Στα συστήματα ψύξης, τα πηνία του συμπυκνωτή αποτελούν το σημείο όπου κατά τη λειτουργία αποβάλλεται η μεγαλύτερη ποσότητα θερμότητας. Όταν ο συμπιεστής αντλεί το ψυκτικό ως καυτό αέριο, αυτό ρέει απευθείας σε αυτά τα πηνία. Καθώς συμβαίνει αυτό, το σύστημα χάνει θερμότητα προς το περιβάλλον, τόσο μέσω άμεσης επαφής όσο και μέσω της κίνησης του αέρα γύρω από τα πηνία. Η σχεδίαση των σύγχρονων συμπυκνωτών περιλαμβάνει μεγάλη επιφάνεια επαφής, χάρη στις μικρές μεταλλικές πτερύγες που συχνά βλέπουμε να προεξέχουν. Συνηθισμένα υλικά όπως το χαλκός ή το αλουμίνιο χρησιμοποιούνται επειδή είναι πολύ καλοί αγωγοί θερμότητας. Σύμφωνα με τα βιομηχανικά πρότυπα, περίπου τα δύο τρίτα της θερμότητας που απορροφά το ψυκτικό αποβάλλονται ακριβώς εδώ. Οι εμπορικές μονάδες διαθέτουν συνήθως μεγαλύτερους ανεμιστήρες που φυσάνε πάνω από τα πηνία, κάτι που βοηθά στην ταχύτερη ψύξη όταν επιβαρύνονται περισσότερο. Η σωστή λειτουργία αυτού του μέρους εξασφαλίζει ότι το ψυκτικό εξέρχεται με την κατάλληλη θερμοκρασία, ώστε να μπορέσει να μετατραπεί ξανά σωστά σε υγρή μορφή.
Όταν το ψυκτικό υγρό ψύχεται μέσα στη μονάδα συμπύκνωσης, αλλάζει φάση από αέρια σε υγρή μορφή. Αυτό που ονομάζουμε υπερψύξη συμβαίνει όταν αυτό το υγρό ψύχεται ακόμη περισσότερο, πέρα από το σημείο που ονομάζεται θερμοκρασία κορεσμού. Αυτό το επιπλέον βήμα ψύξης εμποδίζει το σχηματισμό ατμών ακριβώς πριν φτάσει στη βαλβίδα διαστολής. Σύμφωνα με έρευνα του HVAC Tech Institute πέρυσι, η σωστή πρακτική υπερψύξης μπορεί να αυξήσει τη συνολική απόδοση του συστήματος κατά περίπου 12 έως 15 τοις εκατό, διατηρώντας τη σταθερή ροή του ψυκτικού υγρού μέσα από το σύστημα. Τα πηνία σε αυτά τα συστήματα δημιουργούν διαταραχές που βοηθούν στην ομοιόμορφη διασπορά της θερμότητας σε όλες τις επιφάνειες. Αφού μετατραπεί πλήρως σε υγρό και υπερψυχθεί σωστά, το ψυκτικό υγρό κατευθύνεται προς την ενότητα εξάτμισης. Τα νεότερα μοντέλα με τεχνολογία microchannel καταφέρνουν να υπερψύξουν πολύ γρηγορότερα από τα παλαιότερα σχέδια, γεγονός που σημαίνει ότι οι σύγχρονοι ψύκτες καταναλώνουν γενικά λιγότερη ενέργεια ενώ εκτελούν την ίδια εργασία.
Ο τρόπος με τον οποίο η θερμότητα μεταφέρεται μέσω των πηνίων του συμπυκνωτή εξαρτάται κυρίως από δύο διεργασίες: αγωγιμότητα και συναγωγή. Όταν το ψυκτικό φορτίο θερμαίνεται μέσα στο πηνίο, μεταφέρει θερμότητα απευθείας μέσω των μεταλλικών τοιχωμάτων. Ταυτόχρονα, ο περιβάλλων αέρας εξασφαλίζει την ψύξη με συναγωγή, απομακρύνοντας ουσιαστικά την περίσσεια θερμότητας. Κάποια συστήματα βασίζονται στη φυσική κίνηση του αέρα, αλλά τα περισσότερα σύγχρονα συστήματα διαθέτουν ανεμιστήρες που φυσάνε αέρα πάνω από τα πηνία, κάτι που λειτουργεί πολύ καλύτερα για τη διατήρηση της ψύξης. Μελέτες υποδεικνύουν ότι η επέκταση της επιφάνειας του συμπυκνωτή κατά περίπου 30 τοις εκατό μπορεί να αυξήσει την απόδοση απώλειας θερμότητας κατά 18-25 τοις εκατό, αν και τα αποτελέσματα ποικίλλουν ανάλογα με τις συγκεκριμένες συνθήκες. Γι' αυτόν τον λόγο πολλοί κατασκευαστές σχεδιάζουν τα πηνία τους με μακριούς, ελικοειδείς σωλήνες από χαλκό σε συνδυασμό με πολλές πτερύγες από αλουμίνιο που προεξέχουν παντού. Οι πτερύγες αυτές αυξάνουν δραματικά την επαφή με τον ψυκτικό αέρα, κάνοντας τελικά ολόκληρο το σύστημα να λειτουργεί πιο αποτελεσματικά στην απόρριψη θερμότητας.
Το σχήμα και ο σχεδιασμός των συμπυκνωτών έχει πραγματική σημασία όσον αφορά την απόδοσή τους στη διαχείριση της θερμότητας. Ο χαλκός είναι ιδανικό υλικό γι' αυτό, επειδή αγωγεύει τη θερμότητα με μεγάλη αποτελεσματικότητα, περίπου 401 W/mK. Αυτό σημαίνει ότι η θερμότητα διαπερνά γρήγορα το υλικό. Οι αλουμινένιες πτερύγες που είναι συνδεδεμένες σε αυτά τα εξαρτήματα χαλκού βοηθούν επίσης, καθώς αυξάνουν την επιφάνεια, κάτι που βελτιώνει την ψύξη μέσω της συναγωγής. Τελευταία παρατηρούμε όλο και περισσότερο τους σχεδιασμούς μικροκαναλιών, οι οποίοι μπορούν να μειώσουν τις ανάγκες σε ψυκτικό κατά 25% έως 40% σε σύγκριση με τα παλαιότερα μοντέλα σωλήνων και πτερυγίων. Όταν οι κατασκευαστές διατάσσουν τα μοτίβα των πτερυγίων με σταδιακό τρόπο, δημιουργούν πράγματι περισσότερη τύρβη στη ροή του αέρα, κάτι που αυξάνει τους ρυθμούς απόρριψης θερμότητας κατά περίπου 12% έως 18% σε συστήματα όπου ο αέρας διοχετεύεται με αναγκασμένο τρόπο. Η έρευνα της Έκθεσης Απόδοσης Υλικού Πηνίου επιβεβαιώνει αυτό το στοιχείο. Όλες αυτές οι βελτιώσεις σημαίνουν ότι μικρότερες οικιακές μονάδες μπορούν να εξακολουθούν να έχουν καλή απόδοση, ακόμη κι αν διαθέτουν περιορισμένο χώρο για λειτουργία.
Ένα τυπικό σύστημα ψύξης ψυγείου με πηνία αποτελείται από τρία κύρια μέρη που λειτουργούν ενσύνδεση για να αποβάλλουν αποτελεσματικά τη θερμότητα. Τα ίδια τα πηνία έχουν συνήθως σχήμα ελικοειδές και κατασκευάζονται από χαλκό ή αλουμίνιο, επειδή αυτά τα υλικά επιτρέπουν μεγάλη επιφάνεια επαφής για τη μεταφορά της θερμότητας μακριά από το σύστημα. Υπάρχουν επίσης σωληνώσεις εισόδου και εξόδου που συνδέονται για να ελέγχουν την ταχύτητα με την οποία το ψυκτικό κινείται μέσα από το σύστημα. Αυτό βοηθά στη διατήρηση της κατάλληλης διαφοράς πίεσης ανάμεσα στο σημείο που ο συμπιεστής στέλνει το ψυκτικό και στο σημείο όπου αναρροφάται ξανά στον εξατμιστή. Μια πρόσφατη έρευνα του ASHRAE το 2023 έδειξε ότι η βέλτιστη ροή του ψυκτικού μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας κατά περίπου 12 τοις εκατό σε συνηθισμένα μοντέλα ψυγείων. Πρόκειται για σημαντική εξοικονόμηση με την πάροδο του χρόνου, τόσο για τα νοικοκυριά όσο και για τις επιχειρήσεις.
Η πλειονότητα των σπιτιών εξακολουθεί να βασίζεται σε χάλκινους σωλήνες για τις ανάγκες τους σε ΗVAC, κατέχοντας περίπου τα τρία τέταρτα της αγοράς λόγω της εξαιρετικής αγωγιμότητας της θερμότητας. Το αλουμίνιο αρχίζει όμως να κερδίζει έδαφος σε μεγαλύτερες εμπορικές εγκαταστάσεις, αποκτώντας περίπου το 22% αυτού του τομέα λόγω του πολύ ελαφρύτερου βάρους του, κάτι που διευκολύνει την εγκατάσταση. Κατά τη ρύθμιση αυτών των συστημάτων, οι τεχνικοί συνήθως συνδυάζουν σωλήνες εισόδου με εξόδους συμπιεστή που κυμαίνονται από 1/4 ίντσα έως 3/8 ίντσα διαμέτρου, ώστε να διασφαλίσουν ομαλή ροή χωρίς να δημιουργούνται στενώσεις. Η διαμόρφωση των εξόδων βοηθά στη σωστή ψύξη του ψυκτικού πριν φτάσει στη βαλβίδα εκτόνωσης. Η σωστή ρύθμιση αυτού του σημείου κάνει τη μεγάλη διαφορά για τη διατήρηση σταθερής λειτουργίας και τη διασφάλιση ότι οι αλλαγές φάσης θα συμβούν τη σωστή στιγμή.
Οι αξονικοί ανεμιστήρες που κινούνται από κινητήρες DC χωρίς ψήκτρες μπορούν να μετακινούν από 150 έως 300 κυβικά πόδια αέρα ανά λεπτό πάνω από τα πηνία. Αυτό είναι κατά περίπου 40 τοις εκατό καλύτερο σε σύγκριση με τα παλιά σχέδια κινητήρων σκιαζόμενου πόλου που χρησιμοποιούσαμε το 2018. Τα πτερύγια αυτών των ανεμιστήρων είναι τοποθετημένα σε γωνίες που κυμαίνονται περίπου από 22 έως 35 μοίρες, κάτι που βοηθά στην αποτελεσματικότερη μεταφορά θερμότητας, διατηρώντας παράλληλα το επίπεδο θορύβου κάτω από 45 ντεσιμπέλ στις περισσότερες οικιακές συσκευές σήμερα. Μελέτες που εξέτασαν εμπορικά συστήματα ψύξης ανακάλυψαν κάτι ενδιαφέρον. Όταν οι κατασκευαστές μεταπήδησαν σε ανεμιστήρες μεταβλητής ταχύτητας αντί για σταθερής ταχύτητας, διαπίστωσαν μείωση της ετήσιας κατανάλωσης ενέργειας κατά περίπου 18%. Αυτοί οι «έξυπνοι» ανεμιστήρες ρυθμίζουν απλώς την ποσότητα του αέρα που διέρχεται, βάσει των πραγματικών αναγκών του συστήματος κάθε στιγμή.
Περίπου το 92 τοις εκατό των εμπορικών συστημάτων ΗVAC βασίζεται σε συστήματα υποχρεωτικής ροής αέρα, επειδή πρέπει να διατηρούν τη διαφορά θερμοκρασίας (ΔT) πάνω από 15 βαθμούς Φαρενάιτ. Παράλληλα, περίπου το ένα τρίτο των μικρότερων κατοικιών χρησιμοποιεί ακόμη μεθόδους φυσικής συναγωγής, επειδή είναι απλούστερες και φθηνότερες στην εγκατάσταση. Τα νεότερα υβριδικά μοντέλα συνδυάζουν αυτές τις δύο τεχνικές, ενεργοποιώντας επιπλέον ανεμιστήρες μόνο όταν η εσωτερική θερμοκρασία ξεπερνά συγκεκριμένα σημεία. Σύμφωνα με τα τελευταία στοιχεία του Energy Star για το 2023, αυτή η έξυπνη προσέγγιση μειώνει τον αριθμό των ενεργοποιήσεων και απενεργοποιήσεων του συμπιεστή κατά περίπου 23%. Λιγότεροι κύκλοι σημαίνουν ότι τα εξαρτήματα διαρκούν περισσότερο και η συνολική απόδοση του συστήματος βελτιώνεται με την πάροδο του χρόνου.
Όταν η σκόνη συσσωρεύεται στα ψυκτικά πηνία, μειώνει την απόδοση μεταφοράς θερμότητας κατά περίπου 30%. Αυτό σημαίνει ότι οι συμπιεστές πρέπει να λειτουργούν περισσότερο, με διάρκεια λειτουργίας από 12 έως 18% μεγαλύτερη, απλώς και μόνο για να διατηρήσουν τη σωστή θερμοκρασία. Το αποτέλεσμα; Οι οικιακές μονάδες καταναλώνουν 15 έως 25% περισσότερη ενέργεια από ό,τι θα έπρεπε. Για επιχειρήσεις όπου το εξοπλισμός λειτουργεί συνεχώς κατά τη διάρκεια της ημέρας, αυτοί οι αριθμοί γίνονται ακόμη χειρότεροι. Αυτά τα φραγμένα πτερύγια ουσιαστικά μετατρέπονται σε μικρές παγίδες θερμότητας, επιτρέποντας στις θερμοκρασίες να ξεπεράσουν τα ασφαλή επίπεδα για το σύστημα. Τα περισσότερα εγχειρίδια συντήρησης εμπορικών ψυκτικών συστημάτων ενημερώνουν τους χειριστές ότι ο τακτικός καθαρισμός κάνει τη διαφορά. Μετά από έναν καλό καθαρισμό, τα περισσότερα συστήματα επανέρχονται γρήγορα στη φυσιολογική λειτουργία, συνήθως εντός δύο ημερών περίπου. Αξίζει τον κόπο, γιατί η διατήρηση καθαρών αυτών των πηνίων εξοικονομεί χρήματα μακροπρόθεσμα και προλαμβάνει την πρόωρη βλάβη του εξοπλισμού.
Μη επαρκή επίπεδα ψυκτικού προκαλούν ξεκάθαρα λειτουργικά προβλήματα:
Στοιχεία από το πεδίο δείχνουν ότι το 42% των βλαβών συμπιεστών οφείλεται σε παρατεταμένες ανισορροπίες ψυκτικού. Η υπερφόρτιση συχνά έχει ως αποτέλεσμα την εισαγωγή υγρού στο συμπιεστή, με αποτέλεσμα να καταστρέφονται οι πλάκες βαλβίδων στο 93% των τέτοιων περιπτώσεων. Η υποφόρτιση επιταχύνει την αποδόμηση του λαδιού κατά τρεις φορές σε σύγκριση με σωστά φορτισμένα συστήματα, μειώνοντας την αποτελεσματικότητα της λίπανσης και συντομεύοντας τη διάρκεια ζωής του συμπιεστή.
Η πιο πρόσφατη τεχνολογία συμπυκνωτή μικροσωλήνωσης υπερτερεί των παλαιότερων συστημάτων σωλήνα και φύλλου όσον αφορά την απόδοση απόρριψης θερμότητας, με βελτίωση που φτάνει συνήθως το 22%. Τι κάνει αυτά τα νέα μοντέλα τόσο αποτελεσματικά; Λοιπόν, διαθέτουν διαδρομές ψυκτικού που είναι περίπου 40% στενότερες από πριν. Επιπλέον, κατασκευάζονται από αλουμίνιο, το οποίο αγωγεί τη θερμότητα τρεις φορές γρηγορότερα από τις αντίστοιχες λύσεις σε χάλυβα. Και ας μην ξεχνάμε τους έξυπνους οδηγούς ροής αέρα που μειώνουν την κατανάλωση ενέργειας του ανεμιστήρα κατά περίπου 18%. Όλες αυτές οι βελτιώσεις σημαίνουν καλύτερη συνολική απόδοση του συστήματος. Μειώνονται επίσης και τα έξοδα συντήρησης, κατά 60 έως 140 δολάρια περίπου το χρόνο για κάθε εγκατεστημένη μονάδα. Για τους διευθυντές εγκαταστάσεων που προσπαθούν να συμμορφωθούν με τους αυστηρούς νέους κανονισμούς του Υπουργείου Ενέργειας του 2024, αυτού του είδους η απόδοση κάνει τη διαφορά για να παραμείνουν ανταγωνιστικοί χωρίς να επιβαρυνθούν οικονομικά.
Τελευταία Νέα
EN
