Ciężko jest zrozumieć wszystko na świecie. A bycie profesjonalistą we wszystkich dziedzinach nauki i technologii jest prawie niemożliwe. Jednak na służbie, w celach edukacyjnych lub po prostu dla zwiększenia własnej świadomości, musimy szybko uzyskać maksimum informacji o jakimś urządzeniu lub procesie, w formie łatwej i przystępnej dla laików. Do tych celów istnieją tak zwane „podręczniki atrap”, czyli dla tych, którzy muszą szybko zrozumieć, o co toczy się gra i jak to działa. Przeanalizujmy podobną instrukcję i rozważmy zasadę działania chillera (dla manekinów).
Co to jest
Chiller (lub inaczej maszyna chłodnicza) to urządzenie do wytwarzania sztucznego zimna i przenoszenia go do odpowiedniego chłodziwa. Jako takie z reguły działa zwykła woda, rzadziej - solanki (roztworysole w wodzie). Etymologia tego słowa odnosi się do języka angielskiego, do czasownika chill (angielski) - chłodzić, a rzeczownik od niego utworzony chiller (angielski) - cooler. Chiller może być dwojakiego rodzaju. Istnieje chłodziarka do sprężania i absorpcji pary. Zasada działania każdego z nich znacząco się różni.
Zawsze fajne
Głównym zadaniem każdej jednostki chłodniczej jest uzyskanie chłodu w warunkach sztucznych, czyli takich, w których nie jest to możliwe ze względu na naturę (free-cooling). Oczywiste jest, że zimą schłodzenie wody nie będzie trudne, z głębokim minusem na ulicy. Ale co robić latem, kiedy temperatura otoczenia jest znacznie wyższa niż potrzebujemy? Tutaj pojawia się chiller. Jego zasada działania opiera się na wykorzystaniu specjalnych mediów tworzonych przez określone substancje (czynniki chłodnicze). Mają zdolność odbierania ciepła z innego medium (czyli chłodzenia go) podczas gotowania, przenoszenia i oddawania go do innego medium podczas kondensacji. Podczas pracy obiegu chłodniczego czynniki te zmieniają swój stan fazowy (agregatu) z ciekłego na gazowy i odwrotnie.
Wymienniki ciepła
Dowolną maszynę chłodniczą można warunkowo podzielić na dwie strefy: niskie i wysokie ciśnienie. Niezależnie od typu, każdy chiller zawsze będzie miał dwa wymienniki ciepła: parownik w strefie niskiego ciśnienia i skraplacz w strefie wysokiego ciśnienia. Bez tych dwóch elementów systemu chiller nie będzie mógł działać. ZasadaDziałanie takich wymienników ciepła opiera się na przewodnictwie cieplnym (przewodnictwie), czyli przekazywaniu ciepła z jednego medium do drugiego przez ściankę oddzielającą te dwa media. Parownik agregatu chłodniczego zwraca wytworzone chłód do systemu do odbiorcy, a skraplacz albo oddaje usunięte ciepło do otoczenia, albo kieruje je do odzysku (ogrzewanie pierwszego stopnia zaopatrzenia w ciepłą wodę, ogrzewanie podłogowe itp.).
Jak to działa
Rozważ zastosowanie standardowego agregatu chłodniczego sprężającego parę. Zasada działania takiej maszyny chłodniczej teoretycznie oparta jest na cyklu Carnota. Sprężarka zwiększa ciśnienie gazu, jednocześnie podnosząc jego temperaturę. Gorący gaz pod wysokim ciśnieniem podawany jest do skraplacza, gdzie uczestniczy w procesie wymiany ciepła z innym medium o niższej temperaturze. Z reguły jest to woda (solanka) lub powietrze. Tutaj gaz skrapla się w ciecz, podczas której nadmiar ciepła jest uwalniany, oddawany do chłodziwa, a tym samym usuwany z konsumenta. Ponadto ciecz wpływa do urządzenia dławiącego, gdzie ciśnienie w układzie spada wraz z odpowiednim spadkiem temperatury. Następnie ciecz częściowo zagotowana w zaworze rozprężnym (termiczny zawór rozprężny) wchodzi bezpośrednio do parownika, który jest również ważną częścią układu klimakonwektora agregatu chłodniczego. Zasada działania parownika jest podobna do działania skraplacza. Tutaj następuje wymiana ciepła między czynnikiem chłodzącym (który przenosi chłód do klimakonwektora wentylatorowego) a czynnikiem chłodniczym, który zaczyna wrzeć i jednocześnie odbiera ciepło z innego medium. PoGaz z parownika dostaje się do sprężarki i cykl się powtarza.
Chłodziarka absorpcyjna
Praca sprężarki w cyklu sprężania pary wymaga znacznej ilości energii elektrycznej. Jednak jest już dostępny sprzęt, który pozwala uniknąć tych wydatków. Rozważ zasadę działania chłodziarki absorpcyjnej. Zamiast kompresora stosuje się system ciśnieniowy oparty na absorpcji, wykorzystujący zewnętrzne źródło ciepła. Takim źródłem może być gorąca para, gorąca woda lub energia cieplna ze spalania gazu lub innego paliwa. Energia ta jest wykorzystywana do rektyfikacji lub odparowania absorbentu, podczas którego ciśnienie czynnika chłodniczego wzrasta i jest on podawany do skraplacza. Ponadto cykl działa podobnie do cyklu sprężania pary, a za parownikiem gazowy czynnik chłodniczy podawany jest do wymiennika-absorbera, gdzie jest mieszany z absorbentem. Stosowanym absorbentem jest amoniak (w agregatach wody i amoniaku) lub bromek litu (bromek litu ABCM).
System klimakonwektora agregatu chłodniczego
Zasada działania polega na przygotowaniu powietrza w specjalnych wymiennikach ciepła, zamykaczach, klimakonwektorach (od słów wentylator (angielski) – wentylator i cewka – wężownica), które są instalowane w kanałach powietrznych przed jego bezpośrednia dystrybucja do obsługiwanych lokali. Przewaga takich systemów nad centralną klimatyzacją polega na tym, że w każdym pomieszczeniu można zachować inne parametry powietrza.(temperatura, wilgotność, ruchliwość), w zależności od przeznaczenia pomieszczenia i obliczenia bilansu cieplnego. I choć powietrze z jednostki zasilającej przepuszczane jest czasem przez zamykacze do ostatecznej obróbki, czyli tak jak w układzie „chiller-fan coil”, to zasada działania opisywanych układów jest zauważalnie inna.
