آیا تا به حال با موقعیتی مواجه شده‌اید که یک سیستم تبرید پس از تعویض مبرد، دیگر نتواند به دمای قبلی خود برسد، حتی اگر کمپرسور همان باشد؟
یا متوجه شده‌اید که دو کمپرسور با اسب بخار یا جابجایی یکسان، ظرفیت خنک‌کنندگی متفاوتی دارند؟
چرا این اتفاق می‌افتد؟
پاسخ به ظرفیت خنک‌کنندگی، خواص مبرد و شرایط عملیاتی کمپرسور مربوط می‌شود. برای درک این تفاوت‌ها، ابتدا باید سه مشخصه مهم کمپرسور را تشخیص دهیم: اسب بخار، جابجایی و ظرفیت خنک‌کنندگی.
این سه مشخصه، ویژگی‌های متفاوتی از یک کمپرسور تبرید را توصیف می‌کنند.
| پارامتر | معنی |
|---|---|
| اسب بخار (HP) | نشان‌دهنده رتبه توان موتور کمپرسور است |
| جابجایی (m³/h) | حجم نظری بخار مبرد که توسط کمپرسور در ساعت جابجا می‌شود |
| ظرفیت خنک‌کنندگی (kW) | مقدار گرمایی که سیستم تبرید در واحد زمان تحت شرایط مشخص شده حذف می‌کند |
در میان این سه پارامتر، ظرفیت خنک‌کنندگی مهمترین شاخص هنگام ارزیابی اینکه آیا کمپرسور می‌تواند نیازهای خنک‌کنندگی سیستم تبرید را برآورده کند، می‌باشد.
ظرفیت خنک‌کنندگی به مقدار مبرد در گردش در سیستم و مقدار گرمایی که هر کیلوگرم مبرد در اواپراتور جذب می‌کند، بستگی دارد.
این بدان معناست که حتی زمانی که اسب بخار و جابجایی بدون تغییر باقی می‌مانند، ظرفیت خنک‌کنندگی می‌تواند بسته به مبرد و شرایط عملیاتی متفاوت باشد.
چندین عامل مستقیماً بر ظرفیت خنک‌کنندگی یک کمپرسور تبرید تأثیر می‌گذارند.
دمای تبخیر
هنگامی که دمای تبخیر کاهش می‌یابد، فشار مکش و چگالی بخار مبرد به طور کلی کاهش می‌یابد. این امر نرخ جریان جرمی مبرد و در نتیجه ظرفیت خنک‌کنندگی کمپرسور را کاهش می‌دهد.
دمای میعان
دمای میعان بالاتر، نسبت فشار تراکم را افزایش می‌دهد. این امر به طور کلی ظرفیت خنک‌کنندگی را کاهش داده و در عین حال توان مورد نیاز برای تراکم را افزایش می‌دهد.
نوع مبرد
مبردهای مختلف دارای چگالی بخار و خواص ترمودینامیکی متفاوتی هستند. در نتیجه، یک کمپرسور مشابه می‌تواند ظرفیت‌های خنک‌کنندگی متفاوتی را هنگام کار با مبردهای تأیید شده مختلف ارائه دهد.
طراحی و راندمان کمپرسور
طراحی داخلی، راندمان حجمی، تلفات شیر و نشتی داخلی نیز بر جریان جرمی واقعی مبرد تأثیر می‌گذارند. بنابراین، کمپرسورهایی با مقادیر جابجایی مشابه ممکن است همچنان ظرفیت‌های خنک‌کنندگی متفاوتی داشته باشند.
مثال‌های زیر نشان می‌دهند که چگونه شرایط عملیاتی و انتخاب مبرد بر عملکرد کمپرسور تأثیر می‌گذارند.
کمپرسور اسکرال Danfoss SZ090-4VI را به عنوان مثال در نظر بگیرید.
طبق داده‌های عملکرد منتشر شده توسط Danfoss، این کمپرسور با مبرد R407C در دماهای عملیاتی مختلف، ظرفیت‌های خنک‌کنندگی زیر را ارائه می‌دهد.
| دمای تبخیر | دمای میعان | ظرفیت خنک‌کنندگی |
|---|---|---|
| ۰ درجه سانتیگراد | ۳۵ درجه سانتیگراد | ۱۹.۳۰ کیلووات |
| ۰ درجه سانتیگراد | ۵۵ درجه سانتیگراد | ۱۵.۰۰ کیلووات |
| -۵ درجه سانتیگراد | ۳۵ درجه سانتیگراد | ۱۵.۶۰ کیلووات |
شرایط: R407C، ۵۰ هرتز، ۱۱.۱ کلوین سوپرهیت گاز مکش و ۸.۳ کلوین ساب‌کول مایع.
هنگامی که دمای میعان از ۳۵ درجه سانتیگراد به ۵۵ درجه سانتیگراد افزایش می‌یابد، ظرفیت خنک‌کنندگی از ۱۹.۳۰ کیلووات به ۱۵.۰۰ کیلووات کاهش می‌یابد، که کاهشی تقریباً ۲۲ درصدی است.
به طور مشابه، هنگامی که دمای تبخیر از ۰ درجه سانتیگراد به -۵ درجه سانتیگراد در دمای میعان ثابت ۳۵ درجه سانتیگراد کاهش می‌یابد، ظرفیت خنک‌کنندگی به ۱۵.۶۰ کیلووات کاهش می‌یابد.
مدل کمپرسور، موتور و مبرد تغییر نکرده‌اند. فقط دماهای عملیاتی متفاوت هستند.
این توضیح می‌دهد که چرا یک کمپرسور مشابه ممکن است در سیستم‌هایی که تحت شرایط دمایی متفاوت کار می‌کنند، عملکرد متفاوتی داشته باشد.
تغییر مبرد نیز می‌تواند ظرفیت خنک‌کنندگی را تغییر دهد، حتی زمانی که کمپرسور و دماهای عملیاتی یکسان باقی می‌مانند.
کمپرسور اسکرال Copeland ZR72KCE-TFD-522 را به عنوان مثال در نظر بگیرید.
داده‌های عملکرد منتشر شده توسط Copeland، ظرفیت‌های خنک‌کنندگی زیر را برای این مدل کمپرسور با مبردهای مختلف ارائه می‌دهد:
| مدل کمپرسور | مبرد | ظرفیت خنک‌کنندگی |
|---|---|---|
| ZR72KCE-TFD-522 | R22 | ۱۷.۶۰ کیلووات |
| ZR72KCE-TFD-522 | R407C | ۱۴.۷۵ کیلووات |
| ZR72KCE-TFD-522 | R134a | ۱۱.۸۰ کیلووات |
شرایط: دمای تبخیر ۵ درجه سانتیگراد، دمای میعان ۵۰ درجه سانتیگراد، ۱۰ کلوین سوپرهیت گاز مکش، ۰ کلوین ساب‌کول مایع و ۵۰ هرتز.
تحت این شرایط رتبه‌بندی یکسان:
R407C تقریباً ۱۶٪ ظرفیت خنک‌کنندگی کمتری نسبت به R22 ارائه می‌دهد.
R134a تقریباً ۳۳٪ ظرفیت خنک‌کنندگی کمتری نسبت به R22 ارائه می‌دهد.
این تفاوت ناشی از خواص ترمودینامیکی مبردها است که بر جریان جرمی مبرد و مقدار گرمای جذب شده در طول تبخیر تأثیر می‌گذارد.
این مقایسه‌ها به توضیح اینکه چرا یک سیستم تبرید ممکن است پس از تعویض مبرد، عملکرد خنک‌کنندگی قبلی خود را دیگر به دست نیاورد، کمک می‌کنند.
با این حال، تعویض مبرد باید سازگاری کمپرسور با مبردهای تأیید شده، سازگاری روغن و پیکربندی سیستم را نیز در نظر بگیرد. مقایسه‌های عملکرد منتشر شده به این معنی نیست که مبردها را می‌توان مستقیماً در یک سیستم موجود تعویض کرد.
چه در حال تعویض کمپرسور باشید و چه مبرد را در یک سیستم موجود تغییر دهید، ظرفیت خنک‌کنندگی باید تحت شرایط عملیاتی مورد نظر ارزیابی شود.
عوامل زیر به ویژه مهم هستند:
سازگاری مبرد: تأیید کنید که کمپرسور و روغن روان‌کننده آن برای مبرد مورد نظر مناسب هستند.
ظرفیت خنک‌کنندگی مورد نیاز: عملکرد کمپرسور را در دماهای تبخیر و میعان واقعی سیستم مقایسه کنید، نه اینکه فقط به اسب بخار اسمی تکیه کنید.
اجزای سیستم: بررسی کنید که آیا دستگاه انبساط، اواپراتور و کندانسور برای مبرد و ظرفیت مورد نیاز مناسب هستند.
شرایط عملیاتی: شارژ مبرد، سوپرهیت، ساب‌کول، فرکانس عملیاتی و سایر پارامترهای مرتبط سیستم را تأیید کنید.
یک مبرد با ظرفیت خنک‌کنندگی کمتر تحت شرایط یکسان ممکن است برای حفظ عملکرد اصلی، نیاز به تغییر در طراحی سیستم یا انتخاب کمپرسور داشته باشد.
اگر یک سیستم تبرید پس از تعویض مبرد نتواند به دمای قبلی خود برسد، اولین قدم این است که بررسی کنید آیا مبرد جدید ظرفیت خنک‌کنندگی کافی را تحت شرایط عملیاتی واقعی سیستم ارائه می‌دهد یا خیر.
اگر ظرفیت خنک‌کنندگی ناکافی باشد، ممکن است یک کمپرسور با ظرفیت نامی مناسب یا اصلاحات مناسب سیستم لازم باشد.
اگر ظرفیت خنک‌کنندگی مورد انتظار کافی باشد، شارژ مبرد، دستگاه انبساط، مبدل‌های حرارتی و فشارهای عملیاتی را برای شناسایی مشکلات احتمالی سیستم بررسی کنید.
نکته کلیدی این است که مبرد، ظرفیت خنک‌کنندگی کمپرسور و شرایط عملیاتی سیستم را تطبیق دهید، نه اینکه فقط به اسب بخار یا جابجایی تکیه کنید.
