V chladicích systémech kondenzátorové trubice slouží k odvádění většiny tepla během provozu. Když kompresor stlačí chladivo do horké páry, ta přímo proudí do těchto trubic. Během tohoto procesu systém ztrácí teplo do okolního prostředí jak přímým dotykem, tak prouděním vzduchu kolem trubic. Konstrukce moderních kondenzátorů zahrnuje velkou plochu díky malým kovovým lamelám, které často vyčnívají. Běžně se používají materiály jako měď nebo hliník, protože velmi dobře vedou teplo. Podle průmyslových norem se zde uvolňuje přibližně dvě třetiny veškerého tepla absorbovaného chladivem. Komerční zařízení obvykle mají také větší ventilátory foukající přes trubice, což pomáhá rychleji ochlazovat systém, když je zapotřebí vykonat více práce. Správné nastavení této části zajišťuje, že chladivo opouští tento blok přesně na správné teplotě, aby se mohlo správně změnit zpět na kapalný stav.
Když chladivo uvnitř kondenzační jednotky ochladí, mění svůj stav z plynného na kapalný. To, co označujeme jako podchlazení, nastává, když je tato kapalina dále ochlazena pod tzv. bod sytosti. Tento dodatečný krok ochlazení zabraňuje vzniku tzv. flash plynu těsně před dosažením expanzního ventilu. Správné postupy podchlazení mohou zvýšit celkový výkon systému přibližně o 12 až 15 procent, protože zajišťují stálý tok chladiva systémem – jak uvádí výzkum institutu HVAC Tech Institute z minulého roku. Cívky v těchto systémech vytvářejí turbulence, které pomáhají rovnoměrně rozložit teplo po povrchu. Poté, co je chladivo úplně převedeno do kapalného stavu a vhodně podchlazeno, pokračuje směrem k odpařovací části. Novější modely s mikrokanálovou technologií dosahují podchlazení mnohem rychleji než starší konstrukce, což znamená, že moderní ledničky obecně spotřebují méně energie při plnění stejné funkce.
Způsob, jakým se teplo přenáší kondenzátorem, závisí hlavně na dvou procesech: vedení a proudění. Když chladivo uvnitř cívky zahřeje, přenáší teplo přímo skrz kovové stěny. Zároveň okolní vzduch zajišťuje konvektivní chlazení, tedy v podstatě odvádí přebytečné teplo. Některé systémy spoléhají na přirozený pohyb vzduchu, ale většina moderních zařízení má ventilátory, které foukají vzduch přes cívky, což je mnohem účinnější pro udržování chladu. Studie naznačují, že zvětšení plochy kondenzátoru o přibližně 30 procent může zvýšit účinnost odvodu tepla o 18 až 25 procent, i když výsledky se liší v závislosti na konkrétních podmínkách. Proto mnozí výrobci navrhují cívky s dlouhými vinutými měděnými trubkami kombinovanými s velkým množstvím hliníkových lamel vyčnívajících na všech stranách. Tyto lamely výrazně zvyšují plochu kontaktu s chladicím vzduchem, čímž nakonec umožňují celému systému lépe odvádět teplo.
Tvar a návrh kondenzátorů opravdu hraje roli, pokud jde o to, jak efektivně odvádějí teplo. Měď je pro tento účel vynikající materiál, protože vede teplo velmi efektivně s hodnotou přibližně 401 W/mK. To znamená, že teplo se skrz ni rychle šíří. Hliníkové lamely připevněné k těmto měděným částem také pomáhají, protože zvyšují plochu povrchu, čímž podporují lepší ochlazování prostřednictvím konvekce. V poslední době se objevuje stále více mikrokanálových konstrukcí, které mohou snížit spotřebu chladiva o 25 % až 40 % ve srovnání se staršími trubkovými modely s lopatkami. Když výrobci uspořádají vzory lopatek do šachovnice, ve skutečnosti způsobí větší turbulence proudění vzduchu, což zvyšuje rychlost odvádění tepla o přibližně 12 % až 18 % u systémů, kde je vzduch nucený protékat. Tato skutečnost je potvrzena výzkumem uvedeným v Coil Material Efficiency Report. Všechny tyto vylepšení znamenají, že i menší domácí jednotky mohou dosahovat dobrého výkonu, i když mají k dispozici omezený prostor.
Typický systém cívkového kondenzátoru ledničky má tři hlavní části, které společně zajišťují správné odvádění tepla. Cívky samotné jsou obvykle tvarovány jako had a vyrobeny buď z mědi, nebo z hliníku, protože tyto materiály umožňují dobré kontaktní plochy při přenosu tepla z celého systému. K systému jsou také připojeny vstupní a výstupní potrubí, která řídí rychlost proudění chladiva systémem. To pomáhá udržet přesný rozdíl tlaku mezi místem, kam kompresor chladivo posílá, a místem, kde je znovu odebíráno na výparníku. Některé nedávné výzkumy ASHRAE z roku 2023 ukázaly, že správné nastavení toku chladiva může snížit spotřebu energie o přibližně 12 procent u běžných modelů lednic. V průběhu času jde o značnou úsporu jak pro domácnosti, tak i pro podnikatele.
Většina domácností stále spoléhá na měděné potrubí pro své potřeby vytápění a chlazení, čímž si udržuje zhruba tři čtvrtiny trhu díky jeho vynikající tepelné vodivosti. Hliník začíná pronikat do větších komerčních instalací, kde zaujímá přibližně 22 % tohoto segmentu, protože je při instalaci mnohem lehčí manipulovat. Při montáži těchto systémů technici obvykle kombinují přívodní potrubí s výstupy kompresoru o průměru od 1/4 palce do 3/8 palce, aby zajistili hladký tok bez vytváření zúžení. Konfigurace výstupů pomáhá správně ochladit chladivo před tím, než dosáhne expanzního ventilu. Správné nastavení tohoto prvku je rozhodující pro stabilní provoz a zajištění, že fázové změny proběhnou ve správném okamžiku.
Osyové ventilátory poháněné bezkartáčkovými stejnosměrnými motory dokážou přesunout od 150 do 300 kubických stop vzduchu za minutu přes chladiče. To je ve skutečnosti o zhruba 40 procent lepší než starší konstrukce motorů se stíněnými póly, které jsme používali v roce 2018. Listy těchto ventilátorů jsou nastaveny pod úhly mezi přibližně 22 stupni a 35 stupni, což pomáhá efektivněji přenášet teplo, a přitom udržuje hladinu hluku pod 45 decibely u většiny domácích spotřebičů dnes. Studie zaměřující se na komerční chladicí systémy objevily také něco zajímavého. Když výrobci přešli z ventilátorů s pevnou rychlostí na regulovatelné, pozorovali snížení roční spotřeby energie o přibližně 18 %. Tyto inteligentní ventilátory jednoduše upravují množství proudícího vzduchu podle toho, co systém v daném okamžiku skutečně potřebuje.
Přibližně 92 procent komerčních systémů VZT spoléhá na systémy nuceného proudění vzduchu, protože potřebují udržet rozdíl teplot (ΔT) nad 15 stupňů Fahrenheita. Mezitím zhruba třetina menších domácností stále využívá metody přirozené konvekce, protože jsou jednodušší a levnější na instalaci. Novější hybridní modely kombinují obě tyto techniky a dodatečné ventilátory zapínají pouze tehdy, když teplota uvnitř překročí určité hranice. Podle nejnovějších údajů Energy Star za rok 2023 tento inteligentní přístup snižuje počet zapnutí a vypnutí kompresorů přibližně o 23 %. Méně cyklů znamená delší životnost dílů a lepší celkový výkon systému v průběhu času.
Když se na výparnících nánáší prach, snižuje to účinnost přenosu tepla přibližně o 30 %. To znamená, že kompresory musí pracovat mnohem intenzivněji a běžet o 12 až 18 procent déle, jen aby udržely správnou teplotu. Výsledkem je, že domácí jednotky spotřebují o 15 až 25 procent více energie, než by měly. U firem, kde zařízení běží celodenně nepřetržitě, jsou tyto hodnoty ještě horší. Tyto ucpané lamely v podstatě vytvářejí malé pasti na teplo, které umožňují teplotám stoupat nad bezpečnou úroveň pro systém. Většina servisních návodů pro komerční chladicí systémy uvádí, že pravidelné čištění dělá obrovský rozdíl. Po důkladném vyčištění se většina systémů velmi rychle vrátí do normálního provozu, obvykle do dvou dnů. Úsilí stojí za to, protože udržování čistoty výparníků šetří peníze na dlouhodobém horizontu a předchází předčasnému poškození zařízení.
Nepravidelné hladiny chladiva vedou k různým provozním problémům:
Provozní data ukazují, že 42 % poruch kompresorů je způsobeno dlouhodobými nerovnováhami chladiva. Přebití často vede k tekutinovému rázu, který poškozuje sací desky ventilů ve 93 % takových případů. Nedostatečné nabití urychluje degradaci oleje třikrát rychleji ve srovnání se správně nabitými systémy, čímž snižuje účinnost mazání a zkracuje životnost kompresoru.
Nejnovější technologie mikrokanálových kondenzátorů předčí staré trubkové a lamelové systémy, pokud jde o účinnost odvádění tepla, obvykle o zhruba 22 % lepším výkonem. Co činí tyto nové modely tak účinnými? Ty totiž disponují drahami pro chladivo, které jsou asi o 40 % užší než dříve. Navíc jsou vyrobeny z hliníku, který vede teplo třikrát rychleji než ocelové alternativy. A nesmíme zapomenout na chytré vodící prvky proudu vzduchu, které šetří spotřebu ventilátoru přibližně o 18 %. Všechny tyto vylepšení znamenají celkově lepší výkon systému. Také náklady na údržbu klesají, a to mezi 60 až 140 dolary ročně na každou instalovanou jednotku. Pro provozní manažery, kteří se snaží splnit přísná nová nařízení Ministerstva energetiky z roku 2024, může tento druh účinnosti znamenat rozhodující rozdíl při zachování konkurenceschopnosti bez překročení rozpočtu.
EN
Aktuální novinky