در مبحث دستگاه‌های تهویه مطبوع که بر اساس سیکل تبرید کار می‌کنند، دو فرآیند مهم و اساسی وجود دارند که راندمان کاری چرخه تبرید را بهبود می‌بخشند. این دو فرآیند که از آن‌ها با نام‌های سابکول و سوپرهیت نام برده می‌شود، در دستگاه‌هایی مانند چیلر هوا خنک (مانند چیلر دستگاه تزریق پلاستیک)، کاربردی ضروری دارند. اما این دو فرآیند چیست و چگونه در سیکل تبرید اجرا می‌شوند؟ در ادامه با تهویه آسمان همراه باشید تا به این سوالات پاسخ دهیم.
قبل از اینکه به سراغ مفاهیم ساب کول و سوپر هیت برویم باید کمی در رابطه با مفهوم گرمای نهان صحبت کنیم. در محیط آزمایشگاه می‌توان از آب برای بیان سادۀ مفهوم گرمای نهان بهره برد. همه ما می‌دانیم وقتی به آب گرما داده می‌شود، دمای آن به تدریج بیشتر و بیشتر شده تا به 100 درجه سانتی‌گراد برسد. دمایی که نقطه جوش آب است و در این دما، آب شروع به بخار شدن می‌کند. از این مرحله به بعد هر میزان گرمایی که به آب داده می‌شود، صرف تغییر حالت آن از مایع به گاز می‌شود. پس در واقع به گرمایی که باعث تغییر حالت می‌شود، گرمای نهان می‌گویند. این توضیح داده شده را در گوشه ذهن خود نگه دارید و به خواندن ادامه مطلب و تعریف دو فرآیند سابکول و سوپر هیت ادامه دهید.
فهرست مطالب
سابکول چیست؟
ساب کولینگ (Subcooling) به مایعی گفته می‌شود که دمای آن کمتر از نقطه اشباع آن باشد. فرآیند سابکول و چگالش در کندانسور اتفاق می‌افتد. به عنوان یک قاعده کلی، تمام سیستم‌های تبرید دارای یک مرحله خنک کننده فرعی هستند که می‌تواند هم در داخل و هم در خارج از مبدل‌های حرارتی انجام شود. در یک سیستم تبرید، از ساب کولینگ برای آوردن مبرد از کندانسور به شیر انبساط ترموستاتیک به صورت کاملاً مایع استفاده می‌شود. مبرد هنگام خروج از کمپرسور، در دما و فشار بالایی قرار دارد. بنابراین با رسیدن به کندانسور گرما را جذب کرده و در محیط رها می‌کند به طوری که وقتی مبرد از آن خارج می‌شود در فاز مایع اشباع قرار گرفته و می‌تواند به سمت شیر انبساط حرکت کند. اگر دمای مایع خنک کننده یک درجه کاهش یابد، ظرفیت‌های آن افزایش می‌یابد. برای بهبود کارایی، می‌توان از مبدل حرارتی در این مرحله از سیستم خنک کننده استفاده کرد. هنگامی که مبرد مایع به اواپراتور می‌رسد، خنک می‌شود. پس از این فاز وقتی به کمپرسور برمی‌گردد، مبرد به صورت گازی در می‌آید و این فرآیند دائماً تکرار می‌شود.
در فرمول محاسبه سابکول از دمای فعلی و نقطه جوش استفاده می‌شود:
سابکول = نقطه جوش – دمای فعلی
استفاده از خنک کننده فرعی منجر به صرفه جویی در انرژی بالقوه می‌شود. علاوه بر این، با کاهش سرعت جریان مبرد در حالت مایع و گاز، خنک‌سازی فرعی امکان استفاده از لوله‌های اتصال کوچک‌تر را فراهم می‌کند.
سیستم های خنک کننده فرعی
همان‌طور که اشاره کردیم، خنک سازی فرعی در کندانسور اتفاق می‌افتد. کندانسورها انواع مختلفی دارند که از سیستم‌های خنک کننده مختلف استفاده می‌کنند که عبارتند از:
- کندانسورهای آب خنک
- کندانسورهای هوا خنک
- کندانسورهای تبخیری
علاوه بر کاهش دمایی که در کندانسور رخ می‌دهد، خنک شدن فرعی مایع نیز می‌تواند به‌طور طبیعی هنگام عبور از خط لوله رخ دهد.
با مثالی ساده، فرآیند سابکول را توضیح می‌دهیم. برای مثال فرض کنید مبرد R22 با دمای تبخیر 140 درجه وارد کندانسور می‌شود. کندانسور این مبرد گازی شکل را تا دمای 120 درجه خنک می‌کند. (فرض کنیم 120 درجه دمای چگالش مبرد باشد). در این دما مبرد از حالت گاز به مایع تغییر شکل می‌دهد، اما خنک سازی مبرد توسط کندانسور متوقف نشده و برای مثال تا 100 درجه این مبرد را خنک می‌کند. این جا می‌توان گفت 20 درجه سابکول اتفاق افتاده است.
سوپر هیت چیست؟
وقتی بخار را بالاتر از نقطه جوش حرارت دهید، سوپرهیت (Superheat) اتفاق می‌افتد. فرض کنید که یک مبرد در دمای 40 درجه فارنهایت با فشار کم در اواپراتور می‌جوشد. سپس مبرد تبخیر شده را باز به‌طور مداوم گرم می‌کنید تا دمای آن بالاتر رود تا به بخار 50 درجه تبدیل شود. این افزایش دمای بالاتر از نقطه جوش، همان مفهوم سوپرهیت است. در این مثال، سوپرهیت 10 درجه است.
فرآیند سوپرهیت در دستگاه‌های تهویه مطبوع، حیاتی و ضروری است زیرا تضمین می‌کند که مبرد مایع قبل از خروج از اواپراتور و رفتن به کمپرسور، کاملاً به بخار تبدیل شده است. زیرا حتی مقادیر کم مایع می‌تواند باعث آسیب جدی به کمپرسور در سیستم HVAC شود. در فرمول محاسبه سوپرهیت از دمای فعلی و نقطه جوش استفاده می‌شود:
سوپرهیت = دمای فعلی – نقطه جوش
اهمیت سوپرهیت و سابکول
سوپرهیت و ساب کولینگ اندازه گیری‌های مهمی برای تعیین عملکرد و کارایی سیستم HVAC شما هستند. مهم است که این اندازه‌گیری‌ها را در طول سرویس‌های معمول توسط تکنسین بررسی کنید. مزایای این بررسی مجدد عبارتند از:
- بهبود بهره وری سیستم
- تشخیص آسان و سریع مشکل
- جلوگیری از گرمای بیش از حد
خوانش‌های سوپرهیت و سابکولینگ برای کمک به بهبود کارایی سیستم شما مهم هستند. ناکارآمدی معمولاً به دلیل سطوح نامناسب مبرد ایجاد می‌شود، بنابراین بررسی منظم ممکن است به شما در تعیین قدم صحیح کمک کند.
تعمیر دستگاه تهویه مطبوع شما می‌تواند زمان زیادی را در هنگام تلاش برای مشخص کردن مشکل، به خود اختصاص دهد. اکثر تکنسین‌ها فقط با بررسی سیستم تهویه مطبوع شما از مشکل دقیق آگاه می‌شوند. آن‌ها باید خوانش‌های سوپرهیت و سابکولینگ را بررسی کنند تا به درستی مشکل را بیابند. مشکلات اواپراتور و کمپرسور، ویژگی‌های مشابهی دارند، بنابراین ممکن است دانستن مشکل دقیق بدون بررسی اندازه گیری‌ها، گیج کننده باشد.
همچنین گرمای بیش از حد می‌تواند به کل سیستم شما آسیب برساند و معمولاً این مشکل ناشی از سطح پایین مبرد است. هنگامی که سطح مبرد کم است، کمپرسور شروع به گرم شدن بیش از حد می‌کند و اولین چیزی که متوجه می‌شوید، کاهش کارایی آن است. گرمای بیش از حد می‌تواند بسیار مضر باشد، زیرا می‌تواند به سایر قسمت‌های دستگاه شما آسیب برساند و منجر به تعمیرات پرهزینه شود.
دلایل بالا رفتن سوپرهیت و کم شدن سابکولینگ
محدودیت در خط مایع
مبرد از خط مایع در سیستم HVAC عبور می‌کند. در خط مایع تجهیزات مختلفی مانند فیلتر درایر، سلونوئید ولو، سایت گلس، چک ولو، بال ولو و غیره قرار دارند که مبرد باید از تمام آن‌ها عبور کند. ممکن است به دلایل مختلف مانند مسدود شدن مسیر خط مایع، جریان طبیعی مبرد قطع شود که در این صورت به وجود آمدن مشکل، اجتناب ناپذیر است.
خرابی سیستم اندازه گیری
یک سیستم اندازه‌گیری برای کنترل مقدار مبرد عبوری از خط مایع در نظر گرفته شده است. اگر ایرادی وجود داشته باشد و کنترل مناسب صورت نگیرد، احتمالاً سطوح مبرد بالا یا پایین را تجربه خواهید کرد. این منجر به سوپرهیت بالا یا سابکولینگ کم می‌شود.
هوای بیش از حد در کویل‌های اواپراتور
مقدار جریان هوا در کویل‌های اواپراتور باید تنظیم شود تا سطح مبرد بهینه بماند. متاسفانه گاهی اوقات هوای بیش از حد در کویل‌های اواپراتور وجود دارد و این باعث تبخیر مبرد می‌شود.
جریان هوای محدود در اواپراتور
به غیر از هوای بیش از حد در کویل‌های اواپراتور، هوای محدود نیز می‌تواند مشکل ساز باشد. سطح هوا باید طوری تنظیم شود که مبرد در سطح مناسب باقی بماند.
جمع‌بندی
سوپرهیت و ساب کولینگ مفاهیم مهمی در عملکرد دستگاه‌های HVAC هستند. بررسی منظم یک تکنسین به شما کمک می‌کند تا بر سوپرهیت و سابکولینگ خود نظارت داشته باشید. کارشناسان اذعان دارند که دستیابی به اندازه گیری‌های کاملاً بهینه، غیرممکن است، اما همچنان می‌توانید تهویه مطبوع خود را در شرایط خوبی نگه دارید.
