I kjølesystemer fungerer kondensatorspolene som det stedet hvor det meste av varmen avgis under drift. Når kompressoren pumper opp kjølemiddelet til varm gassform, strømmer det rett inn i disse spolene. Når dette skjer, avgir systemet varme til omgivelsene både gjennom direkte kontakt og luftbevegelse rundt spolene. Designet til moderne kondensatorer inkluderer mye overflateareal takket være de små metallfinnene vi ofte ser stikke ut. Materialer som kobber eller aluminium brukes ofte fordi de leder varme svært godt. Ifølge bransjestandarder forlater omtrent to tredjedeler av all varme som er tatt opp av kjølemiddelet nettopp dette stedet. Kommersielle enheter har vanligvis større vifteapparater som blåser over spolene også, noe som hjelper systemet med å kjøle ned raskere når det gjøres mer arbeid. Å få denne delen til å fungere korrekt betyr at kjølemiddelet kommer ut med nøyaktig riktig temperatur, slik at det kan gå tilbake til væskeform på riktig måte.
Når kjølemiddelet blir kaldere inne i kondenseringsenheten, skifter det fase fra damp tilbake til væskeform. Det vi kaller underkjøling skjer når denne væsken kjøles ytterligere, utover det som kalles metningstemperaturpunktet. Denne ekstra kjøleprosessen forhindrer dannelse av flash-gass like før ekspansjonsventilen. Gode underkjølingsmetoder kan øke systemets totale ytelse med omtrent 12 til kanskje 15 prosent, fordi det sørger for jevn strømning av kjølemiddel gjennom systemet, ifølge forskning fra HVAC Tech Institute i fjor. Spolene i disse systemene skaper turbulens som hjelper til med å spre varmen jevnt over overflatene. Etter at kjølemiddelet er fullstendig blitt til væske og riktig underkjølt, fortsetter det mot fordampningsdelen. Nyere modeller med mikrokanal-teknologi klarer å oppnå underkjøling mye raskere enn eldre design, noe som betyr at moderne kjøleskap generelt forbruker mindre strøm mens de utfører samme oppgaven.
Måten varme beveger seg gjennom kondensatorspoler, avhenger hovedsakelig av to prosesser: varmeledning og konveksjon. Når kjølemiddelet blir varmt inne i spolen, leder det varme rett gjennom disse metallveggene. Samtidig sørger luften rundt for konvektivkjøling, som i praksis trekker med seg den overskytende varmen. Noen systemer er avhengige av naturlig luftbevegelse, men de fleste moderne oppsett har vifte som blåser luft over spolene, noe som fungerer mye bedre for å holde temperaturen nede. Studier tyder på at en utvidelse av kondensatorens overflate med omtrent 30 prosent kan øke varmetapseffektiviteten med mellom 18 og 25 prosent, selv om resultatene varierer avhengig av spesifikke forhold. Derfor designer mange produsenter sine spoler med lange, slyngende kobberør kombinert med mange aluminiumsfinner som stikker ut overalt. Disse finnene øker dramatisk hvor mye kontakt det er med kjøleluften, og fører til at hele systemet får bedre evne til å kvitte seg med varme.
Formen og designet på kondensatorer har stor betydning for hvor godt de håndterer varme. Kopper er et utmerket materiale til dette, fordi det leder varme svært effektivt med en varmeledningsevne på rundt 401 W/mK. Det betyr at varme beveger seg raskt gjennom det. Aluminiumsfinner festet til disse kobberkomponentene bidrar også, siden de øker overflatearealet, noe som forbedrer avkjøling via konveksjon. Det siste året har vi sett flere mikrokanaldesign, og disse kan redusere behovet for kjølemiddel med mellom 25 % og 40 % sammenlignet med eldre rør-og-fin-modeller. Når produsenter anordner finnmønstrene i trappetrinn, skaper de faktisk mer turbulens i luftstrømmen, noe som øker varmeavstøtningshastigheten med omtrent 12–18 % i systemer der luft presses gjennom dem. Forskning fra Coil Material Efficiency Report bekrefter dette. Alle disse forbedringene betyr at mindre hjemmeenheter fremdeles kan yte godt, selv om de har begrenset plass å fungere innenfor.
Et typisk spolekjøleskapkondensatorsystem har tre hoveddeler som arbeider sammen for å fjerne varme på riktig måte. Spolene selv er vanligvis formet som slanger og laget av enten kobber eller aluminium, fordi disse materialene gir et godt kontaktareal ved varmeoverføring bort fra systemet. Det er også tilkoblings- og utløpsrør som styrer hvor fort kjølemiddelet beveger seg gjennom systemet. Dette hjelper til med å opprettholde akkurat riktig trykkforskjell mellom der kompressoren sender kjølemiddelet og der det samles opp igjen i fordampningen. Noe nyere forskning fra ASHRAE fra 2023 viste at å få til riktig strømning av kjølemiddel kan redusere energiforbruket med omtrent 12 prosent i vanlige kjøleskapsmodeller. Det er en ganske betydelig besparelse over tid, både for husholdninger og bedrifter.
De fleste hjem fortsatt er avhengige av kobberledninger for sine HVAC-behov, og har omtrent tre fjerdedeler av markedet takket være sin gode varmeledningsevne. Aluminium begynner imidlertid å gjøre seg gjeldende i større kommersielle anlegg, der det utgjør omtrent 22 % av markedet fordi det er mye lettere å håndtere under installasjon. Når disse systemene settes opp, kombinerer teknikere vanligvis inntaksrør med kompressorutganger som varierer fra 1/4 tomme til 3/8 tomme i diameter for å sikre jevn strømning uten flaskehalser. Utformingen av utløpene hjelper til med å kjøle ned kjølemiddelet ordentlig før det når ekspansjonsventilen. Å få dette til riktig betyr alt for stabil drift og for at faseendringer skal skje på rett tidspunkt.
Aksialvifter drevet av børsteløse likestrømsmotorer kan flytte fra 150 til 300 kubikkfot luft per minutt over lameller. Det er faktisk omtrent 40 prosent bedre enn de gamle skyggepolmotorene vi brukte tilbake i 2018. Vingene på disse viftene er plassert i vinkler som varierer mellom ca. 22 grader og 35 grader, noe som bidrar til mer effektiv varmeoverføring samtidig som støynivået holdes under 45 desibel i de fleste hjemmeapparater i dag. Studier av kommersielle kjølesystemer har også avdekket noe interessant. Når produsenter byttet til variabel hastighet på viftene i stedet for fast hastighet, sank det årlige energiforbruket med omtrent 18 %. Disse intelligente viftene justerer automatisk mengden luft som føres gjennom systemet basert på hva systemet trenger ved hvert enkelt tidspunkt.
Omkring 92 prosent av kommersielle HVAC-anlegg er avhengige av tvungen luftstrøm fordi de må opprettholde en temperaturforskjell (ΔT) på over 15 grader Fahrenheit. I mellomtiden bruker omtrent en tredjedel av mindre hjem fortsatt naturlig konveksjon, siden dette er enklere og billigere å installere. De nyere hybridmodellene kombinerer disse to teknikkene og slår på ekstra vifte bare når temperaturen inne stiger over bestemte nivåer. Ifølge de siste Energy Star-tallene fra 2023 reduserer denne intelligente tilnærmingen hvor ofte kompressorene slår seg av og på med omtrent 23 prosent. Færre sykluser betyr at deler varer lenger og at den totale ytelsen forbedres over tid.
Når støv samler seg på kondenserapparatenes rør, reduseres varmeoverføringseffektiviteten med omtrent 30 %. Det betyr at kompressorene må jobbe ekstra hardt og kjøre mellom 12 og 18 prosent lenger bare for å holde temperaturen på rett nivå. Resultatet? Boligkjøleanlegg ender opp med å forbruke mellom 15 og 25 prosent mer energi enn de burde. For bedrifter der utstyr går kontinuerlig hele dagen, blir tallene enda verre. De tette finnene blir i praksis små varmefeller som tillater temperaturstigning utover det som er trygt for systemet. De fleste vedlikeholdsmanualer for kommersielle kjølesystemer forteller operatører at regelmessig rengjøring gjør en stor forskjell. Etter en grundig rengjøring returnerer de fleste systemene til normal drift ganske raskt, vanligvis innen to dager eller så. Det lønner seg, fordi å holde disse rørene rene sparer penger på sikt og forhindrer tidlig utstyrssvikt.
Feilaktige kjølemiddelnivåer fører til tydelige driftsproblemer:
Feltdata viser at 42 % av kompressorfeil stammer fra langvarige ubalanser i kjølemiddelmengde. Overfylling resulterer ofte i væskebank, noe som skader ventilplater i 93 % av slike tilfeller. Underfylling akselererer oljenedbrytning med tre ganger sammenlignet med riktig fylte systemer, noe som reduserer smøreeffekten og forkorter kompressorens levetid.
Den nyeste mikrokanal-kondensatorteknologien slår eldre rør- og finnesystemer når det gjelder effektivitet i varmeavstøting, typisk omtrent 22 % bedre ytelse. Hva gjør at disse nye modellene er så effektive? Vel, de har kjølemiddelbaner som er omtrent 40 % smalere enn tidligere. I tillegg er de bygget i aluminium, som leder varme tre ganger raskere enn stål-alternativene. Og la oss ikke glemme de smarte luftstrømsveiledningene som faktisk sparer på vifteeffekten med omtrent 18 %. Alle disse oppgraderingene betyr bedre systemytelse totalt sett. Vedlikeholdskostnadene synker også, mellom seksti og hundre og førti dollar per år per installert enhet. For anleggsledere som prøver å etterleve de strenge nye energidepartementets regler fra 2024, betyr denne typen effektivitet alt for å forbli konkurransedyktige uten å gå over budsjettet.
EN
Siste nytt