с течение на времето както за домакинствата, така и за бизнеса.
Повечето домакинства все още разчитат на медни тръби за своите нужди от климатизация, като задържат около три четвърти от пазара благодарение на отличната топлопроводимост. Алуминият започва да набира популярност в по-големи търговски съоръжения, като притежава около 22% от този сегмент, защото е много по-лек и по-лесен за обработка по време на инсталиране. При монтажа на тези системи техниците обикновено свързват входните тръби с компресорни изходи с диаметър от 1/4 инча до 3/8 инча, за да осигурят гладко течение без образуване на бутилни вратове. Начинът, по който са конфигурирани изходите, помага правилно охлаждане на охладителя, преди той да достигне разширителния клапан. Правилната настройка прави голяма разлика за поддържането на стабилна работа и гарантира, че фазовите преходи се случват точно когато трябва.
Осевите вентилатори, задвижвани от безчеткови постоянни двигатели, могат да преместват от 150 до 300 кубически фута въздух на минута през охладителните съдове. Това всъщност е около 40 процента по-добре в сравнение с ония стари конструкции с затворен полюс двигател, които използвахме през 2018 година. Лопатките на тези вентилатори са под ъгли между приблизително 22 и 35 градуса, което помага за по-ефективен пренос на топлина, като в същото време нивото на шума остава под 45 децибела в повечето домакински уреди днес. Проучвания върху търговски системи за охлаждане установиха още нещо интересно. Когато производителите преминаха към вентилатори с променлива скорост вместо фиксирана, те отчели намаляване на годишното им енергопотребление с около 18%. Тези интелигентни вентилатори просто регулират количеството въздух, преминаващо през системата, според действителните нужди във всеки даден момент.
Около 92 процента от търговските системи за климатизация използват принудителни въздушни потоци, тъй като им е необходимо да поддържат тази температурна разлика (ΔT) над 15 градуса по Фаренхайт. В същото време около една трета от по-малките домакинства все още използват естествени конвекционни методи, тъй като те са по-прости и по-евтини за инсталиране. Новите хибридни модели комбинират тези два метода, като включват допълнителни вентилатори само когато температурата вътре надхвърли определени граници. Според последните данни на Energy Star за 2023 г., този вид интелигентен подход намалява честотата на включване и изключване на компресорите с приблизително 23%. По-малко цикли означават, че частите служат по-дълго и общата производителност на системата се подобрява с времето.
Когато прахът се натрупва върху кондензорните тръби, той намалява ефективността на топлообмена с около 30%. Това означава, че компресорите трябва да работят допълнително, като работят от 12 до 18 процента по-дълго, само за да поддържат правилната температура. Резултатът? Битовите уреди изразходват с 15 до 25 процента повече енергия, отколкото би трябвало. За бизнеси, при които оборудването работи постоянно през целия ден, тези цифри са още по-лоши. Запушениите фини по същество се превръщат в малки капани за топлина, позволявайки на температурите да надвишат безопасните стойности за системата. Повечето ръководства за поддръжка на търговски хладилни системи информират операторите, че редовното почистване прави голяма разлика. След добро почистване, повечето системи бързо се връщат към нормална работа, обикновено за около два дни. Усилията си заслужават, защото поддържането на чисти тръби спестява пари на дълга сметка и предотвратява преждевременно повредяване на оборудването.
Неправилните нива на хладилния агент водят до различни експлоатационни проблеми:
Полеви данни показват, че 42% от повредите на компресори се дължат на продължителни дисбаланси в зареждането с хладилна течност. Прекаленото зареждане често води до течни удари, които увреждат клапанните плочи в 93% от случаите. Недостатъчното зареждане ускорява разграждането на маслото три пъти в сравнение с правилно заредени системи, намалявайки ефективността на смазването и съкращавайки живота на компресора.
Най-новата технология за кондензатор с микроканали надминава старомодните тръбни и финосистеми по отношение на ефективността на отвеждане на топлина, като обикновено постига около 22% по-добри резултати. Какво прави тези нови модели толкова ефективни? Ами, те разполагат с пътища за охладителя, които са приблизително с 40% по-тесни в сравнение с предишните. Освен това, те са изработени от алуминий, който провежда топлина три пъти по-бързо в сравнение със стоманените алтернативи. И нека не забравяме умните насочващи елементи за въздушния поток, които всъщност спестяват около 18% от енергопотреблението на вентилаторите. Всички тези подобрения означават по-добра обща производителност на системата. Разходите за поддръжка също намаляват – между 60 и 140 долара годишно на монтирано устройство. За ръководителите на производствени цехове, които се стремят да спазват строгите нови изисквания на Департамента по енергетика от 2024 г., такава ефективност прави голяма разлика за запазване на конкурентоспособността, без да претоварва бюджета.
Горчиви новини
EN
