V hladilnih sistemih služijo kondenzatorske tuljave kot mesto, kjer se med obratovanjem izloča večina toplote. Ko stisne kompresor hladivo v obliki vročega para, ta neposredno preide v te tuljave. Med tem procesom sistem izgubi toploto v okolje, in sicer tako prek neposrednega stika kot tudi prek gibanja zraka okoli tuljav. Konstrukcija sodobnih kondenzatorjev vključuje veliko površino zaradi majhnih kovinskih rebir, ki jih pogosto vidimo izstopati. Uporabljajo se materiali, kot so baker ali aluminij, ker zelo dobro prevajajo toploto. Po standardih industrije se približno dve tretjini vseh toplote, ki jo hladivo prevzame, dejansko izgubita ravno tukaj. Komercionalne enote imajo praviloma tudi večje ventilatorje, ki pihajo čez tuljave, kar pomaga pri hitrejšem hlajenju, kadar je treba opraviti več dela. Če je ta del pravilno izveden, hladivo izstopi pri ravno pravi temperaturi, da se lahko učinkovito spremeni nazaj v tekočo obliko.
Ko hladilno sredstvo v enoti kondenzatorja postane hladnejše, spremeni agregatno stanje iz plinastega v tekoče. Podhlajevanje nastopi, ko se to tekoče sredstvo še dodatno ohladi pod tako imenovano temperaturo nasičenosti. Ta dodatna stopnja hlajenja preprečuje nastanek t.i. 'flash' plina tik pred prihodom do ekspanzijskega ventila. Pravilno podhlajevanje lahko poveča skupno učinkovitost sistema za približno 12 do celo 15 odstotkov, saj omogoča stabilen tok hladilnega sredstva skozi sistem, kar je pokazalo raziskovanje Inštituta za HVAC tehnologijo lansko leto. Tuljave v teh sistemih ustvarjajo turbulenco, ki pomaga enakomerno porazdeliti toploto po površinah. Ko se hladilno sredstvo popolnoma pretvori v tekoče stanje in ustrezno podhladi, potuje naprej proti izparilni sekciji. Novi modeli z mikrokanalno tehnologijo dosežejo podhlajevanje veliko hitreje kot starejše konstrukcije, kar pomeni, da sodobni hladilniki praviloma porabijo manj energije pri opravljanju istega dela.
Način prenosa toplote skozi hladilne tuljave temelji predvsem na dveh procesih: prevajanju in konvekciji. Ko se hladilno sredstvo segreje znotraj tuljave, prevaja toploto neposredno skozi kovinske stene. Hkrati poskrbi okoliški zrak za konvektivno hlajenje, kar pomeni, da odnaša presežno toploto. Nekateri sistemi uporabljajo naravno gibanje zraka, vendar večina sodobnih sistemov uporablja ventilatorje, ki piha zrak čez tuljave, kar je veliko učinkovitejše pri ohranjanju mraza. Študije kažejo, da povečanje površine kondenzatorja za približno 30 odstotkov lahko poveča učinkovitost izgube toplote za 18–25 odstotkov, čeprav se rezultati razlikujejo glede na specifične pogoje. Zato mnogi proizvajalci oblikujejo svoje tuljave z dolgimi, zavitimi bakrenimi cevmi v kombinaciji z velikim številom aluminijastih rebričkov, ki stickajo navzven. Ta rebrička močno povečajo stik s hladilnim zrakom in končno omogočijo, da celoten sistem bolj učinkovito odvaja toploto.
Oblika in zasnova kondenzatorjev resnično igra pomembno vlogo pri tem, kako učinkovito odvajajo toploto. Baker je za to odličen material, ker izjemno učinkovito prevaja toploto s približno 401 W/mK. To pomeni, da se toplota skozi njega prenaša hitro. Aluminijaste rebra, pritrjena na te bakrene komponente, dodatno pomagajo, saj povečajo površino, kar omogoča boljše hlajenje prek konvekcije. V zadnjem času se vedno pogosteje pojavljajo mikrokanalne konstrukcije, ki lahko zmanjšajo potrebo po hladilnem sredstvu za 25 % do 40 % v primerjavi s starejšimi modeli cevi in reber. Ko proizvajalci razporedijo vzorce reber v stopnico, dejansko ustvarijo večjo turbulenco v toku zraka, kar poveča učinkovitost oddajanja toplote za približno 12 % do 18 % v sistemih, kjer je zrak prisiljen tekati skozi njih. To podpirajo tudi raziskave iz Poročila o učinkovitosti materiala tuljav. Vse te izboljšave pomenijo, da lahko tudi manjše domače enote dobro delujejo, kljub omejenemu prostoru, na voljo za delovanje.
Tipičen sistem tuljave hladilnika kondenzatorja ima tri glavne dele, ki delujejo skupaj, da pravilno odstranijo toploto. Same tuljave so običajno izdelane v obliki kač in narejene iz bakra ali aluminija, ker ti materiali omogočajo dobro stikalno površino pri prenosu toplote iz sistema. Povezani so tudi vhodni in izhodni cevi, ki nadzorujeta hitrost, s katero hladivo prehaja skozi sistem. To pomaga ohranjati ravno pravo razliko tlaka med mestom, kamor kompresor pošilja hladivo, in mestom, kjer ga znova prevzame izhlapevalec. Nekatere nedavne raziskave ASHRAE iz leta 2023 so pokazale, da pravilna regulacija pretoka hladiva lahko zmanjša porabo energije za približno 12 odstotkov v navadnih modelih hladilnikov. To je precej pomembna varčevanja s časom tako za gospodinjstva kot za podjetja.
Večina hiš še vedno uporablja bakerne cevi za svoje potrebe po HVAC-ju, saj imajo okoli tri četrtine trga zaradi odličnega prevajanja toplote. Aluminij pa začenja pridobivati mesto v večjih komercialnih sistemih, kjer zavzema približno 22 % tega segmenta, ker je med namestitvijo veliko lažji za rokovanje. Pri vgradnji teh sistemov serviserji običajno kombinirajo dovodne cevi s kompresorskimi izhodi, ki segajo od 1/4 palca do 3/8 palca v premeru, da ohranijo gladko pretakanje in se izognetejo zamašitvam. Način, na katerega so izhodi konfigurirani, pomaga ustrezno ohladiti hladilno sredstvo, preden doseže ekspanzijski ventil. Pravilna nastavitev naredi vso razliko pri ohranjanju stabilnega delovanja in zagotavljanju, da se fazne spremembe dogajajo takrat, ko bi morale.
Aksialni ventilatorji, ki jih napajajo brezkrtačni enosmerni motorji, lahko premaknejo od 150 do 300 kubičnih čevljev zraka na minuto skozi tuljave. To je dejansko približno 40 odstotkov bolje kot pri starih konstrukcijah motorjev s senčenimi poli, ki smo jih uporabljali leta 2018. Lopatice teh ventilatorjev so nastavljene pod koti med približno 22 in 35 stopinj, kar pomaga učinkoviteje prenašati toploto, hkrati pa ohranja raven hrupa pod 45 decibelov v večini gospodinjskih aparatov danes. Študije komercialnih hladilnih sistemov so odkrile tudi nekaj zanimivega. Ko so proizvajalci preklopili na regulirane hitrosti ventilatorjev namesto na fiksne, je letna poraba energije padla za okoli 18 %. Ti pametni ventilatorji preprosto prilagajajo količino zraka, ki jo premaknejo, glede na dejanske potrebe sistema v določenem trenutku.
Približno 92 odstotkov komercialnih HVAC sistemov uporablja prisilno zračenje, ker morajo ohraniti temperaturno razliko (ΔT) nad 15 stopinj Fahrenheita. Medtem pa približno tretjina manjših gospodinj še vedno uporablja naravne konvekcijske metode, saj so enostavnejše in cenejše za namestitev. Novi hibridni modeli kombinirajo obe tehniki in dodatne ventilatorje vklopijo le, ko temperature v notranjosti presežejo določene točke. Glede na najnovejše podatke Energy Star iz leta 2023 ta pametna pristop zmanjša pogostost vklopov kompresorjev za približno 23 %. Manj vklopov pomeni daljšo življenjsko dobo komponent in s časom boljši delovanje sistema.
Ko se prah nabere na hladilnih cevkah kondenzatorja, zmanjša učinkovitost prenosa toplote za približno 30 %. To pomeni, da se kompresorji morajo dodatno truditi in delovati od 12 do 18 % dlje, le da bi ohranili ustrezno temperaturo. Posledica? Stanovanjske enote porabijo med 15 in 25 % več energije, kot bi morale. Za podjetja, kjer oprema deluje ves dan neprestano, so ti podatki še slabši. Zapuščeni rebrički postanejo pravi pasti za toploto, kar povzroči dvig temperature nad varno raven za sistem. Večina servisnih priročnikov za komercijalne hladilne sisteme operaterjem svetuje, da redno čiščenje naredi vse razlike. Po temeljitem počiščenju se večina sistemov hitro vrne v normalno delovanje, ponavadi v dveh dneh. Truda je vredno, saj ohranjanje čistih tuljav dolgoročno varčuje s stroški in preprečuje predčasno okvaro opreme.
Nepravilne ravni hladiva povzročajo različne težave pri obratovanju:
Podatki iz terena kažejo, da 42 % okvar kompresorjev izvira iz podaljšanega neravnovesja hladiva. Prekomerno polnjenje pogosto povzroči tekoče udare (liquid slugging), kar v 93 % takih primerov poškoduje plošče ventilov. Premajhno polnjenje pospeši degradacijo olja trikrat hitreje v primerjavi s pravilno napolnjenimi sistemi, zmanjša učinkovitost mazanja in skrajša življenjsko dobo kompresorja.
Najnovejša tehnologija mikrokanalskih kondenzatorjev premaga starejše sisteme cevi in rebrov, ko gre za učinkovitost odvajanja toplote, pri čemer je zmogljivost običajno okoli 22 % boljša. Kaj pa nove modele naredi tako učinkovite? No, imajo poti hladiva, ki so približno za 40 % ožje kot prej. Poleg tega so izdelani iz aluminija, ki prevaja toploto trikrat hitreje kot jeklene alternative. Ne smemo pozabiti niti na pametne vodnike zračnega toka, ki dejansko prihranijo do 18 % porabe energije za delovanje ventilatorjev. Vsi ti izboljšani elementi pomenijo celostno boljše delovanje sistema. Zmanjšajo se tudi stroški vzdrževanja, in sicer med 60 in 140 dolarji na leto za vsako nameščeno enoto. Za vodje obratov, ki poskušajo izpolniti stroge nove predpise ameriškega ministrstva za energijo iz leta 2024, ta vrsta učinkovitosti pomeni razliko pri ohranjanju konkurenčnosti, ne da bi morali porabiti preveč denarja.
Tople novice
EN
