U sustavima hlađenja, zavojnica kondenzatora služi kao mjesto na kojem se tijekom rada ispušta većina topline. Kada kompresor potisne rashladno sredstvo u vruću paru, ona odmah teče u ove zavojnice. Tijekom ovog procesa sustav gubi toplinu okolišu, kako izravnim kontaktom tako i kretanjem zraka oko zavojnica. Konstrukcija modernih kondenzatora uključuje veliku površinu zbog malih metalnih rebara koja se često vide izdignuta. Materijali poput bakra ili aluminija često se koriste jer vrlo dobro provode toplinu. Prema industrijskim standardima, otprilike dvije trećine svih toplinskih prijenosa koje preuzme rashladno sredstvo zapravo napuštaju ovdje. Komercijalni uređaji obično imaju veće ventilatore koji puše zrak preko zavojnica, što pomaže bržem hlađenju kad je opterećenje veće. Ispravno dimenzioniranje ovog dijela osigurava da rashladno sredstvo izađe na upravo odgovarajućoj temperaturi kako bi se pravilno moglo vratiti u tekuće stanje.
Kada rashladno sredstvo unutar kondenzatorske jedinice postane hladnije, mijenja agregatno stanje iz para u tekuće. Ono što nazivamo podhlađivanjem događa se kada se ova tekućina dodatno ohladi ispod tzv. točke zasićenja. Ovaj dodatni korak hlađenja sprječava stvaranje tzv. 'flash' plina neposredno prije dolaska do ekspanzijskog ventila. Pravilno podhlađivanje može povećati ukupnu učinkovitost sustava za oko 12, pa čak i do 15 posto, jer osigurava stalnu cirkulaciju rashladnog sredstva kroz sustav, prema istraživanju HVAC Tech Institute-a prošle godine. Zavojnice u ovim sustavima stvaraju turbulentno strujanje koje pomaže ravnomjernom raspodjeli topline po površinama. Nakon što se potpuno pretvori u tekućinu i pravilno podhladi, rashladno sredstvo nastavlja prema odjelu isparivača. Noviji modeli s mikrokanalnom tehnologijom postižu znatno brže podhlađivanje u usporedbi s ranijim konstrukcijama, što znači da moderni hladnjaci općenito troše manje energije obavljajući isti posao.
Način na koji toplina prelazi kroz kondenzacijske zavojnice ovisi uglavnom o dva procesa: vodljivosti i konvekciji. Kada rashladno sredstvo unutar zavojnice zagrije, ono provodi toplinu izravno kroz te metalne stijenke. U isto vrijeme, okolišni zrak osigurava konvektivno hlađenje, u osnovi odnoseći višak topline. Neki sustavi oslanjaju se na prirodno strujanje zraka, ali većina modernih postrojenja koristi ventilatore koji puše zrak preko zavojnica, što je mnogo učinkovitije za održavanje hladnoće. Studije pokazuju da povećanje površine kondenzatora za oko 30 posto može povećati učinkovitost gubitka topline negdje između 18-25 posto, iako rezultati variraju ovisno o specifičnim uvjetima. Zbog toga mnogi proizvođači dizajniraju svoje zavojnice s dugim, zaobilaznim bakrenim cijevima kombiniranim s velikim brojem aluminijskih rebara koja se protežu svuda. Ova rebra drastično povećavaju dodir s hladnjim zrakom, konačno čineći da cijeli sustav učinkovitije otpušta toplinu.
Oblik i dizajn kondenzatora zaista imaju veliki značaj kada je u pitanju koliko dobro upravljaju toplinom. Bakar je odličan materijal za to jer provodi toplinu iznimno učinkovito, oko 401 W/mK. To znači da toplina brzo prolazi kroz njega. Aluminijski rebra pričvršćena na ove bakrene dijelove također pomažu jer povećavaju površinu koja pomaže boljem hlađenju putem konvekcije. U posljednje vrijeme sve više se koriste mikrokanalni dizajni, koji mogu smanjiti potrebu za rashladnim sredstvom za 25% do 40% u usporedbi sa starijim modelima s cijevima i rebrima. Kada proizvođači razmjesti rebrasta uzorke, zapravo stvaraju veću turbulenciju u protoku zraka, što povećava stopu odbacivanja topline za oko 12% do 18% u sustavima gdje se zrak prisilno provodi kroz njih. Istraživanje iz Izvješća o učinkovitosti materijala kalema potvrđuje ovo. Svi ovi napretci znače da manji kućni uređaji i dalje mogu dobro raditi, iako imaju ograničen prostor za rad.
Tipični sustav kondenzatora hladnjaka s zavojima ima tri glavne komponente koje zajedno djeluju kako bi pravilno odveli toplinu. Zavoji sami po sebi obično imaju oblik zmija i izrađeni su od bakra ili aluminija jer ovi materijali omogućuju dobru površinu za prijenos topline izvan sustava. Postoje i cijevi za ulaz i izlaz koje reguliraju brzinu kretanja rashladnog sredstva kroz sustav. To pomaže u održavanju upravo odgovarajućeg razlika tlakova između mjesta gdje kompresor šalje rashladno sredstvo i mjesta gdje ga ponovno preuzima na isparivaču. Nekakva nedavna istraživanja ASHRAE-a iz 2023. pokazala su da pravilno podešeno strujanje rashladnog sredstva može smanjiti potrošnju energije za oko 12 posto u uobičajenim modelima hladnjaka. To je prilično značajna ušteda tijekom vremena, kako za kućanstva tako i za poslovne subjekte.
Većina kuća i dalje koristi bakrene cijevi za svoje HVAC potrebe, zadržavajući oko tri četvrtine tržišta zahvaljujući izvrsnoj vodljivosti topline. Aluminij, međutim, počinje stvarati valove u većim komercijalnim postavkama, osvajajući otprilike 22% tog segmenta jer je znatno lakši za rukovanje tijekom instalacije. Pri postavljanju ovih sustava, tehničari obično povezuju ulazne cijevi s izlazima kompresora promjera od 1/4 inča do 3/8 inča kako bi osigurali glatko strujanje bez stvaranja uskih grla. Način na koji su izlazi konfigurirani pomaže u pravilnom hlađenju rashladnog sredstva prije nego što dosegne ekspanzijski ventil. Točna izvedba ove faze ključna je za održavanje stabilnog rada i osiguravanje da se fazne promjene odvijaju u pravo vrijeme.
Aksijalni ventilatori napajani istosmjernim motorima bez četkica mogu premjestiti od 150 do 300 kubičnih stopa zraka po minuti preko izmjenjivača topline. To je zapravo oko 40 posto bolje u odnosu na one stare konstrukcije motora s ekraniranim polom koje smo koristili još 2018. godine. Lopatice ovih ventilatora postavljene su pod kutovima koji variraju između približno 22 stupnja i 35 stupnjeva, što pomaže u učinkovitijem prijenosu topline, a istovremeno održava razinu buke ispod 45 decibela u većini današnjih kućanskih aparata. Istraživanja komercijalnih sustava hlađenja otkrila su nešto zanimljivo. Kada su proizvođači prešli na ventilatore promjenjive brzine umjesto onih fiksne brzine, primijetili su da im se godišnja potrošnja energije smanjila za oko 18%. Ovi pametni ventilatori jednostavno prilagođavaju količinu zraka koja prolazi kroz sustav, ovisno o stvarnim potrebama u svakom trenutku.
Oko 92 posto komercijalnih HVAC instalacija koristi sustave prisilnog protoka zraka jer im je potrebna razlika temperatura (ΔT) veća od 15 stupnjeva Fahrenheita. U međuvremenu, otprilike trećina manjih kuća još uvijek koristi prirodne metode konvekcije budući da su jednostavnije i jeftinije za instalaciju. Noviji hibridni modeli kombiniraju ove dvije tehnike, uključujući dodatne ventilatore samo kada unutarnje temperature prijeđu određene točke. Prema najnovijim podacima Energy Star-a iz 2023. godine, ovakav pametan pristup smanjuje učestalost uključivanja i isključivanja kompresora otprilike za 23 posto. Manje ciklusa znači da dijelovi dulje traju i da se ukupna učinkovitost sustava tijekom vremena poboljšava.
Kada se prašina nakuplja na kondenzatorskim cijevima, smanjuje učinkovitost prijenosa topline otprilike za 30%. To znači da se kompresori moraju dodatno naprezati, radeći od 12 do 18 posto dulje samo da bi održali ispravnu temperaturu. Posljedica? Stambeni uređaji potroše od 15 do 25 posto više energije nego što bi trebali. Za poslovne subjekte kod kojih oprema radi neprestano tijekom dana, ti brojevi su još gore. Zagušena rebra zapravo postanu malim zamkama za toplinu, dopuštajući temperaturama da premaše sigurne granice za sustav. Većina uputa za održavanje komercijalnih rashladnih sustava operaterima govori da redovito čišćenje čini ogromnu razliku. Nakon temeljitog čišćenja, većina sustava brzo se vrati u normalan rad, obično unutar dva dana. Trud vrijedi jer održavanje čistih cijevi u dugoročnom periodu štedi novac i sprječava prerano kvarove opreme.
Nepravilne razine rashladnog sredstva dovode do različitih radnih problema:
Podaci iz terena pokazuju da 42% kvarova kompresora proizlazi iz produljenih neravnoteža rashladnog sredstva. Prekomjerno punjenje često rezultira tekućim udarcima, što oštećuje ploče ventila u 93% takvih slučajeva. Nedovoljno punjenje ubrzava degradaciju ulja tri puta u usporedbi s ispravno napunjenim sustavima, smanjuje učinkovitost podmazivanja i skraćuje vijek trajanja kompresora.
Najnovija tehnologija mikrokanalnog kondenzatora nadmašuje stare sustave cijevi i rebrića kada je u pitanju učinkovitost odvođenja topline, obično oko 22% bolje performanse. Što čini ove nove modele toliko učinkovitim? Pa, imaju staze rashladnog sredstva koje su otprilike 40% uži nego ranije. Osim toga, izrađeni su od aluminija koji provodi toplinu tri puta brže nego čelične alternative. I ne smijemo zaboraviti na pametne vodilice zraka koje zapravo štede potrošnju energije ventilatora za oko 18%. Svi ovi nadogradnji znače bolje ukupne performanse sustava. Također padaju i troškovi održavanja, između šezdeset i sto četrdeset dolara godišnje po instaliranoj jedinici. Za upravitelje postrojenja koji pokušavaju ispoštovati stroge nove propise Odjela za energetiku iz 2024., ovakva učinkovitost čini ogromnu razliku u održavanju konkurentnosti bez prevelikih troškova.
Vruće vijesti
EN
