V chladiarenských systémoch kondenzorové cievky slúžia na odvádzanie väčšiny tepla do okolia počas prevádzky. Keď kompresor stlačí chladi vo forme horúceho pary, táto prúdi priamo do týchto cievok. V tomto procese systém stráca teplo do okolia prostredníctvom priameho kontaktu aj pohybu vzduchu okolo cievok. Konštrukcia moderných kondenzorov zahŕňa veľkú plochu vďaka malým kovovým lopúčikam, ktoré často vidíme vyčnievať. Bežne sa používajú materiály ako meď alebo hliník, pretože vynikajú dobrou tepelnou vodivosťou. Podľa priemyselných noriem sa tu uvoľní približne dve tretiny celej tepla absorbovaného chladi. Komerčné jednotky zvyčajne majú tiež väčšie ventilátory, ktoré fúkajú cez cievky a pomáhajú rýchlejšie ochladiť systém, keď je potrebné vykonať viac práce. Správne nastavenie tejto časti zabezpečuje, že chladi opustí kondenzor presnou teplotou, aby sa mohol riadne premeniť späť na kvapalinu.
Keď chladi vo vnútri kondenzačnej jednotky ochladí, mení svoje skupenstvo zo pary späť na kvapalinu. Podchladzovanie, ako to nazývame, nastáva vtedy, keď sa táto kvapalina ochladí ešte viac pod tzv. bod nasýtenia. Tento dodatočný krok ochladenia zabraňuje vzniku tzv. flash plynu tesne pred dosiahnutím expanzného ventilu. Správne postupy podchladzovania môžu zvýšiť celkový výkon systému približne o 12 až 15 percent, pretože zabezpečujú rovnomerný tok chladiacej látky systémom, čo potvrdzuje výskum inštitútu HVAC Tech Institute z minulého roku. Cievky v týchto systémoch vytvárajú turbulenciu, ktorá pomáha rovnomerne rozložiť teplo po povrchoch. Po úplnom premenení na kvapalinu a správnom podchladení chladiaca látka pokračuje smerom k odparenej časti. Novšie modely s mikrokanálovou technológiou dosahujú podchladenie omnoho rýchlejšie ako staršie konštrukcie, čo znamená, že moderné chladničky zvyčajne spotrebujú menej energie pri rovnakom výkone.
Spôsob, akým sa teplo prenáša cez kondenzačné chladiče, závisí hlavne od dvoch procesov: vedenia tepla a prúdenia. Keď chladi vo vnútri chladiča zohreje, vedie teplo priamo cez kovové steny. Súčasne okolitý vzduch zabezpečuje konvekčné chladenie, čo znamená, že odstraňuje nadbytočné teplo. Niektoré systémy sa spoliehajú na prirodzený pohyb vzduchu, no väčšina moderných systémov používa ventilátory fúkajúce vzduch cez chladiče, čo je oveľa účinnejšie pri udržiavaní chladu. Štúdie naznačujú, že zväčšenie plochy kondenzátora približne o 30 percent môže zvýšiť účinnosť odvodu tepla o 18–25 percent, hoci výsledky sa môžu líšiť v závislosti od konkrétnych podmienok. Preto mnohé výrobné závody navrhujú svoje chladiče s dlhými, klikatými medenými rúrkami kombinovanými s množstvom hliníkových lopatiek vyčnievajúcich na všetky strany. Tieto lopatky výrazne zvyšujú plochu kontaktu s chladiacim vzduchom, čím umožňujú celému systému efektívnejšie odvádzať teplo.
Tvar a dizajn kondenzátorov naozaj záleží, pokiaľ ide o to, ako dobre odvádzajú teplo. Meď je na tento účel vynikajúca látka, pretože vedie teplo veľmi efektívne s hodnotou približne 401 W/mK. To znamená, že teplo sa cez ňu rýchlo šíri. Hliníkové lamely pripevnené k týmto medeným komponentom tiež pomáhajú, keďže zvyšujú plochu povrchu, čo zlepšuje chladenie prostredníctvom konvekcie. V poslednej dobe sa objavuje viac mikrokanálových konštrukcií, ktoré môžu znížiť spotrebu chladiacej látky o 25 % až 40 % v porovnaní so staršími tradičnými modelmi s trubicami a lamelami. Keď výrobcovia usporiadajú vzory lámelného výmenníka do posunutého (stupňovitého) usporiadania, vytvárajú tak väčšiu turbulenciu prúdenia vzduchu, čo zvyšuje účinnosť odvádzania tepla o približne 12 % až 18 % v systémoch, kde je vzduch nútene pretláčaný. Tieto skutočnosti potvrdzuje výskum uverejnený v Coil Material Efficiency Report. Všetky tieto vylepšenia znamenajú, že aj menšie domáce jednotky môžu dosahovať dobrý výkon, aj keď majú obmedzené inštalačné priestory.
Typický systém chladiča s cievkami kondenzátora má tri hlavné časti, ktoré spolu pracujú na správne odvádzanie tepla. Cievky samotné majú zvyčajne tvar hada a vyrobené sú buď z medi alebo z hliníka, pretože tieto materiály umožňujú dobrú plochu kontaktu pri prenose tepla zo systému. Existujú tiež vstupné a výstupné potrubia pripojené na riadenie rýchlosti pohybu chladiacej látky cez systém. To pomáha udržiavať presný rozdiel tlaku medzi miestom, kam kompresor chladiacu látku posiela, a miestom, kde ju znova odoberá výparník. Niektoré nedávne výskumy ASHRAE z roku 2023 ukázali, že správne nastavenie toku chladiacej látky môže znížiť spotrebu energie približne o 12 percent v bežných modeloch chladničiek. V priebehu času ide o dosť významnú úsporu pre domácnosti aj podniky.
Väčšina domácností naďalej využíva meďové potrubie na svoje potreby klimatizácie, pričom drží približne tri štvrtiny trhu vďaka jeho vynikajúcej tepelnej vodivosti. Hliník sa začína presadzovať najmä vo väčších komerčných inštaláciách a získava približne 22 % tohto segmentu, pretože je oveľa ľahší pri manipulácii počas inštalácie. Pri nastavovaní týchto systémov technici zvyčajne spájajú vstupné potrubia s výstupmi kompresora s priemerom od 1/4 palca do 3/8 palca, aby zabezpečili hladký tok bez vzniku zástrčiek. Spôsob usporiadania výstupov pomáha správne ochladiť chladiacu látku predtým, ako dosiahne expanzný ventil. Správne nastavenie tohto prvku robí veľký rozdiel pri udržiavaní stabilnej prevádzky a zabezpečuje, že fázové zmeny nastanú v správnom čase.
Osiále ventilátory poháňané bezkartáčovými DC motormi dokážu prepraviť od 150 do 300 kubických stôp vzduchu za minútu cez chladiče. To je v skutočnosti o približne 40 percent lepšie ako staršie konštrukcie motorov so stínenými pólmi, ktoré sme používali v roku 2018. Lopatky týchto ventilátorov sú nastavené pod uhlami medzi približne 22 stupňami a 35 stupňami, čo pomáha efektívnejšie odvádzať teplo, pričom úroveň hluku zostáva vo väčšine domácich spotrebičov dnes pod 45 decibelmi. Štúdie komerčných chladiarenských systémov zistili tiež niečo zaujímavé. Keď výrobcovia prešli z ventilátorov s pevnou rýchlosťou na regulovateľné, ich ročná spotreba energie klesla približne o 18 %. Tieto inteligentné ventilátory jednoducho upravujú množstvo prepravovaného vzduchu podľa aktuálnych potrieb systému.
Približne 92 percent komerčných systémov klimatizácie využíva nútené vetranie, pretože potrebujú udržiavať rozdiel teplôt (ΔT) vyšší ako 15 stupňov Fahrenheita. Medzitým približne tretina menších domácností stále používa metódy prirodzeného konvekčného vetrania, keďže sú jednoduchšie a lacnejšie na inštaláciu. Novšie hybridné modely kombinujú obe tieto techniky a navyše zapínajú dodatočné ventilátory len vtedy, keď teplota vo vnútri prekročí určité hranice. Podľa najnovších údajov Energy Star z roku 2023 takýto inteligentný prístup znížil počet zapnutí kompresora približne o 23 percent. Menej cyklov znamená dlhšiu životnosť komponentov a postupne sa zlepšuje celkový výkon systému.
Keď sa na kondenzorových chladičoch hromadí prach, efektivita prenosu tepla klesne približne o 30 %. To znamená, že kompresory musia pracovať výrazne ťažšie a bežať o 12 až 18 percent dlhšie, len aby udržali správnu teplotu. Výsledkom je, že domáce jednotky spotrebujú o 15 až 25 percent viac energie, ako by mali. U podnikov, kde zariadenia bežia nepretržite počas celého dňa, sú tieto hodnoty ešte horšie. Tieto zanesené lamely v podstate vytvárajú malé pasti na teplo, ktoré umožňujú teplote stúpať nad bezpečnú úroveň pre systém. Väčšina návodov na údržbu komerčných chladiarenských systémov uvádza, že pravidelné čistenie robí obrovský rozdiel. Po dôkladnom vyčistení sa väčšina systémov veľmi rýchlo vráti do normálneho prevádzkového stavu, zvyčajne do dvoch dní. Úsilie sa oplatí, pretože udržiavanie chladičov vo vyčistenom stave šetrí peniaze na dlhú trať a predchádza predčasnému výpadku zariadení.
Nesprávne hladiny chladiacej látky vedú k zreteľným prevádzkovým problémom:
Poľné údaje ukazujú, že 42 % porúch kompresora vyplýva z dlhodobých nerovnováh chladiacej látky. Nadmerné nabitie často vedie k kvapalinovému rázu, čo poškodzuje ventilové dosky vo 93 % takýchto prípadov. Nedostatočné nabitie urýchľuje degradáciu oleja až trojnásobne v porovnaní so správne nabitými systémami, čím znižuje účinnosť mazania a skracuje životnosť kompresora.
Najnovšia technológia mikrokanálového kondenzátora prevyšuje staršie trubicové a lamelové systémy, pokiaľ ide o účinnosť odvádzania tepla, pričom výkon je zvyčajne o približne 22 % lepší. Čo robí tieto nové modely tak efektívnymi? Majú cesty pre chladiacu látku, ktoré sú približne o 40 % užšie ako doteraz. Navyše sú vyrobené z hliníka, ktorý vedie teplo trikrát rýchlejšie ako oceľové alternatívy. Nezabudnime ani na šikovné vodidlá prúdenia vzduchu, ktoré šetria spotrebu energie ventilátorov približne o 18 %. Všetky tieto vylepšenia znamenajú celkovo lepší výkon systému. Znižujú sa aj náklady na údržbu, a to medzi 60 a 140 dolármi ročne na každú inštalovanú jednotku. Pre prevádzkovateľov závodov, ktorí sa snažia dodržiavať prísne nové predpisy Ministerstva energetiky z roku 2024, tento druh účinnosti znamená obrovský rozdiel pri zachovaní konkurencieschopnosti bez nadmerných nákladov.
EN
Horúce správy